Kyllä, tietysti tämä ei todennäköisesti koske meitä. Emme ole varmoja mistään seuraavien 50 vuoden aikana, eikä meillä ole aavistustakaan, mitä tapahtuu, mitä voimme sanoa siellä monien vuosien ajan.
Mutta silti ihmettelen, miten se siellä on? Kuinka kaikki muuttuu "kuparialtaaksi"?
Maailmankaikkeus on globaali esine, joka sisältää ajan, tilan ja kaiken sen sisällön: galaksit, tähdet, planeetat, niiden kuut, kaikki muut kappaleet, kaikki aineet, kaiken energian. Tämä valtava ja upea esine syntyi kerran. Kuten kaikilla hyvillä tavoilla, myös universumilla on loppu. Menneisyyden ja maailmankaikkeuden alkuperän myötä tutkijat näyttävät päättäneen. Ennusteet maailmankaikkeuden lopusta ovat kuitenkin joukko teorioita, jotka tuottavat erilaisia tuloksia riippuen useiden vakioiden hyväksytyistä arvoista.
Syntymä ja elämä
Hallitseva teoria maailmankaikkeuden alkuperästä nykyaikaisessa tieteessä on Suuri Bang. Jos ekstrapoloimme maailmankaikkeuden näennäisen laajenemisen, 13,799 ± 0,021 miljardia vuotta sitten, kaikki aine oli yhdessä nollakohdassa, jossa oli ääretön tiheys ja lämpötila. Sitten laajentuminen alkoi. Harvat myöhemmistä prosesseista ovat nykyaikaisen fysiikan täysin ymmärrettävissä.
Pikosekunnissa alkuhiukkasia syntyi kvarkki-gluoniplasmasta. Myöhemmin niistä muodostui protoneja ja neutroneja, jotka puolestaan antoivat valo-isotooppien ytimiä. Toistaiseksi vain ytimet - aine on kaukana atomista.
70 tuhannen vuoden kuluttua lähtökohdasta aine alkaa hallita säteilyä. Noin 380 tuhannesta vuodesta alkuräjähdyksen jälkeen elektronit ja ytimet muodostavat neutraaleja atomeja ensimmäistä kertaa. Tähtiä ei ole vielä olemassa. Ensimmäiset muodostuvat 550 miljoonasta vuodesta alkuräjähdyksen jälkeen. Tähdet kerääntyvät galakseihin. Jälkimmäiset muodostuvat gravitaatiovaikutuksesta klustereiksi.
Mainosvideo:
Sumuhypoteesin mukaan ~ 9 miljardia vuotta alkuräjähdyksen jälkeen (eli ~ 4,6 miljardia vuotta sitten) siitä, josta myöhemmin tulee aurinkokunta, alkoi muodostua yhdestä kaasu- ja pölypilvestä. Pilven fragmentti romahti keskellä olevaksi palloksi, myös ympäröivät osat romahtivat ja pyörivät nopeammin muodostaen tyypillisen levyn. Tähtimme syttyi pallosta, kylmille alueille muodostui planeettoja aineen sakeutumisessa.
Tässä lyhyessä kuvauksessa olemme kiinnostuneita mahdollisuudesta ennustaa kuinka kauan aurinko voi vielä olla. 13,799 miljardia vuotta kaiken alkamisen jälkeen meillä on sininen maa, elämä ja ilmainen pornografia tietoverkkojen kautta. Meille sopiva elämänjärjestys on olemassa pitkään, mutta vain inhimillisten mittapuiden mukaan.
2,4 miljardin vuoden kuluttua Linnunrata ja Andromedan galaksi törmäävät. Kukaan ei tarkkaile sitä maapallolta. Elämä planeetallamme kuolee noin miljardin vuoden kuluttua - aurinko tuottaa liikaa lämpöä ja valtameret yksinkertaisesti haihtuvat. Tähti itsessään kestää kauan.
Auringon elinkaari.
