Gå ikke i panik, men vores planet er dømt. Det tager bare et stykke tid. Omkring 6 milliarder år fra nu vil jorden sandsynligvis fordampes, når den døende sol udvider sig til en rød kæmpe og opsluger vores planet.
Men Jorden er kun en planet i solsystemet, solen er bare en af hundreder af milliarder stjerner i galaksen, og der er hundreder af milliarder galakser i det observerbare univers. Hvad venter alt dette? Hvordan slutter universet?
Videnskaben er meget mindre afgjort over, hvordan det vil ske. Vi er ikke engang sikre på, om universet vil komme til et firma, defineret ende, eller bare langsomt hale af. Vores bedste forståelse af fysik antyder, at der er flere muligheder for den universelle apokalypse. Det giver også nogle tip til, hvordan vi måske bare overlever det.
Vores første anelse om universets ende kommer fra termodynamik, studiet af varme. Termodynamik er den vildøjne gadepredikant for fysik, der bærer et papskilt med en simpel advarsel: “VARMEDØDEN KOMMER”.
Varmedøden er langt værre end at blive brændt til et skarpt
På trods af navnet er universets varmedød ikke et ildende inferno. I stedet er det død af alle forskelle i varme.
Dette lyder måske ikke skræmmende, men varmedøden er langt værre end at blive brændt til en skarp. Det skyldes, at næsten alt i hverdagen kræver en slags temperaturforskel, enten direkte eller indirekte.
For eksempel kører din bil, fordi den er varmere inde i motoren end udenfor. Din computer kører på elektricitet fra det lokale kraftværk, som sandsynligvis fungerer ved at opvarme vand og bruge det til at drive en turbine. Og du kører på mad, som eksisterer takket være den enorme temperaturforskel mellem solen og resten af universet.
Når universet imidlertid når varmedød, vil alt overalt være den samme temperatur. Det betyder, at intet interessant nogensinde vil ske igen.
Varmedød lignede den eneste mulige måde universet kunne ende på
Hver stjerne vil dø, næsten alt stof vil henfalde, og i sidste ende er alt, hvad der er tilbage, en sparsom suppe af partikler og stråling. Selv energien fra den suppe vil blive borttaget over tid ved at udvide universet og lade alt bare være en brøkdel af en grad over det absolutte nul.
I denne “Big Freeze” ender universet ensartet koldt, dødt og tomt.
Efter udviklingen af termodynamik i begyndelsen af 1800’erne så varmedød ud som den eneste mulige måde universet kunne ende på. Men for 100 år siden antydede Albert Einsteins generelle relativitetsteori, at universet havde en langt mere dramatisk skæbne.
Generel relativitetsteori siger, at stof og energi vrider rum og tid. Dette forhold mellem rumtid og stof-energi (ting) – mellem scenen og skuespillerne på det – strækker sig til hele universet. Tingene i universet bestemmer ifølge Einstein den ultimative skæbne for selve universet.
Universet begyndte som noget utroligt lille og ekspanderede derefter utroligt hurtigt
Teorien forudsagde, at universet som et helhed må enten udvide sig eller trække sig sammen. Det kunne ikke forblive i samme størrelse. Einstein indså dette i 1917 og var så tilbageholdende med at tro det, at han sladrede sin egen teori.
Så i 1929, den amerikanske astronom Edwin Hubble fandt hårde beviser for, at universet ekspanderede. Einstein skiftede mening og kaldte hans tidligere insistering på en statisk universet den “største bommert” i hans karriere.
Hvis universet ekspanderer, må det engang have været meget mindre end det er nu. Denne erkendelse førte til Big Bang teorien: ideen om, at universet begyndte som noget utroligt lille, og derefter udvidet utroligt hurtigt. Vi kan se “efterglødet” af Big Bang selv i dag i den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling – en konstant strøm af radiobølger, der kommer fra alle himmelretninger.
Universets skæbne, så , hænger på et meget simpelt spørgsmål: vil universet fortsætte med at ekspandere, og hvor hurtigt?
Hvis der er for mange ting, udvidelsen af universet vil sætte farten ned og stoppe
For et univers, der indeholder normale “ting”, såsom stof og lys, afhænger svaret på dette spørgsmål af, hvor mange ting der er. Flere ting betyder mere tyngdekraft, som trækker alt sammen igen og bremser ekspansionen.
