Nepanikařte, ale naše planeta je odsouzena k zániku. Bude to chvíli trvat. Zhruba za 6 miliard let se Země pravděpodobně odpaří, když se umírající Slunce rozšíří do rudého obra a pohltí naši planetu.
Ale Země je jen jedna planeta ve sluneční soustavě, Slunce je jen jedna ze stovek miliard hvězd v galaxii a v pozorovatelném vesmíru jsou stovky miliard galaxií. Co všechno na to čeká? Jak končí vesmír?
Věda je mnohem méně rozhodnutá o tom, jak se to stane. Nejsme si ani jisti, zda vesmír pevně přijde, definovaný konec, nebo jen pomalu ocas. Naše nejlepší pochopení fyziky naznačuje, že pro univerzální apokalypsu existuje několik možností. Nabízí také několik rad o tom, jak bychom jej mohli, možná, přežít.
Naše první vodítko ke konci vesmíru pochází z termodynamiky, studia tepla. Termodynamika je pouličním kazatelem fyziky s divokýma očima, který nese kartonovou ceduli s jednoduchým varováním: „THE HEAT DEATH IS COMING“.
Smrt žáru je mnohem horší, než spálit se na ostré
Navzdory jménu není tepelná smrt vesmíru ohnivým peklem. Místo toho je to smrt všech rozdílů v horku.
To nemusí znít strašidelně, ale smrt teplem je mnohem horší, než spálit se. Je to proto, že téměř vše v každodenním životě vyžaduje určitý teplotní rozdíl, ať už přímo nebo nepřímo.
Například vaše auto běží, protože uvnitř motoru je tepleji než venku. Váš počítač běží na elektřinu z místní elektrárny, která pravděpodobně pracuje ohříváním vody a jejím využitím k napájení turbíny. A běžíte na jídle, které existuje díky obrovskému teplotnímu rozdílu mezi Sluncem a zbytkem vesmíru.
Jakmile však vesmír dosáhne tepelné smrti, bude všude všude stejná teplota. To znamená, že se už nikdy nic zajímavého nestane.
Smrt veder vypadala jako jediný možný způsob, jak může vesmír skončit
Každá hvězda zemře, téměř veškerá hmota se rozloží a nakonec zbude jen řídká polévka částic a záření. Dokonce i energie této polévky bude časem vysávána expanzí vesmíru, takže vše bude jen zlomek stupně nad absolutní nulou.
V tomto „Velkém zmrazení“ vesmír končí jednotně chladný, mrtvý a prázdný.
Po vývoji termodynamiky na počátku 19. století vypadala smrt teplem jako jediný možný způsob, jak může vesmír skončit. Ale před 100 lety teorie Alberta Einsteina o obecné relativitě naznačila, že vesmír měl mnohem dramatičtější osud.
Obecná relativita říká, že hmota a energie se deformují v prostoru a čase. Tento vztah mezi časoprostorem a hmotná energie (hmota) – mezi scénou a herci na ní – se vztahuje na celý vesmír. Věci ve vesmíru podle Einsteina určují konečný osud samotného vesmíru.
Vesmír začínal jako něco neuvěřitelně malého a poté se neuvěřitelně rychle rozšířilo
Teorie předpovídala, že vesmír jako celek se musí buď rozpínat, nebo smršťovat. Nemohlo to zůstat na stejné velikosti. Einstein si to uvědomil v roce 1917 a byl tak neochotný tomu uvěřit, že vymyslel svou vlastní teorii.
Pak v roce 1929 americký astronom Edwin Hubble našel tvrdé důkazy o tom, že se vesmír rozpíná. Einstein změnil názor a své předchozí naléhání nazval statickým vesmír „největší omyl“ jeho kariéry.
Pokud se vesmír rozpíná, musel být kdysi mnohem menší než nyní. Toto poznání vedlo k teorii velkého třesku: myšlence, že vesmír začal jako něco neuvěřitelně malého, a poté se neuvěřitelně rychle rozšířil. „Dosvit“ velkého třesku můžeme vidět i dnes, v kosmickém mikrovlnném záření – stálý proud rádiových vln, přicházející ze všech směrů na obloze.
Osud vesmíru tedy , závisí na velmi jednoduché otázce: bude se vesmír i nadále rozšiřovat a jak rychle?
Je-li toho příliš mnoho, rozšíření vesmír se zpomalí a zastaví
U vesmíru obsahujícího normální „věci“, jako je hmota a světlo, závisí odpověď na tuto otázku na tom, kolik věcí tam je. Více věcí znamená více gravitace, která vše stáhne dohromady a zpomalí expanzi.
