We wszechświecie najbardziej zaskakuje nas to, jak mało o nim wiemy. I tak jak my chcemy wiedzieć, co dzieje się z naszą śmiercią, nauka zadaje pytanie, co dzieje się na końcu wszechświata. Społeczność naukowa stworzyła wiele teorii - a niektóre są naprawdę imponujące.
Duża kompresja
Najbardziej przekonującą teorią na temat powstania wszechświata jest Wielki Wybuch, w którym cała materia miała najpierw postać osobliwości, nieskończenie gęstego punktu w otchłani niczego. Ponieważ coś spowodowało eksplozję. Materia rozwijała się w niewiarygodnym tempie i ostatecznie ukształtowała wszechświat, który widzimy dzisiaj.
Big Squeeze, jak można się domyślić, jest przeciwieństwem Wielkiego Wybuchu. Cała materia rozszerza się na zewnątrz w kierunku krawędzi wszechświata pod wpływem grawitacji naszego wszechświata. Zgodnie z tą teorią grawitacja w końcu zwolni i zacznie się kurczyć. Skurcz ten sprowadzi całą materię (planety, gwiazdy, galaktyki, czarne dziury - wszystko) z powrotem do centrum, od którego wszystko się zaczęło, i ścisnie w osobliwość. Znajdziemy się w tych samych warunkach, w jakich wszechświat był przed Wielkim Wybuchem - cała materia we wszechświecie zostanie ściśnięta w nieskończenie mały punkt - nieskończenie mały.
Jest to jednak mało prawdopodobne, biorąc pod uwagę wiedzę, którą posiadamy teraz, ponieważ wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie.
Nieunikniona śmierć wszechświata przez upały
Film promocyjny:
Pomyśl o śmierci cieplnej jako dokładnym przeciwieństwie Big Shrink. Grawitacja nie będzie w stanie pokonać ekspansji, więc wszechświat będzie po prostu rozszerzał się wykładniczo. Galaktyki będą się rozdzielać jak nieszczęśliwi kochankowie, a noc między nimi będzie coraz szersza.
Wszechświat rządzi się tymi samymi regułami, co każdy system termodynamiczny i ostatecznie wszystkie one kończą się tak samo: kiedy ciepło jest równomiernie rozprowadzane. Z grubsza rzecz biorąc, wiatr rozniesie ciepło w całym wszechświecie i stanie się zimny, ciemny i matowy. Wszystkie gwiazdy, które znamy, będą ciemnieć jedna po drugiej i pewnego dnia nie będzie dość energii, aby zapalić nowe. Cały wszechświat zostanie zgaszony. Materia będzie, ale w postaci cząstek, a ich ruch będzie całkowicie przypadkowy. Wszechświat będzie w stanie równowagi i te cząstki odbijają się od siebie bez wymiany energii. Pozostaniemy „zgniecionym tyłkiem, rożnem, w cieniu pod ławką, gdzie kąt nie pozwoli przeniknąć promieniu. I trzymamy się w objęciach błotem, licząc dni, w próchnicy, osadach, w warstwie kulturowej.
Śmierć cieplna z powodu czarnych dziur
Według popularnej teorii większość materii we wszechświecie krąży wokół czarnych dziur. Wystarczy spojrzeć na galaktyki, które zawierają prawie wszystko, i supermasywne czarne dziury w swoich centrach. Czarne dziury pożerają gwiazdy i całe galaktyki przecinające horyzont zdarzeń.
W skończonym wszechświecie te czarne dziury ostatecznie pochłoną większość materii, pozostawiając nas samych z ciemnym wszechświatem. Od czasu do czasu pojawia się błysk światła, prawie jak błyskawica, gdy obiekt zbliża się wystarczająco blisko czarnej dziury, aby emitować energię, i wszystko ponownie pogrąża się w ciemności. Ostatecznie nigdzie nie pozostaną tylko studnie grawitacyjne. Masywne czarne dziury połykają mniejsze i rosną jeszcze większe. To będzie ostateczny stan wszechświata. Z biegiem czasu czarne dziury wyparowują (tracą swoją masę), emitując tzw. Promieniowanie Hawkinga. Kiedy więc umiera ostatnia czarna dziura, zostają nam równomiernie rozmieszczone subatomowe cząstki promieniowania Hawkinga.
Koniec czasu
Jeśli jest coś wiecznego, to jest czas. Niezależnie od tego, czy wszechświat istnieje, czy nie, czas płynie normalnie. W przeciwnym razie nie byłoby sposobu, aby odróżnić jedną chwilę od drugiej (chociaż istnieje teoria, że czas jest tylko sekwencją zdarzeń). Ale co, jeśli czas po prostu zamarł? A co, jeśli nie ma więcej chwil? W tej samej minucie, na zawsze.
Załóżmy, że żyjemy we wszechświecie, który nigdy się nie kończy. W nieskończonej ilości czasu wszystko, co może się wydarzyć, wydarzy się ze 100% szansą (zgodnie z teorią Poincarégo). Ten sam paradoks wydarzy się, jeśli będziesz żył wiecznie. Żyjesz w nieskończonym czasie, więc każde wydarzenie jest gwarantowane (i wydarzy się nieskończoną liczbę razy). Dlatego jeśli żyjesz wiecznie, szansa, że zamarzniesz w czasie, wynosi 100 procent. Ponieważ to założenie pomieszało wiele obliczeń, które próbowały przewidzieć koniec naszego wszechświata, naukowcy zasugerowali coś innego: sam czas musi pewnego dnia się zatrzymać.
Powiedzmy, że żyjesz, aby tego doświadczyć (miliardy lat po końcu Ziemi), ale nie możesz zrozumieć, że coś poszło nie tak. Czas po prostu się zatrzyma i wszystko zamarznie, jak migawka, jak obsada, na zawsze. Ale to nie będzie trwać wiecznie, ponieważ czas po prostu nie posunie się naprzód. To będzie tylko jedna chwila. Nigdy nie umrzesz ani nie zestarzejesz się. To rodzaj pseudo-nieśmiertelności, ale nigdy się o tym nie dowiesz.
Wielkie odbicie
Big Rebound jest podobny do Big Squeeze, ale znacznie bardziej optymistyczny. Wyobraź sobie ten sam scenariusz: grawitacja spowalnia rozszerzanie się wszechświata i skupia wszystko w jednym punkcie. Według teorii ta kompresja może wystarczyć do rozpoczęcia kolejnej eksplozji, a wszechświat zacznie się od nowa. Nic nie jest niszczone, ale redystrybuowane.
Fizycy nie lubią tego wyjaśnienia, więc niektórzy naukowcy uważają, że wszechświat po prostu nie powróci do osobliwości. Raczej zbliży się do tego stanu i odbije, tak jak piłka odbija się od podłogi. Pod tym względem Big Bounce jest bardzo podobny do Wielkiego Wybuchu i teoretycznie może stworzyć nowy wszechświat. W tym cyklu oscylacyjnym nasz wszechświat może stać się pierwszym wszechświatem z serii lub czterystu. Nikt się o tym nie dowie.
Wielki podział
Niezależnie od tego, jak wszystko się skończy, naukowcy muszą użyć słowa „duży”, aby opisać ten koniec. Zgodnie z tą teorią niewidzialna siła zwana „ciemną energią” przyspiesza ekspansję obserwowalnego wszechświata. Ostatecznie ekspansja przyspieszy tak szybko, jak Enterprise, z współczynnikiem warp równym 9, że wszechświat nie będzie miał innego wyboru, jak tylko wybuchnąć w nicość.
Najstraszniejszą częścią tej teorii jest to, że chociaż większość z tych scenariuszy ma miejsce po wypaleniu się gwiazd, Wielkie Rozerwanie powinno nastąpić, według wczesnych szacunków, za 16 miliardów lat. Na tym etapie wszechświat, planety i teoretycznie życie nadal będą istnieć. Ten kataklizm może spalić ją żywcem, oderwać od wszystkiego, co istnieje i nakarmić lwy kosmiczne, które żyją między wszechświatami. Nie wiadomo, co się stanie. Ale ta śmierć jest wyraźnie bardziej brutalna niż powolna śmierć z powodu upału.
Zdarzenie związane z metastabilnością próżni
Teoria ta opiera się na idei, że wszechświat istnieje w zasadniczo niestabilnym stanie. Jeśli przyjrzeć się znaczeniom cząstek kwantowych, nietrudno zgadnąć, dlaczego niektórzy uważają, że nasz wszechświat balansuje na krawędzi stabilności. Niektórzy naukowcy sugerują, że miliardy lat później Wszechświat po prostu spadnie z tej krawędzi. Kiedy to nastąpi, w pewnym momencie we wszechświecie pojawi się bańka. Ta bańka rozszerzy się we wszystkich kierunkach z prędkością światła i zniszczy wszystko, czego dotknie. W końcu ta bańka zniszczy wszystko we wszechświecie.
Ale nie martw się: wszechświat wciąż tam będzie. Prawa fizyki będą inne i prawdopodobnie inne życie. Ale we wszechświecie nie będzie niczego, czego nie możemy zrozumieć.
Bariera czasowa
Jeśli spróbujemy obliczyć prawdopodobieństwa w multiwersie (który ma nieskończoną liczbę wszechświatów), wrócimy do problemu przedstawionego powyżej: wszystko może się zdarzyć ze 100% prawdopodobieństwem. Aby obejść ten problem, naukowcy po prostu biorą kawałek wszechświata i obliczają jego prawdopodobieństwa. To działa, ale granice, które wyznaczają, nieuchronnie odcinają obszar od reszty świata.
Ponieważ prawa fizyki nie mają sensu w nieskończonym wszechświecie, jedyny wniosek, jaki można wyciągnąć, jest taki, że istnieje granica fizyczna, granica, której nie można przekroczyć. A jeśli wierzyć fizykom, w ciągu najbliższych 3,7 miliarda lat przekroczymy tę barierę czasu i wszechświat skończy się dla nas. Chociaż jest znacznie bardziej prawdopodobne, że po prostu nie możemy zrozumieć i opisać tej zasady naszą fizyczną terminologią.
To nie będzie (ponieważ żyjemy w multiwersie)
Zgodnie ze scenariuszem multiwersu z nieskończoną liczbą wszechświatów, wszechświaty te mogą powstać nawet podczas naszego istnienia. Mogą nawet zacząć powstawać wraz z Wielkim Wybuchem. Jeden wszechświat zakończy się Wielką Kompresją, inny śmiercią cieplną, trzeci Wielkim Rozdarciem i tak dalej. Ale to nie ma znaczenia: w multiwersie nasz wszechświat jest tylko jednym z wielu innych. I nawet jeśli nasz świat rozpadnie się jak tęcza w pustce między wszechświatami, wielki „wszechświat” pozostanie. A ponieważ będzie w nim inny wszechświat, istnienie i życie, nic nam nie zagraża.
Liczba nowych wszechświatów zawsze będzie większa niż starych, więc teoretycznie liczba wszechświatów rośnie.
Wieczny wszechświat
Przez długi czas wierzono, że wszechświat był, jest i zawsze będzie. To jedna z pierwszych koncepcji, jakie ludzie stworzyli na temat natury Wszechświata, ale ostatnio teoria ta zyskała nowy impet, już poważnie poparty z punktu widzenia fizyki.
Tak więc odliczanie czasu nie rozpoczęło się od osobliwości Wielkiego Wybuchu, czas mógł istnieć wcześniej (wcześniej nieskończoność), a osobliwość i wynikająca z niej eksplozja mogła być wynikiem zderzenia dwóch bran (struktur czasoprzestrzennych wyższego poziomu bytu). W tym modelu wszechświat jest cykliczny i będzie się rozszerzał i kurczył w nieskończoność.
Nawiasem mówiąc, możemy to rozgryźć w ciągu najbliższych 20 lat - mamy satelitę Planck, który bada kosmos w poszukiwaniu wzorów mikrofalowego tła, które powiedzą nam coś o pochodzeniu wszechświata. To długi proces, ale dostarczy nam wiedzy o tym, jak powstał nasz Wszechświat i prawdopodobnie powie nam, jak się skończy.
Ilya Khel