Смерть Вселенной! Как это будет?
Человечество с древнейших времен пытается понять, когда же наступит конец всему: Пророчество Майа, Судный день, Армагеддон, КиЯмат – всего и не перечислишь! И в наши дни СМИ постоянно пророчат конец света чуть ли не на следующей неделе. То на нас может упасть астероид, то появился новый смертельный вирус, то магнитное поле Земли барахлит…
Но есть две проблемы. Во-первых, пока еще ни один такой прогноз не оправдался, что ставит под сомнение подобные заявления. А во-вторых, все это – не конец света в правильном его понимании. Да, человечество полностью может исчезнуть. Но! Это означает только, что в космосе станет на одну обитаемую планету меньше. А все остальное-то останется! Вся Вселенная продолжит существовать, как и раньше, абсолютно не заметив пропажи каких-то мелких букашек. Ну это я сейчас про людей.
Но вы никогда не задавались более глобальным вопросом? Наступит ли конец света для абсолютно всего? И может ли исчезнуть вся Вселенная? Со всеми галактиками, черными дырами, летающими в космосе автомобилями и прочим. И если мы доживем до этого момента, то сможем ли спастись? Давайте разберемся, что об этом говорит наука!
Тепловая смерть
Издавна ученые считали, что Вселенная будет существовать вечно. Вплоть до середины 19 века, когда был предложен сценарий так называемой «Тепловой смерти»! Что же это такое?
Начну издалека. В термодинамике, есть понятие энтропия. Это величина, показывающая степень беспорядка в системе. Я люблю иллюстрировать ее на примере овечек. Представьте, себе 3 разных овечки и 3 стойла для них.
Сколько вариантов расположения существует? Правильно, всего 6, вот они все перед вами:
А теперь представьте себе, что фермер загнал овечек в стойла, ушел, но забыл закрыть загоны. Что происходит? Правильно, овечки разбредаются по ферме и теперь вариантов их расположения уже не 6, а намноооого больше!
Как видите, если замкнутую систему предоставить самой себе, степень беспорядка, то есть энтропия, увеличивается. Или остается постоянной, если это уставшие овечки! Это — второй закон термодинамики. Работает он, конечно, больше на поведении молекул в жидкостях, газах, твердых телах.
Например, вы размешиваете рафинад в чае. Расположение частичек сахара становится более беспорядочным. Или вы уронили свой Iphone Х и разбили экран на мелкие кусочки. Печально, но энтропия тоже увеличивается. И что самое главное, это необратимо. Вероятность, что частицы сахара или стекла соберутся в точности обратно по сути нулевая.
И этот закон действует во всей Вселенной! Звезды взрываются, превращаясь в туманности, астероиды сталкиваются друг с другом, крошась в пыль, галактики рассеиваются и исчезают!
В итоге, через много-много лет Вселенная будет равномерно заполнена веществом с одинаковой плотностью и температурой. Это будет холодный, темный и очень скучный мир, в котором не будет просходить ничего. Радует, что Дома-2 там тоже не будет.
Удручающий сценарий, правда? Однако такое вряд ли произойдет. Второй закон термодинамики работает только в замкнутых системах. Применим ли он к бесконечной Вселенной, мы не знаем. К тому же в этом сценарии не учитывается гравитация! Если она есть, то максимуму энтропии не соответствует равномерная плотность, все-таки какие-то структуры останутся! Так что, можно выдохнуть и не бояться тепловой смерти. Но, есть вещи и пострашнее!
Расширение Вселенной
В 20 веке появились новые теории, еще более невероятные! Благодаря двум открытиям: разбегания галактик и реликтового излучения, удалось понять, что Вселенная непрерывно расширяется! Мы поняли, что более 13 миллиардов лет назад произошел Большой взрыв, наблюдаемая Вселенная начала увеличиваться и к нашим дням уже раздулась до невероятных размеров!