Dokud množství věcí nepřekročí kritickou hranici, vesmír se bude navždy rozšiřovat, a nakonec utrpí tepelnou smrt, zamrzne.
Ale pokud je toho příliš mnoho, rozpínání vesmíru se zpomalí a zastaví. Vesmír se začne smršťovat. Smršťující se vesmír se bude zmenšovat čím dál tím méně a nakonec bude stále horší a hustší. končící v pohádkově kompaktním pekle, jakémsi obráceném velkém třesku známém jako Big Crunch.
Po většinu 20. století si astrofyzici nebyli jisti, který z těchto scénářů bude hrát. Byl by to Big Freeze nebo Big Crunch? Led nebo oheň?
Temná energie odděluje vesmír
Zkusili to provést kosmické sčítání a sečíst, kolik věcí je v našem vesmíru. Ukázalo se, že jsme „podivně blízko kritickému prahu a necháváme náš osud nejistý.
To vše se změnilo na konci 20. století. V roce 1998 učinily úžasné soutěžní týmy astrofyziků: expanze vesmíru se zrychluje.
Normální hmota a energie „nemohou přimět vesmír chovat se tak. Toto byl první důkaz o zásadně novém druhu energie, přezdívané „temná energie“, která se ve vesmíru nechovala jako cokoli jiného.
Temná energie odděluje vesmír od sebe. pochopit, co to je, ale zhruba 70% energie ve vesmíru je temná energie a toto číslo každým dnem roste.
Existence temné energie znamená, že množství hmoty ve vesmíru není “ Není možné určit jeho konečný osud.
Místo toho vesmír ovládá temná energie, která po celou dobu zrychluje rozpínání vesmíru. Díky tomu je velká krize mnohem méně pravděpodobná.
Ale to neznamená, že je Velké zmrazení nevyhnutelné. Existují i jiné možnosti.
Jedna z nich nevznikla studiem vesmíru, ale světem subatomárních částic. To je možná nejpodivnější osud vesmíru. Zní to jako něco ze sci-fi a svým způsobem to tak je.
V klasickém sci-fi románu Kurt Vonnegut Kočičí kolébka je ledová devítka novou formou vodního ledu pozoruhodná vlastnost: mrzne při 46 ° C, ne při 0 ° C. Když krystal ledu devět spadne do sklenice vody, veškerá voda kolem něj se okamžitě vytvoří za krystalem, protože má nižší energii než kapalná voda.
Není kde se led může začít formovat
Nové krystaly ledu-devět dělají totéž s vodou kolem nich a během mrknutí oka řetězová reakce promění veškerou vodu ve skle – nebo (pozor na spoiler!) všechny oceány Země – na pevnou ledovou devítku.
Totéž může stane se ve skutečném životě s normálním ledem a normální vodou. Pokud dáte velmi čistou vodu do velmi čisté sklenice a ochladíte ji těsně pod 0 ° C, voda se podchladí: zůstane kapalná pod přirozeným bodem mrazu. Ve vodě nejsou žádné nečistoty a na skle nejsou žádné drsné skvrny, takže se led nemá kde začít tvořit. Pokud však do sklenice spadnete krystal ledu, voda rychle zamrzne, stejně jako led devět .
Ledová devítka a podchlazená voda se nemusí zdát relevantní pro osud vesmíru. Něco podobného by se ale mohlo stát i samotnému vesmíru.
Kvantová fyzika to diktuje i ve zcela prázdném prostoru. vakuum, existuje malé množství energie. Může ale existovat i nějaký jiný druh vakua, který pojme méně energie.
Nové vakuum bude “ převést „staré vakuum kolem něj
Pokud je to pravda, pak je celý vesmír jako sklenice podchlazené vody. Bude to trvat jen do té doby, dokud se neobjeví „bublina“ nízkoenergetického vakua.
Naštěstí neexistují žádné takové bubliny, o kterých bychom si byli vědomi. Kvantová fyzika bohužel také diktuje, že pokud nízkoenergetický vakuum je možné, pak bublina tohoto vakua nevyhnutelně skočí do existence někde ve vesmíru.
Když k tomu dojde, stejně jako led devět, nové vakuum „převede“ staré vakuum kolem něj. Bublina by se rozpínala téměř rychlostí světla, takže bychom ji nikdy neviděli přicházet.
Uvnitř bubliny by se věci radikálně lišily a nebyly by strašně pohostinné.