Miljardien vuosien kuluttua aurinko on jo punainen jättiläinen, joka on jo pitkään käyttänyt vetypolttoaineensa. Se laajenee noin 250 kertaa. Jotkut tutkimukset osoittavat, että ennen kuin se romahtaa valkoiseksi kääpiöksi, aurinko vangitsee maapallon, koska planeetan kiertorata uppoaa matalammalle. Sillä ei kuitenkaan ole väliä - 7,6 miljardin vuoden kuluttua, kun tämä tapahtuu, planeetallamme ei ole mitään elävää. Aurinko paistaa vielä miljardeja vuosia, mutta paljon himmeämmin. Se muuttuu lopulta mustaksi kääpiöksi. Toisen miljardin vuoden kuluttua muiden tähtien painovoima vie jäljellä olevat planeetat. Aurinkokunta lakkaa olemasta.
Seuraavien satojen miljoonien vuosien aikana ei ole syytä huolehtia maapallon kuolemasta - tänä aikana aurinkokunta on vakaa. Lähistöllä olevan tähden polttoaineen polttaminen miljardien vuosien päästä ei ole edes ongelma. Nykyaikaisella ihmiskunnalla on todellisia haasteita, jotka uhkaavat merkittävästi heikentää elämänlaatua. Niitä on monia: antibiooteista, jotka lakkaavat toimimasta superbugien esiintymisen vuoksi, globaaliin ilmastonmuutokseen kasvihuonekaasujen vapautumisen vuoksi. Lopuksi on olemassa banaalinen vaara, että päästämme lämpöydinsodan tai tuhoamme itsemme jollakin muulla tavalla.
Ehkä jälkeläisemme siirtävät maapallon kiertoradan tai jopa muuttavat siitä. Ehkä maapallo selviää tästä prosessista ilman tarpeetonta apua. Mutta mitä ongelmia ihmiskunnan jälkeiset kohtaavat, jotka jättävät "sivilisaation kehto"? Mikä odottaa muita maan ulkopuolisia elämänmuotoja? Kysymys maailmankaikkeuden lopullisesta kohtalosta seisoo modernin kosmologisen tieteen rajalla.
Puristus
Maailmankaikkeus laajenee, galaksit sironevat toisistaan. Ehkä laajenemisnopeus hidastuu, saavuttaa nollan ja menee sitten vastakkaiseen suuntaan. Universumi voi alkaa kutistua ja romahtaa vähitellen mustiksi aukkoiksi. Ja nämä mustat aukot sulautuvat yhdeksi. Tätä hypoteesia kutsutaan "suureksi puristukseksi".
Hubble-lain mukaan maailmankaikkeuden laajenemistila määräytyy sen tiheyden perusteella. Jos tiheys on kriittisen tason alapuolella, maailmankaikkeus kasvaa kokoaan ja jäähtyy. Jos maailmankaikkeuden tiheys on suurempi, painovoima lopettaa vähitellen sironnan ja ohjaa sen taaksepäin. Universumi kutistuu.
Romahdus eroaa alkuperäisestä laajennuksesta. Valtavat galaksiryhmät yhdistyvät, sitten kokonaiset galaksit alkavat sulautua. Jossakin vaiheessa tähdet tulevat niin lähelle toisiaan, että törmäävät usein. Tähdet eivät kykene poistamaan syntyvää lämpöä ja alkavat räjähtää jättäen kuuman, epähomogeenisen kaasun. Lämpötilan nousun vuoksi sen atomit hajoavat alkupartikkeleiksi, jotka imeytyvät yhdistämällä mustia aukkoja. Hypoteesi ei osoita loppua.
On olemassa toinen jatko-hypoteesi - Big Bounce. Yksinkertainen muotoilu sanoo, että maailmankaikkeus kokee Big Bang- ja Big Compression -jaksoja. Ehkä tämä maailmankaikkeus syntyi edellisen romahduksen seurauksena. Tämä tarkoittaa sitä, että elämme yhdessä loputtoman supistusten ja räjähdysten jakson pisteissä. Niiden numeroinnilla ei kuitenkaan ole merkitystä singulariteettipisteen kulun takia. Jotkut teoriat väittävät, että suuri puristus johtaa samaan tilaan, joka aloitti kaiken. Toinen iso paukku tapahtuu. Sykli jatkuu loputtomiin.
Mutta uusimmat kokeelliset havainnot kaukaisista supernoovista vakiokirkkaina kohteina ja reliikkisäteilykartan laatiminen osoittavat, että laajeneminen ei hidastu vaan vain kiihtyy.
