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 10100 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