Но мы пока плохо понимаем, что будет дальше, это вам не пасьянс разложить! С одной стороны, да, галактики разбегаются, и это будет продолжаться еще довольно долго. Но с другой, все объекты гравитационно притягиваются друг к другу. При убегании, галактики вынуждены противодействовать взаимному притяжению. Это немного тормозит разбегание, и по сути, замедляет расширение Вселенной.
Что произойдет в итоге, зависит от средней плотности Вселенной. Ведь от нее зависит масса и соответственно гравитационные силы. Мы пока точно не смогли рассчитать эту величину, поэтому возможны два варианта. Первый называют «Большим хлопком».
Большой хлопок
Хлопок не подразумевает никакого звука, это просто красивое название, но за ним таятся страшные вещи! Предполагается, что средняя плотность будет настолько большой, что гравитация полностью затормозит галактики, после чего начнется их неизбежное сближение и сжатие Вселенной!
Только представьте, вещество начнет уплотняться, повсюду будут возникать черные дыры! Потом они начнут сливаться в одну большую черную дыру, которая поглотит весь мир! Так что если кто-то хочет побывать в черной дыре, wellcome! Просто подождите несколько миллиардов лет и возможно все произойдет само!
Большое замерзание
Но может быть совсем по-другому. Если средняя плотность Вселенной окажется равна, или меньше некой критической плотности, гравитация никогда не сможет остановить довольно быстрое разбегание галактик. Вселенная будет расширяться вечно и это приведет к «Большому замерзанию»!
Наш мир будет становиться все больше и больше, в нем будет потихоньку затухать. Через 100 триллионов лет закончится звездообразование, последние звезды израсходуют запасы своего термоядерного горючего, погаснут, и Вселенная погрузится во тьму, медленно остывая.
Через 100 квинтиллионов лет орбиты всех объектов изменятся очень сильно, вследствие гравитационных возмущений. Все больше и больше потухших звезд и планет будет просто вылетать из галактик, пока они практически полностью не рассеются.
10 в 100 степени лет Вселенная будет наполнена такими скитающимися телами, пока они все не повстречают на своем пути черные дыры. Которые в дальнейшем будут испаряться излучением Хокинга пока сами полностью не исчезнут.
Весь мир будет заполнен электромагнитными волнами, нейтрино, которые просто уныло будут летать по всей Вселенной. И это даже страшней чем тепловая смерть. Там хоть можно было фильмов накачать и до старости смотреть. Здесь же это невозможно, ведь даже вещества не останется!
Темная энергия
Но это еще не самое страшное. Чуть менее 20 лет назад ученые обнаружили так называемую темную энергию. Мы пока мало что знаем об этой штуке. Но уверены, что она равномерно заполняет всю Вселенную и обладает эффектом антигравитации!
Именно поэтому расширение происходит с ускорением! Темная энергия словно расталкивает галактики, заставляя их двигаться все быстрее. Это словно образный ветер, который дует во все стороны, и расталкивает, разгоняет галактики. Если все будет продолжаться так же, Вселенную ждет гибель по сценарию Большого замерзания.
Но по-настоящему страшные вещи произойдут, если темная энергия по каким-то причинам усилит свое антигравитационное воздействие! Тогда Вселенную ждет неминуемая гибель совсем иного рода под названием «Большой разрыв»!
Большой разрыв
Казалось бы, ха, ну и что? Ну убегут от нас все галактики еще быстрее, и? Фишка в том, что чем дальше находятся галактики, тем быстрее они друг от друга удаляются. На каком-то расстоянии эта скорость может быть даже больше световой. Это не противоречит теории относительности, я об этом уже упоминал в предыдущих видео, советую глянуть)
То есть, вокруг нас есть сфера, на которой все удаляется со световой скоростью, ее называют сферой Хаббла.
Если расширение Вселенной ускоряется, скорость разбегания увеличивается. Галактики на сфере начинают двигаться даже быстрее скорости света, а световая скорость будет у объектов, которые чуть ближе к нам! То есть сфера Хаббла может уменьшаться!
