Краят на всички неща Как Вселената умира, Уотсън

Всичко е мимолетно - включително космоса. Изображение: Pinterest

Как умира Вселената?

Даниел Хубер

Научете повече"

Пилотираната китайска подводница се гмурка до най-ниската точка на земята

Днес е Денят на детето! Да, но не и в Швейцария (тук тепърва предстои)

Биткойнът отново се записва. Но това е различно от 2017 г.

Учебният лагер на корпоративния гробар: Сега идва бързото избелване на фалита

Микропластмаса, намерена в зоната на смъртта: връх Еверест, известен още като сметище

Friends for Life - 22 изображения и gif, които доказват важността на най-добрите ...

Най-четени

„Швейцария се нуждае от по-стабилна стратегия“ - експертът на СЗО критикува политиката на корона

Египет има проблем със сексуалното насилие, но съпротивата бавно нараства

Още 37 туитове, които отлично описват деликатната ни ситуация с коронавирус

Звездите стоят студени и далечни на нощното небе. Който се вгледа в тях, може да подозира докосване на вечността. Но и те са мимолетни - а заедно с тях и времето и пространството. От общата теория на относителността на Айнщайн знаем, че Вселената възниква и преминава. Как е възникнал - или по-точно: как се е развил веднага след Големия взрив - това описват теориите за Големия взрив.

Как ще премине Вселената е далеч по-малко ясно - отговорът зависи, наред с други неща, от формата на Вселената и влиянието на определени хипотетични фактори като т. Нар. Тъмна енергия върху хода на нещата.

Не знаем какво бъдеще очаква Вселената. Изображение: ESA/Hubble

Топка, седло или лист хартия?

Нека първо се обърнем към формата на Вселената. Нашата четиримерна вселена има три пространствени измерения. Лесно е да си представим всички възможни форми в това триизмерно пространство - но не и самата форма на това пространство.Това може да се направи само с помощта на аналогии. Геометрията на пространството зависи от неговото съдържание: общата теория на относителността казва, че пространството може да бъде извито от маса. По този начин плътността на Вселената определя нейната форма - и нейното бъдеще.

Масата криви пространството. Изображение: Shutterstock

Глобалната кривина на пространството може да бъде положителна, отрицателна или нулева. В последните два случая единият говори за отворена вселена, с положителна кривина на затворена.

положителна кривина: Средната плътност на материята в космоса е по-голяма * от критичната плътност (приблизително 3 водородни атома на m 3). Вселената е затворена; тя е крайна, но неограничена. Като аналогия може да се мисли за повърхността на сфера, която е неограничена, но не безкрайна. Положително извито пространство е описано с елиптична геометрия, в която сумата от ъглите на триъгълник е по-голяма от 180 °.
отрицателна кривина: Средната плътност на материята е по-малка * от критичната плътност. Вселената е отворена; тя е безкрайна и неограничена. Повърхността на седлото може да служи като аналогия. Описано е отрицателно извито пространство с хиперболична геометрия, в която сумата от ъглите на триъгълник е по-малка от 180 °.
без кривина: Средната плътност на материята е равна на критичната плътност. Вселената е отворена; тя е безкрайна и неограничена. Възможна аналогия за „плоската“ вселена е лист хартия. Некрива вселена е описана с евклидова геометрия, в която сумата от ъглите на триъгълник е точно 180 °.
Анализът на космическия радиационен фон предполага, че има голяма вероятност нашата Вселена да е плоска.

Геометрията на Вселената: положителна, отрицателна и не извита вселена (отгоре надолу). Изображение: Wikimedia

Дуел на силите: Гравитацията срещу тъмната енергия

Ако искате да разберете бъдещето, погледът в миналото често е предимство. Това важи и за Вселената. Веднага след Големия взрив преди 13,8 милиарда години, когато възникнаха времето и пространството, младата вселена се разшири невероятно бързо. В рамките на малка част от секундата Вселената се разширява по-бързо от светлината по време на инфлацията. След това разширяването се забави значително, но се засили отново по-късно. Дори днес пространството се разширява и се разширява все по-бързо и по-бързо в продължение на около 7,5 милиарда години след Големия взрив.

Веднага след Големия взрив Вселената се разшири с огромна скорост (изображение на символа). Изображение: Shutterstock

Разширяването на космоса обаче всъщност трябваше да се забави. За да обяснят ускорението на разширението, астрофизиците използват това, което е известно като тъмна енергия. Това е хипотетична форма на енергия, която все още не е пряко доказана експериментално и чиито свойства са обект на спекулации. Тъмно е, защото не се усеща чрез електромагнитно излъчване.

Тайнствената тъмна енергия, която раздвижва Вселената като космическа отблъскване, е антагонистът на гравитацията, която се опитва да обедини всички маси. Тъмната енергия се увеличава, колкото повече стаята се разширява, тъй като нейната енергийна плътност - енергията на обем на помещението - остава постоянна. Настоящата вселена се състои от 68,3% тъмна енергия - видимата, позната материя съставлява само 4,9%, останалата част (26,8%) се състои от тъмна материя.

