Keine Panik, aber unser Planet ist zum Scheitern verurteilt. Es wird nur eine Weile dauern. In ungefähr 6 Milliarden Jahren wird die Erde wahrscheinlich verdampfen, wenn sich die sterbende Sonne zu einem roten Riesen ausdehnt und unseren Planeten verschlingt.
Aber die Erde ist nur ein Planet im Sonnensystem, die Sonne ist gerecht einer von Hunderten von Milliarden von Sternen in der Galaxie, und es gibt Hunderte von Milliarden von Galaxien im beobachtbaren Universum. Was erwartet Sie für all das? Wie endet das Universum?
Die Wissenschaft ist viel weniger darauf festgelegt, wie dies geschehen wird. Wir sind uns nicht einmal sicher, ob das Universum zu einer festen Größe kommen wird. definiertes Ende oder nur langsam nachlassen. Unser bestes Verständnis der Physik legt nahe, dass es mehrere Optionen für die universelle Apokalypse gibt. Es bietet auch einige Hinweise, wie wir es vielleicht überleben könnten.
Unser erster Hinweis auf das Ende des Universums stammt aus der Thermodynamik, dem Studium der Wärme. Thermodynamik ist der Straßenprediger der Physik mit wilden Augen, der ein Pappschild mit einer einfachen Warnung trägt: „DER WÄRMETOD KOMMT“.
Der Hitzetod ist weitaus schlimmer als zu einem knusprigen
verbrannt zu werden. Trotz des Namens ist der Hitzetod des Universums kein „feuriges Inferno“. Stattdessen ist es das Tod aller Unterschiede in der Hitze.
Dies mag nicht beängstigend klingen, aber der Tod durch Hitze ist weitaus schlimmer, als wenn er knusprig verbrannt wird. Das liegt daran, dass fast alles im Alltag direkt oder indirekt einen Temperaturunterschied erfordert.
Zum Beispiel fährt Ihr Auto, weil es im Motor heißer ist als draußen. Ihr Computer wird mit Strom aus dem örtlichen Kraftwerk betrieben, das wahrscheinlich Wasser erwärmt und damit eine Turbine antreibt. Und Sie ernähren sich von Nahrungsmitteln, die dank des enormen Temperaturunterschieds zwischen der Sonne und dem Rest des Universums existieren.
Sobald das Universum jedoch den Hitzetod erreicht, wird überall alles die gleiche Temperatur haben. Das bedeutet, dass nie wieder etwas Interessantes passieren wird.
Der Hitzetod schien der einzig mögliche Weg zu sein, wie das Universum enden könnte
Jeder Stern wird sterben, fast alle Materie wird zerfallen, und schließlich bleibt nur eine spärliche Suppe aus Partikeln und Strahlung übrig. Sogar die Energie dieser Suppe wird im Laufe der Zeit durch die Expansion des Universums aufgebraucht, so dass alles nur einen Bruchteil eines Grades über dem absoluten Nullpunkt bleibt.
In diesem „Big Freeze“ endet das Universum gleichmäßig kalt, tot und leer.
Nach der Entwicklung der Thermodynamik im frühen 19. Jahrhundert schien der Hitzetod der einzig mögliche Weg zu sein, wie das Universum enden könnte. Vor 100 Jahren deutete Albert Einsteins allgemeine Relativitätstheorie darauf hin, dass das Universum ein weitaus dramatischeres Schicksal hatte.
Die allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass Materie und Energie Raum und Zeit verzerren. Diese Beziehung zwischen Raum-Zeit und Materie-Energie (Zeug) – zwischen der Bühne und den Akteuren auf ihr – erstreckt sich auf das gesamte Universum. Das Zeug im Universum bestimmt laut Einstein das endgültige Schicksal des Universums selbst.
Das Universum begann als etwas unglaublich Kleines und dehnte sich dann unglaublich schnell aus.
Die Theorie sagte voraus, dass das Universum ein Universum ist Das Ganze muss sich entweder ausdehnen oder zusammenziehen. Es konnte nicht gleich groß bleiben. Einstein erkannte dies 1917 und war so zurückhaltend, es zu glauben, dass er seine eigene Theorie verfälschte.
Dann 1929, der amerikanische Astronom Edwin Hubble fand harte Beweise dafür, dass sich das Universum ausdehnte. Einstein änderte seine Meinung und bezeichnete sein bisheriges Beharren auf einer statischen Aufladung Universum der „größte Fehler“ seiner Karriere.
