Nu vă panicați, dar planeta noastră este condamnată. Va dura puțin. Peste aproximativ 6 miliarde de ani de acum înainte, Pământul va fi probabil vaporizat atunci când Soarele pe moarte se va extinde într-un gigant roșu și va înghiți planeta noastră.
Dar Pământul este doar o planetă din sistemul solar, Soarele este doar una dintre sutele de miliarde de stele din galaxie și există sute de miliarde de galaxii în universul observabil. Ce se rezervă pentru toate acestea? Cum se sfârșește universul?
Știința este mult mai puțin stabilită cu privire la modul în care se va întâmpla asta. Nici măcar nu suntem siguri dacă universul va ajunge la o firmă, sfârșitul definit sau pur și simplu încet. Cea mai bună înțelegere a noastră asupra fizicii sugerează că există mai multe opțiuni pentru apocalipsa universală. De asemenea, oferă câteva indicii despre modul în care am putea, doar poate, să supraviețuim.
Primul nostru indiciu pentru sfârșitul universului provine din termodinamică, studiul căldurii. Termodinamica este predicatorul străzii de fizică cu ochi sălbatici, care poartă o pancartă din carton cu un avertisment simplu: „VINE MORȚEA CALORII”.
Moartea de căldură este mult mai rău decât a fi ars până la o claritate
În ciuda numelui, moartea călduroasă a universului nu este „un infern aprins. În schimb, este” moartea tuturor diferențelor de căldură.
Este posibil să nu pară înfricoșător, dar moartea prin căldură este mult mai gravă decât a fi arsă până la un ton clar. Asta pentru că aproape totul în viața de zi cu zi necesită un fel de diferență de temperatură, direct sau indirect.
De exemplu, mașina dvs. funcționează deoarece este mai fierbinte în interiorul motorului decât în exterior. Calculatorul dvs. funcționează cu energie electrică de la centrala electrică locală, care probabil funcționează prin încălzirea apei și utilizarea acesteia pentru a alimenta o turbină. Și alergați pe alimente, care există datorită diferenței enorme de temperatură dintre Soare și restul universului.
Cu toate acestea, odată ce universul ajunge la moarte prin căldură, totul peste tot va avea aceeași temperatură. Asta înseamnă că nimic interesant nu se va mai întâmpla vreodată.
Moartea prin căldură arăta ca singurul mod posibil în care universul s-ar putea termina
Fiecare stea va muri, aproape toată materia se va descompune și, în cele din urmă, nu va rămâne decât o supă rară de particule și radiații. Chiar și energia acelei supe va fi distrusă de-a lungul timpului prin expansiunea universului, lăsând totul la doar o fracțiune de grad peste zero absolut.
În această „Big Freeze”, universul se termină uniform rece, moartă și goală.
După dezvoltarea termodinamicii la începutul anilor 1800, moartea prin căldură arăta ca singurul mod posibil în care universul s-ar putea termina. Dar acum 100 de ani, teoria relativității generale a lui Albert Einstein a sugerat că universul avea o soartă mult mai dramatică.
Relativitatea generală spune că materia și energia deformează spațiul și timpul. Această relație între spațiu-timp și materia-energie (chestii) – între scenă și actorii de pe ea – se extinde la întregul univers. Lucrurile din univers, potrivit lui Einstein, determină soarta finală a universului în sine.
Universul a început ca ceva incredibil de mic, apoi s-a extins incredibil de repede
Teoria a prezis că universul ca întregul trebuie fie să se extindă, fie să se contracteze. Nu putea rămâne la aceeași dimensiune. Einstein și-a dat seama de acest lucru în 1917 și a fost atât de reticent să-l creadă încât a falsificat propria sa teorie.
Apoi, în 1929, astronomul american Edwin Hubble a găsit dovezi clare că universul se extinde.Einstein s-a răzgândit, chemându-și insistența anterioară pe o statică universul „cea mai mare gafă” din cariera sa.
Dacă universul se extinde, odată trebuie să fi fost mult mai mic decât este acum. Această realizare a dus la teoria Big Bang-ului: ideea că universul a început ca ceva incredibil de mic și apoi s-a extins incredibil de repede. Putem vedea „strălucirea” Big Bang-ului chiar și astăzi, în radiația cosmică de fundal cu microunde – un flux constant de unde radio, care provin din toate direcțiile cerului.
Soarta universului, atunci , se bazează pe o întrebare foarte simplă: va continua universul să se extindă și cât de repede?
Dacă există prea multe lucruri, extinderea universul va încetini și se va opri
Pentru un univers care conține „lucruri” normale, cum ar fi materia și lumina, răspunsul la această întrebare depinde de cât de multe lucruri există. Mai multe lucruri înseamnă mai multă gravitate, ceea ce atrage totul înapoi și încetinește expansiunea.
