Самый-самый конец Вселенной: переживать или нет?
«Конец? Нет, наше путешествие не заканчивается здесь. Смерть — это всего лишь еще одна дорога, по которой мы все должны пройти. Серый, дождливый занавес этого мира поднимается, и все превращается в серебряное стекло, и тогда вы это увидите». — Дж. Р. Р. Толкиен
Всему, что мы видим, узнаем и постигаем во Вселенной, однажды наступит конец. Не только нам всем придется однажды столкнуться с нашей собственной гибелью, но сами звезды выгорят, галактики умрут и даже сама материя, возможно, когда-нибудь перестанет существовать.
Мысли о конце всего могут посеять определенный страх в душе. Да, мы знаем, что нас мало что коснется через миллионы лет, но страшно от мысли за то, что вся красота, которую мы создали, канет в Лету.
Впрочем, с этой правдой о Вселенной нам придется смириться. Давайте пройдем весь путь. Расскажем космическую историю от начала и до конца, до самого далекого будущего, и чем все закончится.
- Вселенная, после окончания инфляции, из горячего, плотного, заполненного материей и радиацией состояния, расширилась и резко остыла.
- Сформировались протоны и нейтроны, затем атомные ядра, затем нейтральные атомы.
- Гравитационные сверхплотности выросли, породив плотные молекулярные облака, которые в конечном итоге сформировали первые звезды.
- Эти звезды сожгли свое топливо и умерли, наполнив Вселенную тяжелыми элементами и положив начало следующим поколениям звезд со сложными молекулами и твердыми планетами вокруг них.
- Время шло и шло, слияния, взаимодействия и продолжающееся формирование звезд буквально дало миллиарды шансов жизни во Вселенной и в каждой галактике размером с Млечный Путь.
Однако наше существование также обязано тому, что ряд событий развернулись весьма маловероятными (но не невозможными) способами, чтобы каждый из нас получил право на жизнь.
- Фундаментальные константы и физические законы, управляющие Вселенной, должны были существовать в таком виде, а не в другом.
- Регион звездообразования, который породил наше Солнце, должен был пройти правильную эволюционную историю, чтобы создать твердый мир достаточной массы на нужном расстоянии для поддержания необходимых процессов жизни.
- Семена жизни должны были взойти и не зачахнуть, эволюционно разворачиваясь на каждом шагу, чтобы дать жизнь вам, вашему сознанию, вашему телу и вашей «вашести», как вы ее определяете.
Потребовалось 13,8 миллиарда лет и бесчисленное число случайностей, чтобы появились вы. Вы совершенно не знали обо всем этом до момента вашего рождения; вы не могли порадоваться за все, что произошло до вас, вы не могли ощутить печаль за все эпохи, которые прошли и не дали вам почувствовать Вселенную тех времен. Вселенная делает все то же самое, как если бы вас не существовало.
И все же, если бы каждый из нас мгновенно погиб, частицы, составляющие нас после момента смерти, были бы идентичными тем, что составляли нас в финальные моменты жизни. Подобно тому, как атомы, из которых вы состоите, прошли через бесчисленные инкарнации в компонентах других живых существ (и неорганических материалов, конечно), однажды они станут компонентами других живых существ, как и атомы, которые некогда присутствовали в вашем теле.
Помимо этих временных рамок, однажды звезды будут изгнаны из оставшихся галактик, будучи обреченными бродить по бесконечным пропастям в космическом архипелаге Вселенной. Помимо квантового движения, присущего самим атомам, все остынет до температур, бесконечно близких к температуре абсолютного нуля. А потом, через еще более неописуемое количество времени, черные дыры испарятся, оставив после себя замороженный и пустой космос.
Такова известная «тепловая смерть» Вселенной. Хотя существуют и другие возможности, вроде Большого Разрыва (когда темная энергия увеличивается со временем), Большого Сжатия (когда-то что-то приведет к повторному коллапсу Вселенной), циклической модели (когда происходит серия взрывов и сжатий вселенной) или нового фазового перехода, когда будет создан новый материал, тепловая смерть (Большое Замерзание) пока остается лидирующей теорией конца Вселенной.
Ну что, вам стало грустно после этого?
Возможно. Я не могу управлять вашими эмоциями.
Но меня эта история больше не огорчает. Видите ли, смерть не является бесконечной бездной тьмы, этим ужасающим черным «ничто» или чем-то еще, чего мы боимся.
Все существование заключено в этой пустоте: в пределах пространства и времени. Насколько нам известно, пространство-время и все, что в нем, подчиняется законам естественной Вселенной. В том числе и вы. Как вы к этому отнесетесь, ваше дело, но, думаю, переживать не стоит.
Наблюдаемая Вселенная сегодня, по сравнению с тем, что вообще есть
Отчаиваться, конечно, не стоит. Сейчас, после миллиардов лет небытия, мы существуем. На короткий момент в великой схеме пространства и времени мы получили возможность выбирать, что делать, и влиять на все, с чем вступаем в контакт. Ничто из этого не продлится вечно — ничто не вечно — но это не значит, что мы не сможем использовать большую часть времени, нам отведенного.
