Žvelgiant į mūsų visatą šiandien, labai lengva pasidžiaugti tuo, ką matote. Žvaigždės mūsų nakties danguje yra tik nedidelė dalis, keli tūkstančiai iš šimtų milijardų to, kas yra mūsų Paukščių Take. Pats Paukščių Takas yra tik viena iš trilijonų galaktikų, esančių stebimoje visatoje, kuri driekiasi į visas puses maždaug 46 milijardais šviesmečių. Viskas prasidėjo maždaug prieš 13,8 milijardo metų nuo karštos, tankios, greitai besiplečiančios valstybės, vadinamos Didžiuoju sprogimu.
Būtent iš Didžiojo sprogimo gauname galimybę apibūdinti savo Visatą kaip pilną materijos ir radiacijos bei sujungti žinomus fizikos dėsnius, paaiškinančius šiuolaikinę kosmoso formą. Tačiau visata toliau plečiasi. Atsiranda naujos žvaigždės, evoliucionuoja erdvė. Kuo tai baigsis? Paklauskime mokslo.
- „Salik.biz“
Kuo baigiasi visata
Ilgą laiką visatos sandarą ir evoliuciją tyrę mokslininkai svarstė tris galimybes, pagrįstas paprasta bendrosios reliatyvumo fizika ir Visatos plėtimosi kontekstu. Viena vertus, gravitacija aktyviai viską suartina; Tai yra patraukli jėga, valdoma materijos ir energijos visomis jų formomis, esančiomis visatoje. Kita vertus, yra pradinis plėtros tempas, kuris viską išskiria.
Didysis sprogimas buvo šūvis, po kurio prasidėjo didžiausios visų laikų varžybos: tarp gravitacijos ir Visatos plėtimosi. Kas laimės galų gale? Atsakymas į šį klausimą nulems mūsų pasaulio likimą.
Manėme, kad Visata turi šias galimybes:
Reklaminis vaizdo įrašas:
- Visata žlugs per Didįjį Suspaudimą. Plėtra prasidės greitai, o dideli medžiagų ir radiacijos kiekiai bus suardyti. Jei yra daugiau nei pakankamai materijos ir energijos, Visata išsiplės iki tam tikro maksimalaus dydžio, išsiplėtimas panaikins susitraukimą ir Visata vėl sugrius.
- Visata plėsis amžinai ir sukels Didįjį užšalimą. Viskas prasidės taip, kaip aprašyta aukščiau, tačiau šį kartą materijos ir energijos kiekio nepakaks atsispirti plėtrai. Visata plėsis amžinai, nes plėtimosi greitis ir toliau kris, bet niekada nepasieks nulio.
- Visatos išsiplėtimas asimptomiškai linkęs į nulį. Įsivaizduokite ribinę situaciją tarp dviejų aukščiau pateiktų pavyzdžių. Dar vienas protonas - ir mes sugriuvime; vienu mažiau - plečiame be galo. Šiuo kritiniu atveju Visata plečiasi amžiams, tačiau kuo mažesniu greičiu.
Norėdami sužinoti, kuris variantas yra teisingas, mes tiesiog turėjome išmatuoti, kaip greitai visata plečiasi ir kaip laikui bėgant keitėsi plėtimosi greitis. Likusi dalis yra fizikos reikalas.
Šiandien tai buvo vienas didžiausių astrofizikos iššūkių. Išmatuokite greitį, kuriuo plėtėsi visata, ir sužinokite, kaip šiandien keičiasi kosmoso audinys. Išmatuokite, kaip laikui bėgant keitėsi plėtimosi greitis, ir sužinokite, kaip praeityje pasikeitė erdvės audinys.
Sujungkite šiuos du elementus ir tai, kaip pasikeitė išplėtimo greitis ir koks jis buvo, leis jums nustatyti, iš ko sudaryta visata ir kokiomis proporcijomis.
Kiek mes žinome, remiantis šiais matavimais, mes nustatėme, kad Visatą sudaro 0,01% radiacijos, 0,1% neutrinų, 4,9% paprastosios medžiagos, 27% tamsiosios medžiagos, 68% tamsiosios energijos. Šis ieškojimas, kuris kai kam prasidėjo 1920-aisiais, 1990 m. Pabaigoje sulaukė netikėto atsakymo.
Taigi, jei tamsioji energija dominuoja plečiant visatą, ką tai reiškia mūsų likimui? Viskas priklauso nuo to, kaip tam tikra energija ilgainiui vystosi. Čia yra penki variantai.
Tamsi energija yra kosmologinė konstanta, vyraujanti plečiantis. Tai yra numatytasis nustatymas ir atsižvelgiama į geriausius mūsų duomenis. Nors materija tampa ne tokia tanki, kai visata plečiasi, skiedžiasi plečiantis tūriui, tamsi energija parodo energijos kiekį, lygų nuliui, būdingą pačiam kosmoso audiniui. Visatai plečiantis, tamsiosios energijos tankis išlieka pastovus, dėl kurio išsiplėtimas visada išlieka teigiamas.