И теперь самое интересное! Если темная энергия усилит антигравитационное воздействие всего в полтора раза, рано ли поздно эта сфера станет размером с Солнечную систему! Все, что находится за ней, будет просто разлетаться в разные стороны со сверхсветовой скоростью! И ни одна сила не сможет этому противостоять! Согласно расчетам, это произойдет уже через 22 млрд лет.
Источник
Возможна ли смерть Вселенной?
Существует много различных гипотез и теорий, которые предсказывают будущее Вселенной. Одни утверждают, что Вселенная имеет начало и будет иметь конец, другие, что Вселенная будет существовать вечно. Как бы то ни было, в сегодняшней статье мы рассмотрим наиболее вероятные сценарии будущего Вселенной.
Вселенная вечна?
Прежде считалось, что Вселенная может существовать вечно: она просто была, есть и будет. Но модели, разработанные на основе уравнений Эйнштейна, показали, что Вселенная не должна быть статичной (неизменной), она может эволюционировать. В 1920-х годах бельгийский священник и астроном Жорж Леметр разработал концепцию Большого взрыва. В сочетании с наблюдениями Эдвина Хаббла о расширяющейся Вселенной, астрономы пришли к мнению, что у Вселенной было начало, а значит, может быть конец.
И только в 1960-х годах, наблюдения при помощи мощных телескопов подтвердили Большой Взрыв. Тогда радиоастрономами Арно Пензиасом и Робертом Вильсоном было обнаружено космическое микроволновое фоновое излучение. Также стало понятно, что активные галактики преимущественно наблюдаются в очень далёкой части Вселенной, а, следовательно, они существовали очень давно, когда Вселенная была значительно моложе, чем сегодня, а значит Вселенная эволюционирует и не может быть вечной и неизменной.
Может ли Вселенная сжаться?
Что будет в будущем со Вселенной в большей степени определяется её геометрией, а точнее, кривизной пространства на масштабах всей Вселенной. Определить кривизну Вселенной нам поможет обычная геометрия, нам просто нужно посчитать сумму углов в треугольнике, но поскольку кривизна является очень маленькой, то треугольник должен быть огромным. Мы можем построить треугольник, с размером во всю видимою Вселенною, где вершинами будут служить далёкие галактики.
Если сумма углов этого треугольника будет больше 180 градусов, то геометрия Вселенной замкнутая и она подобна сфере. В замкнутом Вселенной сила притяжения остановит расширение и Вселенная начнёт сжиматься, пока вся материя не колапсует в сингулярность. Такая теория называется Теория Большого сжатия.
Теорию Большого сжатия можно рассматривать как теорию Большого взрыва, только наоборот.
Но последние исследования предполагают существование тёмной энергии, которая имеет свойства антигравитации, а значит есть вероятность, что силы притяжения не хватит, чтобы преодолеть антигравитацию, поэтому расширение будет продолжаться вечно.
Тепловая смерть Вселенной?
Но существует и другой сценарий конца Вселенной, это тепловая смерть Вселенной. Если сумма углов треугольника есть меньше или равна 180 градусам, то геометрия Вселенной соответственно является гиперболической или евклидовой соответственно. В первом случае Вселенную называют открытой, а в другом — плоской. В обоих случаях Вселенную ждёт вечное расширение, а следовательно, тепловая смерть.
По этой теории Вселенная рассматривается как замкнутая термодинамическая система, так как она не обменивается энергией с другими системами, ведь не существует других Вселенных вне нашей. Согласно второму закону термодинамики, замкнутая система всегда стремится к равновесному состоянию то есть к состоянию с максимумом энтропии. Таким образом, все процессы, происходящие во Вселенной, должны рано или поздно прекратиться, а все частицы будут разнесены на бесконечное расстояние друг от друга и не смогут взаимодействовать.
Хотя эта теория является сомнительной, поскольку мы неуверены в вечном расширении Вселенной, а также есть сомнения в том, что наша Вселенная единственная и является замкнутой системой. Также некоторые учёные считают, что второй закон термодинамики неточен.