Så længe mængden af ting ikke går over en kritisk tærskel, vil universet fortsætte med at ekspandere for evigt, og til sidst lide varmedød og fryser ud.
Men hvis der er for mange ting, vil udvidelsen af universet sænkes og stoppe. Derefter begynder universet at trække sig sammen. Et kontraherende univers vil krympe mindre og mindre, blive varmere og tættere, til sidst ender i et fabelagtig kompakt inferno, en slags omvendt Big Bang kendt som Big Crunch.
I det meste af det 20. århundrede var astrofysikere ikke sikre på, hvilke af disse scenarier der ville spille ud. Ville det være Big Freeze eller Big Crunch? Is eller ild?
Mørk energi trækker universet fra hinanden
De forsøgte at udføre en kosmisk folketælling og sammenlægge, hvor mange ting der er i vores univers. Det viste sig, at vi “er underligt tæt på den kritiske tærskel og efterlader vores skæbne usikker.
Alt dette ændrede sig i slutningen af det 20. århundrede. I 1998 fremsatte to konkurrerende hold af astrofysikere en forbløffende meddelelse: udvidelsen af universet fremskynder.
Normal stof og energi kan ikke få universet til at opføre sig på denne måde. Dette var det første bevis på en fundamentalt ny form for energi, kaldet “mørk energi”, som ikke opførte sig som noget andet i kosmos.
Mørk energi trækker universet fra hinanden. Vi stadig ikke forstå hvad det er, men omkring 70% af energien i universet er mørk energi, og antallet vokser hver dag.
Eksistensen af mørk energi betyder, at mængden af ting i universet ikke ” ikke komme til at bestemme dens ultimative skæbne.
I stedet styrer mørk energi kosmos, hvilket fremskynder universets udvidelse for alle tider. Dette gør Big Crunch meget mindre sandsynligt.
Men det betyder ikke, at Big Freeze er uundgåelig. Der er andre muligheder.
En af dem opstod ikke i studiet af kosmos, men i verden af subatomære partikler. Dette er måske den mærkeligste skæbne for universet. Det lyder som noget ud af science fiction, og det er det på en måde.
I Kurt Vonneguts klassiske sci-fi-roman Cat’s Cradle er ice-ni en ny form for vandis med en bemærkelsesværdig egenskab: den fryser ved 46 ° C, ikke ved 0 ° C. Når en krystal af is-ni falder ned i et glas vand, mønstre alt vandet omkring sig straks efter krystallen, da den har lavere energi end flydende vand.
Der er ingen steder for isen at begynde at danne sig
De nye iskrystaller gør det samme med vandet omkring dem , og i løbet af et øjeblik blinker kædereaktionen alt vand i glasset – eller (spoiler alarm!) alle Jordens have – til fast is-ni.
Det samme kan ske i det virkelige liv med normal is og normalt vand. Hvis du lægger meget rent vand i et meget rent glas og køler det lige under 0 ° C, bliver vandet superkølet: det forbliver flydende under dets naturlige frysepunkt. Der er ingen urenheder i vandet og ingen ru pletter på glasset, så der er ingen steder for isen at begynde at danne. Men hvis du smider en iskrystal ned i glasset, fryser vandet hurtigt, ligesom is-ni .
Is-ni og superkølet vand synes muligvis ikke relevant for universets skæbne. Men noget lignende kan ske med selve rummet.
Kvantefysik dikterer, at selv i en helt tom vakuum, der er en lille mængde energi. Men der kan også være en anden form for vakuum, der holder mindre energi.
Det nye vakuum vil ” konverter “det gamle vakuum omkring det
Hvis det er sandt, så er hele universet som et glas superkølet vand. Det vil kun vare, indtil en “boble” af vakuum med lavere energi vises.
Heldigvis er der ingen sådanne bobler, som vi er opmærksomme på. Desværre dikterer kvantefysik også, at hvis en lavere energi vakuum er muligt, så vil en boble af dette vakuum uundgåeligt dart ind i eksistens et eller andet sted i universet.
Når det sker, ligesom is-ni, vil det nye vakuum “konvertere” det gamle vakuum omkring det. Boblen ville ekspandere med næsten lysets hastighed, så vi ville aldrig se det komme.
Inde i boblen ville tingene være radikalt forskellige og ikke meget gæstfrie.
Mennesker, planeter og endda stjernerne selv ville blive ødelagt
Egenskaberne ved grundlæggende partikler som elektroner og kvarker kunne være helt anderledes, radikalt omskrive kemiens regler og måske forhindre atomer dannes.
