Još uvijek znamo vrlo malo o Univerzumu. U stvari, skoro ništa. Ali pošto ljudi razmišljaju o tome šta će se dogoditi nakon njihove smrti, smrt čitavog Univerzuma nas ne zanima ništa manje. Naučna zajednica je iznela mnoge teorije poslednjih godina - iznenadili biste se koliko se razlikuju jedna od druge. Naravno, niko ne može znati istinu.

1. Veliki stisak

Najpoznatija teorija o nastanku Univerzuma je teorija Velikog praska. Ona kaže da je sva materija izvorno postojala kao singularnost - beskonačno gusta tačka usred velikog ništavila. A onda je, iz nepoznatih razloga, došlo do eksplozije. Stvar je izbila nevjerovatnom brzinom i postepeno nam je postala poznata u Univerzumu.

Kao što ste mogli pretpostaviti, Big Crunch je Veliki prasak u obrnutom smjeru. Univerzum se postepeno širi pod uticajem sopstvene gravitacije, ali tome mora postojati granica - neka krajnja tačka, granica. Kada Univerzum dostigne ovu granicu, prestaće da se širi i počinje da se skuplja. Tada će se sva materija (planete, zvijezde, galaksije, crne rupe - sve) ponovo sabiti u jednu beskonačno gustu tačku.

Istina, najnoviji podaci iz ove teorije su kontradiktorni - naučnici su nedavno otkrili da se Univerzum širi sve brže.

2. Toplotna smrt Univerzuma

Općenito, Heat Death je suprotnost Big Crunch-u. Prema teoriji, gravitacija uzrokuje da se Univerzum nastavi eksponencijalno širiti. Galaksije će se sve više udaljavati jedna od druge, poput ljubavnika ukrštenih zvijezdama, a sveobuhvatni crni ponor između njih će rasti.

Univerzum slijedi ista pravila kao i svaki termodinamički sistem: toplota se ravnomjerno raspoređuje na sve u njemu. Sva materija Univerzuma ravnomjerno je raspoređena među hladnom, dosadnom i tamnom „maglom“.

Na kraju će sve zvijezde, jedna za drugom, planuti i ugasiti se, a energije za nastanak novih zvijezda neće biti - svemir će se ugasiti. Materija će i dalje ostati na mjestu, ali u obliku čestica čije će kretanje biti potpuno haotično. Ove čestice će se sudarati jedna s drugom, ali bez razmjene energije. Šta je sa ljudima? I ljudi će postati samo čestice usred beskrajne praznine.

3. Toplotna smrt plus crne rupe

Prema popularnoj teoriji, sva materija u svemiru se kreće oko crnih rupa: u centru gotovo svih nama poznatih galaksija nalaze se supermasivne crne rupe. To bi moglo značiti da će zvijezde, pa čak i cijele galaksije na kraju biti uništene kada dođu na horizont događaja.

Jednog dana ove crne rupe će apsorbirati većinu materije, a mi ćemo ostati sami sa mračnim Univerzumom. S vremena na vrijeme ovdje će se pojaviti bljeskovi svjetlosti - to će značiti da je neki predmet dovoljno blizu crnoj rupi da oslobodi energiju. Onda će ponovo postati mrak.

Tada će masivnije crne rupe apsorbirati manje masivne i tako postati još veće. Ali ovo nije kraj Univerzuma: crne rupe s vremenom isparavaju (gube svoju masu), jer emituju ono što se u modernoj nauci naziva Hawkingovo zračenje. A kada posljednja crna rupa umre, u svemiru će ostati samo ravnomjerno raspoređene čestice s Hawkingovim zračenjem.

4. Kraj vremena

Ako postoji bar nešto večno na ovom svetu, onda je to, naravno, vreme. Bez obzira da li Univerzum postoji, vrijeme sigurno neće nikuda nestati - bez njega jednostavno ne bi bilo načina da se razlikuje prethodni trenutak od sljedećeg. Ali šta ako vrijeme jednostavno stane? Šta ako ono što razumemo kao trenutke uopšte ne postoji? Sve će se zamrznuti u istom beskrajnom trenutku - zauvijek.

Pretpostavimo da živimo u beskonačnom univerzumu sa beskonačnim vremenom. To znači da će se sve što se može dogoditi sigurno dogoditi sa stopostotnom vjerovatnoćom. Isti paradoks nastaje ako živite vječno. Zamislite da je vrijeme vašeg života neograničeno, tako da će se sve što vam se može desiti sigurno dogoditi, i to beskonačan broj puta. Dakle, ako živite vječno, postoji 100% šansa da na kratko ostanete invalid i da ćete provesti vječnost u tami svemira. Na osnovu toga, naučnici su iznijeli pretpostavku: vrijeme će na kraju stati.

Kada biste mogli živjeti vječno da iskusite sve ovo (milijarde godina nakon smrti Zemlje), nikada ne biste ni shvatili da je nešto pošlo po zlu. Vrijeme će jednostavno stati, i, prema naučnicima, sve će se u jednom trenutku zamrznuti, kao na fotografiji - zauvijek. Biće to isti trenutak. Nikad ne bi umro, nikad ne bi ostario. To bi bila neka vrsta pseudo-besmrtnosti. Ali nikad ne biste saznali za to.

5. Veliki skok

Big Bounce je sličan Big Squeezeu, ali mnogo više bikovski. Scenario je isti: pod uticajem gravitacije, širenje Univerzuma se usporava, a kao rezultat toga, sva materija se skuplja u jednoj tački. Prema ovoj teoriji, sila brze kompresije će biti dovoljna da izazove novi Veliki prasak - i tada će se pojaviti novi, mladi Univerzum. Prema ovom modelu, ništa neće umrijeti – materija će se jednostavno „preraspodijeliti“.

Ali fizičari i fizičari ne vole ovo objašnjenje. Stoga neki naučnici tvrde da se Univerzum možda neće vratiti sve do singularnosti. Umjesto toga, približit će se ovom stanju što je bliže moguće, a zatim će se „odbiti“ koristeći silu sličnu onoj koja se stvara kada se lopta odbije od poda.

Big Bounce je vrlo sličan Velikom prasku - teoretski će se pojaviti novi Univerzum. Dakle, naš Univerzum možda nije prvi, već, recimo, 400 u nizu. Ali ne postoji način da se to dokaže – niti da se opovrgne.

6. Veliki jaz

Bez obzira na to kako će tačno Univerzum nestati, naučnici se ne ustručavaju koristiti riječ "veliki" da nazovu novu teoriju. Ovo je, inače, potcenjivanje. Prema teoriji Big Rip-a, nevidljiva sila zvana tamna energija će uzrokovati brže širenje Univerzuma. Kao rezultat toga, toliko će se ubrzati da će se jednostavno raspasti.

Većina teorija kaže da Univerzum neće nestati vrlo brzo. Ali teorija Big Rip obećava relativno brzu smrt - prema preliminarnim procjenama, to će se dogoditi za 16 milijardi godina.

Planete i možda život će i dalje postojati. A ova univerzalna kataklizma može uništiti sve odjednom: sve rastrgati na komade ili nahraniti kosmičke lavove koji žive između svemira. Može se samo nagađati šta će se dogoditi. Ali takav kraj će biti mnogo gori od spore toplotne smrti.

7. Vakumska metastabilnost

Teorija je zasnovana na ideji da je Univerzum stalno u nestabilnom stanju – kvantna fizika općenito kaže da se nalazi na rubu stabilnosti. Neki naučnici vjeruju da će za milijarde godina Univerzum preći ovu liniju.

Kada se to dogodi, pojavit će se neka vrsta "mjehurića". Zamislite ga kao alternativni univerzum (iako će u stvari to biti isti univerzum sa različitim svojstvima). Mjehurić će se početi širiti u svim smjerovima brzinom svjetlosti i uništiti sve s čim dođe u kontakt. I na kraju će sve uništiti.

Ali ne brinite: Univerzum će i dalje postojati. Samo će zakoni fizike u njemu biti potpuno drugačiji, ali i tamo može nastati život. Samo tamo neće biti ničega što ćemo mi ljudi moći razumjeti.

8. Vremenska barijera

Ako pokušamo izračunati vjerovatnoću multiverzuma, u kojem postoji beskonačan broj univerzuma, ali malo (ili potpuno) različitih, suočit ćemo se s istim problemom kao u teoriji kraja vremena: sve što se može dogoditi će se desiti.

Kako bi zaobišli ovaj problem, naučnici uzimaju jedan dio Univerzuma i izračunavaju vjerovatnoću njegovog postojanja. Proračuni se čine logičnim, ali dijele Univerzum na zasebne komade - poput kolača. I svaki komad ima granicu, kao regije na političkoj mapi svijeta. Samo treba zamisliti da je svaka zemlja podijeljena zidom koji seže do neba.

Ovaj model može postojati samo ako su granice stvarne, fizičke, preko kojih ništa ne može ići. Prema proračunima, u narednih 3,7 milijardi godina preći ćemo ovu vremensku barijeru, a svemir će za nas završiti.

Ovo je općenito – nemamo dovoljno razumijevanja fizike da bismo teoriju detaljnije opisali. Fizičari, međutim, rade isto. Ali izgledi izgledaju jezivi.

9. Univerzumu neće biti kraja! (...živimo u multiverzumu, zar ne?)

U multiverzumu, beskonačni univerzumi mogu nastati unutar ili izvan svega što postoji. Univerzumi mogu početi sa Velikim praskom. Naš može završiti Big Crunch ili Big Rip, ili čak Big Kick (takva teorija još nije izmišljena, pa ako poznajete fizičare, možete im dati ideju).

Ali to nije važno: u multiverzumu, naš Univerzum nije jedinstven slučaj, on je jednostavno jedan od mnogih. I iako ona može umreti, multiverzumu se neće dogoditi ništa posebno. Što znači da neće biti kraja.