Большой разрыв
Один из самых страшных сценариев конца Вселенной является Большой разрыв. При таком сценарии конец Вселенной наступит приблизительно через 22 млрд лет.
С увеличением скорости расширения Вселенной сфера Хаббла (часть Вселенной, отдаляющаяся от нас с досветовой скоростью) будет сжиматься, а значит всё более и более близкие к нам объекты будут удаляться от нас со скоростью света. Таким образом, за 60 млн лет до Большого разрыва распадутся галактики, за 3 месяца до Большого разрыва, сфера Хаббла будет размером с Солнечную систему, за 30 минут до Большого разрыва — с Землю, а за одну наносекунду до Большого разрыва будут разорваны все атомы. Что произойдёт в момент самого Большого разрыва нам неизвестно, но считается, что все известные законы физики перестанут работать, а пространство и время просто потеряют свой смысл. Хотя существуют гипотезы о том, что после этого на месте нашей Вселенной могут рождаться новые вселенные.
На данный момент учёные точно не могут сказать которая из выше упомянутых теорий является верной, ведь нам не известно, как поведёт себя тёмная энергия в будущем, а также многие параметры Вселенной, но последние исследования указывают на то, что Вселенная закончит свою жизнь в результате Большого разрыва.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Также сегодня хочу порекомендовать вам канал моего коллеги Вестник Галактики . Канал о космосе, физике и высоких технологиях: сложные вещи простыми словами, последние новости и интересные факты из мира науки.
Источник
Тепловая смерть Вселенной и теория Большого Сжатия
О Вселенной мы знаем пока очень мало. На самом деле, почти ничего. Но поскольку люди задумываются о том, что происходит после их смерти, смерть целой Вселенной интересует нас не меньше. За последние годы научное сообщество выдвинуло множество теорий —сейчас вы узнаете об одной из них . Правды, само собой, не может знать никто.
Теория Большого Сжатия
Самая знаменитая теория о рождении Вселенной — это теория Большого взрыва. Она гласит, что вся материя изначально существовала как сингулярность — бесконечно плотная точка посреди великого ничто. А потом по непонятным причинам произошёл взрыв. Материя вырвалась наружу с невероятной скоростью и постепенно стала известной нам Вселенной.
Как вы могли догадаться, Большое сжатие — это Большой взрыв «наоборот». Вселенная постепенно расширяется под воздействием собственной гравитации, но этому должен быть предел — некая конечная точка, граница. Когда Вселенная достигнет этой границы, то прекратит расширяться и начнёт сжиматься. Тогда вся материя (планеты, звёзды, галактики, чёрные дыры -всё) снова сожмётся в одну бесконечно плотную точку.
Правда, последние данные этой теории противоречивы — учёные недавно обнаружили, что Вселенная расширяется всё быстрее.
Об этой теории Вы должны были узнать, чтобы основной гвоздь сегодняшней программы был более понятен для Вас.
Тепловая смерть Вселенной
В общем и целом Тепловая смерть — противоположность Большому сжатию. Согласно теории, гравитация способствует тому, что Вселенная продолжит расширяться в геометрической прогрессии. Галактики будут отдаляться от друга всё дальше и дальше, подобно несчастным любовникам, и всеобъемлющая чёрная пропасть между ними будет расти.
Вселенная следует тем же правилам, что и любая термодинамическая система: тепло равномерно распределяется по всему, что в ней есть. Всё вещество Вселенной равномерно распределено среди холодного, скучного и тёмного «тумана».
В конце концов все звёзды, одна за другой, вспыхнут и погаснут, а энергии для появления новых звёзд уже не будет — вселенная погаснет. Материя всё ещё останется на месте, но в форме частиц, чьё движение будет полностью хаотичным. Эти частицы будут сталкиваться друг с другом, но без обмена энергией. А люди? Люди тоже станут всего-навсего частицами посреди бескрайней пустоты.
Источник