Laajennus
Suuri repeämä ehdottaa, että joskus tulevaisuudessa kaikki maailmankaikkeuden aineet, tähdet ja galaksit, subatomiset hiukkaset, itse tila ja aika, hajoavat laajenemisnopeuden avulla. Tämän kuoleman skenaarion mukaan Linnunrata hajoaa 60 miljoonaa vuotta ennen lopullista, ja aurinkokunnan työ häiriintyy kolmen kuukauden kuluessa. Puoli tuntia ennen isoa rippausta Maa (tai vastaava planeetta) romahtaa, ja yhdessä nanosekunnissa atomit alkavat romahtaa. Hypoteesin mukaan kaikki tämä tapahtuu vasta 22 miljardin vuoden kuluttua, kun aurinko on sammunut valkoiseksi kääpiöksi.
Kuitenkin suosituin teoria on jatkuva laajeneminen ja siitä johtuva lämpökuolema.
Tähdet palavat miljardeja vuosia. Niiden jäännöksistä syntyy valkoisia kääpiöitä, neutronitähtiä ja mustia aukkoja. 150 miljardin vuoden kuluttua nykyhetkestä galaksien taantuman samalla kiihtyvyydellä kaikki paikallisen ryhmän ulkopuolella olevat galaksit menevät kosmologisen horisontin ulkopuolelle. Paikallisen ryhmän tapahtumat eivät voi millään tavalla vaikuttaa kaukaisten galaksien tapahtumiin, ja päinvastoin. Kun tarkkaillaan kaukaista galaksia, aika hidastuu ja sitten yksinkertaisesti pysähtyy. Toisin sanoen, 150 miljardin vuoden jälkeen paikallisryhmän tarkkailija ei koskaan näe tapahtumia kaukaisissa galakseissa. Enää lentoja heille, tai minkäänlainen viestintä on mahdollista.
800 miljardin vuoden jälkeen Local Groupin kirkkaus vähenee huomattavasti. Ikääntyvät tähdet tuottavat vähemmän ja vähemmän valoa, punaiset kääpiöt kuolevat valkoisiksi. Kahden biljoonan vuoden kuluttua punaisen muutoksen vuoksi kaukaisia galakseja on mahdotonta havaita millään tavalla: jopa niiden gammasäteiden aallonpituudet ovat suurempia kuin havaittavan maailmankaikkeuden koko.
100 biljoonan vuoden kuluttua tähtien muodostuminen loppuu, niiden jäännökset loistavat avaruudessa heikosti. Kun viimeinen tähti on sammunut, tilaa valaistaan toisinaan kahden valkoisen kääpiön sulautumisesta. 1015 vuoden kuluttua planeetat joko putoavat entisten tähtensä jäännösten päälle tai menevät muihin elimiin. Vastaavasti 1019-1020 vuoden kuluttua esineet lähtevät galakseista. Pieni osa esineistä putoaa supermassiiviseen mustaan aukkoon.
Jatkokehitys riippuu siitä, onko protoni stabiili vai ei. Joissakin kokeissa väitetään, että protonin vähimmäispuoliintumisaika on 1034 vuotta. Jos näin on, niin 1040 vuoden kuluttua universumiin jää melkein vain leptonit ja fotonit. Tähtien jäänteet häviävät, vain mustia aukkoja on jäljellä. Ehkä nukleonin tuhoutuminen vie kauemmin.
10100 vuoden kuluttua nykyisestä hetkestä mustat aukot haihtuvat Hawkingin säteilyn vaikutuksesta. Lopuksi maailmankaikkeus on melkein täysin tyhjä. Fotonit, neutriinot, elektronit ja positronit lentävät siinä toisinaan törmäämällä.
Jos protonit ovat vakaita, niin 101500 kylmän fuusion ja kvanttitunneloinnin jälkeen kevyet ytimet muuttuvat 56Fe-rautatomeiksi. Tätä isotooppia raskaammat elementit hajoavat alfa-hiukkasten emissiolla. 101026 vuoden kuluttua kvanttitunnelointi muuttaa suuret esineet mustiksi aukkoiksi. Ehkä rautatähdet muuttuvat neutronitäheiksi 101076 vuoden kuluttua.
