Три концепції смерті всесвіту

Теплова смерть — термін, що описує кінцевий стан будь-якої замкнутої термодинамічної системи.

 Одного дня всесвіт загине.
Але чому, і яким чином це станеться?
І чи загине він навічно?
І звідки ми про це знаємо?
По-перше, всесвіт розширюється, і до ого ж швидкість розширення збільшується.
Причина цього - темна енергія.
Темна енергія - це дивний феномен, що на думку вчених наповнює увесь всесвіт.
До 1998 року ми вважали, що розширення всесвіту можна порівняти із рухом м'яча, підкинутого в небо.
М'яч рухатиметься в гору, а потім зупиниться у певній точці й почне падати вниз.
В дійсності ж розширення всесвіту прискорюється.
Це немовби підкинути м'яча в гору, і дивитися, як він відлітає все швидше, і швидше, і швидше.
Звідки береться це прискорення?
Ну, ми не знаємо.
Але називаємо це темною енергією.
Над цим явищем першим замислився Ейнштейн, але потім вирішив, що це безглуздо.
В наш час астрофізики вважають існування темної енергії цілком ймовірним.
Проблема в тому, що всі ці припущення дуже теоретичні й справжні властивості темної енергії нам не відомі.
Але існують різноманітні теорії, що показують нам три сценарії кінця всесвіту.
Сценарій перший - Великий Розрив.
Від самого свого народження всесвіт розширюється.
З невідомих нам причин новий простір виникає всюди однаково рівномірно.
Міжгалактичний простір розширюється, а отже галактики віддаляються одна від одної.
Простір всередині галактик теж розширюється, але тут гравітаційної взаємодії достатньо, щоб утримувати їх у купі.
За сценарієм Великого Розриву розширення прискорюється, поки простір не починає розширюватися настільки швидко, що гравітація більше не здатна компенсувати цей ефект.
Внаслідок цього і настає Великий Розрив.
В першу чергу розриваються великі утворення, такі як галактики, оскільки простір поміж окремими об'єктами розширюється дуже швидко.
Далі гинуть такі об'єкти, як от чорні діри, зорі та планети.
Гравітація вже не здатна утримувати їхню цілісність і вони розпадаються на частини.
Зрештою простір буде розширюватись швидше за швидкість світла.
Навіть атому більше не зможуть існувати й розпадуться.
Відтоді, як простір розширюватиметься швидше за світло, жодна частинка у всесвіті більше не зможе взаємодіяти з іншими частинками.
Всесвіт розпадеться на незлічену кількість самотніх частинок, які не будуть здатні торкнутися будь чого в цьому дивному, непідвладному часу всесвіті.
Отаке, а вважали, що це ви почувалися самотньомі?
Сценарій другий - Теплова смерть або Велике замерзання.
Коротко кажучи, різниця між Великим розривом і Тепловою смертю полягає в тому, що в сценарії Теплової смерті матерія залишається неушкодженою і лише за неймовірно довгий, але обмежений період часу перетвориться на випромінювання, в той час, коли всесвіт розширюватиметься вічно.
Але, як це працює?
Поговорімо про ентропію.
Будь-яка система прагне до стану з найвищою ентропією, що схоже на дослід з напоєм лате-мак'ято.
Спочатку в ньому є декілька різних шарів, але через деякий час вони охолонуть і розчиняться, допоки напій не стане однорідним.
Те саме стосується і всесвіту.
У той час як він ставатиме все більшим і більшим, матерія буде поступово розпадатися та розпорошуватися.
В якийсь момент часу, після багатьох поколінь зірок всі газові хмари, потрібні для їхнього формування закінчаться і всесвіт стане темним.
Помруть останні зорі.
Протягом трильйонів років випаруються і зникнуть чорні діри завдяки так званому випромінюванню Гокінга.
Коли цей процес скінчиться, залишиться лише розріджений газ з фотонів та легких частинок лептонів, допоки й вони не зникнуть остаточно.
Тоді будь-які процеси у всесвіті припиняються, рівень ентропії зростає до максимуму, і всесвіт стає назавжди мертвим.
Хіба що, теоретично можливо, що після неймовірно довгого проміжку часу може відбутися спонтанне зниження рівня ентропії, як наслідок чогось на кшталт квантового тунелювання, що призведе до нового Великого Вибуху.
Сценарій третій - Велике стискання і Великий відскок.
Цей сценарій є найоптимістичнішим.
Якщо темної енергії менше, ніж ми вважаємо, або її кількість зменшується з часом, одного дня гравітація стане домінуючою силою у всесвіті.
За декілька трильйонів років розширення всесвіту уповільниться, а згодом і взагалі зупиниться.
Після цього процес піде у зворотному напрямку.
Галактики налітатимуть одна на одну, та зливатимуться по мірі того, як всесвіт меншатиме.
Оскільки менший всесвіт означає гарячіший всесвіт, температура підвищиться відразу всюди.
За 100 тисяч років до Великого стискання фонове випромінювання буде гарячішим, ніж поверхні більшості зірок, тобто вони будуть запечені ззовні.
За хвилини до Великого стискання атомні ядра розірвуться на частини, після чого надмасивні чорні діри поглинуть усе.
В решті решт усі чорні діри зіллються в одну надмасивну чорну мегадіру, яка міститимете усю масу всесвіту.
І в останню мить перед Великим стисканням вона поглине всесвіт, включно із собою.
Теорія Великого відскоку стверджує, що це вже відбувалося багато разів, і що всесвіт проходить крізь нескінчену кількість циклів розширення і стискання.
Приємна звістка, чи не так?
Так що ж в дійсності трапиться із всесвітом наприкінці його існування?
На сьогоднішній день сценарій теплової смерті виглядає найбільш ймовірним.
Але ми сподіваємось, що всі ці речі, на кшталт "загибелі навіки" помилкові, і всесвіт матиме початок знову і знову.
Та в будь-якому випадку ми не знаємо напевне, тому давайте припустимо, що найбільш оптимістична теорія і є правильною.

Автор: Цікава наука
ОСТАННІ КОМЕНТАРІ