我们可以猜测几十亿年后宇宙的样子，但最终事情可能会变得很奇怪。
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“宇宙将如何终结？”——伊兹·M，9岁，纽约州罗切斯特
宇宙是否会“终结”尚不确定，但所有证据都表明，它将在非常非常长的一段时间内继续作为人类的宇宙家园。
宇宙——包括所有空间和时间，以及所有物质和能量——大约在140亿年前以一次被称为“大爆炸”的快速膨胀开始，但自那时起，它一直处于持续变化之中。最初，宇宙中充满了构成原子的粒子——质子、中子和电子——的弥散气体。随后，这些气体坍缩成恒星和星系。
我们目前对宇宙历史的理论。左侧是大约140亿年前的大爆炸。宇宙的结构和组成随着时间的推移而发生了变化。图片来源： NASA/WMAP科学团队
我们对宇宙未来的理解源于我们今天观测到的天体和过程。作为一名天体物理学家，我观测遥远的星系等天体，这使我能够研究恒星和星系随时间推移发生的变化。通过这项研究，我发展出预测宇宙未来演变的理论。
通过研究过去来预测未来？
通过推断我们今天所观测到的宇宙未来走向，这叫做外推法。这种方法很冒险，因为可能会发生一些意想不到的事情。
插值——也就是将数据集中的各个点连接起来——要安全得多。想象一下，你有一张自己5岁时的照片，还有一张你7岁时的照片。别人大概能猜出你6岁时的样子。这就是插值。
通过作者5岁和7岁时的照片，你可以推断出他6岁时的样子，但你无法预测他29岁时的样子。图片来源：Stephen DiKerby
或许他们可以根据这两张照片推断出你八九岁时的样子，但没人能准确预测太久远的未来。也许几年后你会戴上眼镜，或者突然长得很高。
科学家可以通过推断恒星和星系随时间的变化来预测几十亿年后宇宙的可能面貌，但最终情况可能会变得非常诡异。宇宙及其内部物质或许会像过去那样再次发生变化。
未来恒星会发生怎样的变化？
好消息：我们的太阳，这颗中等大小的黄色恒星，将继续闪耀数十亿年。它目前正处于其100亿年寿命的一半左右。恒星的寿命取决于其大小。体积大、温度高、呈蓝色的恒星寿命较短，而体积小、温度低、呈红色的恒星寿命则长得多。
如今，一些星系仍在产生新的恒星，但另一些星系的恒星形成气体已经耗尽。当一个星系停止形成恒星时，蓝色的恒星会迅速发生“超新星爆发”并消失，它们在短短几百万年后便会爆炸。然后，数十亿年后，像太阳这样的黄色恒星会将它们的外层物质抛射到星云中，只留下红色的恒星继续运行。最终，宇宙中所有的星系都将停止产生新的恒星，充满宇宙的星光也将逐渐变红变暗。
红矮星是寿命最长的恒星类型。一旦宇宙中恒星形成停止，最终只会剩下红矮星，它们将在数万亿年的时间里逐渐黯淡消逝。图片来源： NASA/ESA/STScI/G. Bacon
数万亿年后——比宇宙目前的年龄长数百倍——这些红变星也将黯然失色，最终消失在黑暗中。但在此之前，仍将有许多恒星提供光和温暖。
未来星系将如何变化？
想象一下在沙滩上堆沙堡。每装上一桶沙子，沙堡就会越来越大。星系也会以类似的方式随着时间推移而增长，它们会吞噬较小的星系。这种星系合并现象将持续到未来。
在星系团中，数百个星系向着它们的共同中心坠落，常常导致混乱的碰撞。在这些合并过程中，原本有序的旋涡星系会以混乱的方式合并成无序的、呈团状的恒星云。想想看，把一座精心建造的沙堡踢倒是多么容易，它就会变成一团糟。
因此，随着时间的推移，宇宙中的旋涡星系会减少，椭圆星系会增多，因为旋涡星系会合并成椭圆星系。
银河系和邻近的仙女座星系或许会在几十亿年后以这种方式合并。不必担心：两个星系中的恒星会毫发无损地擦肩而过，未来的观星者将有机会目睹这两个星系合并的壮观景象。
宇宙本身未来将会发生怎样的变化？
宇宙大爆炸开启了宇宙膨胀，这种膨胀很可能会持续下去。宇宙中所有物质——恒星、星系、气体、暗物质——的引力向内拉扯，减缓了宇宙的膨胀速度，一些理论认为，宇宙的膨胀最终会趋于平缓或停止。
然而，一些证据表明，某种未知的力量正在施加排斥力，导致星系膨胀加速。科学家将这种向外的力量称为暗能量，但人们对它知之甚少。就像烘焙饼干里的葡萄干一样，星系之间的距离会越来越远。如果这种情况持续下去，其他星系可能距离银河系太远，以至于我们无法观测到它们。
当恒星形成停止，星系合并成巨大的椭圆星系后，宇宙的膨胀可能意味着其他星系将无法被观测到。数万亿年来，永恒不变的夜空景象或许只会是这样一个红色的椭圆星系。图片来源： NASA；ESA；STScI 的 Z. Levay 和 R. van der Marel；T. Hallas；以及 A. Mellinger
总结目前对未来最准确的预测：恒星形成将停止，因此星系中将充满年老、发红、暗淡的恒星，它们逐渐冷却直至消失。每个星系群或星系团都将合并成一个单一的、巨大的椭圆星系。宇宙加速膨胀将使我们无法观测到本星系群以外的其他星系。
这种情况最终会演变成持续数万亿年的黑暗永恒。新的数据或许会改变这一切，宇宙历史的下一阶段可能截然不同，甚至会出乎意料地美丽。从某种角度来看，宇宙或许根本没有“终结”。即使现存的宇宙与现在截然不同，我们也很难想象在遥远的未来，宇宙会彻底消失。
这种情况让你有什么感受？有时我会感到一丝惆怅，这是一种淡淡的忧伤，但随后我又会想起，我们生活在宇宙历史中一个激动人心的时期：宇宙刚刚开始，正处于一个充满令人兴奋的恒星和星系的时代！宇宙足以支撑人类社会和好奇心延续数十亿年，所以我们还有很多时间去探索和寻找答案。
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这篇文章《宇宙将如何终结？数万亿年后等待着我们的黑暗永恒》最初发表于SingularityHub 。
原文： https://singularityhub.com/2025/12/29/how-will-the-universe-end/