Ostateczne losy wszechświata

Los wszechświata zależy od jego gęstości. Większość dotychczasowych dowodów, opartych na pomiarach tempa rozszerzania się i gęstości masy, faworyzuje wszechświat, który będzie się rozszerzał w nieskończoność, co skutkuje przedstawionym poniżej scenariuszem „Wielkiego zamrożenia”. Jednak obserwacje nie są rozstrzygające, a alternatywne modele są nadal możliwe.

Wielki mróz lub śmierć z powodu ciepłaEdit

Główne artykuły: Przyszłość rozszerzającego się wszechświata i śmierć termiczna wszechświata

Big Freeze (lub Big Chill) to scenariusz, w którym ciągła ekspansja skutkuje powstaniem wszechświata, który asymptotycznie zbliża się do temperatury zera absolutnego. Ten scenariusz, w połączeniu ze scenariuszem Wielkiego Rozerwania, zyskuje na popularności jako najważniejsza hipoteza. W przypadku braku ciemnej energii może wystąpić tylko w geometrii płaskiej lub hiperbolicznej. Przy dodatniej stałej kosmologicznej może również wystąpić w zamkniętym wszechświecie. W tym scenariuszu gwiazdy powinny powstawać normalnie przez 1012 do 1014 (1-100 bilionów) lat, ale ostatecznie zapasy gazu potrzebnego do powstania gwiazd zostaną wyczerpane. Gdy istniejącym gwiazdom kończy się paliwo i przestają świecić, wszechświat będzie powoli i nieuchronnie ciemniał. W końcu we wszechświecie zdominują czarne dziury, które z czasem znikną, gdy emitują promieniowanie Hawkinga. W nieskończonym czasie wystąpiłby spontaniczny spadek entropii przez twierdzenie Poincarégo o rekurencji, fluktuacje termiczne i twierdzenie o fluktuacji.

Podobnym scenariuszem jest śmierć cieplna, która stwierdza, że wszechświat osiąga stan maksimum entropia, w której wszystko jest równomiernie rozłożone i nie ma gradientów – które są potrzebne do podtrzymania przetwarzania informacji, której jedną z form jest życie. Scenariusz śmierci cieplnej jest kompatybilny z każdym z trzech modeli przestrzennych, ale wymaga, aby wszechświat osiągnął ostateczne minimum temperatury.

Big RipEdit

Główny artykuł: Big Rip

Obecna stała Hubble’a określa tempo przyspieszenia Wszechświata, które nie jest wystarczająco duże, aby zniszczyć lokalne struktury, takie jak galaktyki, które są utrzymywane razem przez grawitację, ale wystarczająco duże, aby zwiększyć przestrzeń między nimi. Stały wzrost stałej Hubble’a do nieskończoności spowodowałby, że wszystkie materialne obiekty we Wszechświecie, począwszy od galaktyk i ostatecznie (w skończonym czasie) wszystkie formy, nieważne jak małe, rozpadałyby się na niezwiązane cząstki elementarne, promieniowanie i nie tylko. Gdy gęstość energii, współczynnik skalowania i szybkość ekspansji stają się nieskończone, wszechświat kończy się jako faktycznie osobliwość.

W szczególnym przypadku widmowej ciemnej energii, która przypuszczalnie ma ujemną energię kinetyczną, która skutkowałaby wyższym tempo przyspieszenia, niż przewidują inne stałe kosmologiczne, może nastąpić bardziej nagłe duże rozdarcie.

Big CrunchEdit

Główny artykuł: Big Crunch

Wielki kryzys. Oś pionową można traktować jako rozszerzanie się lub kurczenie w czasie.

Hipoteza Wielkiego Kryzysu to symetryczny pogląd na ostateczny los wszechświata. Tak jak Wielki Wybuch rozpoczął się jako ekspansja kosmologiczna, teoria ta zakłada, że średnia gęstość Wszechświata wystarczy, aby zatrzymać jego ekspansję i Wszechświat zacznie się kurczyć. Wynik końcowy jest nieznany; proste oszacowanie spowodowałoby, że cała materia i czasoprzestrzeń we Wszechświecie zapadłyby się w bezwymiarową osobliwość z powrotem do tego, jak wszechświat zaczął się od Wielkiego Wybuchu, ale w tych skalach należy wziąć pod uwagę nieznane efekty kwantowe (zob. Niedawne dowody sugerują, że ten scenariusz jest mało prawdopodobny, ale nie został wykluczony, ponieważ pomiary były dostępne tylko w krótkim okresie czasu, względnie mówiąc, i mogą się odwrócić w przyszłości.

