Смерть: как будет умирать Вселенная?
Однажды вы умрете. Через секунд или через тысячу лет, неважно. Ваше тело и все его составляющие перестанут функционировать и воссоединятся с Землей как обычный, безжизненный материал. Земля тоже умрет, охваченная расширяющимся, стареющим Солнцем. Солнце выжжет все свое топливо, превратится в белого карлика, затем догорит и умрет. Млечный Путь столкнется с Андромедой и образует гигантскую эллиптическую галактику, которая погибнет, растеряв все свои звезды в межгалактическом пространстве.
Трупики этих оставшихся звезд умрут, распадаясь на свои составные части. Вселенная будет стареть до тех пор, пока вся материя не окажется в черных дырах или не будет плавать в виде свободных элементарных частиц. Эти черные дыры испарятся и вселенная умрет. Все, что было, станет холодным ничем, навсегда.
Как будет умирать Вселенная
Эта концовка — одна из возможных счастливейших, «тепловая смерть», она же смерть тепла, которая хотя бы оставит нам время попрощаться. Правда в том, что Вселенная намного старше людей, она была задолго до нас и будет еще долгое время после нас, и созерцать ее смерть нам, вероятнее всего, не придется. Потому что мы ничтожны. Нам остается только изучать физику и развлекаться, ожидая своего воссоединения с Землей.
«Мы можем попытаться понять это, но повлиять хоть каким-нибудь образом — нет», говорит Кэти Мак, помощник профессора из Университета штата Северная Каролина. «Мы не унаследуем космос. Это интересная концепция».
Тепловая смерть, или «большое замерзание», обычно рассматривается как наиболее вероятное будущее, основанное на том, какими вещи выглядят сегодня. Вселенная расширяется и будет продолжать расширяться. По мере развития вселенной, звезды будут формироваться все реже из-за разрежения пыли и газа. Последние черные дыры будут медленно испаряться, теряя энергию в процессе излучения Хокинга, возможно, в течение 10 100 лет. Через некоторое время распадутся оставшиеся частицы, и вся вселенная примет среднюю температуру почти абсолютного нуля. Вселенная, по своей сути, будет такой большой и скудной, что шансы найти в ней хоть что-то вообще будут практически нулевыми.
Конечно, случится все это нескоро. Если люди переживут собственное стремление к саморазрушению, атмосфера Земли просуществует еще миллиард лет, а Солнце еще 7-10 миллиардов лет, после чего станет красным гигантом, выбросит свои внешние слои и останется светящимся ядром размером с Землю, но намного тяжелее. Это белый карлик. Небольшие красные звезды могут просуществовать еще сотню триллионов лет, отмечает Джон Баэз, физик из Калифорнийского университета в Риверсайде. Возможно, люди смогут переселиться на одну из планет возле красного карлика вроде Проксимы Центавра, чтобы доживать свои дни. Эти временные масштабы за пределами человеческого понимания — просто попробуйте представить, сколько времени займет преодоление вселенной в нынешних ее размерах, если останавливаться и считать каждый атом на своем пути.
«Наверное, эта картина очень грустная», говорит Баэз. «Люди это животные, которые думают о будущем, и нам нравится думать о жизни как об истории с счастливым концом».
Тепловая смерть Вселенной или что-нибудь другое?
Некоторые гораздо более богатые событиями теоретические судьбы Вселенной могут настигнуть ее гораздо раньше. Например, Большой Разрыв. Как вам известно, в 1998 году ученые обнаружили, что вселенная не просто расширялась, но расширялась все быстрее и быстрее. Они предположили, что за ускоренным расширением стоит некая энергия, кажущаяся присущей вакууму Вселенной, — темная энергия. Существует вероятность того, что через 100 миллиардов лет темная энергия приведет к тому, что вселенная будет расширяться так быстро, что разорвет галактики, солнечные системы, планеты и атомы до того, как они потеряют энергию самостоятельно. Пространство между каждой отдельной точкой будет расти бесконечно. Физики-теоретики делают ставку на тепловую смерть вселенной, но кто знает, как она закончит на самом деле — наблюдения не запрещают других вариантов.
