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哲学三论

在日常生活中，有一个很常见的笑话，就是所谓的守旧派的三个击中要害的问题:

你是谁？你从哪来？你要到哪去？

事实上，所有的古代文明都从不同的角度思考过类似的问题，从而产生了各自的文明哲学特征。而这类问题也被称为终极问题。其实终极问题还不止这三个。每当我们仰望星空空，其实都有很多关于“宇宙”的终极问题。如今，这些终极问题不仅是哲学家在思考，很多科学家也在思考。

随着科技的发展，我们知道的越来越多。同时我们也发现自己越来越不懂了。在众多关于宇宙的终极问题中，“宇宙的终极命运”，也就是“宇宙的终结”，是一个非常重要的存在。懂点科学知识的人可能知道，关于“宇宙的终极命运”有几个假说:

大挤压大反弹循环论大撕裂热寂说

一听到这是假设，很多人可能会认为这是科学家的一些天马行空的想法。事实上，这五个假设并不是现实的想法，而是基于目前对宇宙学的理解而从一个模型中得出的结果，而这个模型最终会让我们知道是什么因素决定了宇宙未来的命运。

今天，我们来谈谈这五个假说是怎么来的。

宇宙竟然有个“起点”？

古人思考了很久:宇宙是什么样的？

当时他们发现，天空中空，除了太阳、月亮和五颗行星，其他行星基本上不怎么运动，即使运动，也是有规律的缓慢运动。所以，不知道在什么时候，古人开始相信宇宙是永恒的。这里的永恒是指宇宙既没有起点，也没有终点，从头到尾都是一样的，变化不大。在此基础上，古代学者构建了第一个宇宙模型，即著名的地心说。

20世纪，具体是1915年，爱因斯坦首次提出广义相对论，广义相对论中的场方程预言了一个膨胀的宇宙。

为了抵消膨胀效应，爱因斯坦在场方程中加入了一个宇宙常数λ。这就保证了宇宙仍然是“永恒的”。但用“个人感情”转化科学原理的结果只能是一拳打在脸上。

1927年，有一位名叫勒迈特的牧师，他也是一位科学家。

他在研究爱因斯坦的广义相对论时，发现场方程预言的“宇宙膨胀”应该存在，即宇宙中存在一个热奇点。

但是勒迈特的研究并没有引起太多关注。但就在这个时候，美国天文学家哈勃在观测银河系外的星系时，发现银河系外的大部分星系都发生了红移。

这里的红移意味着观测到的光谱有向红色部分移动的趋势，意味着星系正在远离我们。

通过进一步的研究，科学家发现不是星系在运动，而是宇宙在膨胀。而且宇宙整体在膨胀，只有边缘在向外膨胀。

如果勒迈特只是在理论上与爱因斯坦矛盾，而哈勃完全使用了观测方法，他就打败了爱因斯坦的“宇宙常数λ”。

但是事情很快就有了转机。勒迈特建议我们应该继续使用宇宙常数λ，而不是把它从方程中清除出去。为什么这么说？

让我们想象一个球下落的场景，你会发现它的下落速度并不是恒定的。

同样，如果你把一个球抛向天空，你会发现这个球会减速，然后它的速度会下降到0，然后它会开始更快地下落。这和「宇宙常数λ」有什么关系？

想象一下如果宇宙有一个热的开始。现在我们也叫它BIGBANG。大爆炸之后，如果没有外力，只有物质主导的引力，那么宇宙的膨胀应该在引力的作用下开始变慢。如果存在一个外力，而这个外力是排斥引力的，那么我们就无法确切地弄清楚宇宙是如何运动的，因为这取决于两个力的大小。因此，膨胀率会发生变化，勒迈特认为不同的“宇宙常数λ”可以描述宇宙膨胀的不同状态。

因此，他提出了这样一个观点:

宇宙的膨胀速度不是常数，因为物质的引力占主导，所以一开始速度变慢，然后宇宙常数λ带来的排斥力占主导，宇宙开始加速膨胀，然后一直在加速。

宇宙的终局

勒迈特的理论还不够完美。后来，许多科学家加入到建立这一模型的过程中，这一理论逐渐演变为大爆炸模型。

经过进一步研究，科学家发现宇宙中仍然存在这种看不见的物质，这种物质被称为暗能量。它与宇宙的尺度有关，它提供了斥力。不仅如此，宇宙中还有一种暗物质，它提供了引力。暗能量、暗物质和已知物质的比例也决定了宇宙的未来。由此也可以知道“宇宙常数λ”其实和物质的比例有关。