Wenn sich das Universum ausdehnt, muss es einmal viel kleiner gewesen sein als jetzt. Diese Erkenntnis führte zur Urknalltheorie: Die Idee, dass das Universum als etwas unglaublich Kleines begann und sich dann unglaublich schnell ausdehnte. Wir können das „Nachleuchten“ des Urknalls auch heute noch in der kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung sehen – einem konstanten Strom von Radiowellen, die aus allen Richtungen des Himmels kommen.
Das Schicksal des Universums also hängt von einer sehr einfachen Frage ab: Wird sich das Universum weiter ausdehnen und wie schnell?
Wenn es zu viel Zeug gibt, die Ausdehnung des Das Universum wird langsamer und stoppt.
Bei einem Universum, das normale „Dinge“ wie Materie und Licht enthält, hängt die Antwort auf diese Frage davon ab, wie viel Dinge vorhanden sind Mehr Zeug bedeutet mehr Schwerkraft, die alles wieder zusammenhält und die Expansion verlangsamt.
Solange die Menge an Zeug eine kritische Schwelle nicht überschreitet, wird sich das Universum für immer weiter ausdehnen. und schließlich Hitzetod erleiden, ausfrieren.
Aber wenn es zu viel Zeug gibt, verlangsamt sich die Expansion des Universums und stoppt. Dann beginnt sich das Universum zusammenzuziehen. Ein sich zusammenziehendes Universum wird immer kleiner und schließlich heißer und dichter Das endete in einem fabelhaft kompakten Inferno, einer Art umgekehrten Urknall, der als Big Crunch bekannt ist.
Während des größten Teils des 20. Jahrhunderts waren sich Astrophysiker nicht sicher, welches dieser Szenarien sich abspielen würde. Wäre es der Big Freeze oder der Big Crunch? Eis oder Feuer?
Dunkle Energie zieht das Universum auseinander
Sie haben es versucht eine kosmische Volkszählung durchführen und addieren, wie viel Zeug es in unserem Universum gibt. Es stellte sich heraus, dass wir „seltsamerweise nahe an der kritischen Schwelle sind und unser Schicksal ungewiss lassen.
Das änderte sich Ende des 20. Jahrhunderts. 1998 machten zwei konkurrierende Teams von Astrophysikern eine erstaunliche Ankündigung: Die Expansion des Universums beschleunigt sich.
Normale Materie und Energie können das Universum nicht dazu bringen, sich so zu verhalten. Dies war der erste Beweis für eine grundlegend neue Art von Energie, die als „dunkle Energie“ bezeichnet wurde und sich nicht wie alles andere im Kosmos verhielt.
Dunkle Energie zieht das Universum auseinander. Wir tun es immer noch nicht Verstehe, was es ist, aber ungefähr 70% der Energie im Universum ist dunkle Energie, und diese Zahl wächst jeden Tag.
Die Existenz dunkler Energie bedeutet, dass die Menge an Material im Universum nicht “ Ich kann sein endgültiges Schicksal nicht bestimmen.
Stattdessen kontrolliert dunkle Energie den Kosmos und beschleunigt die Expansion des Universums für alle Zeiten. Dies macht die große Krise viel weniger wahrscheinlich.
Aber das bedeutet nicht, dass der Big Freeze unvermeidlich ist. Es gibt andere Möglichkeiten.
Eine davon entstand nicht aus dem Studium des Kosmos, sondern aus der Welt der subatomaren Teilchen. Dies ist vielleicht das seltsamste Schicksal für das Universum. Es klingt wie etwas aus Science-Fiction und ist es in gewisser Weise.
In Kurt Vonneguts klassischem Science-Fiction-Roman Cat’s Cradle ist Ice-Nine eine neue Form von Wassereis Eine bemerkenswerte Eigenschaft: Es gefriert bei 46 ° C, nicht bei 0 ° C. Wenn ein Kristall aus Eis-Neun in ein Glas Wasser getropft wird, bildet sich das gesamte Wasser um ihn herum sofort nach dem Kristall ab, da er eine geringere Energie als flüssiges Wasser hat.
Das Eis kann sich nirgends bilden.