On mahdollista, että 10101056 vuoden aikana kvanttivaihtelut aiheuttavat uuden Big Bangin. Vaikka tässä tyhjiössä voi syntyä jopa järkevä olento: likimääräinen arvio Boltzmannin aivojen syntymäajasta on kerran 101050 vuodessa.
On olemassa muita, eksoottisempia hypoteeseja. Esimerkiksi vuonna 2010 tutkijat ennustivat, että viiden miljardin vuoden kuluttua aika päättyy. Tätä tapahtumaa on vaikea nähdä tai jotenkin ennustaa, sen luvataan olevan äkillinen. Avaruus voi päättyä, koska väärä tyhjiö romahtaa todelliseksi, alemmaksi energiaksi, mikä mahdollisesti johtaa esineiden täydelliseen tuhoutumiseen maailmankaikkeudessa.
Kaikki nämä hypoteesit on suunniteltu pimeän energian yksinkertaisen tilayhtälön nykyisiin realiteetteihin. Kuten nimestä voi päätellä, pimeästä energiasta tiedetään vähän. Jos maailmankaikkeuden inflaatiomalli on oikea, ensimmäisinä hetkinä Ison räjähdyksen jälkeen oli muita pimeän energian muotoja. Ehkä valtion yhtälö muuttuu. Siitä tehdyt johtopäätökset muuttuvat. On vaikea ennustaa, mitä opimme pimeästä energiasta, jos se kehittyi vasta viime vuosisadan lopussa.
Tässä on toinen versio teoreettisen fyysikon Joseph Lykkenistä Kansallisesta kiihdytinlaboratoriosta. Fermi. American Association for the Advancement of Science (AAAS) -tapahtumassa hän esitteli teorian koko maailmankaikkeudesta.
Tutkijan mukaan löydetyn Higgsin bosonin ominaisuuksien tutkimus vahvistaa hypoteesin maailmankaikkeuden epävakaudesta. Tämä tarkoittaa, että ennemmin tai myöhemmin se voi kokonaan lakata olemasta muodossa, jossa tunnemme sen.
Syy oli "Jumalan hiukkasen" massa, jonka suurten hadronien törmäyslaitteen (LHC) ilmaisimet asettivat - 126 gigaelektronivolttia.
Kun Peter Higgs ennusti perusbosonin olemassaolon vuonna 1964, sen teoreettinen massa voi vaihdella 114: stä useisiin satoihin gigaelektronivoltteihin. Saatu tulos osoittautui kuitenkin kyseiselle rajavyöhykkeelle, jonka alapuolella ns. "Väärän" tyhjiön olettama sallitaan.
Yksinkertaisesti sanottuna, epävakaiden subatomisten hiukkasten sellaisilla ominaisuuksilla tyhjiö maailmankaikkeudessa ei välttämättä ole niin tyhjä kuin yleisesti ajatellaan. Jos oletamme, että sillä todella on tietty määrä energiaa, niin tietyllä todennäköisyydellä todellinen "tyhjä" tyhjiö voi esiintyä satunnaisesti jollakin avaruusalueella.
"Yhdessä vaiheessa kvanttivaihteluista johtuen pieni tyhjiökupla synnyttää vaihtoehtoisen maailmankaikkeuden", Likken selittää. "Alemman energiatasonsa vuoksi se laajenee valon nopeudella absorboimalla kaiken ympärillään."
Itse asiassa puhumme uudesta Suuresta Bangista ja maailmankaikkeuden yhden sukupolven korvaamisesta uudella. Mutta sinun ei pitäisi varastoida suolaa ja tulitikkuja. Ensinnäkin ympäröivän avaruuden "versio" osoittautui riittävän vakaaksi selviytyäkseen 13,5 miljardia vuotta. Jos katastrofi puhkeaa, se tapahtuu hyvin, hyvin kauan sitten. Toiseksi hypoteettisen kuplan laajeneminen tapahtuu suurimmalla mahdollisella nopeudella, mikä tarkoittaa, että maailman loppua ei voida ennustaa, ja se tapahtuu odottamatta ja täysin näkymättömänä kaikille eläville.