Сколько просуществует Вселенная
Содержание статьи
- Сколько просуществует Вселенная
- Что есть вселенная
- Сколько всего планет известно науке
Прошлое и будущее Вселенной
Вселенная, если верить современным космологическим теориям, возникла без малого 14 млрд лет назад после Большого взрыва. Принято считать, что до момента этого масштабного события, положившего начало времени и пространству, мир существовал в особом состоянии, детали которого ученые восстановить пока не могут. Основной материал для изучения первых периодов жизни Вселенной – так называемое реликтовое излучение, которое можно считать «слепком» взрыва материи.
Происхождение Вселенной остается одной из загадок, над которой работают представители естествознания. Но еще сложнее составить прогноз развития материального мира на отдаленную перспективу. Исследователи выдвигают разные гипотезы о будущем Вселенной, при этом в каждой модели существуют свои предельные сроки ее существования.
И все же большинство ученых склоняются к тому, что Вселенная вполне может просуществовать еще не менее 28-30 млрд лет. Есть и те, кто отодвигает эту границу значительно дальше в будущее. Предельные сроки существования мира при этом определяются той физической концепцией, в рамках которой проводятся прогнозы, а также представлениями об этапах развития материальных объектов.
Модели будущего развития Вселенной
При составлении моделей будущего развития Вселенной исследователи используют так называемые «закрытые» и «открытые» модели развития. Приверженцы «закрытой» концепции убеждены, что в отдаленном будущем нынешнее расширение космического пространства неизбежно сменится фазой сжатия. Предполагается, что этот процесс развернется во Вселенной уже через 20-25 млрд лет. В рамках данной концепции мир представляет собой замкнутую систему, в которой происходит чередование циклов расширения и сжатия.
По-иному выглядит развитие Вселенной в космологических моделях, построенных по «открытому» типу. Предполагается, что через миллиарды лет звезды, разбросанные по пространству космоса, постепенно начнут остывать, что впоследствии приведет к неминуемой тепловой смерти Вселенной. Планеты сойдут со своих орбит, а звезды станут покидать галактики, превращаясь в «черных карликов». В центральных районах галактик будут возникать «черные дыры».
К чему в итоге приведет развитие материи, не могут пока предсказать приверженцы ни одной из двух основных космологических моделей. Вполне возможно, что Вселенная перейдет в совершенно иное состояние, при котором коренным образом изменятся физические константы. Не исключено, что через десятки миллиардов лет привычные атрибуты материи, пространство и время, также претерпят изменения.
Источник
Космологи выяснили, как долго проживет наша Вселенная
МОСКВА, 5 апр – РИА Новости. Наша Вселенная будет существовать не бесконечно – она внезапно окончит свою жизнь примерно через 10 в 139 степени лет в результате нового Большого Взрыва, который будет порожден «частицей бога», бозоном Хиггса, говорится в статье, опубликованной в Physical Review D.
Конец вечности
До начала 1990 годов ученые считали, что Вселенная является вечной и неизменной структурой, чьи границы бесконечно расширяются с фиксированной скоростью, заданной во время Большого Взрыва. Открытие темной энергии – загадочной субстанции с отрицательной энергетической плотностью, заставляющей мироздание расширяться все быстрее и быстрее, указало на конечность существования Вселенной.
Как предполагают космологи сегодня, ее жизнь закончится или «Большим Разрывом», своеобразным антиподом Большого Взрыва, или сжатием Вселенной и новым взрывом, в зависимости от свойств темной энергии, природу которой еще предстоит прояснить.
Шварц и его коллеги считают, что главной угрозой для существования будет выступать не темная энергия, пронизывающая все мироздание, а ее более «приземленный» и уже открытый кузен – поле и бозон Хиггса.
По теории Хиггса, Вселенную пронизывает особое поле, с которым взаимодействуют все существующие элементарные частицы: чем сильнее они сцепляются с полем, тем выше будет их масса. Если это поле существует, то должны существовать и бозоны Хиггса — особые частицы, отвечающие за его взаимодействие с протонами, электронами и другими частицами видимой и темной материи.
Одним из возможных следствий существования этого поля является то, что мы живем не в настоящем, а в так называемом «ложном вакууме». Это означает, что самое низкое энергетическое состояние, в котором могут находиться частицы в нашем мире, которое физики называют «вакуумом», на самом деле не является абсолютным «нулем», или минимумом на языке математики.
Лопнувший пузырь вакуума
Как недавно выяснили теоретики, «абсолютный вакуум» может возникнуть внутри некоторых черных дыр, если масса бозона Хиггса изменится даже на небольшое значение, или в тех случаях, если они обладают достаточно малыми размерами.
Подобное изменение, как показывают расчеты Шварц и его коллег, произойдет в очень далеком будущем, примерно через десять миллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов триллионов лет (10 в 139 степени лет).