Iako samo vrijeme može biti potpuno drugačije i drugačije se ponašati u drugim svemirima, novi univerzumi u multiverzumu se pojavljuju cijelo vrijeme (izvinite igra riječi). Prema fizici, uvijek će biti više novih svemira nego starih, tako da u teoriji broj svemira stalno raste.

10. Vječni univerzum

Činjenica da je Univerzum uvijek bio i uvijek će biti jedan je od prvih koncepata o njegovoj prirodi koji su razvili ljudi. Ali postoji nešto ozbiljnije.

Može se pretpostaviti da je Veliki prasak bio početak vremena. Ali moguće je i da je vrijeme postojalo prije njega, a da su singularnost i eksplozija mogli nastati zbog sudara dvije brane - pločastih struktura prostora nastalih na višem nivou postojanja. Prema ovom modelu, Univerzum je cikličan i uvijek će se širiti i skupljati.

Teoretski, to možemo sa sigurnošću znati u narednih 20 godina. Naučnici imaju Planck satelit posebno za posmatranje Univerzuma. Naravno, to nije lako, ali naučnici još uvijek mogu razumjeti gdje je naš Univerzum počeo i kako će se završiti. Teoretski, opet.

, Veliki stisak(eng. Big Crunch, koristi se i izraz “Big Clap”) jedan je od mogućih scenarija za budućnost Univerzuma, u kojem se širenje Univerzuma s vremenom mijenja u kompresiju, a Univerzum se urušava, na kraju se urušava u singularitet.

Pregled

Ako je Univerzum konačan u prostoru, a brzina širenja ne prelazi brzinu bijega, onda će kombinovano gravitacijsko privlačenje cijele njegove materije na kraju zaustaviti širenje Univerzuma i uzrokovati njegovo sužavanje. Zbog povećanja entropije, obrazac kompresije će se jako razlikovati od vremenski obrnute ekspanzije. Dok je rani Univerzum bio veoma homogen, Univerzum koji se smanjuje će se raspasti u zasebne, izolovane grupe. Na kraju će se sva materija srušiti u crne rupe, koje će se zatim spojiti, što će rezultirati jednom crnom rupom - singularitetom Big Crunch.

Hablova konstanta određuje trenutno stanje širenja Univerzuma, sila gravitacije zavisi od gustine i pritiska materije u Univerzumu, a njihov odnos je određen kritičnom gustinom Univerzuma. Ako je gustoća Univerzuma veća od kritične, tada će gravitacijske sile zaustaviti širenje Univerzuma i on će se početi skupljati. Ako je gustoća Univerzuma manja od kritične, Univerzum će se nastaviti širiti, a gravitacijske sile neće biti dovoljne da zaustave ovo širenje. Ovaj razvojni scenario će dovesti do ishoda poznatog kao "veliko zamrzavanje", gdje se Univerzum hladi dok se širi i dostiže stanje entropije [ ] . Neke teorije kažu da bi se Univerzum mogao srušiti tamo gdje je počeo, a onda bi došlo do novog Velikog praska, i takvi ciklusi kontrakcije-širenja bi se nastavili zauvijek.

Vodič kroz nemoguće, nevjerovatno i divno.

U napuštenom tavanu, nedaleko od Britanskog muzeja:

Kornelijus je zgrabio prazan komad papira, provukao ga kroz valjak i počeo da kuca. Polazna tačka njegove priče bio je sam Veliki prasak, kada je kosmos započeo svoje sve veće putovanje u budućnost. Nakon kratkog izbijanja inflacije, Univerzum je bačen u seriju faznih prelaza i formirao je višak materije nad antimaterijom. Tokom ove primarne ere, Univerzum uopšte nije sadržavao nikakve kosmičke strukture.

Nakon milion godina i mnogih hrpa papira, Cornelius je dostigao doba zvijezda - vrijeme kada su se zvijezde aktivno rađale, živele svoje životne cikluse i stvarale energiju nuklearnim reakcijama. Ovo svijetlo poglavlje se zatvara kako galaksije ponestaju bez vodonika, formiranje zvijezda prestaje, a najdugovječniji crveni patuljci polako nestaju.

Kucajući bez prestanka, Cornelius vodi svoju priču u eru raspada, sa svojim smeđim patuljcima, bijelim patuljcima, neutronskim zvijezdama i crnim rupama. Usred ove smrznute pustoši, tamna materija se polako skuplja unutar mrtvih zvijezda i uništava u zračenje koje pokreće kosmos. Protonski raspad dolazi u igru ​​na kraju ovog poglavlja, dok se masa-energija degenerisanih ostataka zvijezda polako odvodi i život zasnovan na ugljiku potpuno izumire.

Kada umorni autor nastavi svoj posao, jedini junaci njegove priče su crne rupe. Ali crne rupe ne mogu živjeti vječno. Emitirajući svjetlost koja je slabija nego ikad, ovi tamni objekti isparavaju kroz spori kvantno-mehanički proces. U nedostatku drugog izvora energije, Univerzum je primoran da se zadovolji ovom oskudnom količinom svjetlosti. Nakon isparavanja najvećih crnih rupa, prijelazni sumrak ere crne rupe podliježe naletu još dublje tame.

Na početku poslednjeg poglavlja, Kornelijusu ponestaje papira, ali ne i vremena. U Univerzumu više nema zvjezdanih objekata, već samo beskorisnih proizvoda preostalih od prethodnih kosmičkih katastrofa. U ovoj hladnoj, mračnoj i veoma dalekoj eri vječne tame, svemirska aktivnost primjetno usporava. Ekstremno niski nivoi energije odgovaraju ogromnim vremenskim periodima. Nakon svoje vatrene mladosti i živahnog srednjeg vijeka, sadašnji Univerzum polako se uvlači u tamu.

Kako Univerzum stari, njegov karakter se stalno mijenja. U svakoj fazi svoje buduće evolucije, Univerzum podržava nevjerovatnu raznolikost složenih fizičkih procesa i drugih zanimljivih ponašanja. Naša biografija Univerzuma, od njegovog rođenja u eksploziji do njegovog dugog i postepenog klizanja u vječnu tamu, temelji se na našem modernom razumijevanju zakona fizike i čuda astrofizike. Zahvaljujući prostranosti i temeljitosti moderne nauke, ovaj narativ predstavlja najvjerovatniju viziju budućnosti koju možemo konstruirati.

Ludo veliki brojevi

Kada razgovaramo o širokom spektru egzotičnog ponašanja Univerzuma koje je moguće u budućnosti, čitalac može pomisliti da se sve može dogoditi. Ali to nije istina. Uprkos obilju fizičkih mogućnosti, samo mali dio teorijski mogućih događaja će se zaista dogoditi.

Prije svega, zakoni fizike nameću stroga ograničenja za svako dozvoljeno ponašanje. Mora se poštovati zakon održanja ukupne energije. Ne smije se kršiti zakon održanja električnog naboja. Glavni vodeći koncept je drugi zakon termodinamike, koji formalno kaže da se ukupna entropija fizičkog sistema mora povećati. Grubo govoreći, ovaj zakon sugerira da sistemi moraju evoluirati u stanja sve većeg nereda. U praksi, drugi zakon termodinamike prisiljava toplotu da teče od vrućih predmeta do hladnih objekata, a ne obrnuto.

Ali čak i u okviru procesa dozvoljenih zakonima fizike, mnogi događaji koji bi se u principu mogli dogoditi nikada se zapravo nikada ne dogode. Jedan uobičajeni razlog je taj što jednostavno traju predugo i drugi se procesi dešavaju prvi i pobeđuju ih do kraja. Dobar primjer ovog trenda je proces hladne fuzije. Kao što smo već napomenuli u vezi s nuklearnim reakcijama u unutrašnjosti zvijezda, najstabilnije od svih mogućih jezgara je željezno jezgro. Mnoga manja jezgra, poput vodika ili helijuma, odrekla bi se svoje energije ako bi se mogla spojiti u jezgro željeza. Na drugom kraju periodnog sistema, veća jezgra kao što je uranijum bi takođe odustala od svoje energije ako bi se mogla podeliti na delove i od ovih delova bi mogla da formiraju jezgro gvožđa. Gvožđe je najniže energetsko stanje dostupno jezgrima. Jezgra imaju tendenciju da ostanu u obliku gvožđa, ali energetske barijere sprečavaju da se ova konverzija odvija lako u većini uslova. Za prevazilaženje ovih energetskih barijera obično su potrebne ili visoke temperature ili dugi vremenski periodi.

Zamislite veliki komad čvrste materije, kao što je kamen ili možda planeta. Strukturu ove čvrste supstance ne menjaju obične elektromagnetne sile, poput onih koje su uključene u hemijsko povezivanje. Umjesto da zadrži svoj izvorni nuklearni sastav, supstanca bi se u principu mogla preurediti tako da se sva njena atomska jezgra pretvore u željezo. Da bi došlo do takvog restrukturiranja materije, jezgra moraju savladati električne sile koje drže ovu supstancu u obliku u kojem postoji, i električne sile odbijanja s kojima jezgra djeluju jedno na drugo. Ove električne sile stvaraju snažnu energetsku barijeru, slično barijeri prikazanoj na Sl. 23. Zbog ove barijere, jezgra se moraju preurediti kroz kvantno mehaničko tuneliranje (jednom kada jezgra prodru kroz barijeru, snažno privlačenje pokreće fuziju). Tako bi naš komad materije pokazao nuklearnu aktivnost. Da bi se dalo dovoljno vremena, ceo kamen ili cela planeta bi se pretvorila u čisto gvožđe.

