大挤压(
英语:Big Crunch)是一种关于
宇宙终极命运的假说,其中宇宙膨胀将逆转,最终缩并使
宇宙标度因子归零。这一过程可能导致另一次大爆炸,从而可能形成一个新的宇宙。然而,大多数现代观测数据表明宇宙膨胀正在加速,而不是减速,这使得大挤压的可能性变得较小,宇宙可能以
热寂结束。尽管如此,一些新理论提出大挤压可能通过
暗能量波动发生,但这些理论仍存在争议。
宇宙大挤压是一种假想的宇宙状态,是宇宙终结的
奇点。它可以类比为从
北极点(大爆炸)开始的
宇宙膨胀过程,随着
虚时间的增长,宇宙在
赤道处达到最大尺度,然后开始收缩,最终在南极点收缩成一点,即大挤压。宇宙起始于一个温度高达10^32
开尔文的
原生黑洞,随着膨胀,密度大幅度减小;在收缩阶段,宇宙尺寸不断减小,直至大挤压结束于一个裸奇点。
大挤压的概念最早可以追溯到1922年,由
苏联物理学家
亚历山大·弗里德曼提出的
方程,这些方程指出宇宙的命运取决于其密度。如果宇宙中的物质足够多,
引力将能够阻止膨胀并最终使其逆转,导致宇宙自我坍缩,与黑洞的过程类似。在大挤压的最终阶段,
宇宙将充满来自
恒星和高能粒子的辐射,这些辐射被凝聚并蓝移至更高能量,其强度足以在
恒星碰撞前点燃其表面。在最后时刻,宇宙将变为一个温度无穷高的大火球,时空也将不复存在。
大挤压假说引出了
大反弹说,即宇宙在大挤压之后可能会发生某种反弹,引发下一次大爆炸,这一过程可能永恒重复,形成所谓的循环宇宙模型。这一模型认为宇宙坍缩之后将回到初始状态并引发下一次大爆炸,从而宇宙将永远存在。
保罗·斯泰恩哈特提出的火宇宙理论和
罗杰·彭洛斯的共形循环宇宙学(CCC)模型,以及环量子宇宙学(LQC)都是现代循环宇宙模型的例子,它们试图解释宇宙的起源和终结,并提供了宇宙循环的不同机制。
大挤压的概念在科学史上有着悠久的探索历程。早在
艾萨克·牛顿时代,理查德·本特利就提出了一个问题,即如果
宇宙中的所有
恒星都相互吸引,它们是否会坍缩到一个点上,这个问题被称为“本特利悖论”,可以视作大挤压说的雏形。
阿尔伯特·爱因斯坦在1917年引入宇宙学常数来支持
静态宇宙模型,但后来
爱德文·哈勃的发现表明宇宙正在膨胀,爱因斯坦随后放弃了宇宙学常数。这些历史事件为大挤压理论的发展奠定了基础。
保罗·戴维斯构想了大挤压发生的情景,其中宇宙的收缩过程大致与膨胀阶段相反。在这个模型中,
星系团首先合并,然后是星系。随着宇宙微波背景的温度上升,
恒星将变得极为接近并开始碰撞。在大挤压的最后几分钟,
宇宙的高温将导致原子和原子核破裂,并被吸入形成的黑洞。最终,所有物质都将被挤压到一个无限热、无限致密的
奇点,类似于大爆炸的反向过程。大挤压之后,可能会有一个新的大爆炸,创造出一个新的宇宙。