Atâta timp cât cantitatea de lucruri nu depășește un prag critic, universul va continua să se extindă pentru totdeauna, și în cele din urmă suferă moarte de căldură, înghețându-se.
Dar dacă există prea multe lucruri, expansiunea universului va încetini și se va opri. Apoi universul va începe să se contracte. Un univers contractant se va micșora din ce în ce mai mic, devenind mai cald și mai dens, în cele din urmă încheindu-se într-un infern fabulos compact, un fel de Big Bang invers cunoscut sub numele de Big Crunch.
În cea mai mare parte a secolului XX, astrofizicienii nu erau siguri care dintre aceste scenarii se va juca. Ar fi Big Freeze sau Big Crunch? Gheață sau foc?
Energia întunecată desparte universul
Au încercat pentru a efectua un recensământ cosmic, adăugând cât de multe lucruri există în universul nostru. S-a dovedit că „ne apropiem în mod ciudat de pragul critic, lăsându-ne soarta nesigură.
Toate acestea s-au schimbat la sfârșitul secolului 20. În 1998, două echipe concurente de astrofizicieni au făcut un anunț uimitor: expansiunea universului se accelerează.
Materia și energia normale nu pot face universul să se comporte astfel. Aceasta a fost prima dovadă a unui tip fundamental de energie nouă, supranumită „energie întunecată”, care nu s-a comportat ca orice altceva din cosmos.
Energia întunecată îndepărtează universul. Noi încă nu avem înțelegeți ce este, dar aproximativ 70% din energia din univers este energie întunecată, iar acest număr crește în fiecare zi.
Existența energiei întunecate înseamnă că cantitatea de lucruri din univers nu este ” Nu trebuie să-i determini soarta finală.
În schimb, energia întunecată controlează cosmosul, accelerând expansiunea universului din toate timpurile. Acest lucru face ca Big Crunch să fie mult mai puțin probabil.
asta nu înseamnă că Big Freeze este inevitabilă. Există și alte posibilități.
Una dintre ele își are originea, nu în studiul cosmosului, ci în lumea particulelor subatomice. Aceasta este poate cea mai ciudată soartă pentru univers. Sună ca ceva din science fiction și, într-un fel, este așa.
În romanul clasic de sci-fi al lui Kurt Vonnegut Cradle Cat, Ice-nine este o nouă formă de gheață de apă cu o proprietate remarcabilă: îngheață la 46 ° C, nu la 0 ° C. Când un cristal de gheață nouă este aruncat într-un pahar cu apă, toată apa din jurul său se modelează imediat după cristal, deoarece are o energie mai mică decât apa lichidă.
Nu există nicăieri ca gheața să înceapă să se formeze
Noile cristale de gheață nouă fac același lucru cu apa din jurul lor și, într-o clipită, reacția în lanț transformă toată apa din sticlă – sau (spoiler alert!) toate oceanele Pământului – în gheață solidă nouă.
Același lucru poate fi se întâmplă în viața reală cu gheață normală și apă normală. Dacă puneți apă foarte pură într-un pahar foarte curat și o răciți chiar sub 0 ° C, apa va deveni supraîncălzită: rămâne lichidă sub punctul său natural de îngheț. Nu există impurități în apă și nu există pete aspre pe sticlă, așa că nu există nicăieri pentru ca gheața să înceapă să se formeze. Dar dacă aruncați un cristal de gheață în sticlă, apa va îngheța rapid, la fel ca gheața nouă .
Gheața nouă și apa supraîncălzită s-ar putea să nu pară relevante pentru soarta universului. Dar ceva similar s-ar putea întâmpla cu spațiul în sine.
Fizica cuantică dictează că, chiar și într-un mediu complet gol vid, există o cantitate mică de energie. Dar ar putea exista și un alt tip de vid, care conține mai puțină energie.
Noul vid va ” convertiți „vechiul vid din jur
Dacă acest lucru este adevărat, atunci întregul univers este ca un pahar cu apă supraîncălzită. Va dura doar până când va apărea o „bulă” de vid cu energie mai mică.
Din fericire, nu există astfel de bule pe care să le conștientizăm. Din păcate, fizica cuantică dictează și faptul că, dacă o energie cu energie mai mică vidul este posibil, atunci o bulă a acelui vacuum va intra inevitabil în existență undeva în univers.
Când se întâmplă acest lucru, la fel ca gheața-nouă, noul vid va „converti” vechiul vid din jurul său. Bula se va extinde cu aproape viteza luminii, așa că „nu am vedea-o niciodată venind.
În interiorul bulei, lucrurile ar fi radical diferite și nu teribil de ospitaliere.