Die neuen Kristalle von Eis-Neun tun dasselbe mit dem Wasser um sie herum und im Handumdrehen verwandelt die Kettenreaktion das gesamte Wasser im Glas – oder (Spoiler-Alarm!) alle Ozeane der Erde – in festes Eis-Neun.
Das Gleiche kann passieren im wirklichen Leben mit normalem Eis und normalem Wasser. Wenn Sie sehr reines Wasser in ein sehr sauberes Glas geben und es knapp unter 0 ° C abkühlen, wird das Wasser unterkühlt: Es bleibt unter seinem natürlichen Gefrierpunkt flüssig. Es gibt keine Verunreinigungen im Wasser und keine rauen Stellen auf dem Glas, so dass sich das Eis nirgends bilden kann. Wenn Sie jedoch einen Eiskristall in das Glas fallen lassen, gefriert das Wasser schnell, genau wie bei Eis neun .
Eis-neun und unterkühltes Wasser scheinen für das Schicksal des Universums nicht relevant zu sein. Aber etwas Ähnliches könnte mit dem Raum selbst geschehen.
Die Quantenphysik schreibt dies selbst in einem völlig leeren Gebiet vor Vakuum gibt es eine kleine Energiemenge. Es kann aber auch eine andere Art von Vakuum geben, das weniger Energie enthält.
Das neue Vakuum wird “ konvertiere „das alte Vakuum um es herum
Wenn das stimmt, dann ist das gesamte Universum wie ein Glas unterkühltes Wasser. Es wird nur so lange dauern, bis eine „Blase“ mit niedrigerem Energievakuum auftaucht.
Glücklicherweise gibt es keine solchen Blasen, die uns „bewusst“ sind. Leider schreibt die Quantenphysik dies auch vor, wenn eine niedrigere Energie vorliegt Vakuum ist möglich, dann wird eine Blase dieses Vakuums unweigerlich irgendwo im Universum entstehen.
Wenn dies geschieht, wird das neue Vakuum genau wie Eis-Neun das alte Vakuum um es herum „umwandeln“. Die Blase würde sich fast mit Lichtgeschwindigkeit ausdehnen, so dass wir sie niemals kommen sehen würden.
In der Blase wären die Dinge radikal anders und nicht besonders gastfreundlich.
Menschen, Planeten und sogar die Sterne selbst würden zerstört
Die Eigenschaften grundlegender Teilchen wie Elektronen und Quarks könnte völlig anders sein, die Regeln der Chemie radikal umschreiben und möglicherweise die Bildung von Atomen verhindern.
Menschen, Planeten und sogar die Sterne selbst würden bei dieser großen Veränderung zerstört. In einer Arbeit von 1980 nannten die Physiker Sidney Coleman und Frank de Luccia es „die ultimative ökologische Katastrophe“.
Wenn man die Verletzung zusätzlich beleidigt, würde sich dunkle Energie nach dem großen Wandel wahrscheinlich anders verhalten. Anstatt das Universum dazu zu bringen, sich schneller auszudehnen, könnte dunkle Energie das Universum in sich hineinziehen und zu einer großen Krise zusammenbrechen.
Es gibt eine vierte Möglichkeit, und wieder steht dunkle Energie im Mittelpunkt. Diese Idee ist sehr spekulativ und unwahrscheinlich, aber sie kann noch nicht ausgeschlossen werden. Dunkle Energie könnte sogar noch mächtiger sein als wir dachten und könnte ausreichen, um das Universum alleine zu beenden, ohne dass große Veränderungen, Einfrieren oder Eingriffe erforderlich sind Crunch.
Dunkle Energie hat eine besondere Eigenschaft. Wenn sich das Universum ausdehnt, bleibt seine Dichte konstant. Das bedeutet, dass im Laufe der Zeit mehr davon entsteht, um mit dem zunehmenden Volumen des Universums Schritt zu halten ungewöhnlich, verstößt aber nicht gegen physikalische Gesetze.
Es könnte jedoch seltsamer werden. Was ist, wenn die Dichte der dunklen Energie zunimmt, wenn sich das Universum ausdehnt? Mit anderen Worten, was ist, wenn die Menge an dunkler Energie im Universum schneller zunimmt als die Expansion des Universums selbst?
Diese Idee wurde von Robert Caldwell vom Dartmouth College in Hannover, New Hampshire, vorgebracht. Er nennt es „Phantom Dark Energy“. Dies führt zu einem bemerkenswert seltsamen Schicksal für das Universum.
