Как кончится Вселенная? «Не на ура, а с хныканьем», - писал американский поэт Т.С. Элиот относительно конца света. Но если вы хотите получить более определенный ответ, вы обнаружите, что физики потратили бесчисленные часы, размышляя над этим вопросом в своих умах, и аккуратно подобрали наиболее правдоподобные гипотезы в несколько категорий.
«Из учебников и уроков по космологии мы узнаем, что есть три основных варианта будущего для вселенной», - говорит Роберт Колдуэлл, космолог из Дартмутского университета в Ганновере, штат Нью-Гемпшир.
В одном сценарии космос мог продолжать расширяться вечно, и вся материя в конечном итоге распадалась на энергию в так называемой «тепловой смерти», сказал Колдуэлл. В качестве альтернативы, гравитация может привести к повторному коллапсу Вселенной, создав обратный Большой взрыв, называемый Большим Хрустом (мы объясним это позже). Или есть вероятность, что темная энергия будет ускорять и ускорять расширение вселенной, превращаясь в безудержный процесс, известный как Большой Разрыв.
Прежде чем обсуждать конец вселенной, давайте перейдем к ее рождению. Наше текущее понимание состоит в том, что время и пространство начались во время Большого взрыва, когда субатомная, ультра-горячая и сверхплотная точка взорвалась наружу. Как только вещи достаточно остыли, частицы начали формировать более крупные структуры, такие как галактики, звезды и вся жизнь на Земле. В настоящее время мы живем примерно через 13 миллиардов лет после начала существования Вселенной, но, учитывая различные сценарии ее гибели, неясно, сколько еще продлится Вселенная.
В первом сценарии - вселенная прекратит существование из-за тепловой смерти - все звезды в космосе сожгут свое топливо, и большинство из них оставят плотные остатки, известные как белые карлики и нейтронные звезды. Самые большие звезды будут разрушаться в черные дыры. Хотя эти звери не так голодны, как их часто изображают, если им уделить достаточно времени, их массивное гравитационное притяжение втянет большую часть вещества в их всепоглощающие пасти.
«Тогда может произойти что-то захватывающее», - сказал Колдуэлл Live Science.
Считается, что черные дыры испускают особый тип излучения, называемый излучением Хокинга, названный в честь покойного физика Стивена Хокинга, который впервые постулировал теорию. Это излучение фактически лишает каждую черную дыру крошечной массы, заставляя дыру медленно испаряться. По словам Кевина Пимбблета, астрофизика из Университета Халла в Соединенном Королевстве, через 10–100 лет (это число 1, за которым следуют 100 нулей) все черные дыры рассеются, оставив только инертную энергию.
Напротив, в условиях Большого Хруста гравитационное притяжение звезд и галактик однажды начнет снова объединять всю вселенную. Этот процесс будет происходить как обратный Большой взрыв, когда галактические скопления будут разрушаться и сливаться, затем звезды и планеты сливаются воедино, и, наконец, все во вселенной снова образует плотное пятно бесконечно малого размера.
Такой результат обеспечивает некоторую временную симметрию космосу. "Это чисто и чисто", сказал Колдуэлл. «Это как когда вы идете в поход; ничего не оставляйте».
Последняя основная возможность для конца вселенной известна как Большой Разрыв. В этом сценарии темная энергия - таинственная субстанция, которая действует против гравитации, - разламывает все на части. Расширение космоса ускоряется, пока далекие галактики не удаляются от нас так быстро, что их свет больше не виден. По мере того, как расширение ускоряется, все более близкие объекты начинают исчезать за тем, что Колдуэлл назвал «стеной тьмы».
«Галактики распадаются, Солнечная система распадается, пусть ваше воображение иссякает», - сказал он. «Планеты, а потом и атомы, потом сама вселенная».
Какой "конец" случится?
Поскольку свойства темной энергии еще недостаточно понятны, исследователи не знают, какой из этих сценариев будет преобладать. Колдуэлл сказал, что он надеется, что такие обсерватории, которые находятся в процессе разработки, такие как широкоугольный телескоп инфракрасного обзора НАСА (WFIRST) или крупный синоптический обзорный телескоп (LSST), который вскоре будет развернут, помогут выяснить поведение темной энергии, возможно, предоставив лучшее понимание конец вселенной.
Существуют и другие экзотические перспективы того, как космос может сдвинуть с места. Согласно известным законам физики, возможно, что бозон Хиггса - частица, которая отвечает за то, чтобы дать всем другим известным частицам их массу - однажды может разрушить все. Когда он был обнаружен в 2012 году, масса Хиггса была примерно в 126 раз больше массы протона. Но теоретически возможно, что эта масса изменится. Это потому, что сейчас вселенная может быть не в самой низкой конфигурации энергии. Весь космос может находиться в так называемом нестабильном ложном вакууме, в отличие от истинного вакуума. Если бы Хиггс каким-то образом распался в более низкую массу, тогда вселенная упала бы в состояние истинного вакуума с более низкой энергией.
Если бы Хиггс внезапно перешел к тому, чтобы иметь меньшую массу и другие свойства, то все остальное во вселенной было бы затронуто аналогичным образом. Электроны больше не могут вращаться вокруг протонов, что делает атомы невозможными. Точно так же фотоны могут развиваться в массе, что означает, что солнечный свет может ощущаться как дождь. Могут ли живые существа выжить в таком состоянии, неизвестно.
«Я бы классифицировал это как своего рода экологическую катастрофу физики элементарных частиц», - сказал Колдуэлл. «Это не является причиной гибели вселенной, а просто делает ее дрянным местом для жизни».