Koliko bi dugo trajalo takvo osnovno restrukturiranje? Nuklearna aktivnost ovog tipa pretvorila bi jezgra stijena u željezo za oko 1500 kosmoloških decenija. Ako bi se dogodio ovaj nuklearni proces, višak energije bi se oslobodio u svemir jer jezgra željeza odgovaraju nižem energetskom stanju. Međutim, ovaj proces hladne fuzije nikada neće biti završen. Nikada neće ni početi. Svi protoni koji čine jezgra će se raspasti na manje čestice mnogo prije nego što se jezgra pretvore u željezo. Čak i najduži mogući životni vijek protona je manji od dvije stotine kosmoloških decenija - mnogo kraće od ogromnog vremenskog perioda potrebnog za hladnu fuziju. Drugim riječima, jezgra će se raspasti prije nego što se uspiju pretvoriti u željezo.

Još jedan fizički proces koji traje predugo da bi se smatrao važnim za kosmologiju je tuneliranje degenerisanih zvijezda u crne rupe. Budući da su crne rupe najniža energetska stanja dostupna zvijezdama, degenerirani objekt poput bijelog patuljka ima više energije od crne rupe iste mase. Dakle, ako bi se bijeli patuljak mogao spontano transformirati u crnu rupu, oslobodio bi višak energije. Međutim, do takve konverzije obično ne dolazi zbog energetske barijere stvorene pritiskom degeneriranog plina koji podržava postojanje bijelog patuljka.

Uprkos energetskoj barijeri, bijeli patuljak bi se mogao transformirati u crnu rupu kroz kvantno mehaničko tuneliranje. Zbog principa nesigurnosti, sve čestice (10 57 ili tako nešto) koje čine bijeli patuljak mogle bi biti sadržane u tako malom prostoru da bi formirale crnu rupu. Međutim, ovaj slučajni događaj zahteva izuzetno dugo vreme – oko 10 76 kosmoloških decenija. Nemoguće je preuveličati zaista ogromnu veličinu od 10 76 kosmoloških decenija. Ako ovaj neizmjerno dug vremenski period zapišemo u godinama, dobićemo jedinicu sa 10 76 nula. Možda ne bismo ni počeli da zapisujemo ovaj broj u knjigu: on bi bio reda veličine jedne nule za svaki proton u vidljivom modernom Univerzumu, dajte ili uzmite nekoliko redova veličine. Nepotrebno je reći da će se protoni raspasti i bijeli patuljci nestati mnogo prije nego što Univerzum dostigne 10. 76. kosmološku deceniju.

Šta se zapravo dešava tokom dugoročne ekspanzije?

Iako su mnogi događaji gotovo nemogući, ostaje širok raspon teoretskih mogućnosti. Najšire kategorije budućeg ponašanja kosmosa zasnivaju se na tome da li je svemir otvoren, ravan ili zatvoren. Otvoreni ili ravan Univerzum će se zauvek širiti, dok će zatvoreni Univerzum doživeti ponovnu kontrakciju nakon određenog vremena, što zavisi od početnog stanja Univerzuma. Međutim, kada razmotrimo više spekulativnih mogućnosti, otkrivamo da bi buduća evolucija Univerzuma mogla biti mnogo složenija nego što ova jednostavna klasifikacijska shema sugerira.

Glavni problem je u tome što možemo izvršiti fizički značajna mjerenja i, stoga, izvući određene zaključke samo u odnosu na lokalnu regiju Univerzuma – dio ograničen modernim kosmološkim horizontom. Možemo izmjeriti ukupnu gustinu Univerzuma unutar ovog lokalnog regiona, koji ima oko dvadeset milijardi svjetlosnih godina u prečniku. Ali mjerenja gustoće unutar ovog lokalnog volumena, nažalost, ne određuju dugoročnu sudbinu Univerzuma u cjelini, budući da naš Univerzum može biti mnogo veći.

Pretpostavimo, na primjer, da smo uspjeli izmjeriti da kosmološka gustoća premašuje vrijednost potrebnu za zatvaranje Univerzuma. Došli bismo do eksperimentalnog zaključka da bi u budućnosti naš Univerzum trebao doživjeti ponovnu kompresiju. Univerzum bi jasno prošao kroz ubrzani niz prirodnih katastrofa koje bi dovele do Velikog škripanja opisanog u sljedećem odjeljku. Ali to nije sve. Naš lokalni region Univerzuma - dio za koji vidimo da je zaključan u ovom imaginarnom scenariju Armagedona - mogao bi biti ugniježđen u mnogo većoj regiji sa mnogo manjom gustinom. U ovom slučaju bi samo određeni dio cijelog Univerzuma preživio kompresiju. Preostali dio, koji možda pokriva veći dio Univerzuma, mogao bi nastaviti da se širi u nedogled.

Čitalac se možda neće složiti s nama i reći da je takva komplikacija od male koristi: naš vlastiti dio Univerzuma još uvijek je predodređen da preživi ponovno kompresiju. Naš svijet i dalje neće izbjeći uništenje i smrt. Ipak, ovaj pogled na širu sliku značajno mijenja našu perspektivu. Ako veći Univerzum opstane kao cjelina, smrt našeg lokalnog područja nije tolika tragedija. Nećemo poricati da je uništenje jednog grada na Zemlji, recimo zbog zemljotresa, strašan događaj, ali ipak nije ni približno tako strašan kao potpuno uništenje cijele planete. Isto tako, gubitak jednog malog dijela cijelog Univerzuma nije tako razoran kao gubitak cijelog Univerzuma. Složeni fizički, hemijski i biološki procesi još uvek se mogu odvijati u dalekoj budućnosti, negde u Univerzumu. Uništenje našeg lokalnog Univerzuma bila bi samo još jedna katastrofa u nizu astrofizičkih katastrofa koje budućnost može donijeti: smrt našeg Sunca, kraj života na Zemlji, isparavanje i raspršivanje naše Galaksije, raspadanje protona, a samim tim i uništavanje sve obične materije, isparavanje crnih rupa, itd.

Opstanak većeg Univerzuma pruža priliku za bijeg: bilo stvarno putovanje na velike udaljenosti, ili zamjenski bijeg putem prijenosa informacija putem svjetlosnih signala. Ovaj put bijega može biti težak ili čak zabranjen: sve ovisi o tome kako se zatvoreno područje našeg lokalnog prostor-vremena uklapa u veći dio Univerzuma. Međutim, činjenica da se život može nastaviti negdje drugdje omogućava nadi da opstane.

Ako se naša lokalna regija ponovo uruši, možda neće biti dovoljno vremena da se svi astronomski događaji opisani u ovoj knjizi dogode u našem dijelu Univerzuma. Međutim, u konačnici, ovi procesi će se ipak odvijati na nekom drugom mjestu u Univerzumu - daleko od nas. Koliko vremena imamo do ponovnog komprimiranja lokalnog dijela svemira ovisi o gustini lokalnog dijela. Iako moderna astronomska mjerenja sugeriraju da je njegova gustoća toliko niska da se naš lokalni svemir uopće neće srušiti, u tami možda vreba dodatna nevidljiva materija. Maksimalna moguća dozvoljena vrijednost lokalne gustoće je otprilike dvostruko veća od vrijednosti potrebne da se lokalni dio Univerzuma zatvori. Ali čak i pri ovoj maksimalnoj gustoći, Univerzum ne može početi da se skuplja dok ne prođe najmanje dvadeset milijardi godina. Ovo vremensko ograničenje bi nam dalo odgodu od najmanje još pedeset milijardi godina za lokalnu verziju Big Crunch-a.

Može se pojaviti i suprotan splet okolnosti. Naš lokalni dio Univerzuma može pokazati relativno nisku gustinu i stoga se kvalificira za vječni život. Međutim, ovaj lokalni dio prostor-vremena mogao bi biti ugniježđen u mnogo većoj regiji s mnogo većom gustinom. U ovom slučaju, kada naš lokalni kosmološki horizont postane dovoljno velik da uključi veći region veće gustoće, naš lokalni svemir će postati dio većeg svemira kojem je suđeno da doživi ponovni kolaps.

Ovaj scenario kolapsa zahteva da naš lokalni univerzum ima skoro ravnu kosmološku geometriju, jer će samo tada stopa ekspanzije nastaviti da opada. Gotovo ravna geometrija omogućava da sve veća i veća područja svemira na metaskali (velika slika Univerzuma) utiču na lokalne događaje. Ovo veliko okolno područje jednostavno mora biti dovoljno gusto da na kraju preživi ponovnu kompresiju. Mora preživjeti dovoljno dugo (to jest, ne urušiti se prerano) da naš kosmološki horizont naraste do potrebne velike razmjere.

Ako se ove ideje ostvare u svemiru, onda naš lokalni univerzum uopće nije „isti“ kao mnogo veći dio Univerzuma koji ga apsorbira. Dakle, na dovoljno velikim udaljenostima kosmološki princip bi bio jasno narušen: Univerzum ne bi bio isti u svakoj tački u prostoru (homogen) i ne bi nužno bio isti u svim pravcima (izotropan). Ova mogućnost uopće ne negira našu upotrebu kosmološkog principa za proučavanje povijesti prošlosti (kao u teoriji Velikog praska), budući da je Univerzum jasno homogen i izotropan unutar našeg lokalnog područja prostor-vremena, čiji je radijus trenutno iznosi oko deset milijardi svjetlosnih godina. Sva potencijalna odstupanja od homogenosti i izotropije odnose se na velike veličine, što znači da se mogu pojaviti tek u budućnosti.