Также есть шанс, что изменится сам вакуум пространства. Возможно, «поле Хиггса», пронизывающее вселенную и наделяющее субатомные частицы массой, находится не в самой низкоэнергетической конфигурации. Возможно, оно «метастабильное» по своей сути и есть более низкоэнергетическое состояние, до которого оно может распасться. Представьте, что вы проводите всю жизнь, обитая на платформе, и думаете, что находитесь на твердой почве — эта платформа находится в метастабильном состоянии. Однажды эта платформа коллапсирует и покажет истинное дно в сотнях метров под собой. Законы физики, известные нам, перестанут работать, вы упадете вниз и умрете. Это может произойти, если вселенная перейдет из метастабильного состояния в более стабильное — если мы все это время находились на платформе. Вселенной придет конец, потому что эта новая вселенная с более низкой энергией не сможет поддерживать существование нынешней Стандартной модели, всех эти частиц, составляющих материю. Маловероятно, впрочем, что это событие произойдет до тепловой смерти. Но было бы красиво.
«В каком-то месте Вселенной родится пузырь истинного вакуума, который будет расширяться со скоростью света и поглотит Вселенную, уничтожая все», говорит Мак. Световая скорость этого события означает, что вы не увидите его на подходе — смерть будет мгновенной.
Впрочем, не все возможные космические исходы связаны с опустошением и пустотой. Возможно, в каком-то далеком будущем, энергия вакуума вселенной спонтанно подскочит и инициирует инфляцию в этой точке пространства, из которой начнут формироваться совершенно новые вселенные. Алан Гут, физик Массачусетского технологического института, который изобрел теорию космической инфляции, предвидел такой поворот событий. Может быть, именно так сформировалась и наша Вселенная. Может быть, бесконечное число вселенных сформировались таким образом. Возможно, за пределами досягаемости нашей собственной вселенной есть множество мест, которых не затронет ее кончина.
«Это самая оптимистичная теория, потому что даже если наша часть Вселенной умрет, другие части, возможно, хранящие жизнь, будут существовать вечно», говорит Гут. В любом случае, наша Вселенная умрет.
Возможно, темная энергия не является присущей пространству, постоянной величиной. Возможно, ее сила будет падать, что в конечном итоге замедлит расширение вселенной. Сила гравитации снова вступит в права владения и все коллапсирует с «большим хрустом».
Есть многое, чего мы не знаем о вселенной, поэтому любая из этих идей может быть верной. Любое новое открытие о природе темной энергии, бозона Хиггса или самого пространства-времени может раскрыть совершенно другую судьбу Вселенной, в которой рушатся или возникают миры, бесконечности переплетаются и время замирает. Человечество будет обречено, вне зависимости от того, хочет оно того или нет.
Вас устраивает такое развитие событий? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
Источник
Почему Вселенная умирает
У всего есть начало и конец. Таковы законы мира. Когда-то из бесконечно горячей точки родилась необозримая Вселенная, а вместе с ней и все то, что мы видим вокруг. Но однажды мириады планет, сонмы звезд, рои астероидов и комет уйдут в небытие. Уже сейчас финал неминуемо приближается.
Позволим себе краткое сравнение. Представьте, что вы сильно порезали палец ему очень больно. И вот в этот момент, по телевизору передают сообщение, что где-то на другом конце света упал самолет. Что для вас будет важнее в этот момент: адская боль в пальце или воздушная катастрофа. Конечно своя рубашка ближе к телу и собственные неприятности будут гораздо ближе, так и со смертью Вселенной. Она огромна, больше чем мы способны себе представить и умрет она не мгновенно. Сначала погибнут все составляющие макромира, Галактики, астероиды и планеты, включая наш общий дом — Землю. Именно это интересует нас в первую очередь.
Как умрет прекрасная Голубая Планета приютившая человечество? Земля с момента своего рождения была подвержена динамическим изменением, метаморфозы ожидающие нас впереди ведут к окончательной гибели всего живого. Как поменяется облик планеты в дальнейшем? Вследствие деятельности человека повысится концентрация парниковых газов в атмосфере, поэтому в ближайшие 50000 лет новый ледниковый период землянам точно не грозит. Приятно слышать. Хотя это только отсрочка. Спустя время изменится наклон земной оси, поскольку луна, стабилизирующая данный показатель постепенно от нас удаляется. Это значит, что человечество ждут более резкие изменения климата и увеличение продолжительности суток. Предположительно вновь появится суперконтинент, объединяющий всю земную сушу. Это приведет к увеличению вулканизма и понижению уровня моря.
После бурных климатических и геологических потрясений, тех кто выживет ожидает еще более тяжелые времена. Наступление, которых возвестит об окончательном завершение земного века. Речь идёт о неизбежном коллапсе ближайшей к нам звезды. Первые признаки которого проявят себя спустя миллиард лет. Солнечная светимость в этот период станет на 10 процентов выше нынешний. Вследствие чего океаны начнут испаряться. Вскоре поверхность планеты превратится в безводную безжизненную пустыню с редкими озерцами на полюсах. Хотя в некоторых микробных организмах возможно будет еще теплица жизни.
Через 2,8 миллиардов лет температура на Земле достигнет 150 градусов по Цельсию, а спустя 4 миллиарда лет на планете расплавиться даже горы, поскольку она превратится в топку с температурой 1300 градусов.
Пройдет ещё миллиард лет и солнце минуя терминальную стадию красного Гиганта и мимоходом поглотив планеты земной группы станет белым карликом. Но если каким-то чудом Земля переживёт страшные времена, то будет существовать до конца времен, хотя и в виде мертвого камня.
Но когда же наступит окончательный финал? Как потерпит крах тот самый самолет, о котором говорилось в начале истории. То, что произойдет с Землёй и Солнцем иллюстрирует процессы, которые будут повсеместно наблюдаться в разных концах вселенной. Медленно и мучительно агонизирующие звёзды, сгорающие или замерзающие планеты, распадающиеся на атомы Галактики. Вот как будет выглядеть умирающий макромир. Смерти родительских светил естественно повлияют на все системы. Звезды превратятся в тлеющие угольки, вокруг которых будут кружить обломки планет и единицы выживших небесных тел. Окончательную смерть Вселенной ученые рассматривают в двух вариантах. Она либо сожмется, либо расширится. И то и другое означает неминуемый конец, отличие только в деталях. Теория коллапсирующей Вселенной весьма примечательна.
Такой сценарий возможен, если плотность вещества в макромире выше критической. По словам приверженцев данной теории скорость разбегания объектов постепенно сойдет на нет и гравитация начнет их снова собирать воедино. В результате все существующие галактики сольются. Звезды в них начнут сталкиваться и взрываться. Горячий газ распадется на элементарные частицы, а черные дыры поглотят все вокруг становясь громаднее и горячей. В рамках данной гипотезы существует предположение о большом отскоке. Оно указывает на вечную через цикличность вселенной. А это значит, что после сжатия до точки сингулярности произойдет очередной большой взрыв и все начнется заново. Вместе с тем последние научные данные указывают, что пока наблюдается ускоряющееся расширение вселенной. На этот случай у астрофизиков предусмотрена другая теория, намного логичнее предыдущей. О ней мы знаем больше.
