Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XV и XVI

Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XV и XVI


Глава 15

Тёмное Время, пятая эра Вселенной, началась после одного гугола лет (1 со ста нолями) и которая будет продолжаться дольше, чем все предыдущие эры вместе взятые. Трудно представить эту гробовую темноту и пустоту воцарившихся в то, что когда-то было бурным и удивительным миром. Что же осталось от этого мира после того, как последняя супер-массивная чёрная дыра испарилась благодаря Излучению Хокинга?

После того как все черные дыры испарятся (и обычная материя из протонов в конце концов распадётся, если протоны нестабильны), Вселенная будет почти пустой. Фотоны, нейтрино, электроны и позитроны будут летать с места на место, при этом редко когда-либо сталкиваясь друг с другом. Гравитационно, во Вселенной будет доминировать темная материя, электроны и позитроны.

Тёмная материя является гипотетическим веществом, на которое, как полагают большинство астрономов, приходится около пяти шестых всей материи во Вселенной. Несмотря на предсказание, тёмная материя никогда не наблюдалась. Её существование и свойства вытекают из её различных гравитационных эффектов: на движениях видимой материи с помощью гравитационного линзирования, её влияние на крупномасштабные структуры Вселенной, и последствия в космическом микроволновом фоне. Тёмная материя является прозрачной для электромагнитного излучения и/или является настолько плотной и малой, что не поглощает или излучает достаточно радиации, чтобы быть обнаруженой современными технологиями визуализации.

В Тёмное Время Вселенной, с очень маленьким количеством оставшейся диффузной материи, активность во Вселенной упадёт драматически (по сравнению с предыдущими эпохами), в состояние с очень низким уровнем энергии, в очень больших временных масштабах. Электроны и позитроны, дрейфующие в пространстве, будут сталкиваться друг с другом, иногда образуя атомы позитрония (экзотические атомы). Эти структуры являются нестабильными, однако, и их составные частицы должны в конечном итоге аннигилироваться. Другие события низкого уровня уничтожения также будут иметь место, хотя и очень медленно. Вселенная в это время, достигает состояния чрезвычайно низкого энергопотребления. Если предположить, что текущее состояние вакуума, это ложный вакуум, тогда возможно вакуум может распадаться в состояние с более низкой энергией.

Мы думали, что нас уже не запугать коллосальными периодами времени в человеческих годах, но в этом состоянии, наша мёртвая Вселенная будет находится миллионы октогентиллионов лет, где сотни триллионов лет  — это даже не мгновение, а неуловимый всплеск света, похоже никогда не нарушавший это мёртвое пространство. Что произойдёт после этого, очень и очень спекулятивно. Предполагается, что законы «макро-физики» сломаются, и будут преобладать законы «квантовой-физики». Где Вселенная могла бы избежать вечной тепловой смерти через произвольные квантовые, так называемые, туннельные эффекты и квантовые флуктуации, которые могли бы произвести новый Большой Взрыв и войти во вторую Инфляционную Эпоху, в примерно в один гуголплекс лет! По-крайней мере так думают учёные Шон Кэрролл и Дженнифер Чен из Корнелльского Университета, США.

Давайте рассмотрим несколько, самых популярных версий, прежде чем я вам напишу о своей версии.

Вполне возможно, что такое событие как Большой Разрыв может произойти в не совсем далёком будущем. Большой Разрыв — это гипотеза в космологии, предсказывающая разрыв всей материи после определённого периода времени. Авторы этой гипотезы вычислили оставшееся время до конца существования Вселенной такой, какой мы её знаем. В этом случае конец Вселенной (Большой Разрыв) наступит приблизительно через 22 млрд лет, что очень пугает, так как это очень мало даже по астрономическим меркам!

Далее, всё ещё более пугающе. За миллиард лет до Большого Разрыва распадутся скопления галактик. Примерно за 60 млн. лет до Большого Разрыва гравитация станет слишком слабой, чтобы удерживать галактики. Распадётся и наша галактика. За 3 месяца до Большого Разрыва Солнечная Система станет гравитационно несвязанной. За 30 минут до Большого Разрыва разрушится Земля. За 1 наносекунду до Большого Разрыва разрушатся атомы. В этот момент, как и в момент Большого Взрыва, перестают работать известные нам законы физики и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно. Однако, на сегодняшний день неизвестно, обладает ли тёмная материя такими свойствами, при которых может реализоваться этот сценарий.

Большой Разрыв. Источник: http://galspace.spb.ru/

Большой Разрыв. Источник: http://galspace.spb.ru/

Другие захватывающие дух версии, такие как, Большое Сжатие, Большой Отскок, и даже Больцмановский Мозг, мы рассмотрим в следущей части.

Глава 16

Чем же закончится жизнь нашей Вселенной, какова её дальнейшая судьба?

Вопрос породивший множество сценариев, поэтому продолжим рассматривать наиболее известные из них, так как их существует достаточное колличество. Мы уже рассмотрели Большой Разрыв, версия невероятная, по сути, предсказывающая самый быстрый конец всему, верней разрыв всему, из всех версий. Другой, не менее популярной версией является Большое Сжатие.