Wenn dunkle Phantom-Energie existiert, ist die dunkle Seite unser ultimativer Untergang, genau wie Star Wars uns gewarnt hat.
Atome selbst würden zerbrechen, einen Bruchteil einer Sekunde, bevor das Universum selbst auseinander gerissen wurde
Im Moment Die Dichte der dunklen Energie ist sehr gering, weit weniger als die Dichte der Materie hier auf der Erde oder sogar die Dichte der Milchstraße, die viel weniger dicht als die Erde ist. Aber im Laufe der Zeit würde sich die Dichte der Phantomdunkelnergie aufbauen und das Universum zerreißen.
In einem Artikel aus dem Jahr 2003 skizzierten Caldwell und seine Kollegen ein Szenario, das sie „kosmischer Weltuntergang“ nannten. Sobald die Phantomdunkelnergie dichter als ein bestimmtes Objekt wird, wird dieses Objekt in Stücke gerissen.
Erstens würde die Phantomdunkelnergie die Milchstraße auseinander ziehen und ihre konstituierenden Sterne fliegen lassen. Dann wäre das Sonnensystem ungebunden, weil die Anziehungskraft der dunklen Energie stärker wäre als die Anziehungskraft der Sonne auf die Erde.
Schließlich würde die Erde in wenigen hektischen Minuten explodieren. Dann würden die Atome selbst zerbrechen, einen Bruchteil einer Sekunde, bevor das Universum selbst auseinander gerissen wurde. Caldwell nennt dies den Big Rip.
Der Big Rip ist nach Caldwells eigenen Angaben „sehr ausgefallen“ – und das nicht nur, weil er sich wie etwas aus einem übertriebenen Superhelden-Comic anhört.
Dies ist ein bemerkenswert düsteres Porträt der Zukunft
Phantomdunkelnergie fliegt angesichts einiger ziemlich grundlegender Vorstellungen über das Universum, wie der Annahme, dass Materie und Energie nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit sein können. Es gibt gute Gründe, nicht daran zu glauben.
Basierend auf unseren Beobachtungen der Expansion des Universums und Teilchenphysik-Experimenten scheint es viel wahrscheinlicher, dass das endgültige Schicksal unseres Universums ein Big Freeze ist. möglicherweise gefolgt von einer großen Veränderung und einer letzten großen Krise.
Aber dies ist ein bemerkenswert düsteres Porträt der Zukunft – Äonen kalter Leere, die schließlich durch einen Vakuumzerfall und eine endgültige Implosion ins Nichts beendet werden. Gibt es eine Flucht? Oder sind wir dazu verdammt, einen Tisch im Restaurant am Ende des Universums zu reservieren?
Es gibt sicherlich keinen Grund für uns, uns individuell um das Ende des Universums zu sorgen. All diese Ereignisse sind es Billionen von Jahren in die Zukunft, mit der möglichen Ausnahme des großen Wandels, so dass sie „nicht gerade ein unmittelbar bevorstehendes Problem sind.
Außerdem gibt es keinen Grund, sich um die Menschheit zu sorgen. Wenn nichts anderes, genetisch bedingt Drift wird unsere Nachkommen schon lange vorher unkenntlich gemacht haben. Aber könnten intelligente Gefühlskreaturen jeglicher Art, ob menschlich oder nicht, überleben?
Wenn sich das Universum beschleunigt , das sind wirklich schlechte Nachrichten
Der Physiker Freeman Dyson vom Institut für fortgeschrittene Studien in Princeton, New Jersey, hat diese Frage in einem 1979 veröffentlichten klassischen Artikel behandelt Zu dieser Zeit kam er zu dem Schluss, dass sich das Leben ändern könnte, um den Big Freeze zu überleben, der seiner Meinung nach weniger herausfordernd war als das Inferno des Big Crunch.
Bu Heutzutage ist er dank der Entdeckung der Dunklen Energie viel weniger optimistisch.