Tai lemia eksponentiškai besiplečiančią visatą ir galiausiai išstums viską, kas nepriklauso mūsų vietinei grupei. Jau 97% matomos Visatos tokiomis sąlygomis tampa neprieinama.
Tamsi energija yra dinamiška ir laikui bėgant tampa galingesnė. Atrodo, kad tamsi energija yra nauja energijos forma, būdinga pačiai erdvei, o tai reiškia, kad ji turi pastovų energijos tankį. Tačiau tai taip pat gali pasikeisti laikui bėgant. Vienas iš galimų pokyčių būdų yra tai, kad jis pamažu didėja, o tai paspartins visatos plėtimosi greitį.
Nuotoliniai objektai ne tik tolsta nuo mūsų, bet ir tai darys vis greičiau. Blogiau, kad objektai, kurie dabar yra sujungti gravitaciniu ryšiu, pavyzdžiui, galaktikų spiečiai, atskiros galaktikos, saulės sistemos ir net atomai, vieną dieną atsieis, kai tamsi energija sukietės. Paskutinėmis visatos egzistavimo akimirkomis subatominės dalelės ir pats erdvės-laiko audinys bus suplėšyti. Šis likimas - „Big Rip“- yra antrasis mūsų pasirinkimas.
Tamsi energija yra dinamiška ir laikui bėgant silpnėja. Kaip dar gali pasikeisti tamsi energija? Užuot stiprinęs, jis gali susilpnėti. Žinoma, išsiplėtimo greitis atitinka pastovų energijos kiekį, priklausantį pačiai erdvei, tačiau šis energijos tankis taip pat gali sumažėti.
Jei jis susilpnėja iki nulio, viskas išeis į vieną iš aukščiau aprašytų galimybių: Didysis užšalimas. Visata plėsis, tačiau neturėdama pakankamai materijos ir kitų energijos formų, kad padėtų jai vėl sugriūti.
Jei skilimas tampa neigiamas, tai gali sukelti dar vieną galimybę: Didįjį susitraukimą. Visata bus pripildyta kosmosui būdingos energijos, kuri staiga pakeis ženklus ir privers kosmosą susitraukti. Ši galimybė taip pat įmanoma.
Tamsi energija virsta kita energijos forma, kuri atjaunins visatą. Jei tamsi energija neišsisklaido, bet išlieka pastovi ar net sustiprėja, atsiranda kita galimybė. Ši energija, būdinga kosmoso audiniui, ne visada gali išlikti tokia forma. Vietoj to, ji gali virsti materija ir radiacija, panašiai kaip tai buvo tada, kai baigėsi kosminė infliacija ir prasidėjo Didysis sprogimas.
Jei tamsi energija išliks pastovi iki šio taško, ji sukurs labai, labai šaltą ir difuzinę kaitinamojo Didžiojo sprogimo versiją, kurioje tik neutrinai ir fotonai gali susikurti patys. Bet jei tamsiosios energijos intensyvumas padidės, tai gali sukelti į infliaciją panašią būseną, o po jos eina naujas, tikrai nejaudinantis Didysis sprogimas. Tai yra lengviausias būdas atnaujinti Visatą pateiktais parametrais.
Tamsi energija yra susijusi su nuline kvantinio vakuumo energija ir suirs, sunaikindama mūsų visatą. Tai yra labiausiai griaunanti galimybė iš visų. O kas, jei tamsioji energija nėra tikrasis tuščios erdvės kiekis žemiausiose konfigūracijose, tačiau tai simetrijos rezultatas visatos pradžioje, kai jos buvo klaidingos minimalios konfigūracijos?
Jei taip, turi būti būdas sukurti kvantinį tunelį į žemesnės energijos būseną, keičiant fizikos dėsnius ir pašalinant visas šiandienines kvantinių laukų surištas būsenas (t. Y. Daleles). Jei kvantinis vakuumas šia prasme yra nestabilus, visur, kur vyksta šis skilimas, rezultatas bus visatos sunaikinimas per debesį, kuris plinta šviesos greičiu. Jei toks signalas mus pasieks, mes ir pasibaigsime.
Nors mes nežinome, kuri iš šių galimybių bus tinkama mūsų visatai, duomenys tiesiog pašėlusiai balsuoja už pirmąjį variantą: tamsi energija iš tikrųjų yra konstanta. Šiuo metu mūsų stebėjimai, kaip vystėsi visata, ypač dėl kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės ir plačios Visatos struktūros, nustato griežtas ribas tam, kad galėtų pakisti tamsiosios energijos bangavimo vieta.
Ilja Khel