Ironično, možemo postaviti ograničenja na prirodu tog većeg regiona Univerzuma koji je trenutno izvan našeg kosmološkog horizonta. Izmjereno je da je kosmičko pozadinsko zračenje izuzetno ujednačeno. Međutim, velike razlike u gustoći Univerzuma, čak i ako su izvan kosmološkog horizonta, sigurno bi izazvale pulsacije u ovom jednoličnom pozadinskom zračenju. Dakle, nedostatak značajnih pulsacija sugeriše da svaki navodni značajni poremećaj gustine mora biti veoma udaljen od nas. Ali ako su veliki poremećaji gustoće daleko, onda bi naša lokalna regija Univerzuma mogla preživjeti dovoljno dugo prije nego što ih sretne. Najranije moguće vrijeme da velike razlike u gustoći utječu na naš dio Univerzuma bit će otprilike sedamnaest kosmoloških decenija. Ali najvjerovatnije će se ovaj događaj koji mijenja Univerzum dogoditi mnogo kasnije. Prema većini verzija teorije inflatornog univerzuma, naš Univerzum će ostati homogen i gotovo ravan stotinama, pa čak i hiljadama kosmoloških decenija.

Veliki stisak

Ako je Univerzum (ili njegov dio) zatvoren, tada će gravitacija trijumfovati nad širenjem i počet će neizbježna kompresija. Takav Univerzum, koji prolazi kroz ponovljeni kolaps, završio bi svoj život u vatrenom raspletu poznatom kao Veliki stisak. Mnoge od peripetija koje obilježavaju vremenski slijed sužećeg Univerzuma prvi je uočio Sir Martin Rees, sada kraljevski astronom Engleske. Neće nedostajati katastrofa kada svemir bude gurnut u ovo veliko finale.

I iako će se Univerzum najvjerovatnije zauvijek širiti, manje-više smo uvjereni da gustoća Univerzuma ne prelazi dvostruku kritičnu gustinu. Poznavajući ovu gornju granicu, možemo to konstatovati minimalno moguće preostalo vrijeme prije kolapsa Univerzuma u Velikom Crunchu je oko pedeset milijardi godina. Sudnji dan je još uvek veoma daleko po bilo kom ljudskom standardu vremena, tako da je verovatno vredno nastaviti redovno plaćati kiriju.

Pretpostavimo da nakon dvadeset milijardi godina, kada je dostigao svoju maksimalnu veličinu, Univerzum zapravo doživljava ponovnu kompresiju. U to vrijeme, Univerzum će biti otprilike duplo veći nego što je danas. Temperatura pozadinskog zračenja iznosit će oko 1,4 stepena Kelvina: polovina današnje temperature. Jednom kada se Univerzum ohladi na ovu minimalnu temperaturu, kasniji kolaps će ga zagrijati dok juri prema Velikom Crunchu. Usput, tokom procesa ove kompresije, sve strukture koje je stvorio Univerzum će biti uništene: jata, galaksije, zvijezde, planete, pa čak i sami hemijski elementi.

Otprilike dvadeset milijardi godina nakon početka rekompresije, Univerzum će se vratiti na veličinu i gustoću sadašnjeg Univerzuma. A u proteklih četrdeset milijardi godina, Univerzum se kreće naprijed sa približno istom vrstom velike strukture. Zvijezde se i dalje rađaju, razvijaju i umiru. Male zvijezde koje štede gorivo kao što je naša bliska susjeda Proxima Centauri nemaju dovoljno vremena da se podvrgnu bilo kakvoj značajnijoj evoluciji. Neke galaksije se sudaraju i spajaju unutar svojih matičnih klastera, ali većina opstaje gotovo nepromijenjena. Jednoj galaksiji je potrebno mnogo više od četrdeset milijardi godina da promijeni svoju dinamičku strukturu. Preokrenuvši Hablov zakon širenja, neke galaksije će početi da se približavaju našoj galaksiji umesto da se udaljuju od nje. I samo ova neobična tendencija pomjeranja u plavi dio spektra omogućit će astronomima da vide nadolazeću katastrofu.

Pojedinačna jata galaksija, raštrkana po ogromnom svemiru i labavo povezana u nakupine i niti, ostat će netaknuta sve dok se Univerzum ne smanji na veličinu pet puta manju nego što je danas. U vrijeme ove hipotetičke buduće konjunkcije, jata galaksija se spajaju. U današnjem Univerzumu, jata galaksija zauzimaju samo oko jedan posto zapremine. Međutim, kada se Univerzum smanji na petinu svoje trenutne veličine, klasteri ispunjavaju gotovo sav prostor. Tako će Univerzum postati jedno divovsko jato galaksija, ali će same galaksije u ovoj eri, međutim, zadržati svoju individualnost.

Kako se kontrakcija nastavlja, Univerzum će vrlo brzo postati stotinu puta manji nego što je danas. U ovoj fazi, prosječna gustina Univerzuma će biti jednaka prosječnoj gustini galaksije. Galaksije će se preklapati jedna s drugom, a pojedinačne zvijezde više neće pripadati nijednoj određenoj galaksiji. Tada će se cijeli Univerzum pretvoriti u jednu džinovsku galaksiju ispunjenu zvijezdama. Pozadinska temperatura Univerzuma, stvorena kosmičkim pozadinskim zračenjem, raste na 274 stepena Kelvina, približavajući se tački topljenja leda. Zbog sve veće kompresije događaja nakon ove ere, mnogo je zgodnije nastaviti priču iz perspektive suprotnog kraja vremenske linije: vremena preostalog prije Velikog Cruncha. Kada temperatura Univerzuma dostigne tačku topljenja leda, našem svemiru ostaje deset miliona godina buduće istorije.

Do ovog trenutka, život na zemaljskim planetama nastavlja se sasvim nezavisno od kosmičke evolucije koja se dešava oko nas. Zapravo, toplina neba će na kraju otopiti smrznute objekte poput Plutona koji lebde po periferiji svakog Sunčevog sistema, pružajući posljednju prolaznu priliku da život procvjeta u svemiru. Ovo relativno kratko prošlo proljeće će se završiti jer pozadinske temperature radijacije nastavljaju rasti. Sa nestankom tekuće vode u svemiru, masovno izumiranje cijelog života događa se manje-više istovremeno. Okeani ključaju i noćno nebo postaje svjetlije od dnevnog neba koje danas vidimo sa Zemlje. Sa samo šest miliona godina do konačnog sažimanja, svi preživjeli oblici života moraju ili ostati duboko unutar planeta ili razviti sofisticirane i efikasne mehanizme hlađenja.

Nakon konačnog uništenja najprije klastera, a potom i samih galaksija, zvijezde su sljedeće na liniji vatre. Da se ništa drugo nije dogodilo, zvijezde bi se, prije ili kasnije, sudarile i uništile jedna drugu suočene sa kontinuiranom i sverazarajućom kompresijom. Međutim, takva okrutna sudbina će ih zaobići jer će se zvijezde urušiti na postepeniji način mnogo prije nego što Univerzum postane dovoljno gust da dođe do sudara zvijezda. Kada temperatura pozadinskog zračenja koja se neprekidno skuplja premaši temperaturu površine zvijezde, koja je između četiri i šest hiljada stepeni Kelvina, polje zračenja može značajno promijeniti strukturu zvijezda. I iako se nuklearne reakcije nastavljaju u dubinama zvijezda, njihove površine isparavaju pod utjecajem vrlo jakog vanjskog polja zračenja. Dakle, glavni razlog uništenja zvijezda je pozadinsko zračenje.

Kada zvijezde počnu da isparavaju, veličina Univerzuma je oko dvije hiljade puta manja od današnje. Tokom ove turbulentne ere, noćno nebo izgleda sjajno kao površina Sunca. Kratkoću preostalog vremena teško je zanemariti: najjače zračenje otklanja svaku sumnju da je do kraja ostalo manje od milion godina. Svaki astronom koji ima dovoljno tehnološkog znanja da doživi ovo doba možda će se s rezigniranim čuđenjem prisjetiti da uzavreli kotao Univerzuma koji promatraju – zvijezde zamrznute na nebu sjajnom poput Sunca – nije ništa manje nego povratak Olbersovog paradoksa o beskonačno star i statičan Univerzum.

Svaka zvjezdana jezgra ili smeđi patuljci, koji prežive ovu eru isparavanja, bit će raskomadani na najneceremoničniji način. Kada temperatura pozadinskog zračenja dostigne deset miliona stepeni Kelvina, što je uporedivo sa trenutnim stanjem centralnih regiona zvijezda, svako preostalo nuklearno gorivo može se zapaliti i dovesti do snažne i spektakularne eksplozije. Tako će zvjezdani objekti koji uspiju preživjeti isparavanje doprinijeti opštoj atmosferi kraja svijeta, pretvarajući se u fantastične hidrogenske bombe.

Planete u svemiru koji se smanjuje dijelit će sudbinu zvijezda. Džinovske kugle plina, poput Jupitera i Saturna, isparavaju mnogo lakše od zvijezda i za sobom ostavljaju samo centralna jezgra, koja se ne razlikuju od zemaljskih planeta. Bilo koja tečna voda je odavno isparila sa površina planeta, a vrlo brzo će njihove atmosfere slijediti njihov primjer. Ostaje samo gola i neplodna pustoš. Kamenite površine se tope, a slojevi tekućeg kamena se postepeno zgušnjavaju, na kraju zahvatajući čitavu planetu. Gravitacija sprečava umiruće rastopljene ostatke da odlete i stvaraju teške silikatne atmosfere, koje se, zauzvrat, odlijevaju u svemir. Planete koje isparavaju, uranjajući u zasljepljujući plamen, nestaju bez traga.

Kako planete napuštaju scenu, atomi međuzvjezdanog prostora počinju se raspadati na svoje sastavne jezgre i elektrone. Pozadinsko zračenje postaje toliko snažno da fotoni (čestice svjetlosti) dobijaju dovoljno energije da oslobode elektrone. Kao rezultat toga, u posljednjih nekoliko stotina hiljada godina, atomi prestaju postojati i materija se raspada u nabijene čestice. Pozadinsko zračenje snažno stupa u interakciju s ovim nabijenim česticama, uzrokujući da se materija i zračenje usko isprepliću. Kosmički pozadinski fotoni, koji su nesmetano putovali skoro šezdeset milijardi godina od rekombinacije, stižu na površinu svog "sljedećeg" raspršenja.