现在在大爆炸模型的基础上，迭代出一个新的模型，叫做λ-DCM模型。其中λ指宇宙常数，DCM指暗物质。也就是说，λ的值变得尤为重要。它控制着宇宙的膨胀速度，所以它将决定宇宙的未来。但是，宇宙常数λ的获取非常困难，很难精确测量。因此，科学家们想到了另一种方法，即改变研究对象，他们选择了另外两个物理量:

哈勃常数H宇宙质量密度ρ

其中，哈勃常数H可以从宇宙微波背景辐射的研究结果中得到，意味着宇宙的膨胀速率。宇宙的质量密度ρ可以通过宇宙学的理论计算出来。具体来说，根据目前的观测，我们知道宇宙在大尺度上不是弯曲的，所以可以使用弗里德曼-勒迈特-罗伯逊-沃克尺度。你可以把“尺度”理解为建立一个坐标系。然后，我们可以得到宇宙临界密度的表达式:

这个表达式是如何推导出来的，这里不再赘述。直接说成绩吧。科学家发现，根据广义相对论，我们可以得到，当一个由物质主导的宇宙停止膨胀时，对应的宇宙密度为:ρ = 0.9× 10 (-29) g/cm 3，此时的哈勃常数值为:70 km/s MPC。这个密度也被称为临界密度。其实这是一个夸张的水平，相当于一立方米只有一个氢原子。

科学家发现，通过比较宇宙真实平均密度与临界密度的比值，可以知道宇宙的演化。因此，这就转化成了哈勃常数H和70 km/s MPC哪个大的数学问题。只要我们能测出准确的哈勃常数，就能知道宇宙的最终命运。

平均密度 ＞ 临界密度。（哈勃常数H＞70 km/s·Mpc）

在这种情况下，说明引力占优势，这个对应宇宙的最终命运就是大挤压。

挤压宇宙相应终极命运的过程大概是这样的:

在引力的作用下，宇宙减速膨胀，直到膨胀率降到零，然后宇宙开始收缩，最后收缩成一个奇点。在收缩的过程中，宇宙的温度会逐渐升高，宇宙中的所有生物基本都会被热或烫死。这也被称为宇宙的热寂。

同时，一些科学家认为，在大挤压过程中，由于其速度极快、力度极大，可能会适得其反，导致宇宙再次爆炸，然后再次膨胀，这也被称为大反弹。

所以可以想象，持有这种观点的一些人会认为宇宙是在“膨胀→挤压→大爆炸”的循环中进行的，这也叫循环论，或者说宇宙的周期性脉动。

也就是说，当平均密度高于临界密度时，对应着宇宙终极命运的三种假说:大挤压、大反弹和环流理论。

平均密度 ≤ 临界密度（哈勃常数H≤70 km/s·Mpc）。

在这种情况下，宇宙对应的是冷死，即宇宙一直在膨胀，斥力占主导。最终，宇宙中大物体和小原子的结构都会被撕裂。所以，这也叫大撕裂。

在这个维度上，其实存在热寂论。说到热寂，就不得不提熵增原理。所谓“熵”，是指系统的混沌程度。我们举个例子。如果你的房间长时间无人管理，你会发现房间会变得非常混乱，而混乱的增加其实就是熵的增加。(这里补充一下，熵增原理其实比这个比喻复杂得多。涉及到系统的状态数，这里就不详细讨论了。)

如果把宇宙看成一个系统，宇宙的最终结局应该是熵最高的状态，也就是最混沌的状态。在这种状态下，源在宇宙中的温度是一样的，所以没有热传递。没有热传递，就没有信息传递，最后，热死了。

也就是说，当平均密度小于等于临界密度时，对应的宇宙终极命运就是大撕裂和热寂理论。

科学家通过WMAP和普朗克卫星测得的哈勃常数H约为67km/ s Mpc，也就是说哈勃常数H小于70 km/s MPC，这是平均密度≤临界密度的情况，对应的是冷死理论，即大撕裂和热死。

所以，你看，这五个假说虽然叫“假说”，其实都是有非常严格的理论推导、证明和观察来支撑的。它们不是随机猜测，这也正是科学家严谨的地方。