Mennesker, planeter og endda stjernerne selv ville blive ødelagt i denne store forandring. I en avis fra 1980 kaldte fysikere Sidney Coleman og Frank de Luccia det for “den ultimative økologiske katastrofe”.
Tilføjelse af fornærmelse mod skade ville mørk energi sandsynligvis opføre sig anderledes efter den store forandring. I stedet for at drive universet til at ekspandere hurtigere, kan mørk energi i stedet trække universet ind på sig selv og kollapse i en stor knas.
Der er en fjerde mulighed, og endnu en gang er mørk energi i centrum. Denne idé er meget spekulativ og usandsynlig, men den kan endnu ikke udelukkes. Mørk energi kan være endnu mere magtfuld, end vi troede, og kan være nok til at afslutte universet alene uden nogen mellemliggende Big Change, Freeze eller Crunch.
Mørk energi har en ejendommelig egenskab. Når universet udvides, forbliver dets tæthed konstant. Det betyder, at mere af det dukker op over tid for at holde trit med det stigende volumen af universet. Dette er usædvanligt, men bryder ikke nogen fysiske love.
Det kan dog blive mærkeligere. Hvad hvis tætheden af mørk energi øges, når universet udvides? Med andre ord, hvad hvis mængden af mørk energi i universet stiger hurtigere end udvidelsen af selve universet?
Denne idé blev fremsat af Robert Caldwell fra Dartmouth College i Hannover, New Hampshire. Han kalder det “fantom mørk energi”. Det fører til en bemærkelsesværdig mærkelig skæbne for universet.
Hvis der findes fantom mørk energi, er den mørke side vores ultimative undergang, ligesom Star Wars advarede os om, at det ville være.
Atomer selv ville knuses, en brøkdel af et sekund, før universet selv revede fra hinanden
Lige nu, densiteten af mørk energi er meget lav, langt mindre end densiteten af stof her på Jorden eller endda densiteten af Mælkevejsgalaksen, som er meget mindre tæt end Jorden. Men som tiden går, ville tætheden af fantommørk energi bygge sig op og rive universet fra hinanden.
I et papir fra 2003 skitserede Caldwell og hans kolleger et scenarie, de kaldte “kosmisk dommedag”. Når den mørke fantommens energi bliver tættere end en bestemt genstand, bliver den genstand revet i stykker.
For det første vil fantommørk energi trække Mælkevejen fra hinanden og sende dens konstituerende stjerner flyvende. Derefter ville solsystemet være ubundet, fordi trækket af mørk energi ville være stærkere end Solens træk på Jorden.
Endelig ville Jorden eksplodere om et par hektiske minutter. Derefter splittedes atomer i sig selv, en brøkdel af et sekund, før selve universet rev fra hinanden. Caldwell kalder dette Big Rip.
Big Rip er efter Caldwells egen indrømmelse “meget outlandish” – og ikke kun fordi det lyder som noget ud af en superhelt tegneserie.
Dette er et bemærkelsesværdigt dybt portræt af fremtiden
Fantom mørk energi flyver over for nogle ret grundlæggende ideer om universet, som antagelsen om, at stof og energi ikke kan gå hurtigere end lysets hastighed. Der er gode grunde til ikke at tro på det.
Baseret på vores observationer af udvidelsen af universet og eksperimenter med partikelfysik synes det meget mere sandsynligt, at den ultimative skæbne i vores univers er en Big Freeze, muligvis efterfulgt af en stor forandring og en endelig stor knas.
Men dette er et bemærkelsesværdigt dystre portræt af fremtiden – æoner af kold tomhed, endelig afsluttet med et vakuumforfald og en endelig implosion i intet. Er der nogen flugt? Eller er vi dømt til at reservere et bord på restauranten i slutningen af universet?
Der er bestemt ingen grund til, at vi individuelt skal bekymre os om universets afslutning. Alle disse begivenheder er billioner af år ind i fremtiden, med den mulige undtagelse af den store forandring, så de er ikke ligefrem et forestående problem.
Der er heller ingen grund til at bekymre sig om menneskeheden. Hvis intet andet, genetisk drift vil have gjort vores efterkommere uigenkendelige længe før da. Men kunne intelligente følelser af enhver art, menneskelige eller ikke, overleve?