Rubikon je pređen kada se Univerzum smanji na jednu desetohiljaditu svoju sadašnju veličinu. U ovoj fazi, gustina zračenja premašuje gustinu materije - to je bio slučaj samo neposredno nakon Velikog praska. Radijacija ponovo počinje da dominira Univerzumom. Budući da se materija i zračenje ponašaju drugačije jer su podvrgnuti kompresiji, daljnja kompresija se neznatno mijenja kada Univerzum prođe kroz ovu tranziciju. Ostalo je samo deset hiljada godina.

Kada preostaju samo tri minute do konačne kompresije, atomska jezgra počinju da se raspadaju. Ovaj raspad se nastavlja do posljednje sekunde, kojom će se uništiti sva slobodna jezgra. Ova era antinukleosinteze se veoma značajno razlikuje od brze nukleosinteze koja se dogodila u prvih nekoliko minuta primarne ere. U prvih nekoliko minuta kosmičke istorije formirani su samo najlakši elementi, uglavnom vodonik, helijum i malo litijuma. U posljednjih nekoliko minuta u svemiru je prisutan veliki broj teških jezgara. Jezgra gvožđa drže najjače veze, tako da je za njihovo raspadanje potrebno najviše energije po čestici. Međutim, Univerzum koji se smanjuje stvara sve više temperature i energije: prije ili kasnije, čak i jezgra željeza će umrijeti u ovom suludo destruktivnom okruženju. U poslednjoj sekundi života Univerzuma, u njemu ne ostaje nijedan hemijski element. Protoni i neutroni ponovo postaju slobodni - baš kao u prvoj sekundi kosmičke istorije.

Ako u ovoj epohi u Univerzumu ostane barem nešto života, trenutak uništenja jezgara postaje tačka zbog koje se ne vraćaju. Nakon ovog događaja, u Univerzumu neće ostati ništa što čak i izbliza liči na zemaljski život baziran na ugljiku. U svemiru neće ostati ugljika. Svaki organizam koji uspije preživjeti nuklearni raspad mora pripadati istinski egzotičnoj vrsti. Možda bi stvorenja zasnovana na snažnoj interakciji mogla vidjeti posljednju sekundu života Univerzuma.

Posljednja sekunda uvelike liči na film o Velikom prasku koji se igra unazad. Nakon raspada jezgara, kada samo jedna mikrosekunda dijeli Univerzum od uništenja, sami protoni i neutroni se raspadaju, a Univerzum se pretvara u more slobodnih kvarkova. Kako se kompresija nastavlja, Univerzum postaje topliji i gušći, a čini se da se zakoni fizike unutar njega mijenjaju. Kada Univerzum dostigne temperaturu od oko 10 15 stepeni Kelvina, slaba nuklearna sila i elektromagnetna sila se kombinuju da formiraju elektroslabu silu. Ovaj događaj je neka vrsta kosmološke fazne tranzicije, koja nejasno podsjeća na transformaciju leda u vodu. Kako se približavamo višim energijama, približavajući se kraju vremena, mi se udaljavamo od direktnih eksperimentalnih dokaza, uzrokujući da narativ, htjeli mi to ili ne, postaje spekulativniji. A mi ipak nastavljamo. Uostalom, Univerzumu je ostalo još 10-11 sekundi istorije.

Sljedeća važna tranzicija se događa kada se jaka sila spoji sa elektroslabom silom. Ovaj događaj se zove veliko ujedinjenje, kombinuje tri od četiri fundamentalne sile prirode: jaku nuklearnu silu, slabu nuklearnu silu i elektromagnetnu silu. Ovo ujedinjenje se dešava na neverovatno visokoj temperaturi od 10 28 stepeni Kelvina, kada je Univerzumu preostalo samo 10 -37 sekundi života.

Posljednji veliki događaj koji možemo označiti u našem kalendaru je ujedinjenje gravitacije sa ostale tri sile. Ovaj ključni događaj se dešava kada Univerzum u kolapsu dostigne temperaturu od oko 10 32 stepena Kelvina, a Big Crunch je udaljen samo 10 -43 sekunde. Ova temperatura ili energija se obično naziva Plankova veličina. Nažalost, naučnici nemaju samodosljednu fizičku teoriju za ovu energetsku skalu, gdje su sve četiri fundamentalne sile prirode kombinovane u jednu. Kada se ovo ujedinjenje četiri sile dogodi tokom rekompresije, naše moderno razumijevanje zakona fizike gubi svoju adekvatnost. Ne znamo šta će se dalje dogoditi.

Fino podešavanje našeg univerzuma

Sagledavši nemoguće i nevjerovatne događaje, zadržimo se na najneobičnijem događaju koji se dogodio - nastanku života. Naš Univerzum je prilično ugodno mjesto za život kakvog poznajemo. Zapravo, sva četiri astrofizička prozora igraju važnu ulogu u njegovom razvoju. Planete, najmanji prozor astronomije, daju životu dom. Oni pružaju "Petrijeve posude" u kojima život može nastati i evoluirati. Važnost zvijezda je također očigledna: one su izvor energije neophodne za biološku evoluciju. Druga temeljna uloga zvijezda je da, poput alhemičara, formiraju elemente teže od helijuma: ugljik, kisik, kalcij i druge jezgre koje čine oblike života koje poznajemo.

Galaksije su takođe izuzetno važne, iako to nije tako očigledno. Bez kohezivnog uticaja galaksija, teški elementi koje proizvode zvezde bili bi rasuti po svemiru. Ovi teški elementi su osnovni gradivni blokovi koji čine i planete i sve oblike života. Galaksije, sa svojim velikim masama i snažnom gravitacionom privlačnošću, zadržavaju hemijski obogaćeni gas koji je ostao nakon smrti zvijezda da ne odleti. Ovaj prethodno obrađeni gas se naknadno ugrađuje u buduće generacije zvijezda, planeta i ljudi. Dakle, gravitaciono privlačenje galaksija osigurava laku dostupnost teških elemenata za naredne generacije zvijezda i za formiranje stenovitih planeta poput naše Zemlje.

Ako govorimo o najvećim udaljenostima, onda sam Univerzum mora imati potrebna svojstva da omogući nastanak i razvoj života. I dok nemamo ništa što bi ni izdaleka ličilo na potpuno razumijevanje života i njegove evolucije, jedan osnovni zahtjev je relativno siguran: potrebno je mnogo vremena. Pojava čovjeka na našoj planeti trajala je oko četiri milijarde godina, a spremni smo se kladiti da u svakom slučaju mora proći najmanje milijardu godina da bi se pojavio inteligentni život. Dakle, svemir u cjelini mora preživjeti milijarde godina da bi omogućio razvoj života, barem u slučaju biologije koja čak i maglovito nalikuje našoj.

Svojstva našeg univerzuma kao celine takođe omogućavaju da se obezbedi hemijsko okruženje pogodno za razvoj života. Iako se teži elementi poput ugljika i kisika sintetiziraju u zvijezdama, vodonik je također vitalna komponenta. Dio je dva od tri atoma vode, H 2 O, važne komponente života na našoj planeti. Posmatrajući ogroman ansambl mogućih univerzuma i njihova moguća svojstva, primjećujemo da bi kao rezultat primordijalne nukleosinteze sav vodik mogao biti prerađen u helijum i još teže elemente. Ili se svemir mogao proširiti tako brzo da se protoni i elektroni nikada nisu sreli da bi formirali atome vodika. Međutim, svemir bi mogao završiti bez stvaranja atoma vodika koji čine molekule vode, bez kojih ne bi bilo običnog života.

Uzimajući ova razmatranja u obzir, postaje jasno da naš Univerzum zaista ima potrebne karakteristike da omogući naše postojanje. S obzirom na zakone fizike, određene vrijednostima fizičkih konstanti, veličinom fundamentalnih sila i masama elementarnih čestica, naš Univerzum prirodno stvara galaksije, zvijezde, planete i život. Da su fizički zakoni malo drugačiji, naš svemir bi mogao biti potpuno nenastanjen i astronomski ekstremno siromašan.

Ilustrirajmo potrebno fino podešavanje našeg Univerzuma malo detaljnije. Galaksije, jedan od astrofizičkih objekata neophodnih za život, nastaju kada gravitacija nadvlada širenje Univerzuma i izazove kompresiju lokalnih područja. Da je sila gravitacije mnogo slabija ili stopa kosmološke ekspanzije mnogo veća, tada u svemiru do sada ne bi bilo ni jedne galaksije. Univerzum bi nastavio da se raspršuje, ali ne bi sadržavao ni jednu gravitaciono povezanu strukturu, barem u ovom trenutku kosmičke istorije. S druge strane, da je sila gravitacije bila mnogo veća ili je stopa širenja svemira bila mnogo niža, tada bi se cijeli Univerzum ponovo urušio u Velikom Crunchu mnogo prije nego što je počelo formiranje galaksija. U svakom slučaju, u našem modernom Univerzumu ne bi bilo života. To znači da zanimljiv slučaj Univerzuma ispunjenog galaksijama i drugim strukturama velikih razmjera zahtijeva prilično delikatan kompromis između snage gravitacije i brzine širenja. I naš Univerzum je ostvario upravo takav kompromis.

Što se tiče zvijezda, potrebno fino podešavanje fizičke teorije povezano je sa još strožim uvjetima. Reakcije fuzije koje se dešavaju u zvijezdama služe dvije ključne uloge neophodne za evoluciju života: stvaranje energije i proizvodnja teških elemenata kao što su ugljik i kisik. Da bi zvijezde odigrale svoju ulogu, moraju dugo živjeti, dostići dovoljno visoke centralne temperature i biti dovoljno česte. Da bi svi ovi dijelovi slagalice stali na svoje mjesto, Univerzum mora biti obdaren širokim spektrom posebnih svojstava.