Появление «пузырей» истинного энергетического минимума внутри черной дыры, как объясняют физики, станет катастрофическим событием для Вселенной. Так как такой вакуум более «выгоден» с энергетической точки зрения, его «пузырь» быстро заполнит все мироздание, высвобождая энергию, запасенную в «ложном вакууме». В результате этого она буквальным образом «закипит», взорвется и прекратит свое существование. Так как граница этого пузыря движется со скоростью света, то мы не почувствуем и не увидим конца мироздания.
Как отмечает Шварц, масса бозона Хиггса и топ-кварка, самой тяжелой элементарной частицы, пока были измерены не очень точно, что не позволяет вычислить точную «дату смерти» Вселенной. При самом неблагоприятном исходе событий, ее жизнь может завершиться намного раньше, примерно через 10 в 58 степени лет, или же намного позже, через 10 в 241 степени лет.
Что интересно, нашей Вселенной очень повезло в этом отношении. Если бы массы этих частиц были больше или меньше их текущих значений на очень малые величины, примерно 7-10 ГэВ, то тогда бы она или не существовала в принципе, или бы прожила меньше триллионной доли секунды.
Источник
Сколько еще просуществует наша вселенная
Какая судьба ждет нашу Вселенную? Что с ней происходит сейчас? Есть ли на других планетах жизнь? Накануне Дня космонавтики делимся с вами несколькими любопытными гипотезами ученых и ответами на волнующие вопросы о нашей Вселенной из энциклопедии «Как работает наука».
Чем все закончится?
Точная судьба Вселенной остается неизвестной. Ученые постоянно спорят, что случится с ней в будущем. Возможно, Вселенная сколлапсирует и перестанет существовать, и тогда произойдет новый Большой взрыв. Возможно, она остынет и остановится. А может, она погибнет неожиданно и окончательно или, напротив, будет бесконечно расширяться.
Несколько сценариев развития Вселенной
Большое сжатие
Некоторые космологи считают, что со временем воздействие темной энергии ослабеет и гравитация возьмет верх, после чего Вселенная перестанет расширяться и начнет сжиматься. Спустя триллионы лет галактики столкнутся. Температура Вселенной возрастет до такой степени, что звезды начнут взрываться. Атомы распадутся, и образовавшаяся огромная черная дыра поглотит все, включая саму себя. Некоторые ученые считают, что из-за столкновения частиц друг с другом произойдет второй Большой взрыв — Большой отскок.
Большое замерзание
Теория Большого замерзания, или тепловой смерти Вселенной, предполагает, что Вселенная продолжит расширяться до тех пор, пока вся материя и энергия не будут в ней распределены равномерно. В результате концентрации энергии будет недостаточно для образования новых звезд. Температура упадет до абсолютного нуля, звезды погаснут, а вслед за ними и вся Вселенная.
Большой разрыв
В сценарии под названием Большой разрыв Вселенная со временем просто разорвется. Если пространство между галактиками заполнено темной энергией, которая противостоит гравитации, то Вселенная будет расширяться все быстрее и быстрее, пока скорость расширения не достигнет скорости света. Гравитация больше не сможет удерживать материю, и все во Вселенной, даже галактики, черные дыры и пространство-время, просто разорвется.
Большое поглощение
Теория Большого поглощения оперирует такими понятиями, как бозон Хиггса и поле Хиггса (нечто вроде электромагнитного поля, существующего повсюду), которое еще не достигло состояния наименьшей энергии или «вакуума».
Достигнув состояния истинного вакуума, поле Хиггса может преобразовать материю, энергию и даже пространство-время, создав альтернативную Вселенную, которая раздуется со скоростью света, как пузырь. Все во Вселенной, имеющейся на данный момент, прекратит существовать.
Текущее состояние Вселенной
С момента своего появления почти 14 млрд лет назад Вселенная постоянно расширялась. Галактики продолжают удаляться друг от друга, и результаты наблюдения за дальними сверхновыми позволяют предположить, что расширение набирает скорость. Это может свидетельствовать о существовании силы с отрицательным давлением, известной как темная энергия, которая противостоит гравитации. Если эта сила будет оказывать значительное влияние, наиболее вероятной судьбой нашей Вселенной будет бесконечное расширение.
Одиноки ли мы?
Ученые обнаружили уже тысячи внесолнечных планет, или экзопланет, то есть таких, которые находятся за пределами Солнечной системы. Ученые также рассчитали, что в нашей Галактике должны быть десятки миллиардов планет, пригодных для жизни. Но есть ли она там?
Поиски новой Земли
Для поиска экзопланет астрономы, в частности, изучают малейшее влияние, которое те оказывают на свои звезды. Если им удается найти планету, похожую на Землю по размерам и удаленности от звезды, они анализируют ее атмосферу: содержатся ли в ней необходимые для жизни элементы? Но многие из открытых экзопланет совсем не похожи на Землю.
