從地球上看，夜空看起來相當靜態。當然，星星從傍晚到傍晚都在旋轉，行星在它們之間移動。但從地球的角度來看，天球似乎基本上是不變的。
然而，感知並非現實：我們的眼球並沒有暗示，在附近的行星、恆星和星系之外，一切都在遠離我們。宇宙正在不斷膨脹——而且速度越來越快。
杜克大學物理學副教授丹·斯科爾尼克研究宇宙的增長，他說：“當我們說宇宙正在膨脹時，我們的意思是字面意義上的膨脹。” “我認為這與人們通常的想法有點不同。但我們的意思是，物體，特別是其他星系，與我們的距離正在增加。”
支援科學新聞事業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
科學家們目前尚不清楚這種膨脹是否會無限期地持續下去，或者，如果會，它是否會保持無限加速。宇宙的最終狀態——是會膨脹得如此之快以至於自我撕裂，還是會繼續平靜地擴大和冷卻，還是最終會逆轉並向內收縮——將由暗物質、暗能量以及宇宙中普通物質和能量的平衡來決定。這兩個未知的，或黑暗的部分，構成了宇宙的 95%，它們的本質仍然讓科學家們捉摸不透，他們不知道這些組成部分對宇宙生命故事的貢獻可能會如何隨時間變化。
大約 100 年來，科學家們已經瞭解了宇宙膨脹，並且知道這是大爆炸的後果——當時宇宙中所有的物質和能量都從一個單一的、稠密的、熾熱的點爆炸出來（儘管這是一個不完美的比喻）並向外擴散，隨著它們的移動而擴張空間本身。科學家們預計，隨著宇宙年齡的增長，這種膨脹會減慢；物質碎片之間的引力會起到剎車的作用。這是真的——有一段時間。但這並不是故事的結局。
從我們存在的黎明到今天，人類似乎都生活在宇宙時代，在這個時代，膨脹的減速變成了加速。天文學家已經探測到這種轉變，儘管這花了他們一段時間。“到上個世紀末[具體來說，是 1998 年]，我們開始意識到宇宙不僅僅是在膨脹，”斯科爾尼克說。“它正在加速膨脹。”
對加速的原因的解釋有些令人不滿意。它是由“暗能量”的存在引起的，這個術語描述了正在發生的事情，但沒有說明原因。芝加哥大學天文與天體物理學教授溫迪·弗裡德曼說：“我們仍然不理解基本物理層面上的東西。” “是什麼導致了這種加速？”
暗能量滲透到宇宙的空曠部分——真空。無論“它”是什麼，它都施加一種排斥力，將所有事物推開並與引力拉鋸。“空間越多，事物就越被推開，”斯科爾尼克說，“這意味著宇宙將越來越快地膨脹，事物將越來越快地被推開。”
為了理解宇宙膨脹現在的樣子，科學家們可以觀察天文訊號來測量所謂的哈勃常數。這個數字代表了宇宙當前的膨脹率。
科學家們有幾種方法可以找到這個數字。這些方法包括觀察遙遠星系中的超新星和變星，並測量它們後退的速度以及它們離我們有多遠。弗裡德曼在 1990 年代領導了一個名為哈勃太空望遠鏡關鍵專案的合作，該專案比以往任何人都更精確地計算了哈勃常數。
但在最近幾年，天文學家發現，該計算結果——以及包括斯科爾尼克的小組超新星 H0 狀態方程 (SH0ES) 在內的不同團隊的結果——與基於宇宙早期資料計算出的哈勃常數不符，早於超新星和變星的誕生。
這種不匹配被稱為“哈勃張力”。這可能指向研究人員獲取或解釋資料的方式存在問題——或者這可能是宇宙在向科學家尖叫，他們不瞭解它的演化，這將意味著他們也無法預測它的命運。“如果這是一個真正的分歧，那真的很重要，”弗裡德曼說。“因為它表明存在我們不瞭解的物理學。”
斯科爾尼克說，長期以來，科學家們對宇宙的膨脹——以及與其相關的暗物質、暗能量以及輕物質和能量——有一個有道理的故事。但現在，他說，這個敘述不太符合。“是什麼讓我們到達這個地方的故事，然後將決定我們的最終命運——宇宙如何持續增長，持續變化，”他繼續說道。為了瞭解故事的真正結局，科學家們可能需要修改中間章節。
如果物理學家對宇宙如何運作的基本圖景是正確的，我們將會迎來大凍結：宇宙將保持適度加速膨脹，物質將擴散開來，恆星將會死亡，新的恆星將無法形成，空間將隨著嗚咽聲而變得黑暗和寒冷。
另一方面，如果暗能量的工作方式與我們假設的不同，我們可能會走向另一個結局。例如，如果它的強度隨時間變化並在宇宙程序中變得更強，我們將會迎來大撕裂：宇宙將膨脹得足夠快以至於自我撕裂。“無論如何，對最初問題的回答是，是的，你將永遠膨脹，”斯科爾尼克說。“這只是一個關於暴力程度的問題。”
但並非所有人都同意。普林斯頓大學的理論物理學家保羅·斯坦哈特說，理論化的暗能量形式可能會以不同的方式隨時間變化。“它從導致宇宙加速膨脹到最終減緩膨脹，再到最終減緩到停止，然後開始收縮，”他說。這被稱為大坍縮。在斯坦哈特正在研究的一些宇宙學模型中，收縮可能會轉回膨脹，併產生一種迴圈宇宙。
正如所有這些可能性所表明的那樣，要點是沒人能確定。“我們已經失去了那種可預測性，”弗裡德曼說。
不過，她希望新的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可能會提供一些答案，因為它能夠比過去的儀器看得更遠、更好。“我認為科學就是這樣發展的，”弗裡德曼說。“我們還不明白髮生了什麼。有時這需要很長時間。”