Oamenii, planetele și chiar stelele în sine ar fi distruse
Proprietățile particulelor fundamentale precum electronii și quarcii ar putea fi complet diferit, rescriind radical regulile chimiei și împiedicând probabil formarea atomilor.
Oamenii, planetele și chiar stelele în sine ar fi distruse în această mare schimbare. Într-o lucrare din 1980, fizicienii Sidney Coleman și Frank de Luccia au numit-o „catastrofa ecologică supremă”.
Adăugând insultă rănilor, energia întunecată s-ar comporta probabil diferit după Marea Schimbare. În loc să conducă universul să se extindă mai repede, energia întunecată ar putea atrage universul în sine, prăbușindu-se într-un Big Crunch.
Există o a patra posibilitate și încă o dată energia întunecată se află în centrul scenei. Această idee este foarte speculativă și puțin probabilă, dar încă nu poate fi exclusă. Energia întunecată ar putea fi chiar mai puternică decât am crezut și ar putea fi suficientă pentru a pune capăt universului de la sine, fără a interveni mari schimbări, înghețuri sau Crunch.
Energia întunecată are o proprietate deosebită. Pe măsură ce universul se extinde, densitatea sa rămâne constantă. Asta înseamnă că mai mult din ea apare în timp, pentru a ține pasul cu creșterea volumului universului. Aceasta este neobișnuit, dar nu încalcă legile fizicii.
Cu toate acestea, ar putea deveni mai ciudat. Ce se întâmplă dacă densitatea energiei întunecate crește pe măsură ce universul se extinde? Cu alte cuvinte, ce se întâmplă dacă cantitatea de energie întunecată din univers crește mai repede decât expansiunea universului în sine?
Această idee a fost propusă de Robert Caldwell de la Dartmouth College din Hanovra, New Hampshire. El o numește „energie întunecată fantomă”. Aceasta duce la o soartă extraordinar de ciudată pentru univers.
Dacă există o energie întunecată fantomă, atunci partea întunecată este prăbușirea noastră finală, exact așa cum ne-a avertizat Războiul Stelelor că ar fi.
Atomi înșiși s-ar sfărâma, cu o fracțiune de secundă înainte ca universul în sine să se rupă
În acest moment, densitatea energiei întunecate este foarte mică, mult mai mică decât densitatea materiei de aici pe Pământ, sau chiar densitatea galaxiei Calea Lactee, care este mult mai puțin densă decât Pământul. Dar, pe măsură ce timpul trece, densitatea energiei întunecate fantomă s-ar acumula și va sfâșia universul.
Într-o lucrare din 2003, Caldwell și colegii săi au prezentat un scenariu pe care l-au numit „ziua finală cosmică”. Odată ce energia întunecată fantomă devine mai densă decât un anumit obiect, acel obiect se sfâșie.
În primul rând, energia întunecată fantomă ar distinge Calea Lactee, aruncând stelele sale constitutive zburând. Apoi, sistemul solar ar fi nelegat, deoarece atracția energiei întunecate ar fi mai puternică decât atracția Soarelui pe Pământ.
În cele din urmă, în câteva minute frenetice Pământul ar exploda. Atunci atomii înșiși s-ar sparge, cu o fracțiune de secundă înainte ca universul în sine să se rupă. Caldwell numește acest lucru Big Rip.
Big Rip este, după admisiunea proprie a lui Caldwell, „foarte bizar” – și nu doar pentru că sună ca ceva dintr-un comic de super-eroi.
Acesta este un portret remarcabil de sumbru al viitorului
Energia întunecată fantomă zboară în fața unor idei destul de elementare despre univers, cum ar fi presupunerea că materia și energia nu pot merge mai repede decât viteza luminii. Există motive întemeiate să nu credem în el.
Pe baza observațiilor noastre asupra expansiunii universului și a experimentelor de fizică a particulelor, pare mult mai probabil ca soarta finală a universului nostru să fie o înghețare mare, posibil urmată de o mare schimbare și de o mare criză finală.
Dar acesta este un portret remarcabil de sumbru al viitorului – eoni ai vidului rece, terminat în cele din urmă printr-o descompunere în vid și o implozie finală în neant. Există vreo scăpare? Sau suntem sortiți să rezervăm o masă la Restaurantul de la sfârșitul Universului?
Cu siguranță nu există niciun motiv pentru noi, individual, să ne îngrijorăm cu privire la sfârșitul universului. Toate aceste evenimente sunt miliarde de ani în viitor, cu posibila excepție a Marii Schimbări, așa că „nu sunt tocmai o problemă iminentă.