Ten scenariusz pozwala Wybuch nastąpił natychmiast po Wielkim Kryzysie poprzedniego wszechświata. Jeśli zdarza się to wielokrotnie, tworzy model cykliczny, który jest również znany jako wszechświat oscylacyjny. Wszechświat mógłby wtedy składać się z nieskończonej sekwencji skończonych wszechświatów, z każdym skończonym wszechświatem kończącym się Wielkim Kryzysem, który jest także Wielkim Wybuchem następnego wszechświata. Problem z cyklicznym wszechświatem polega na tym, że nie godzi się on z drugą zasadą termodynamiki, ponieważ entropia narastałaby od oscylacji do oscylacji i spowodowała ostateczną śmierć wszechświata pod wpływem ciepła. Obecne dowody wskazują również, że wszechświat nie jest zamknięty. To spowodowało, że kosmolodzy porzucili model oscylującego wszechświata. Nieco podobną koncepcję obejmuje model cykliczny, ale ten pomysł unika śmierci cieplnej z powodu rozszerzenia bran, które osłabia entropię nagromadzoną w poprzednim cyklu.

Big BounceEdit

Main artykuł: Big Bounce

Big Bounce to teoretyczny model naukowy związany z początkiem znanego wszechświata.Wywodzi się z oscylacyjnego wszechświata lub interpretacji cyklicznych powtórzeń Wielkiego Wybuchu, gdzie pierwsze zdarzenie kosmologiczne było wynikiem upadku poprzedniego wszechświata.

Zgodnie z jedną wersją kosmologicznej teorii Wielkiego Wybuchu, w na początku wszechświat był nieskończenie gęsty. Taki opis wydaje się być sprzeczny z innymi, szerzej akceptowanymi teoriami, zwłaszcza z mechaniką kwantową i jej zasadą nieoznaczoności. Nie jest więc zaskakujące, że mechanika kwantowa dała początek alternatywnej wersji teorii Wielkiego Wybuchu. Ponadto, jeśli wszechświat jest zamknięty, teoria ta przewidywałaby, że gdy ten wszechświat się rozpadnie, zrodzi inny wszechświat w wydarzeniu podobnym do Wielkiego Wybuchu, po osiągnięciu uniwersalnej osobliwości lub odpychającej sile kwantowej spowoduje ponowną ekspansję.

Mówiąc prościej, teoria ta stwierdza, że wszechświat będzie stale powtarzał cykl Wielkiego Wybuchu, po którym nastąpi Wielkie Crunch.

Big SlurpEdit

Główny artykuł: Fałsz próżnia

Teoria ta zakłada, że wszechświat obecnie istnieje w fałszywej próżni i że w każdej chwili może stać się prawdziwą próżnią.

Aby najlepiej zrozumieć teorię fałszywego zapadnięcia się próżni, najpierw trzeba zrozumieć pole Higgsa, które przenika wszechświat. Podobnie jak pole elektromagnetyczne, ma zmienną siłę w zależności od jego potencjału. Prawdziwa próżnia istnieje tak długo, jak długo wszechświat istnieje w stanie najniższej energii, w którym to przypadku fałszywa teoria próżni jest nieistotna. Jeśli jednak próżnia nie jest w najniższym stanie energetycznym (fałszywa próżnia), może tunelować do stanu o niższej energii. Nazywa się to rozpadem próżni. To może fundamentalnie zmienić nasz wszechświat; w bardziej odważnych scenariuszach nawet różne stałe fizyczne mogą mieć różne wartości, poważnie wpływając na podstawy materii, energii i czasoprzestrzeni. Możliwe jest również, że wszystkie struktury zostaną zniszczone natychmiastowo, bez żadnego ostrzeżenia.

Kosmiczna niepewnośćEdit

Każda opisana do tej pory możliwość jest oparta na bardzo prostej postaci równania ciemnej energii stan. Ale jak nazwa ma sugerować, obecnie niewiele wiadomo na temat fizyki ciemnej energii. Jeśli teoria inflacji jest prawdziwa, wszechświat przeszedł przez epizod zdominowany przez inną formę ciemnej energii w pierwszych chwilach Wielkiego Wybuchu; ale inflacja się skończyła, wskazując na równanie stanu o wiele bardziej złożone niż te zakładane do tej pory dla dzisiejszej ciemnej energii. Jest możliwe, że równanie stanu ciemnej energii mogłoby się ponownie zmienić, powodując zdarzenie, które miałoby konsekwencje niezwykle trudne do przewidzenia lub sparametryzowania. Ponieważ natura ciemnej energii i ciemnej materii pozostaje enigmatyczna, a nawet hipotetyczna, możliwości związane z ich przyszłą rolą we wszechświecie są obecnie nieznane. Żadne z tych teoretycznych zakończeń wszechświata nie jest pewne.

Write a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *