Vũ trụ chắc sẽ còn tiếp tục giãn nở một thời gian nữa. Về số phận của nó sau đó, mô hình chuẩn cho một lời tiên đoán mơ hồ: nó phụ thuộc hoàn toàn vào việc mật độ vũ trụ bé hơn hay lớn hơn một giá trị tới hạn nào đó.

Như ta đã thấy ở chương II, nếu mật độ vũ trụ bé hơn mật độ tới hạn thì lúc đó vũ trụ là vô hạn và sẽ mãi mãi giãn nở. Con cháu chúng ta, nếu lúc đó có, sẽ thấy những phản ứng nhiệt hạch đi đến kết thúc chầm chậm trong tất cả các vì sao, để lại ở sau những loại tro bụi khác nhau; những sao lùn đen, những sao nơtron, có thể cả những lỗ đen. Các hành tinh có thể tiếp tục quay trên quỹ đạo chậm dần đi một ít khi chúng bức xạ sóng hấp dẫn, nhưng không khi nào nghỉ sau một thời gian hữu hạn. Nhiệt độ những phông bức xạ và neutrino vũ trụ sẽ tiếp tục hạ tỷ lệ nghịch với kích thước của vũ trụ, nhưng chúng không thể mất đi; ngay bây giờ ta có thể phát hiện phông bức xạ cực ngắn 3 K.

Mặt khác nếu mật độ vũ trụ lớn hơn giá trị tới hạn thì khi đó vũ trụ là hữu hạn và sự giãn nở của nó sẽ một lúc nào đó kết thúc, và được thay bằng một sự co ngày càng mạnh. Nếu chẳng hạn, mật độ vũ trụ gấp đôi giá trị tới hạn của nó và nếu giá trị đang được công nhận hiện nay của hằng số Hubble (15 km mỗi giây cho mỗi triệu năm ánh sáng) là đúng thì khi đó vũ trụ cho đến bây giờ có tuổi là 10000 triệu năm; nó sẽ tiếp tục giãn nở trong 50000 triệu năm nữa và sau đó bắt đầu co lại (xem hình bốn). Sự co đúng là sự giãn nở theo chiều ngược lại: sau 50000 triệu năm, vũ trụ sẽ lấy lại kích thước hiện nay và sau 10000 triệu năm nữa sau đó nó sẽ đến gần một trạng thái kỳ dị có mật độ vô hạn.

Suốt ít nhất là phần đầu của giai đoạn co, các nhà thiên văn (nếu có khi đó) sẽ có thể tiêu khiển bằng sự quan sát cả dịch chuyển đỏ lẫn dịch chuyển xanh. Ánh sáng từ những thiên hà gần chắc đã được bức xạ ở một thời điểm vũ trụ lớn hơn so với khi ánh sáng đó được quan sát, do đó khi nó được quan sát, ánh sáng này sẽ có vẻ như dịch chuyển về phía đầu bước sóng ngắn của phổ, nghĩa là về phía xanh. Mặt khác, ánh sáng từ những vật rất là xa sẽ phải được bức xạ ở một thời kỳ khi vũ trụ đang còn trong những giai đoạn đầu của sự giãn nở của nó, khi vũ trụ còn bé hơn so với khi ánh sáng được quan sát, do đó khi nó được quan sát, ánh sáng đó có vẻ như dịch chuyển về phía các bước sóng dài của phổ, nghĩa là về phía đỏ.

Nhiệt độ của các phông photon và neutrino vũ trụ sẽ hạ xuống, rồi sau đó tăng lên khi vũ trụ giãn nở rồi co lại, luôn luôn tỷ lệ nghịch với kích thước của vũ trụ. Nếu mật độ vũ trụ hiện nay gấp đôi trị số tới hạn của nó, thì khi đó các tính toán của ta chỉ rõ rằng vũ trụ lúc lớn nhất sẽ đúng gấp đôi bây giờ, như vậy nhiệt độ phông sóng cực ngắn lúc đó sẽ đúng bằng một nửa giá trị 3 K hiện nay, hoặc khoảng 1,5 K. Sau đó vũ trụ bắt đầu co lại và nhiệt độ bắt đầu tăng lên.

Lúc đầu không có báo động gì - trong hàng nghìn triệu năm phông bức xạ sẽ lạnh đến mức cần có một cố gắng lớn mới phát hiện được nó. Tuy nhiên, khi vũ trụ đã co hẹp lại đến một phần trăm kích thước hiện nay, phông bức xạ sẽ bắt đầu ngự trị bầu trời: bầu trời ban đêm sẽ nóng như bầu trời ban ngày hiện nay của chúng ta (300 K). Bảy mươi triệu năm sau đó vũ trụ sẽ co lại mười lần nữa, và con cháu chúng ta (nếu có) sẽ thấy bầu trời sáng một cách không chịu được.

Các phân tử trong khí quyển giữa các hành tinh và giữa các sao và trong khoảng không giữa các sao sẽ bắt đầu tách thành những nguyên tử thành phần của chúng, và những nguyên tử sẽ vỡ ra thành những electron tự do và những hạt nhân nguyên tử. Sau bảy trăm nghìn năm nữa nhiệt độ vũ trụ sẽ là 10 triệu độ; khi đó bản thân các vì sao và hành tinh cũng sẽ hòa tan thành một thứ xúp vũ trụ gồm bức xạ, electron, hạt nhân. Sau hai mươi hai ngày nữa nhiệt độ sẽ tăng lên 10 000 triệu độ. Các hạt nhân lúc đó bắt đầu vỡ tung ra thành các proton và nơtron thành phần của chúng, phá hủy toàn bộ công trình tổng hợp hạt nhân trong các vì sao và theo vũ trụ học. Một thời gian ngắn sau đó electron và pôzitron sẽ được tạo nên với số lượng lớn những va chạm photon - photon, và phông neutrino và phản neutrino vũ trụ sẽ trở lại cân bằng nhiệt với vũ trụ còn lại.

Ta có thể nào đưa câu chuyện buồn tẻ này suốt cho đến kết thúc, đến một trạng thái mật độ và nhiệt độ vô hạn không? Thời gian có thể nào dừng lại trong khoảng 3 phút sau khi nhiệt độ đạt một nghìn triệu độ không? Rõ rằng ta không thể chắc. Mọi sự không chắc mà ta gặp phải ở chương trước, khi thì khảo sát tỷ mỉ phần trăm giây đầu tiên, sẽ quay lại để làm cho ta băn khoăn khi ta nhìn vào phần trăm giây cuối cùng. Trước hết, toàn bộ vũ trụ đó phải được mô tả theo ngôn ngữ cơ học lượng tử ở những nhiệt độ trên 100 triệu triệu triệu triệu độ (10 mũ 32 K), và không ai có một ý niệm nào về việc gì xảy ra lúc đó. Ngoài ra, nếu vũ trụ không thật đồng tính và đẳng hướng (xem cuối chương V), thì toàn bộ câu chuyện của ta mất hết cả ý nghĩa từ lâu trước khi ta gặp phải những vấn đề của vũ trụ học lượng tử.

Từ các sự không chắc này một số nhà vũ trụ học rút ra một hy vọng nào đó. Có thể là vũ trụ sẽ trải qua một kiểu “nảy bật” vũ trụ và sẽ bắt đầu giãn nở lại. Trong Edda, sau trận cuối cùng giữa các thần và những người khổng lồ ở Rangorak, quả đất bị lửa và nước phá hủy nhưng nước rút lui, các người con của Thor từ địa ngục lại tiến lên mang theo búa của cha và cả thế giới lại bắt đầu một lần nữa. Nhưng nếu vũ trụ quả thực sẽ giãn nở lại, sự giãn nở của nó sẽ chậm dần một lần nữa và sau đó sẽ có một sự co hẹp, kết thúc bằng một Rangorak vũ trụ khác, rồi lại có một lần nảy bật khác nữa, và như vậy tiếp tục mãi mãi.

Nếu đó là tương lai, nó cũng rất có thể là quá khứ của chúng ta. Vũ trụ đang giãn nở hiện nay có thể chỉ là giai đoạn tiếp theo sự co hẹp trước và sự nảy bật vừa qua. (Thật ra, năm 1965, trong thông báo về phông bức xạ cực ngắn vũ trụ, Dicke, Peebles, Roll và Wilkinson cho rằng đã có một thời kỳ giãn nở và co hẹp vũ trụ hoàn toàn trước đây, và họ lập luận rằng vũ trụ đã phải co hẹp đủ để nâng nhiệt độ lên ít nhất là 10000 triệu độ để có thể phá vỡ các nguyên tố nặng tạo nên trong giai đoạn trước). Nhìn lùi về trước, ta có thể tưởng tưởng một chương trình không chấm dứt giãn nở mà không có lúc bắt đầu nào.

Một số nhà vũ trụ học bị hấp dẫn về mặt triết học bởi mô hình dao động, đặc biệt vì, như mô hình trạng thái dừng, nó tránh một cách khôn khéo vấn đề “phát sinh trời đất”. Nhưng nó gặp một khó khăn lý thuyết lớn. Trong mỗi chu kỳ tỷ số photon trên hạt hạt nhân (hoặc, chính xác hơn, entropi cho mỗi hạt hạt nhân) được tăng lên chút ít do một loại ma sát (gọi là “độ nhớt khối”) trong khi vũ trụ giãn nở và co hẹp. Với sự hiểu biết hiện nay của ta, vũ trụ lúc đó sẽ bắt đầu mỗi chu kỳ mới với một tỷ số photon trên hạt hạt nhân mới, hơi lớn hơn trước. Cho đến nay tỉ số đó lớn nhưng không phải vô hạn, cho nên khó mà thấy vũ trụ đã trải qua trước đó một số chu kỳ vô hạn như thế nào.

Tuy nhiên, mọi vấn đề đó có thể giải quyết, và dù mô hình vũ trụ học nào đó tỏ ta đúng đắn, thì cũng không làm cho ta an tâm lắm. Đối với con người, gần như khó cản lòng tin rằng chúng ta có một mối liên hệ đặc biệt gì đó với vũ trụ, rằng đời sống loài người không phải chỉ là một kết quả tất nhiên hài hước của một chuỗi tai nạn kéo lui dài đến ba phút đầu tiên, mà rằng chúng ta đã được tạo nên một cách nào đó ngay từ lúc đầu tiên.Trong khi viết điều này tôi đang ở trên một chiếc máy bay cao 30 000 fut, bay trên bầu trời Wyoming từ San Francisco về nhà ở Boston. Phía dưới mặt đất xem ra rất mềm và dễ chịu, có những đám mây mượt mà ở chỗ này chỗ nọ, tuyết nhuộm hồng khi mặt trời mọc, những con đường thẳng tắp trên đất nước từ thành phố này đến thành phố kia. Rất khó nhận ra rằng tất cả những cái đó chỉ là một phần nhỏ bé của một vũ trụ cực kỳ không thân thiện. Lại còn khó nhận thức hơn nữa rằng vũ trụ hiện nay đã tiến hóa từ một điều kiện sơ khai không bình thường một cách không tả nổi và đứng trước một sự hủy diệt tương lai do lạnh vĩnh viễn hoặc nóng không chịu được. Vũ trụ càng thấy là dễ hiểu bao nhiêu thì lại hình như càng vô nghĩa bấy nhiêu.

Nhưng nếu trong kết quả của nghiên cứu của ta không có điều gì an ủi ta, thì ít nhất cũng có một sự khuây khỏa nào đó ngay trong bản thân việc nghiên cứu. Con người ta, nam hay nữ, không bằng lòng với việc tự an ủi mình với những câu chuyện về các thần và những người khổng lồ, hoặc tập trung suy nghĩ của mình vào những câu chuyện đời sống hàng ngày; họ cũng chế tạo những kính thiên văn, những vệ tinh nhân tạo và những máy gia tốc, và ngồi ở bàn giấy suốt hàng giờ để xử lý ý nghĩa của các số liệu mà họ thu thập được. Sự cố gắng hiểu về vũ trụ là một trong rất ít cái làm cho đời sống con người được nâng lên cao hơn trình độ của một hý kịch, và cho nó một phần nào dáng đẹp của một bi kịch.