Независимо от того, что всем нам придется снова кануть в небытие (в то самое космическое ничто, на всех уровнях, через триллионы лет), наследие наших существований будет выткано на ткани пространства-времени. И вся энергия, которая была частью вашего тела, вашего сознания и вашей «вашести», навсегда останется во Вселенной. И, насколько мы можем судить, это действительно будет навсегда.
Источник
Три варианта смерти Вселенной
Вселенная образовалась 13.8 млрд лет назад и, как показывают расчеты, скорее всего когда-то умрет. Сегодняшние знания о космологии и фундаментальной физике позволили ученым выдвинуть три серьезных гипотезы окончания существования нашей Вселенной. Но почему она умрет, как и останется ли она мертва навсегда?
Темная энергия
Наша Вселенная расширяется, при том с ускорением. Причина этому — темная энергия . Этот гипотетический вид энергии равномерно пронизывает все пространство.
Раньше мы считали, что пространство Вселенной устроено по принципу мячика, подкинутого в воздух. По логике, мяч, утратив с высотой свою кинетическую энергию, должен в конечном итоге упасть. Однако на деле ученые наблюдают такую картину, словно мяч, подкинутый вверх, продолжает лететь без остановки, при том постоянно увеличивая свою скорость. И чтобы объяснить это ускорение, в математическую модель Вселенной была введена темная энергия.
Проблема заключается в том, что этот вид энергии был введен из-за наблюдаемого эффекта ускоренного расширения космического пространства. Нам до сих пор не известна истинная природа и свойства этого явления, но именно оно в конечном итоге и решит судьбу Вселенной.
Большой разрыв
С самого своего рождения Вселенная расширялась и продолжает расширяться. По непонятным причинам все космическое пространство одинаково растягивается во всех местах. Пространство между галактиками расширяется, поэтому они отдаляются друг от друга. Пространство внутри галактик также расширяется, однако на таких масштабах гравитация достаточно сильна, чтобы не дать галактике разлететься.
При сценарии Большого разрыва пространство будет расширяться все быстрее и быстрее, пока сил всех взаимодействий природы уже будет не достаточно, чтобы противостоять данному процессу. Сначала большие структуры, такие как галактики, будут разорваны. Потом будут разорваны звезды, планеты и черные дыры, поскольку гравитация, удерживающая эти тела вместе, будет недостаточно сильна по сравнению со значениями темной энергии.
Со временем темная энергия будет увеличиваться пока скорость расширения пространства не превзойдет скорость света на всех масштабах. В таких условиях все вещество распадется на отдельные элементарные частицы, которые больше никогда не смогут встретить друг друга. При таком сценарии Вселенная умрет превратившись в набор огромного числа одиноких элементарных частиц.
Тепловая смерть или Большое замерзание
Разница между Большим разрывом и Большим замерзанием заключается в том, что во втором варианте материя не распадается на элементарные частицы, а в течение времени преобразуется в излучение, в то время как Вселенная продолжает бесконечно расширяться.
Чтобы понять этот механизм, для начала нужно поговорить об энтропии . Каждая система стремится достичь состояния максимальной энтропии, как забытый горячий чай, который в конечном итоге приобретает температуру окружающей среды. Такой же принцип применим и к Вселенной, в которой по мере расширения сложные структуры распадаются на более простые и начинают равномерно распределяться по космосу.
Через множество поколений звезд все газопылевые облака, необходимые для создания звезд, закончатся, последние звезды погаснут и Вселенная станет темной. Позже, спустя триллионы лет, испарятся и последние черные дыры при помощи механизма под названием излучение Хокинга . В итоге Вселенную будут наполнять только нейтрино и фотоны , которые в конечном итоге аннигилируют.
Вся активность в космосе прекратится, энтропия достигнет максимального значения и таким образом Вселенная умрет. Однако существует вероятность того, что энтропия в такой ситуации может спонтанно уменьшиться из-за процесса под названием «квантовое туннелирование», что приведет к образованию нового Большого взрыва.
Большое сжатие и Большой отскок
Если значение темной энергии меньше, чем мы предполагаем или если это значение со временем начнет убывать, то в конечном итоге доминирующей силой во Вселенной станет гравитация. В таком сценарии через несколько триллионов лет темп расширения космического пространства начнет замедляться, пока не остановится вовсе. После этого начнется эпоха доминирования гравитации и Вселенная начнет сжиматься обратно.
Становясь все меньше и меньше фоновая температура космоса будет повышаться. За сто тысяч лет до Большого сжатия температура Вселенной будет выше, чем поверхность звезд. За несколько минут до Большого сжатия ядра атомов распадутся, а после будут поглощены сверхмассивными черными дырами. Эти черные дыры будут объединяться до тех пор, пока не останется одна огромная вездесущая черная дыра, которая и будет являться нашей Вселенной. Дальнейшее сжатие приведет к тому, что все пространство сожмется до сингулярности — изначального состояния Вселенной.
Теория Большого отскока говорит нам о том, что наша Вселенная родилась после Большого сжатия предыдущей и что этот процесс является цикличным.
