По мере накопления большего количества данных космологи всё ближе подходят к пониманию будущего Вселенной. И я боюсь, что это будет плохая новость. Формирование звёзд прекратится, и чёрные дыры поглотят всё и сами исчезнут в небытии. Может даже произойти большой взрыв. Но для тех, кто не против подождать ещё 101050 лет или около того, будет казаться, что происходят странные события. /epochtimes.ru/
Но прежде чем мы рассмотрим случайные события в очень далёком будущем, давайте начнём с того, что мы знаем о прошлом и настоящем.
Прошлое
Причина, по которой мы можем изучать эволюцию Вселенной в прошлом, является то, что в некоторых отношениях астрономия аналогична археологии. Очевидно, что чем больше мы вглядываемся в нашу родную планету, тем дальше назад во времени мы видим Вселенную. И когда мы смотрим далеко в прошлое, мы видим, что галактики были ближе друг к другу, чем в настоящее время. Это наблюдение в сочетании с теорией относительности Эйнштейна означает, что Вселенная началась с большого взрыва и с тех пор расширяется.
Настоящее
В конце прошлого века одним из самых актуальных вопросов в современной космологии было измерение скорости замедления Вселенной. Учитывая количество массы, наблюдаемое в космосе, считали, что этого может быть достаточно, чтобы вызвать в конечном итоге прекращение расширения.
Примечательно, что две независимых группы учёных пришли к прямо противоположному выводу. Расширение Вселенной не замедляется, а ускоряется. За это важное открытие они получили Нобелевскую премию по физике в 2011 году, однако определение последствий расширения потребует немало усилий.
Размышляя об ускоряющейся Вселенной, можно придти к заключению, что должна быть какая-то материя (или поле), которая пронизывает Вселенную и оказывает негативное давление (отталкивающая гравитация). Мы называем её тёмной энергией.
Это может показаться немного надуманным, но были проведены независимые эксперименты, чтобы подтвердить ускорение Вселенной и существование тёмной энергии. С 2006 года я был вовлечён в WiggleZ Dark Energy Survey — научный эксперимент, проводимый с целью подтверждения ускорения. Мы не только обнаружили, что ускорение происходит, но и представили убедительные доказательства того, что причиной этого является тёмная энергия. Мы заметили, что тёмная энергия замедляла рост массовых сверхскоплений галактик.
Поэтому мы предположили, что тёмная энергия является реальной. Если концепция тёмной энергии и отталкивающей силы гравитации кажется слишком странной, то единственная альтернатива — изменить теорию гравитации. В любом случае, нам нужна новая физика, чтобы объяснить это.
Будущее
Прежде чем перейти к очень отдалённому будущему, я упомяну другое важное исследование — GAMA. Мы обнаружили, что Вселенная замедляется, «умирает». Иными словами: пик эпохи формирования звёзд остался далеко позади нас, и Вселенная уже меркнет.
Ближайшее будущее можно предсказать с большой долей уверенности. Через пять миллиардов лет Солнце вступит в стадию красного гиганта. Удручающе, но ещё через два миллиарда лет оно поглотит Землю.
После этого относительная сила тёмной энергии и её изменение с течением времени становится важным. Чем сильнее и быстрее сила отталкивания тёмной энергии, тем больше вероятность того, что во Вселенной произойдёт большой взрыв. Грубо говоря: большой взрыв — это то, что происходит, когда сила отталкивания тёмной энергии способна преодолеть гравитацию (и всё остальное). Тела, гравитационно связанные (например, наше сверхскопление, наш Млечный Путь, наша солнечная система, и, в конечном итоге, мы сами), разорвутся, и всё, что останется, — это, вероятно, одинокие пятна вакуума.
Данные WiggleZ и других экспериментов не исключают большого взрыва, но относят его к исключительно далёкому будущему (если он вообще произойдёт).
Несколько более актуальной является возможность тепловой смерти Вселенной. Так как Вселенная продолжает расширяться, мы никогда больше не сможем наблюдать галактики за пределами нашей локальной группы. Формирование звёзд прекратится примерно через 1-100 триллионов лет, так как газ, необходимый для этого, будет исчерпан. Будут какие-то звёзды вокруг, они будут существовать примерно 120 триллионов лет. Всё, что останется, это звёздные остатки: чёрные дыры, нейтронные звёзды и белые карлики. Через 100 квинтильонов (1020) лет большинство из этих объектов будет поглощено сверхмассивными чёрными дырами в центре галактик.
Таким образом, Вселенная будет темнее и тише. Что произойдёт дальше, зависит от того, как быстро будет убывать материя во Вселенной. Считается, что протоны, которые составляют атомы вместе с нейтронами и электронами, спонтанно превращаются в субатомные частицы через достаточно долгое время. Исчезновение обычной материи произойдёт через 10 в сороковой степени лет. Останутся только чёрные дыры. И даже они испарятся примерно через 10 в сотой степени лет.
В этот момент Вселенная будет почти вакуумом. Частицы, которые останутся, такие как электроны и лёгкие частицы (фотоны), будут находиться на больших расстояниях друг от друга из-за расширения Вселенной и редко (если вообще) взаимодействовать. Это и есть истинная смерть Вселенной, названная тепловой смертью.
Идея пришла из второго закона термодинамики, который гласит, что энтропия — мера «беспорядка» или количество вариантов организации системы — всегда возрастает. Любая система, в том числе Вселенная, в конечном итоге войдёт в состояние максимального расстройства — так же, как кусочек сахара всегда будет растворяться в чашке чая, но понадобится безумно много времени, чтобы он мог вернуться к упорядоченной структуре куба. Когда вся энергия в космосе равномерно распространена, то больше нет тепла или свободной энергии на процессы, которые потребляют энергию, такие как жизнь.
Больцмановский мозг и новые большие взрывы
Всё вышеперечисленное кажется весьма мрачным, чтобы не сказать больше. Поэтому я закончу эту статью на очень спекулятивной, возможно, неправильной, полностью непроверяемой, но более позитивной ноте.
По странным правилам квантовой механики, случайные вещи могут выскочить из вакуума. И это не просто математическая особенность: наличие частиц внезапно приводит к существованию, а затем снова к исчезновению, что постоянно наблюдалось в физических экспериментах с частицами. Тем не менее, нет никаких причин, чтобы так называемые «квантовые флуктуации» не могли привести к образованию целого атома.
Даже возникли слухи, что может возникнуть вселенский «мозг», названный мозгом Больцмана в этом контексте. Каковы временные рамки для появления такой вещи? Ну, компьютер подсчитал — 101050 лет.
А новый большой взрыв? Это где-то через 10101056 лет.
Кевин Римблет — старший преподаватель в университете Hull.
Источник: http://www.epochtimes.ru/sudba-vselennoj-teplovaya-smert-bolshoj-vzryv-ili-kosmicheskoe-soznanie-99000772/