Обитаемая зона
Обитаемая зона также называется зоной Златовласки. Это отсылка к английской сказке о девочке Златовласке, которая, попав в дом трех медведей, выбрала горшочек с не слишком горячей и не слишком холодной кашей — «в самый раз». На поверхности планеты из обитаемой зоны будет такая температура, при которой вода останется в жидком состоянии, хотя для развития жизни должно соблюдаться еще множество других условий. Впрочем, сегодня ученые склоняются к мысли, что планеты с большим количеством жидкой воды могут находиться и за пределами обитаемой зоны.
Скачайте космически красивый чек-лист волшебства→
Что делает планету обитаемой?
Есть несколько условий, при которых планета может быть пригодна для развития жизни. Ключевые — температура и вода.
Если планета находится слишком близко к звезде, ее поверхность закипит, а если слишком далеко — замерзнет.
Ближайшая звезда должна быть стабильной и светить достаточно долго, чтобы на планете развивалась жизнь.
На вращающейся планете с наклонной осью есть дни, ночи и времена года, что защищает ее от радикальных перепадов температуры.
Планета с жидким ядром обладает магнитным полем, которое защищает потенциальную жизнь от магнитного излучения.
На поверхности должна присутствовать влажная среда или жидкая вода (или другая жидкость, которая может выполнять схожие функции).
Нужны «строительные материалы» для жизни: углерод, азот, кислород, водород и сера.
Плотная атмосфера защищает от излучения, предотвращает утечку газов и сохраняет на планете тепло.
Планета с большой массой обладает притяжением, которое не позволяет атмосфере улетучиться.
Планет, потенциально пригодных для жизни, — миллиарды, и с момента появления Млечного Пути прошло уже достаточно времени, чтобы какая-нибудь цивилизация развилась и колонизировала его. Почему же никто до сих пор не вступил с нами в контакт? Вполне возможно, что жизнь действительно крайне редкое явление и мы одни во вселенной.
Источник
Может ли Вселенная быть бесконечной или у неё есть пределы?
Вопрос о бесконечности Вселенной уже давно не дает покоя ученым, так как мнения о наличии границ, а также их отсутствии, противостоят друг другу. По утверждениям одной стороны, приверженцем которой был Николай Коперник, планета Земля не является центром Вселенной. А по заключению исследований Эдвина Хаббла наличие в ней галактик, отдаляющихся во времени друг от друга, свидетельствуют о происхождении Вселенной от Большого взрыва, а не существующей вечно.
Рассуждения о бесконечности Космоса подразумевают его безграничность не только в пространстве, но и во времени. Это должно повлечь за собой наличие на небосводе огромного количества звезд, которые должны были бы сиять на нем все 24 часа в сутки. Но отсутствие такого явления говорит о том, что Вселенная постоянно расширяется. Это и является опровержением мнения о бесконечности Вселенной. Расширяясь в пространстве и во времени она создает все новые и новые трудности для ученых в своем исследовании. Так, самые близкие звезды и космические объекты к планете Земля являются более юными, а тела постарше расположены на удаленном расстоянии от нее. А вот «старожилы» космоса исследованию астрономов практически неподвластны ввиду слишком далекого местоположения от Солнечной системы.
Существенной преградой для изучения возможных границ Вселенной является ее реликтовое излучение. Оно возникло, спустя около 380 тыс. лет после Большого взрыва, когда Вселенная расширила свой объем и остыла до температуры, при которой стали образовываться атомы. Это излучение подобно фотографическому снимку, изображающему картинку из детства или юности космического пространства. Но за его пределами существует вероятность, как наличия границ Вселенной, так и их отсутствие. Даже самые современные телескопические приборы не в состоянии «пробить» эту природную космическую завесу.
Но продолжительные изучения учеными реликтового излучения обнаружили его полезность в определении вероятных границ Вселенной. Она заключалась в определении длин волн, исходящих от космической материи.
Астрономы предположили, если бы Вселенная была бесконечной, то в ней могут существовать волны различной длины. Но запущенные в космос аппараты обнаружили лишь узкий волновой спектр, зафиксированный в космическом пространстве. Это натолкнуло специалистов на мысль, что Вселенная по своему волновому звучанию соизмерима с музыкальным инструментом с определенной длиной волн. Данные результаты стали подтверждением наличия у Вселенной границ.
Большой вклад в изучение вероятного наличия границ Вселенной внесла Жанна Левин, занимающейся теоретическими исследованиями в Кэмбриджском университете. Ее гипотеза основывалась на старой компьютерной игре «Астероиды», в которой объекты, покидающие границы игрового поля, продолжают свое движение, но при они этом появляются с противоположной стороны экрана.
Гипотеза Левин заключалась в том, что Вселенная имеет форму «бублика». Его границы являются своеобразными зеркалами, отражающими благодаря реликтовому излучению, все объекты внутри Вселенной. Это утверждение нашло большое количество сторонников, считающих, что Вселенная все-таки имеет ограниченное пространство.
Но это всего лишь теоретическое обоснование, которое пока еще не может быть подкреплено практическими результатами и вопрос о безграничности или ограниченности Вселенной остается открытым.
Источник