„Wenn sich das Universum beschleunigt, sind das wirklich schlechte Nachrichten“, sagt Dyson. Die Beschleunigung der Expansion bedeutet, dass wir irgendwann den Kontakt zu allen bis auf eine Handvoll Galaxien verlieren und die uns zur Verfügung stehende Energiemenge dramatisch einschränken. „Es ist auf lange Sicht eine ziemlich düstere Situation.“
Die Situation könnte noch ändern. „Wir wissen wirklich nicht, ob die Expansion fortgesetzt wird, da wir nicht verstehen, warum sie sich beschleunigt“, sagt Dyson. „Die optimistische Ansicht ist, dass sich die Beschleunigung verlangsamen wird, wenn das Universum größer wird.“ passiert, „die Zukunft ist viel vielversprechender.“
Aber was ist, wenn sich die Expansion nicht verlangsamt oder wenn klar wird, dass die große Veränderung kommt?Einige Physiker haben eine Lösung vorgeschlagen, die sich auf dem Gebiet der verrückten Wissenschaftler befindet. Um dem Ende des Universums zu entkommen, sollten wir unser eigenes Universum in einem Labor aufbauen und einspringen.
Ein Physiker, der an dieser Idee gearbeitet hat, ist Alan Guth vom MIT in Cambridge, Massachusetts, der bekannt ist für seine Arbeit am sehr frühen Universum.
Sie würden die Schaffung eines völlig neuen Universums beschleunigen
“ Ich kann nicht sagen, dass die Gesetze der Physik absolut implizieren, dass es möglich ist „, sagt Guth. „Wenn es möglich ist, würde es Technologie erfordern, die weit über alles hinausgeht, was wir vorhersehen können. Es würde enorme Mengen an Energie erfordern, die man erhalten und kontrollieren müsste.“
Der erste Schritt laut Für Guth wäre dies eine unglaublich dichte Form von Materie – so dicht, dass sie kurz davor stand, in ein Schwarzes Loch zu fallen. Wenn Sie dies auf die richtige Art und Weise tun und dann die Angelegenheit schnell aus dem Bereich entfernen, können Sie diesen Bereich des Raums möglicherweise dazu zwingen, sich schnell auszudehnen.
In der Tat würden Sie den Startschuss geben Schaffung eines völlig neuen Universums. Wenn sich der Raum in der Region vergrößerte, schrumpfte die Grenze und es entstand eine Blase aus verzogenem Raum, in der das Innere größer als das Äußere war.
Das mag Doctor Who-Fans bekannt vorkommen, und laut Guth das TARDIS ist „wahrscheinlich eine sehr genaue Analogie“ für die Art der Verzerrung des Raums, von der er spricht.
Wir wissen nicht wirklich, ob es “ s möglich oder nicht
Irgendwann würde das Äußere ins Nichts schrumpfen und das neue Babyuniversum würde sich von unserem eigenen abkneifen, verschont von jeglichem Schicksal unseres Universums kann sich treffen.
Guth weist jedoch auch darauf hin, dass es jenseits des Endes des Universums eine andere Quelle der Hoffnung gibt – nun, eine Art Hoffnung.
Guth war der erste, der dies vorschlug dass sich das sehr frühe Universum für den Bruchteil einer Sekunde erstaunlich schnell ausdehnte, eine Idee, die als „Inflation“ bekannt ist. Viele Kosmologen glauben jetzt, dass Inflation der vielversprechendste Ansatz ist, um das frühe Universum und Guths Plan zu erklären Um ein neues Universum zu erschaffen, muss diese schnelle Expansion wiederhergestellt werden.
Das Multiversum als Ganzes ist wirklich ewig
Inflation hat eine faszinierende Konsequenz für das endgültige Schicksal des Universums. Die Theorie besagt, dass das Universum, in dem wir leben, nur ein kleiner Teil eines Multiversums ist, mit einem ewig aufgeblasenen Hintergrund, der ständig „Taschenuniversen“ wie unser eigenes hervorbringt.
„Wenn das der Fall ist, auch wenn wir „Wir sind davon überzeugt, dass ein einzelnes Taschenuniversum letztendlich durch Kühlung sterben wird. Das Multiversum als Ganzes wird für immer weiterleben, wobei in jedem Taschenuniversum neues Leben entsteht, wie es geschaffen wurde“, sagt Guth Das Multiversum als Ganzes ist wirklich ewig, zumindest ewig in die Zukunft, selbst wenn einzelne Taschenuniversen leben und sterben. „
Mit anderen Worten, Franz Kafka hatte vielleicht Recht mit dem Geld, als er das dort sagte ist „viel Hoffnung, unendlich viel Hoffnung – aber nicht für uns.“
Dies ist ein düsterer Gedanke. Wenn es Sie aufregt, ist hier ein Bild eines niedlichen Kätzchens.