Источник
Возможна ли смерть Вселенной?
Существует много различных гипотез и теорий, которые предсказывают будущее Вселенной. Одни утверждают, что Вселенная имеет начало и будет иметь конец, другие, что Вселенная будет существовать вечно. Как бы то ни было, в сегодняшней статье мы рассмотрим наиболее вероятные сценарии будущего Вселенной.
Вселенная вечна?
Прежде считалось, что Вселенная может существовать вечно: она просто была, есть и будет. Но модели, разработанные на основе уравнений Эйнштейна, показали, что Вселенная не должна быть статичной (неизменной), она может эволюционировать. В 1920-х годах бельгийский священник и астроном Жорж Леметр разработал концепцию Большого взрыва. В сочетании с наблюдениями Эдвина Хаббла о расширяющейся Вселенной, астрономы пришли к мнению, что у Вселенной было начало, а значит, может быть конец.
И только в 1960-х годах, наблюдения при помощи мощных телескопов подтвердили Большой Взрыв. Тогда радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном было обнаружено космическое микроволновое фоновое излучение. Также стало понятно, что активные галактики преимущественно наблюдаются в очень далёкой части Вселенной, а, следовательно, они существовали очень давно, когда Вселенная была значительно моложе, чем сегодня, а значит Вселенная эволюционирует и не может быть вечной и неизменной.
Может ли Вселенная сжаться?
Что будет в будущем со Вселенной в большей степени определяется её геометрией, а точнее, кривизной пространства на масштабах всей Вселенной. Определить кривизну Вселенной нам поможет обычная геометрия, нам просто нужно посчитать сумму углов в треугольнике, но поскольку кривизна является очень маленькой, то треугольник должен быть огромным. Мы можем построить треугольник, с размером во всю видимою Вселенною, где вершинами будут служить далёкие галактики.
Если сумма углов этого треугольника будет больше 180 градусов, то геометрия Вселенной замкнутая и она подобна сфере. В замкнутом Вселенной сила притяжения остановит расширение и Вселенная начнёт сжиматься, пока вся материя не колапсует в сингулярность. Такая теория называется Теория Большого сжатия.
Теорию Большого сжатия можно рассматривать как теорию Большого взрыва, только наоборот.
Но последние исследования предполагают существование тёмной энергии, которая имеет свойства антигравитации, а значит есть вероятность, что силы притяжения не хватит, чтобы преодолеть антигравитацию, поэтому расширение будет продолжаться вечно.
Тепловая смерть Вселенной?
Но существует и другой сценарий конца Вселенной, это тепловая смерть Вселенной. Если сумма углов треугольника есть меньше или равна 180 градусам, то геометрия Вселенной соответственно является гиперболической или евклидовой соответственно. В первом случае Вселенную называют открытой, а в другом — плоской. В обоих случаях Вселенную ждёт вечное расширение, а следовательно, тепловая смерть.
По этой теории Вселенная рассматривается как замкнутая термодинамическая система, так как она не обменивается энергией с другими системами, ведь не существует других Вселенных вне нашей. Согласно второму закону термодинамики, замкнутая система всегда стремится к равновесному состоянию то есть к состоянию с максимумом энтропии. Таким образом, все процессы, происходящие во Вселенной, должны рано или поздно прекратиться, а все частицы будут разнесены на бесконечное расстояние друг от друга и не смогут взаимодействовать.
Хотя эта теория является сомнительной, поскольку мы неуверены в вечном расширении Вселенной, а также есть сомнения в том, что наша Вселенная единственная и является замкнутой системой. Также некоторые учёные считают, что второй закон термодинамики неточен.
Большой разрыв
Один из самых страшных сценариев конца Вселенной является Большой разрыв. При таком сценарии конец Вселенной наступит приблизительно через 22 млрд лет.
С увеличением скорости расширения Вселенной сфера Хаббла (часть Вселенной, отдаляющаяся от нас с досветовой скоростью) будет сжиматься, а значит всё более и более близкие к нам объекты будут удаляться от нас со скоростью света. Таким образом, за 60 млн лет до Большого разрыва распадутся галактики, за 3 месяца до Большого разрыва, сфера Хаббла будет размером с Солнечную систему, за 30 минут до Большого разрыва — с Землю, а за одну наносекунду до Большого разрыва будут разорваны все атомы. Что произойдёт в момент самого Большого разрыва нам неизвестно, но считается, что все известные законы физики перестанут работать, а пространство и время просто потеряют свой смысл. Хотя существуют гипотезы о том, что после этого на месте нашей Вселенной могут рождаться новые вселенные.
На данный момент учёные точно не могут сказать которая из выше упомянутых теорий является верной, ведь нам не известно, как поведёт себя тёмная энергия в будущем, а также многие параметры Вселенной, но последние исследования указывают на то, что Вселенная закончит свою жизнь в результате Большого разрыва.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Также сегодня хочу порекомендовать вам канал моего коллеги Вестник Галактики . Канал о космосе, физике и высоких технологиях: сложные вещи простыми словами, последние новости и интересные факты из мира науки.
Источник