Hvis universet accelererer , at “s virkelig dårlige nyheder
Fysiker Freeman Dyson fra Institute for Advanced Studies i Princeton, New Jersey overvejede dette spørgsmål i et klassisk papir, der blev offentliggjort i 1979 På det tidspunkt konkluderede han, at livet kunne ændre sig til at overleve Big Freeze, hvilket han mente var mindre udfordrende end infernoet i Big Crunch.
Bu I disse dage er han meget mindre optimistisk takket være opdagelsen af mørk energi.
“Hvis universet accelererer, er det virkelig dårlige nyheder,” siger Dyson. Accelererende ekspansion betyder, at vi til sidst mister kontakten med alle undtagen en håndfuld galakser, hvilket dramatisk begrænser mængden af energi, vi har til rådighed. “Det er en ret dyster situation i det lange løb.”
Situationen kunne stadig ændre sig. “Vi ved virkelig ikke, om ekspansionen fortsætter, da vi ikke forstår, hvorfor den accelererer,” siger Dyson. “Den optimistiske opfattelse er, at accelerationen bliver langsommere, når universet bliver større.” Hvis det sker, “fremtiden er meget mere lovende.”
Men hvad hvis udvidelsen ikke sænkes, eller hvis det bliver klart, at den store forandring kommer?Nogle fysikere har foreslået en løsning, der er solidt inden for gale videnskabsmænd. For at undslippe universets ende bør vi bygge vores eget univers i et laboratorium og springe ind.
En fysiker, der har arbejdet med denne idé, er Alan Guth fra MIT i Cambridge, Massachusetts, som er kendt for hans arbejde med det meget tidlige univers.
Du vil starte start på oprettelsen af et helt nyt univers
” Jeg kan ikke sige, at fysikkens love absolut indebærer, at det er muligt, “siger Guth. “Hvis det er muligt, ville det kræve teknologi langt ud over alt, hvad vi kan forudse. Det ville kræve enorme mængder energi, som man skulle have brug for for at kunne opnå og kontrollere.”
Det første trin ifølge for Guth, ville skabe en utrolig tæt form af stof – så tæt, at den var på randen af at kollapse i et sort hul. Ved at gøre det på den rigtige måde og derefter hurtigt rydde sagen ud af området, kan du muligvis tvinge det område af rummet til at begynde at ekspandere hurtigt.
I virkeligheden vil du starte skabelse af et helt nyt univers. Da rummet i regionen udvidede sig, ville grænsen krympe og skabe en boble af skævt rum, hvor indersiden var større end ydersiden.
Det lyder måske velkendt for Doctor Who-fans, og ifølge Guth, TARDIS er “sandsynligvis en meget nøjagtig analogi” for den slags vridning af rummet, han taler om.
Vi ved ikke rigtig, om det ” s muligt eller ej
Til sidst ville ydersiden krympe til intet, og det nye babyunivers ville klemme sig fra vores eget, skånet for uanset skæbne vores univers kan mødes.
Guth påpeger dog også, at der er en anden kilde til håb ud over universets ende – ja, håb om en slags.
Guth var den første til at foreslå at det meget tidlige univers ekspanderede forbløffende hurtigt i en lille brøkdel af et sekund, en idé kendt som “inflation”. Mange kosmologer mener nu, at inflation er den mest lovende tilgang til at forklare det tidlige univers, og Guths plan for at skabe et nyt univers er afhængig af at genskabe denne hurtige ekspansion.
Multiverset som helhed er virkelig evigt
Inflation har en spændende konsekvens for universets ultimative skæbne. Teorien dikterer, at det univers, vi bebor, kun er en lille del af et multivers, med en evigt oppustet baggrund, der konstant gyder “lommeunivers” som vores egen.
“Hvis det er tilfældet, selvom vi “er overbevist om, at et individuelt lommeunivers i sidste ende vil dø gennem nedkøling, multiverset som helhed vil fortsætte med at leve for evigt, med nyt liv skabt i hvert lommeunivers, som det er skabt,” siger Guth. ” multiverset som helhed er virkelig evigt, i det mindste evigt ind i fremtiden, selvom individuelle lommeunivers lever og dør. “
Med andre ord kan Franz Kafka have haft ret i pengene, da han sagde, at der er “masser af håb, en uendelig mængde håb – men ikke for os.”
Dette er lidt af en dyster tanke. Hvis det oprører dig, er her et billede af en sød killing.