Vjerojatno najjasniji primjer može pružiti nuklearna fizika. Reakcije fuzije i nuklearna struktura ovise o snazi ​​jake sile. Atomske jezgre postoje kao povezane strukture jer je jaka sila u stanju da drži protone blizu jedan drugom, iako električna odbojna sila pozitivno nabijenih protona teži da razdvoji jezgro. Kada bi jaka interakcija bila samo malo slabija, onda jednostavno ne bi bilo teških jezgara. Tada ne bi bilo ugljenika u Univerzumu, a samim tim ni oblika života koji se zasnivaju na ugljeniku. S druge strane, kada bi jaka nuklearna sila bila još jača, tada bi se dva protona mogla spojiti u parove koji se nazivaju diprotoni. U ovom slučaju, jaka interakcija bi bila toliko jaka da bi se svi protoni u svemiru spojili u diprotone ili čak veće nuklearne strukture, i jednostavno ne bi ostalo običnog vodika. Bez vodonika ne bi bilo vode u Univerzumu, a samim tim ni oblika života kakve poznajemo. Na našu sreću, naš Univerzum ima pravu količinu jake sile da omogući vodonik, vodu, ugljik i druge bitne sastojke za život.

Isto tako, kada bi slaba nuklearna sila imala potpuno drugačiju snagu, imala bi značajan utjecaj na evoluciju zvijezda. Kada bi slaba interakcija bila mnogo jača, na primjer, u odnosu na jaku, tada bi se nuklearne reakcije u unutrašnjosti zvijezda odvijale mnogo većim brzinama, zbog čega bi se životni vijek zvijezda značajno smanjio. Također bismo morali promijeniti ime slabe interakcije. Univerzum ima malo slobode u ovom pitanju, zbog raspona zvjezdanih masa - male zvijezde žive duže i mogu se koristiti za kontrolu biološke evolucije umjesto našeg Sunca. Međutim, degenerisani pritisak gasa (iz kvantne mehanike) sprečava zvezde da sagore vodonik kada njihova masa postane premala. Tako bi se čak i životni vijek najdugovječnijih zvijezda ozbiljno smanjio. Čim maksimalni životni vek zvezde padne ispod granice od milijardu godina, razvoj života je odmah ugrožen. Stvarna vrijednost slabe sile je milione puta manja od jake, što dopušta Suncu da polako i lako sagorijeva svoj vodonik, što je potrebno za evoluciju života na Zemlji.

Zatim bismo trebali razmotriti planete - najmanje astrofizičke objekte neophodne za život. Formiranje planeta zahtijeva od Univerzuma da proizvodi teške elemente, a samim tim i ista nuklearna ograničenja koja su već opisana gore. Osim toga, postojanje planeta zahtijeva da pozadinska temperatura svemira bude dovoljno niska da se čvrste tvari mogu kondenzirati. Kada bi naš Univerzum bio samo šest puta manji nego što je sada, a samim tim i hiljadu puta topliji, tada bi čestice međuzvjezdane prašine isparile i jednostavno ne bi bilo sirovina za formiranje kamenih planeta. U ovom vrućem hipotetičkom Univerzumu, čak bi i formiranje džinovskih planeta bilo krajnje potisnuto. Srećom, naš svemir je dovoljno hladan da omogući formiranje planeta.

Drugo razmatranje je dugoročna stabilnost Sunčevog sistema odmah nakon njegovog formiranja. U našoj modernoj galaksiji, i interakcije i susreti sa zvezdama su retki i slabi zbog veoma niske gustine zvezda. Kada bi naša Galaksija sadržavala isti broj zvijezda, ali je bila sto puta manja, povećana gustina zvijezda dovela bi do prilično velike vjerovatnoće da neka druga zvijezda uđe u naš Sunčev sistem, što bi uništilo orbite planeta. Takav kosmički sudar mogao bi promijeniti Zemljinu orbitu i učiniti našu planetu nenastanjivom ili čak izbaciti Zemlju iz Sunčevog sistema. U svakom slučaju, takva kataklizma bi značila kraj života. Na sreću, u našoj galaksiji, procijenjeno vrijeme za naš Sunčev sistem da preživi sudar koji mijenja kurs je mnogo duže od vremena koje bi bilo potrebno da se život razvije.

Vidimo da dugovječni Univerzum, koji sadrži galaksije, zvijezde i planete, zahtijeva prilično poseban skup osnovnih konstantnih vrijednosti koje određuju vrijednosti osnovnih sila. Dakle, ovo zahtijeva fino podešavanje postavlja osnovno pitanje: Zašto naš Univerzum ima upravo ta specifična svojstva koja na kraju dovode do života? Na kraju krajeva, činjenica da su fizički zakoni upravo takvi da dozvoljavaju naše postojanje je zaista izuzetna koincidencija. Kao da je svemir nekako znao da dolazimo. Naravno, da su uslovi bili drugačiji, nas jednostavno ne bi bilo i ne bi imao ko da razmišlja o ovom pitanju. Međutim, pitanje "Zašto?" ovo nikuda ne nestaje.

Razumijevanje toga Zašto fizički zakoni, upravo takvi kakvi jesu, dovode nas do granice razvoja moderne nauke. Preliminarna objašnjenja su već iznesena, ali pitanje ostaje otvoreno. Od dvadesetog veka nauka je pružala dobro radno razumevanje sta postoje naši zakoni fizike, možemo se nadati da će nam nauka dvadeset prvog veka dati razumevanje Zašto fizički zakoni imaju upravo ovaj oblik. Neki nagoveštaji u ovom pravcu se već počinju pojavljivati, kao što ćemo sada videti.

Eternal Difficulty

Ova prividna podudarnost (da Univerzum ima upravo ona posebna svojstva koja omogućavaju nastanak i evoluciju života) izgleda mnogo manje čudesna ako prihvatimo da je naš Univerzum - područje prostor-vremena s kojim smo povezani - samo jedno od bezbroj drugih univerzuma. Drugim riječima, naš Univerzum je samo mali dio multiverzum- ogroman ansambl svemira, od kojih svaki ima svoje verzije zakona fizike. U ovom slučaju, kompletan skup univerzuma bi ostvario sve mnoge moguće verzije zakona fizike. Život će se, međutim, razvijati samo u onim određenim svemirima koji imaju željenu verziju fizičkih zakona. Tada postaje očigledna činjenica da živimo u Univerzumu sa svojstvima neophodnim za život.

Hajde da razjasnimo razliku između "drugih univerzuma" i "drugih delova" našeg Univerzuma. Geometrija prostor-vremena velikih razmjera može biti vrlo složena. Trenutno živimo u homogenom komadu Univerzuma, čija je dijametralna veličina oko dvadeset milijardi svjetlosnih godina. Ovo područje predstavlja dio prostora koji može imati uzročno-posljedično djelovanje na nas u datom trenutku. Kako se Univerzum kreće u budućnost, područje prostor-vremena koje može uticati na nas će se povećavati. U tom smislu, kako naš Univerzum stari, on će sadržavati više prostora-vremena. Međutim, možda postoje i druge regije prostor-vremena koje nikad neće se naći u uzročno-posledičnoj vezi sa našim delom Univerzuma, koliko god dugo čekali i koliko god naš Univerzum postao star. Ove druge regije rastu i evoluiraju potpuno nezavisno od fizičkih događaja koji se dešavaju u našem Univerzumu. Takva područja pripadaju drugim univerzumima.

Jednom kada prihvatimo mogućnost postojanja drugih univerzuma, skup slučajnosti koje imamo u našem Univerzumu izgleda mnogo ugodnije. Ali da li ovaj koncept drugih univerzuma zaista ima toliko smisla? Da li je moguće prirodno smjestiti više svemira u okvire teorije Velikog praska, na primjer, ili barem razumna proširenja iste? Iznenađujuće, odgovor je potvrdan.

Andrei Linde, ugledni ruski kosmolog koji trenutno radi na Stanfordu, predstavio je koncept vječna inflacija. Grubo govoreći, ova teorijska ideja znači da u svakom trenutku, neka regija prostor-vremena, koja se nalazi negdje u multiverzumu, doživljava fazu inflatorne ekspanzije. Prema ovom scenariju, prostorno-vremenska pjena, kroz mehanizam inflacije, kontinuirano rađa nove svemire (kao što je već rečeno u prvom poglavlju). Neki od ovih regiona koji se šire inflatorno će evoluirati u zanimljive svemire poput našeg lokalnog dijela prostor-vremena. Imaju fizičke zakone koji upravljaju formiranjem galaksija, zvijezda i planeta. Neka od ovih područja mogu čak razviti inteligentan život.

Ova ideja ima i fizičko značenje i značajnu unutrašnju privlačnost. Čak i kada bi naš Univerzum, naša lokalna regija prostor-vremena, umro sporom i bolnom smrću, uvijek bi postojali drugi svemiri uokolo. Uvijek će biti nešto drugo. Ako se multiverzum posmatra iz šire perspektive, obuhvatajući čitav ansambl univerzuma, onda se može smatrati zaista večnim.