De asemenea, nu există niciun motiv de îngrijorare pentru umanitate. Dacă nimic altceva, genetic deriva ne-a făcut pe descendenții noștri de nerecunoscut cu mult înainte de atunci. Dar ar putea supraviețui creaturi inteligente de orice fel, umane sau nu?
Dacă universul se accelerează , asta este o veste foarte proastă
Fizicianul Freeman Dyson de la Institutul pentru Studii Avansate din Princeton, New Jersey a analizat această întrebare într-o lucrare clasică publicată în 1979 La acea vreme, el a concluzionat că viața se putea modifica pentru a supraviețui Big Freeze, despre care credea că este mai puțin dificilă decât infernul Big Crunch.
Bu În zilele noastre, el „este mult mai puțin optimist, grație descoperirii energiei întunecate.
” Dacă universul se accelerează, aceasta este o veste foarte proastă „, spune Dyson. Accelerarea expansiunii înseamnă că vom pierde în cele din urmă contactul cu toate, cu excepția unei mână de galaxii, limitând în mod dramatic cantitatea de energie disponibilă pentru noi. „Este o situație destul de dezastruoasă pe termen lung.”
Situația ar putea încă se schimbă. „Chiar nu știm dacă expansiunea va continua, deoarece nu înțelegem de ce se accelerează”, spune Dyson. „Opinia optimistă este că accelerația va încetini pe măsură ce universul devine mai mare.” se întâmplă, „viitorul este mult mai promițător.”
Dar dacă expansiunea nu încetinește sau dacă devine clar că vine schimbarea mare?Unii fizicieni au propus o soluție solidă pe teritoriul oamenilor de știință nebuni. Pentru a scăpa de sfârșitul universului, ar trebui să ne construim propriul univers într-un laborator și să intrăm.
Un fizician care a lucrat la această idee este Alan Guth de la MIT din Cambridge, Massachusetts, cunoscut pentru munca sa asupra universului foarte timpuriu.
Ați începe să creați un univers complet nou
” Nu pot să spun că legile fizicii implică absolut că este posibil „, spune Guth. „Dacă este posibil, ar necesita o tehnologie care depășește orice putem prevedea. Ar necesita cantități uriașe de energie pe care cineva ar trebui să le poată obține și controla.”
Primul pas, conform pentru Guth, ar fi creat o formă incredibil de densă de materie – atât de densă încât a fost pe punctul de a se prăbuși într-o gaură neagră. Făcând asta în modul corect și apoi eliminând rapid problema din zonă, s-ar putea să forțați acea regiune a spațiului să înceapă să se extindă rapid.
crearea unui univers cu totul nou. Pe măsură ce spațiul din regiune s-a extins, granița s-ar micșora, creând o bulă de spațiu deformat unde interiorul era mai mare decât exteriorul.
Acest lucru poate suna familiar fanilor Doctor Who și, potrivit lui Guth, TARDIS este „probabil o analogie foarte precisă” pentru tipul de deformare a spațiului despre care vorbește.
Nu știm cu adevărat dacă ” este posibil sau nu
În cele din urmă, exteriorul s-ar micșora la neant și noul univers al bebelușului s-ar distinge de al nostru, ferit de orice soartă universul nostru se poate întâlni.
Cu toate acestea, Guth subliniază, de asemenea, că există o altă sursă de speranță dincolo de sfârșitul universului – ei bine, speranță într-un fel.
Guth a fost primul care a propus că universul foarte timpuriu s-a extins uimitor de repede pentru o mică fracțiune de secundă, o idee cunoscută sub numele de „inflație”. Mulți cosmologi cred acum că inflația este cea mai promițătoare abordare pentru explicarea universului timpuriu și planul lui Guth pentru crearea unui nou univers se bazează pe recreația acestei expansiuni rapide.
Multiversul în ansamblu este cu adevărat etern
Inflația are o consecință interesantă pentru soarta finală a universului. Teoria dictează că universul pe care îl locuim este doar o mică parte a unui multivers, cu un fundal etern umflat care dă naștere continuă „universuri de buzunar” ca ale noastre.
„Dacă așa este, chiar dacă „Suntem convinși că un univers de buzunar individual va muri în cele din urmă prin refrigerare, multiversul în ansamblu va continua să trăiască pentru totdeauna, o nouă viață fiind creată în fiecare univers de buzunar așa cum este„ creat ”, spune Guth.„ În această imagine, multiversul în ansamblu este cu adevărat etern, cel puțin etern în viitor, chiar dacă universurile individuale de buzunar trăiesc și mor. „
Cu alte cuvinte, Franz Kafka ar fi putut avea dreptate la bani atunci când a spus că acolo este „multă speranță, o cantitate infinită de speranță – dar nu pentru noi.”
Acesta este un gând cam sumbru. Dacă te supără, iată o imagine a unui pisoi drăguț.