Lidé, planety a dokonce i samotné hvězdy by byly zničeny
Vlastnosti základních částic, jako jsou elektrony a kvarky by mohlo být úplně jiné, radikálně přepsat pravidla chemie a možná zabránit vzniku atomů.
Lidé, planety a dokonce i samotné hvězdy by byly v této velké změně zničeny. V článku z roku 1980 to fyzici Sidney Coleman a Frank de Luccia nazvali „konečnou ekologickou katastrofou“.
Přidáním urážky ke zranění by se temná energie po Velké změně pravděpodobně chovala jinak. Namísto toho, aby se vesmír rychleji roztahoval, mohla by temná energie místo toho přitáhnout vesmír do sebe a zhroutit se do velké krize.
Existuje čtvrtá možnost a temná energie je opět ve středu pozornosti. Tato myšlenka je velmi spekulativní a nepravděpodobná, ale zatím ji nelze vyloučit. Temná energie může být ještě silnější, než jsme si mysleli, a může stačit k tomu, aby vesmír ukončil sám, bez zásahu Big Change, Freeze nebo Crunch.
Temná energie má zvláštní vlastnost. Jak se vesmír rozpíná, jeho hustota zůstává konstantní. To znamená, že v průběhu času vznikne více z nich, aby drželo krok s rostoucím objemem vesmíru. To je neobvyklé, ale neporušuje žádné fyzikální zákony.
Mohlo by to však být divnější. Co když se hustota temné energie zvyšuje s rozšiřováním vesmíru? Jinými slovy, co když se množství temné energie ve vesmíru zvyšuje rychleji než samotná expanze vesmíru?
Tuto myšlenku navrhl Robert Caldwell z Dartmouth College v Hanoveru v New Hampshire. Říká tomu „fantomová temná energie“. Vede to k pozoruhodně podivnému osudu vesmíru.
Pokud existuje fantomová temná energie, pak je temná stránka naším konečným pádem, stejně jako nás varovaly Hvězdné války.
Samotné atomy by se rozbily, zlomek sekundy, než by se vesmír sám roztrhl
Právě teď, hustota temné energie je velmi nízká, mnohem menší než hustota hmoty zde na Zemi, nebo dokonce hustota galaxie Mléčná dráha, která je mnohem méně hustá než Země. Ale jak čas plyne, hustota fantomové temné energie by se vytvořila a roztrhla vesmír.
V dokumentu z roku 2003 Caldwell a jeho kolegové nastínili scénář, který nazvali „kosmický soudný den“. Jakmile bude fantomová temná energie hustší než určitý objekt, bude tento objekt roztrhán na kousky.
Nejprve by fantomová temná energie oddělila Mléčnou dráhu od sebe a poslala hvězdy, které ji tvoří. Pak by sluneční soustava byla nevázaná, protože tah temné energie by byl silnější než tah Slunce na Zemi.
Nakonec by Země za pár zběsilých minut explodovala. Poté by se rozbily samotné atomy, zlomek sekundy, než se roztrhl samotný vesmír. Caldwell tomu říká Big Rip.
The Big Rip je podle Caldwellova vlastního přiznání „velmi bizarní“ – a to nejen proto, že to zní jako něco z komiksu superhrdiny.
Toto je pozoruhodně ponurý portrét budoucnosti
Fantomová temná energie letí tváří v tvář některým poměrně základním představám o vesmíru, jako je předpoklad, že hmota a energie nemohou jít rychleji než rychlost světla. Existují dobré důvody, proč tomu nevěřit.
Na základě našich pozorování expanze vesmíru a experimentů částicové fyziky se zdá mnohem pravděpodobnější, že konečným osudem našeho vesmíru je Big Freeze, možná bude následovat velká změna a poslední velká krize.
Ale toto je pozoruhodně ponurý portrét budoucnosti – věky chladné prázdnoty, nakonec ukončené vakuovým úpadkem a konečnou implozí do nicoty. Existuje nějaký únik? Nebo jsme odsouzeni rezervovat si stůl v restauraci na konci vesmíru?
Určitě neexistuje důvod, abychom se jednotlivě obávali o konec vesmíru. Všechny tyto události jsou biliony let do budoucnosti, s možnou výjimkou Velké změny, takže „nejde o bezprostředně hrozící problém.
Rovněž není důvod se obávat o lidstvo. Pokud nic jiného, genetické drift způsobí, že naši potomci budou k nepoznání už dávno předtím. Mohli by však přežít inteligentní cítící stvoření jakéhokoli druhu, ať už lidského nebo ne? , to jsou opravdu špatné zprávy
Fyzik Freeman Dyson z Institutu pro pokročilá studia v Princetonu v New Jersey uvažoval o této otázce v klasickém článku publikovaném v roce 1979 V té době došel k závěru, že život se může upravit tak, aby přežil Velké zmrazení, které považoval za méně náročné než peklo Velké krize.