Это тепловая смерть Вселенной. Что она подразумевает? Спустя миллиарды лет выгоревшие светила превратятся в тусклых карликов, нейтронные звезды или черные дыры. Через 150 миллиардов лет если скорость разбегания не уменьшится дальние галактики неизбежно исчезнут за космологическим горизонтом. Наблюдатели находящиеся в местной группе галактик больше не смогут видеть другие объекты за пределами своего сообщества и никаким образом взаимодействовать, летать, пытается связаться и прочее. Далее спустя 800 миллиардов лет постепенно затухнут светила местной группы. В целом же процесс звездообразования окончательно завершится через 100 триллионов лет. Какое-то время Звездные останки будут озарять пустоту космоса, а потом планеты упадут на свои мертвые светила, а остальные объекты сожрут сверхмассивные черные дыры. И что же вселенная окажется пуста? Не совсем. Примерно через 10 в степени 40 лет по ее просторам будут одиноко манкировать лептоны и фатоны, а спустя десять в сотой степени согласно утверждению Хокинга испаряться даже черные дыры. Есть вероятность, через 10 в степени 10 в степени 10 в степени 56 лет квантовые флуктуации спровоцирует новый большой взрыв. Хотя в этом вакууме может зародится и нечто поинтереснее, например, больцмановский мозг. Вероятность его появления составляет 10 в степени 10 в степени 50 лет.
Но и на этом ученые не останавливаются. Существует ещё одна примечательная теория под названием Большой разрыв . Что произойдет в этом случае? Скорость расширения настолько увеличится, что разорвет и Звездные скопления и субатомные частицы, и само пространство времени. Но какая бы теория не была правильной, гибель Вселенной событие слишком отдалённое и глобальное, чтобы о нем серьезно беспокоиться. Разумней обратит внимание на собственную планету и родительскую звезду, поскольку их финал гораздо ближе.
Ждем ваших мнений по этому вопросу и лайков в качестве признания, они нас окрыляют и стимулируют к развитию.
Источник
Гибель Вселенной — как и когда это будет происходить
Существует множество мнений на этот счет, но недавно физик-теоретик из Университета штата Иллинойс сделал важное заявление. Его расчеты говорят о том, что последним событием во Вселенной станут взрывы черных карликов. Сверхновые черные карлики приведут к так называемой «тепловой смерти». Но не волнуйтесь, к тому времени нас уже давно не будет, ведь Землю поглотит разросшееся до невиданных ранее масштабов Солнце.
Как зарождалась Вселенная — короткий экскурс
Принято считать, что точкой отсчета является Большой взрыв: около 13,7 миллиарда лет назад все вещество находилось в одной точке нулевого размера. Эта субстанция имела бесконечную плотность и температуру, после чего началось ее расширение.
Сперва появились элементарные частицы, которые дали жизнь протонам и нейтронам, которые в свою очередь стали основной ядер легких изотопов. До появления первых звезд с момента Большого взрыва прошло не менее 550 миллионов лет, затем они начали собираться в галактики.
Если говорить о Солнечной системе, то она начала формироваться только спустя 9 миллиардов лет после Большого взрыва. Фрагменты одного из газопылевых облаков в разных его частях начали сжиматься, формируя шарообразные объекты. Затем центральная часть зажглась, став Солнцем, а остальные элементы превратились в планеты. Сейчас Солнечная система находится в стабильном состоянии — когда этот баланс нарушится, сказать сложно.
К примеру, по подсчетам ученых, спустя 2,5 миллиарда лет от сегодняшнего дня Млечный путь и Галактика Андромеды столкнутся, но увидеть это мы не сможем. Почему? Примерно через миллиард лет наше светило совсем немного увеличится в размерах, но этого окажется достаточно, чтобы выжечь все живое на Земле.
Само Солнце просуществует еще миллиарды лет и постоянно расширяясь, расходуя запасы водородного топлива, в конце своего пути оно увеличится в 250 – 300 раз относительно нынешних габаритов. До схлопывания в белый карлик звезда успеет поглотить Землю — ориентировочно это событие произойдет через 7,5 млрд лет.
Настанет эпоха догорания, когда Солнце, уменьшившись в несколько раз, еще миллиарды лет будет выглядеть как крохотное белое светило. Постепенно остывая, оно превратится в черного карлика, но станет ли оно сверхновой? Пока точного ответа нет.
Источник