Большое Сжатие — это гипотеза в космологии, где расширение Вселенной со временем меняется на сжатие и Вселенная коллапсирует, в конечном итоге схлопываясь в сингулярность. Если Вселенная имеет пространственный лимит и скорость расширения не превышает параболическую скорость или скорость убегания, то совместное гравитационное притяжение всей её материи в конце концов остановит расширение Вселенной и заставит сжиматься. В то время как ранняя Вселенная была очень однородной, сжимающаяся Вселенная будет разбиваться на отдельные изолированные группы. В конце концов, вся материя коллапсирует в чёрные дыры, которые затем будут срастаться, создавая в результате единую чёрную дыру, сингулярность Большого Сжатия.

Последние экспериментальные свидетельства (наблюдение дальних сверхновых как объектов стандартной светимости, также тщательное изучение реликтового излучения) приводят к выводу, что расширение Вселенной не замедляется гравитацией, а наоборот, ускоряется. Однако вследствие неизвестной природы «тёмной энергии» всё-таки возможно, что когда-нибудь ускорение поменяет знак и вызовет сжатие. Эта версия положила начало гипотезы под названием Большой Отскок.

Большой Отскок — гипотеза в космологии Циклической Модели. В данной модели Вселенная, возникнув из сингулярности Большого Взрыва, проходит период расширения, после чего гравитационное взаимодействие останавливает расширение и начинается обратное сжатие Вселенной в сингулярность (Большое Сжатие). Таким образом, Вселенная существует в период между двумя сингулярными состояниями в постоянно повторяющемся цикле расширений и коллапсов. И этот цикл бесконечен. Согласно этой гипотезе, возникновение нашей Вселенной стало результатом распада некоей «предыдущей» Вселенной. Идея «протоматерии» заслуживает внимания, так как предусматривает возникновение материи из уже существующей материальной базы, а не из гипотетического «ничего», однако продолжим. С точки зрения Циклической Модели, Большой взрыв не был началом нашей Вселенной, она могла образоваться в результате стремительного сжатия (Отскока), управляемого сложными эффектами квантовой гравитации, в свою очередь, породившего взрыв. Это говорит о том, что мы с одинаковым успехом можем жить как в любой точке бесконечной последовательности возникающих Вселенных, и наоборот, в «первой итерации» Вселенной.

Циклическая модель вселенной

Согласно Циклической Модели, Вселенная проходит период расширения, после чего гравитационное взаимодействие останавливает расширение и начинается обратное сжатие (Большое сжатие), и так до бесконечности.

Основная идея квантовой теории Большого Отскока заключается в том, что в условиях, когда плотность материи стремится к бесконечности, меняется поведение квантовой пены. В условиях Большого Сжатия, все так называемые фундаментальные физические постоянные, в том числе скорость света в вакууме, не являются постоянными, особенно в промежуток времени меньший, чем минимально доступный для измерения (Планковское время). Из этого следует, по аналогии с соотношениями неопределённости в квантовой механике, что объёмы Вселенной до и после «Большого Отскока» становятся «неопределенной парой», то есть точно вывести одну величину из другой невозможно. Модель Большого Отскока, однако, не позволяет объяснить, каким образом идущее в настоящее время расширение Вселенной сменится её сжатием.

Так что же мы знаем в настоящий момент о расширении Вселенной и её дальнейшей судьбе?

Наиболее точное измерение из когда-либо сделанных нынешних темпов расширения Вселенной произвело значение, которое является несовместимым с измерениями излучения, оставшегося от Большого Взрыва. Если выводы подтвердятся независимыми методами, законы космологии, возможно, придется переписать. Оказывается, Вселенная расширяется примерно на 8% быстрее, чем прогнозировалось. В последнее время ученые собрали самые подробные карты реликтового излучения которые мы когда-либо имели. На основании этих карт ученые могут предсказать, как наша Вселенная расширялась и развивалась и какова её текущая скорость расширения должна быть. Однако, последние измерения в данном исследовании не соответствуют прогнозам.

Карта (панорама) анизотропии реликтового излучения (горизонтальная полоса — засветка от галактики Млечный Путь). Красные цвета означают более горячие области, а синие цвета — более холодные области. По данным спутника WMAP Автор: NASA/Goddard/WMAP Science Team - http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/m_images.cfm (image link), Общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3426582

Карта (панорама) анизотропии реликтового излучения (горизонтальная полоса — засветка от галактики Млечный Путь). Красные цвета означают более горячие области, а синие цвета — более холодные области. По данным спутника WMAP
Автор: NASA/Goddard/WMAP Science Team — http://lambda.gsfc.nasa.gov/product/map/dr2/m_images.cfm

Если это новое измерение является точным и наши карты реликтового излучения также точны, что-то в нашем фундаментальном понимании Вселенной является неправильным. Вполне возможно, что «темная материя» может иметь некоторое свойство, способствующее расширению Вселенной, о котором мы не знаем. Другим возможным объяснением расхождения, это то что «темная энергия» просто стала сильнее с течением времени, и увеличила скорость расширения Вселенной. Нам придется подождать и посмотреть, в надежде что появится новое исследование в скором будущем на эту тему. Если это произойдет, космологии, в таком виде в котором мы её знаем на данный момент, вероятно потребуется большой ремонт.

Итак, в следущей части посмею высказать своё мнение о судьбе Вселенной.

Следующая глава: Жизнь и Смерть Вселенной. Глава XVII. Эпилог.

Предыдущая глава: Жизнь и Смерть Вселенной. Главы XIII и XIV

Публикуется с разрешения автора текста — Валентина Гаденова (Valentin Gadenoff).

Рекомендуем подписаться на Facebook страницу автора!