Bu V dnešní době je díky objevení temné energie mnohem méně optimistický.
„Pokud se vesmír zrychluje, jsou to opravdu špatné zprávy,“ říká Dyson. Zrychlení expanze znamená, že „nakonec ztratíme kontakt se všemi kromě hrstky galaxií, což dramaticky omezí množství energie, které máme k dispozici.“ Je to z dlouhodobého hlediska poněkud skličující situace. “
Situace by mohla stále se mění. „Opravdu nevíme, zda bude expanze pokračovat, protože nechápeme, proč se zrychluje,“ říká Dyson. „Optimistický pohled je, že zrychlení se bude s přibývajícím vesmírem zpomalovat.“ Pokud stane se, „budoucnost je mnohem slibnější.“
Ale co když se expanze nezpomalí, nebo když bude jasné, že velká změna přichází?Někteří fyzici navrhli řešení, které je pevně na území šílených vědců. Abychom unikli konci vesmíru, měli bychom si postavit vlastní vesmír v laboratoři a skočit dovnitř.
Jeden fyzik, který pracoval na této myšlence, je Alan Guth z MIT v Cambridge v Massachusetts, který je známý za jeho práci ve velmi raném vesmíru.
Chtěli byste nastartovat vytvoření zcela nového vesmíru
„ Nemohu říci, že fyzikální zákony absolutně naznačují, že je to možné, “říká Guth. „Pokud je to možné, vyžadovalo by to technologii nesmírně přesahující všechno, co můžeme předvídat. Vyžadovalo by to obrovské množství energie, které by člověk musel získat a ovládat.“
První krok podle Guth by vytvořilo neuvěřitelně hustou formu hmoty – tak hustou, že to bylo na pokraji zhroucení do černé díry. Pokud to uděláte správným způsobem a poté rychle vymažete hmotu z oblasti, možná budete moci přinutit danou oblast vesmíru, aby se začala rychle rozšiřovat.
Ve skutečnosti byste nastartovali vytvoření zcela nového vesmíru. Jak se prostor v oblasti rozšiřoval, hranice se zmenšovala a vytvářela bublinu zdeformovaného prostoru, kde byl vnitřek větší než vnějšek.
To může fanouškům Doctor Who znít povědomě a podle Guth TARDIS je „pravděpodobně velmi přesná analogie“ pro ten typ deformace prostoru, o kterém mluví.
Opravdu nevíme, jestli “ je to možné nebo ne
Vnějšek by se nakonec zmenšil na nicotu a nový dětský vesmír by se odtrhl od našeho vlastního, ušetřen od jakéhokoli osudu našeho vesmíru se mohou setkat.
Guth však také poukazuje na to, že za koncem vesmíru existuje ještě další zdroj naděje – tedy naděje svého druhu.
Guth jako první navrhla že velmi raný vesmír se na zlomek sekundy úžasně rychle rozšířil, což je myšlenka známá jako „inflace“. Mnoho kosmologů nyní věří, že inflace je nejslibnějším přístupem k vysvětlení raného vesmíru a Guthův plán pro vytvoření nového vesmíru se spoléhá na znovuvytvoření této rychlé expanze.
Multiverse jako celek je skutečně věčný
Inflace má zajímavý důsledek pro konečný osud vesmíru. Tato teorie stanoví, že vesmír, který obýváme, je jen jednou malou částí multivesmíru s věčně se nafukujícím pozadím, kde se neustále rodí „kapesní vesmíry“, jako je ten náš.
„Pokud tomu tak je, i když „Jsme přesvědčeni, že jednotlivý kapesní vesmír nakonec zemře chladem, multivesmír jako celek bude žít navždy a v každém kapesním vesmíru bude vytvořen nový život tak, jak je vytvořen,“ říká Guth. „Na tomto obrázku je multiverse jako celek je skutečně věčný, přinejmenším věčný do budoucnosti, i když jednotlivé kapesní vesmíry žijí a umírají. “
Jinými slovy, Franz Kafka mohl mít pravdu s penězi, když řekl, že tam je „spousta naděje, nekonečné množství naděje – ale ne pro nás.“
Toto je trochu bezútěšná myšlenka. Pokud vás to rozruší, tady je obrázek roztomilého kotěte.