Тъмната енергия съставлява лъвския дял от състава на Вселената (символна картина). Изображение: Shutterstock

Тъй като понастоящем астрофизиците са в тъмнина, що се отнася до тъмната енергия, те не могат да направят категорични изявления за бъдещето на Вселената. В зависимост от това дали тъмната енергия или гравитацията имат надмощие, разширяването на Вселената ще продължи да се ускорява, да остане същото или да се забави - дори може да се обърне и да се превърне в свиване.

Дори не вярвате каква странна материя се носи в пространството

От това възникват най-правдоподобните в момента теории за смъртта на Вселената:

"Голяма криза"

Ако тъмната енергия в даден момент отново стане по-слаба и гравитацията надделее, ние живеем в затворена, крайна вселена, която е изкривена положително. В този случай енергийната плътност на материята е достатъчна, за да спре и обърне разширяването на Вселената. Астрофизиците наричат този сценарий по аналогия с "Големия взрив" (Големия взрив) "Голям взрив" (грубо "голям срив").

Контракцията кара Вселената отново да се свива, първоначално бавно, след това по-бързо и по-бързо. Той става по-плътен и по-горещ, докато цялата материя се компресира в много малко пространство, като в космическа джанка. Налягането взривява атомите и след това дори атомните ядра в субатомни частици. Създават се черни дупки, които се сливат в една черна дупка.

В Голямата криза Вселената отново се свива, докато се срине в точка без разширяване. Графика: Wikimedia

В окончателния колапс, който ще настъпи след около 100 милиарда години, материята, времето и пространството в крайна сметка ще се сринат в безкрайно малка точка - един вид обратен голям взрив. Както при тази, Голямата криза е така наречената сингулярност - ситуация, при която плътността и кривината на пространството са безкрайно големи и поради което не могат да бъдат описани математически и физически. Понастоящем сценарият „Голяма криза“ се смята за малко вероятен.

"Голям отскок"

Симетрията на сценария за голяма криза води до идеята, че свиването може да бъде последвано от ново разширяване - така че нов голям взрив за всяка голяма криза. Този сценарий, наречен „Голям отскок“, създава циклична или трептяща вселена. Обаче възниква проблемът за сингулярността, която стои извън пространството-времето и по този начин пречи на „преди” изобщо да се мисли.

Някои привърженици на теорията за големия отскок заобикалят този проблем, като приемат, че масата, времето и пространството ще бъдат компресирани до малка точка в колапса на предшественика на Вселената, което обаче не е неразширяващо се. Преди да настъпи сингулярността, квантовите ефекти гарантират, че гравитацията се превръща от привлекателна в отблъскваща сила - свиването се превръща в разширение.

Схематично представяне на големия отскок. Изображение: factlegend.org

Други астрофизици, които също предпочитат сценария за голямо отскачане, обаче решават проблема със сингулярността по различен начин: Те разглеждат нашата четиримерна вселена като част от мета-вселена с по-високо измерение. Ако тя се е разширила изключително, вероятността да се сблъска с друго четиримерно пространство се увеличава. И двете се сливат и стават все по-малки и по-малки поради огромните гравитационни сили, докато има отскок и новата вселена се разширява отново. След трилиони години отново е толкова голям, че е възможен нов сблъсък.

Подобно на сценария за голяма криза, понастоящем големият отскок не е много популярен сред астрофизиците, тъй като се счита за малко вероятно разширяването на космоса да бъде обратимо.

"Голямо замразяване"

Сценарият на „Голямото замръзване“, известен също като „Голям хлад“ или „Голям хленч“ („голямо хленчене“), се счита за най-вероятната съдба на Вселената. Това е значително по-малко грандиозно от Голямата криза и се основава на факта, че пространството продължава да се разширява и вече не се свива.

Това се случва в два случая: Отворена, отрицателно извита Вселена би се разширила дори без тъмна енергия, само леко забавена от гравитацията. Ако се добави тъмна енергия, разширяването се ускорява. Отворена, плоска вселена също се разширява завинаги без тъмна материя, но разширяването се забавя непрекъснато и се доближава до нула. При тъмната материя обаче разширяването първо отслабва, но след това отново се ускорява.

Последиците от постоянното разширяване са неприятни: Разстоянието между звездите и галактиките става все по-голямо и Вселената се охлажда. След милиарди години вече няма достатъчно газ за създаване на нови звезди; съществуващите звезди остават без гориво и изгасват. Погледнато от Земята, една звезда след друга ще изчезва от нощното небе. След около сто трилиона години има само изгорени слънца, студени, безжизнени планети и черни дупки.

Изображението на символа не е много точно: Вселената щеше да е тъмна при Големия замръзване. Изображение: Pinterest

Възможно е протоните също да се разпаднат след това и цялата материя да се превърне в радиация; само черните дупки могат да останат известно време - винаги по-отдалечени във все още разширяващото се пространство. В крайна сметка те също ще се изпарят поради ефекта на радиацията на Хокинг. След 10 200 години остава само пуста, празна Вселена с малко количество радиация, чиято температура е изключително малко над абсолютната нула.

"Голям издърпване"

Когато тъмната енергия приеме причудливата форма на фантомна енергия, тя става толкова силна, че ускорението на разширяване се увеличава безгранично. Тогава то напълно преодолява влиянието на четирите основни сили на физиката - гравитацията, електромагнетизмът, слабото и силно взаимодействие - и резултатът е „голямо разкъсване“.