Ova slika kosmičke evolucije graciozno zaobilazi jedno od najneugodnijih pitanja koja se pojavljuju u kosmologiji dvadesetog veka: ako je svemir započeo velikim praskom koji se dogodio prije samo deset milijardi godina, šta se dogodilo prije tog velikog praska? Ovo teško pitanje „šta je bilo kada još nije bilo ničega“ služi kao granica između nauke i filozofije, između fizike i metafizike. Možemo ekstrapolirati fizički zakon unazad u vrijeme kada je Univerzum bio star samo 10-43 sekunde, iako kako se približavamo ovoj tački nesigurnost našeg znanja će se povećavati, a ranije ere općenito su nedostupne modernim naučnim metodama. Međutim, nauka ne miruje, a određeni napredak se već počinje pojavljivati ​​u ovoj oblasti. Unutar šireg konteksta koji koncept multiverzuma i vječne inflacije pruža, zaista možemo formulirati odgovor: prije Velikog praska postojao je (i još uvijek postoji!) pjenasti region visokoenergetskog prostor-vremena. Iz ove kosmičke pjene, prije desetak milijardi godina, rođen je naš vlastiti Univerzum, koji nastavlja da se razvija i danas. Slično tome, drugi univerzumi nastavljaju da se rađaju, a ovaj proces se može nastaviti beskonačno. Doduše, ovaj odgovor ostaje pomalo nejasan i možda pomalo nezadovoljavajući. Ipak, fizika je već dostigla tačku u kojoj možemo barem početi rješavati ovo dugotrajno pitanje.

Sa konceptom multiverzuma dobijamo sledeći nivo Kopernikanske revolucije. Kao što naša planeta nema posebno mjesto u našem Sunčevom sistemu, a naš Sunčev sistem nema poseban status u Univerzumu, tako ni naš Univerzum nema posebno mjesto u gigantskoj kosmičkoj mješavini univerzuma koji čine multiverzum .

Darwinov pogled na svemire

Prostor-vrijeme našeg Univerzuma postaje sve složeniji kako stari. Na samom početku, odmah nakon Velikog praska, naš univerzum je bio veoma gladak i homogen. Takvi početni uslovi bili su neophodni da bi Univerzum evoluirao u svoj moderni oblik. Međutim, kako se svemir razvija, kao rezultat galaktičkih i zvjezdanih procesa, nastaju crne rupe koje prožimaju prostor-vrijeme svojim unutrašnjim singularitetima. Dakle, crne rupe stvaraju ono što se može smatrati rupama u prostor-vremenu. U principu, ovi singularnosti bi takođe mogli da obezbede veze sa drugim univerzumima. Može se desiti i da se u singularitetu crne rupe rode novi univerzumi – dečji univerzumi, o čemu smo govorili u petom poglavlju. U ovom slučaju, naš Univerzum može roditi novi univerzum povezan s našim kroz crnu rupu.

Ako se ovaj lanac rasuđivanja prati do njegovog logičnog kraja, nastaje izuzetno zanimljiv scenarij za evoluciju univerzuma u multiverzumu. Ako svemiri mogu roditi nove svemire, onda se koncepti naslijeđa, mutacije, pa čak i prirodne selekcije mogu pojaviti u fizičkoj teoriji. Ovaj koncept evolucije branio je Lee Smolin, fizičar i specijalista za opću relativnost i kvantnu teoriju polja.

Pretpostavimo da singularnosti unutar crnih rupa mogu izroditi druge svemire, kao što je slučaj sa rađanjem novih univerzuma, o čemu smo raspravljali u prethodnom poglavlju. Kako ovi drugi univerzumi evoluiraju, oni obično gube svoju uzročnu vezu s našim vlastitim svemirom. Međutim, ovi novi univerzumi ostaju povezani s našim kroz singularitet koji se nalazi u središtu crne rupe. - Recimo sada da su zakoni fizike u ovim novim svemirima slični zakonima fizike u našem Univerzumu, ali ne apsolutno. U praksi, ova izjava znači da fizičke konstante, vrijednosti fundamentalne sile i mase čestica imaju slične, ali ne i ekvivalentne vrijednosti. Drugim riječima, novi univerzum nasljeđuje set fizičkih zakona od matičnog univerzuma, ali ti zakoni mogu biti malo drugačiji, što je vrlo slično mutacijama gena tokom reprodukcije flore i faune Zemlje. U ovom kosmološkom okruženju, rast i ponašanje novog univerzuma će ličiti, ali ne baš, na evoluciju originalnog matičnog univerzuma. Stoga je ova slika naslijeđa univerzuma potpuno analogna slici bioloških oblika života.

Uz naslijeđe i mutacije, ovaj ekosistem univerzuma preuzima fascinantnu mogućnost Darwinove evolucijske sheme. Iz komološko-darvinističke perspektive, “uspješni” svemiri su oni koji stvaraju veliki broj crnih rupa. Budući da crne rupe nastaju formiranjem i smrću zvijezda i galaksija, ovi uspješni svemiri moraju sadržavati veliki broj zvijezda i galaksija. Osim toga, formiranje crnih rupa traje dosta vremena. Galaksije u našem svemiru nastaju u periodu od oko milijardu godina; masivne zvijezde žive i umiru u kraćim vremenskim periodima, mjerenim milionima godina. Da bi omogućio formiranje velikog broja zvijezda i galaksija, svaki uspješan univerzum ne samo da mora imati prave vrijednosti fizičkih konstanti, već mora biti i relativno dugovječan. Sa zvijezdama, galaksijama i dugim životnim vijekom, svemir bi mogao omogućiti razvoj života. Drugim riječima, uspješni univerzumi automatski imaju gotovo prave karakteristike za nastanak bioloških oblika života.

Evolucija složene kolekcije univerzuma u cjelini odvija se na način analogan biološkoj evoluciji na Zemlji. Uspješni univerzumi stvaraju veliki broj crnih rupa i rađaju veliki broj novih svemira. Ove astronomske "bebe" nasljeđuju od svojih majčinih univerzuma različite vrste fizičkih zakona s malim modifikacijama. One mutacije koje dovode do stvaranja još većeg broja crnih rupa dovode i do stvaranja više "djece". Kako se ovaj ekosistem univerzuma razvija, najčešće se susreću svemiri koji formiraju nevjerovatan broj crnih rupa, zvijezda i galaksija. Ti isti univerzumi imaju najveće šanse za život. Naš Univerzum, iz bilo kojeg razloga, ima samo karakteristike da dugo živi i formira mnoge zvijezde i galaksije: prema ovoj ogromnoj darvinističkoj shemi, naš vlastiti Univerzum je uspješan. Posmatrano iz ove šire perspektive, naš Univerzum nije ni neobičan ni fino podešen; to je, prije, običan, i stoga očekivan, univerzum. Iako je ova slika evolucije i dalje spekulativna i kontroverzna, ona pruža elegantno i uvjerljivo objašnjenje zašto naš svemir ima svojstva koja opažamo.

Pomeranje granica vremena

U biografiji kosmosa pred vama, pratili smo razvoj Univerzuma od njegovog blistavog, jedinstvenog početka, preko toplog i poznatog neba modernog vremena, preko čudnih smrznutih pustinja, do njegove konačne smrti u vječnoj tami. Kako pokušavamo zaviriti još dublje u mračni ponor, naše prediktivne sposobnosti značajno se pogoršavaju. Prema tome, naša hipotetička putovanja kroz kosmičko vrijeme moraju biti završena, ili barem postati užasno nekompletna, u nekoj budućoj epohi. U ovoj knjizi smo konstruisali vremensku skalu koja obuhvata stotine kosmoloških decenija. Neki čitaoci će bez sumnje osjetiti da smo svoju priču odnijeli predaleko s povjerenjem, dok se drugi mogu zapitati kako smo mogli stati na tački koja je, u poređenju s vječnošću, tako blizu samom početku.

U jednu stvar možemo biti sigurni. Na svom putovanju u tamu budućnosti, Univerzum pokazuje izvanrednu kombinaciju prolaznosti i nepromjenjivosti, usko isprepletene. I premda će sam Univerzum izdržati test vremena, u budućnosti neće ostati gotovo ništa što čak i izdaleka liči na sadašnjost. Najtrajnija karakteristika našeg univerzuma koji se stalno razvija je promjena. A ovaj univerzalni proces tekućih promjena zahtijeva proširenu kosmološku perspektivu, drugim riječima, potpunu promjenu našeg pogleda na najveće razmjere. Budući da se Univerzum stalno mijenja, moramo pokušati razumjeti trenutnu kosmološku eru, tekuću godinu, pa čak i danas. Svaki trenutak u istoriji svemira predstavlja jedinstvenu priliku, šansu za postizanje veličine, avanturu koju treba proživjeti. Prema Kopernikanskom principu vremena, svaka buduća era puna je novih mogućnosti.

Međutim, nije dovoljno pasivno se izjašnjavati o neminovnosti događaja i „bez žalosti neka se desi ono što se mora dogoditi“. Odlomak koji se često pripisuje Haksliju kaže da „ako stavite šest majmuna za pisaće mašine i pustite ih da kucaju šta god žele milionima godina, oni bi na kraju napisali sve knjige u Britanskom muzeju“. Ovi izmišljeni majmuni su dugo bili citirani kao primjer kad god se govori o nejasnoj ili neodrživoj misli, kao potvrda nevjerovatnih događaja, ili čak implicitno umanjivanje velikih dostignuća ljudskih ruku, uz insinuaciju da nisu ništa drugo do sretna nesreća među veliki broj neuspeha. Uostalom, ako se nešto može dogoditi, sigurno će se dogoditi, zar ne?

Međutim, čak i naše razumijevanje budućnosti svemira, koje je tek u povojima, otkriva očiglednu apsurdnost ovog gledišta. Jednostavna računica sugerira da bi bilo potrebno skoro pola miliona kosmoloških decenija (mnogo više godina od broja protona u svemiru) da nasumično odabrani majmuni naprave samo jednu knjigu.

Univerzumu je suđeno da potpuno promijeni svoj karakter, i to više puta, prije nego što ti isti majmuni uopće počnu izvršavati zadatak koji im je dodijeljen. Za manje od sto godina ovi majmuni će umrijeti od starosti. Za pet milijardi godina, Sunce će, pretvorivši se u crvenog diva, spaliti Zemlju, a sa njom i sve pisaće mašine. Za četrnaest kosmoloških decenija sve će zvijezde u svemiru izgorjeti i majmuni više neće moći vidjeti tipke pisaćih mašina. Do dvadesete kosmološke decenije, Galaksija će izgubiti svoj integritet, a majmuni će imati vrlo realne šanse da ih proguta crna rupa u centru Galaksije. Čak i protoni koji čine majmune i njihov rad su predodređeni da se raspadnu prije isteka četrdeset kosmoloških decenija: opet, mnogo prije nego što je njihov herkulovski rad uopće otišao dovoljno daleko. Ali čak i da su majmuni uspjeli preživjeti ovu katastrofu i nastaviti svoj rad u slabom sjaju koji emituju crne rupe, njihov trud bi i dalje bio uzaludan u stotoj kosmološkoj deceniji, kada će posljednje crne rupe napustiti svemir u eksploziji. Ali čak i da su majmuni preživjeli ovu katastrofu i živjeli, recimo, do sto pedesete kosmološke decenije, samo bi dobili priliku da se suoče s krajnjom opasnošću kosmološke fazne tranzicije.

I iako će do sto pedesete kosmološke decenije majmuni, pisaće mašine i štampani listovi biti uništeni više puta, samo vrijeme, naravno, neće završiti. Dok gledamo u tamu budućnosti, više smo ograničeni nedostatkom mašte i možda neadekvatnošću fizičkog razumijevanja nego istinski oskudnim skupom detalja. Niži nivoi energije i prividni nedostatak aktivnosti koji čekaju Univerzum više su nego nadoknađeni povećanom količinom vremena koje mu je na raspolaganju. Možemo se radovati neizvjesnoj budućnosti s optimizmom. I iako je našem ugodnom svijetu suđeno da nestane, ogroman broj zanimljivih fizičkih, astronomskih, bioloških, a možda čak i intelektualnih događaja još uvijek čekaju u svojim krilima dok naš Univerzum nastavlja svoje putovanje u vječnu tamu.

Prostorno-vremenska kapsula

Nekoliko puta smo kroz ovu istoriju Univerzuma naišli na mogućnost slanja signala drugim univerzumima. Kada bismo, na primjer, mogli stvoriti svemir u laboratorijskom okruženju, šifrirani signal bi mu se mogao prenijeti prije nego što izgubi uzročnu vezu s našim vlastitim Univerzumom. Ali da možete poslati takvu poruku, šta biste napisali u njoj?

Verovatno biste želeli da sačuvate samu suštinu naše civilizacije: umetnost, književnost i nauku. Svaki čitatelj će imati neku ideju o tome koje dijelove naše kulture treba sačuvati na ovaj način. Dok bi svako imao svoje mišljenje o ovome, postupili bismo vrlo nesavesno da nismo dali bar neki predlog za arhiviranje nekog dela naše kulture. Kao primjer, nudimo inkapsuliranu verziju nauke, tačnije, fizike i astronomije. Među najosnovnijim porukama mogu biti sljedeće:

Materija se sastoji od atoma, koji se sastoje od manjih čestica.

Na malim udaljenostima, čestice pokazuju valna svojstva.

Prirodom upravljaju četiri fundamentalne sile.

Univerzum se sastoji od prostora-vremena koje se razvija.

Naš univerzum sadrži planete, zvijezde i galaksije.

Fizički sistemi evoluiraju u stanja niže energije i rastućeg poremećaja.

Ovih šest tačaka, čija bi univerzalna uloga do sada trebala biti jasna, mogu se smatrati blagom naših dostignuća u fizičkim naukama. Ovo su možda najvažniji fizički koncepti koje je naša civilizacija do sada otkrila. Ali ako su ovi koncepti blago, onda njihova kruna sigurno mora biti naučna metoda. Ako postoji naučna metoda, onda se uz dovoljno vremena i truda svi ovi rezultati dobijaju automatski. Kada bi bilo moguće prenijeti u drugi univerzum samo jedan koncept koji predstavlja intelektualna dostignuća naše kulture, najvrijednija poruka bila bi naučna metoda.

Živimo u čudnim vremenima, kada pisci i filmaši bukvalno bujaju od fantazija o kraju svijeta. Zapravo, naš kraj neće biti poput filmskog scenarija sa sretnim završetkom: ako je Univerzumu suđeno da nestane, ljudi će jednostavno biti odneseni kao zrno pijeska sa plaže. Nećemo moći zaustaviti ovaj proces. I, najvjerovatnije, nećemo imati vremena ni da shvatimo šta se dešava.

10. Inteligentno uništavanje

Prije izuma nuklearnog oružja, niko nije mogao zamisliti da jedna bomba može uništiti cijeli grad. Međutim, sve se promijenilo nakon napada na Hirošimu 6. avgusta 1945. godine. Ovo je prvi put da se ljudi susreću s tehnologijom takve destruktivne moći. To je dovelo do koncepta "inteligentnog uništenja": jednog dana će osoba učiniti ili izmisliti nešto što će uništiti Univerzum. Dobre vijesti: sve naše nuklearne rezerve nisu dovoljne čak ni da unište Zemlju. Ali ko je rekao da smo mi jedina inteligentna bića u Univerzumu? .

9. Kraj igre

Jedna od najšokantnijih teorija o našoj stvarnosti je da je život samo kompjuterska simulacija. Prema filozofu Nicku Bostromu sa Univerziteta u Oksfordu, kako se kompjuteri neprestano poboljšavaju, ljudi će u jednom trenutku razviti tako moćne računarske sposobnosti da će moći i sami da simuliraju virtuelne svjetove. Osim ako neko ne ugasi program u kojem smo mi sami modeli. Nećemo ni imati vremena da shvatimo da je Univerzumu došao kraj.

8. Uništavanje temelja

Prema jednoj teoriji, naš svemir je moguć zbog postojanja fizičkih konstanti kao što su brzina svjetlosti ili masa protona. Da čak i jedna od ovih fundamentalnih konstanti ima drugačije značenje, onda jednostavno ne bismo postojali. Čudno je da su australski fizičari otkrili da se od Velikog praska konstanta fine strukture promijenila u prostoru i vremenu. To znači da su se druge konstante mogle promijeniti tokom vremena. A ako se ovo nastavi, jednog dana će se svemir jednostavno raspasti na male čestice. I planete i zvijezde će eksplodirati. Istina, to se neće dogoditi prije 3 milijarde godina.

7. Sudar sa drugim svemirom

Šta je izvan našeg Univerzuma? Verovatno drugi univerzumi. A ako je teorija više univerzuma tačna, onda jednog dana može doći do velikog sudara. Moguće je da se nešto slično već dogodilo, budući da je naš Univerzum zakrivljen. Međutim, sljedeći put posljedice bi mogle biti mnogo katastrofalnije. Drugi univerzum može postojati prema fizičkim zakonima koji se razlikuju od naših. Mogao bi se srušiti na nas brzinom koja je blizu svjetlosti. Kad bismo mogli gledati sudar u usporenoj snimci, izgledalo bi kao da na nas pada ogromno ogledalo.

6. Veliki stisak

Od Velikog praska, koji se dogodio prije 13,8 milijardi godina, svemir se širio. Većina fizičara vjeruje da je Univerzum beskonačan, ali postoji i suprotno mišljenje. Ako to nije slučaj, to znači da će u nekom trenutku početi da se smanjuje - poput talasa koji se kotrljaju nazad u okean. Univerzum će se smanjiti i srušiti u jednu tačku. Teoriju Big Crunch podržava Einsteinova teorija relativnosti. Međutim, ne brinite: ako se ovako nešto dogodi, proći će milijarde godina od sada.

5. Oscilirajući univerzum

Prema modernim idejama, Veliki prasak se dogodio iz singulariteta, odnosno iz jedne tačke. Ali odakle je došla ova tačka? Teorija oscilirajućeg univerzuma nudi svoje objašnjenje: Veliki prasak je nastao nakon kolapsa drugog svemira. To znači da će se naš Univerzum jednog dana ponovo skupiti u jednu tačku i iz nje će nastati novi svijet. Ono što je zanimljivo: ako je teorija tačna, to znači da nemamo pojma da li je naš Univerzum nastao nakon prvog kolapsa ili nakon milion prvog kolapsa.

4. Barijera smrti

Univerzum će se širiti dok ne dostigne fizičku barijeru. To je kao da je hokejaško klizalište napunjeno sa puno vode, a na kraju bi udarila o stranice i prestala da se širi. Prema proračunima, Univerzum će dostići barijeru za oko 3,7 milijardi godina. A vjerovatnoća da uopće postoji je 50%.

3. Velika apsorpcija

4. jula 2012. Veliki hadronski sudarač konačno je potvrdio postojanje Higsovog bozona. Takozvano “Higsovo polje” prožima Univerzum. Zanimljivo je da ovo polje može imati različita stanja – baš kao što materija može biti tečna, čvrsta i gasovita. Sada je polje na niskom energetskom nivou, ali može ići na viši ili čak niži. Posljednja opcija je, prema istraživačima, vjerovatnija. Ovaj energetski "pad" može biti uzrokovan kvantnom fluktuacijom. Kao rezultat, novo Higsovo polje male snage će formirati mehur koji će početi da se širi brzinom svetlosti i apsorbuje sve što mu se nađe na putu. Odnosno, naš Univerzum. Ali ova pesimistička teorija ima dvije svijetle tačke. Prvo, ostalo nam je još nekoliko milijardi godina. I drugo, sve će se dogoditi tako brzo da nećemo imati vremena da se uplašimo.

2. Veliko zamrzavanje

Scenario, poznat i kao toplotna smrt, zasniva se na drugom zakonu termodinamike - povećanju entropije u zatvorenim sistemima. Univerzum će se proširiti, a objekti u njemu će se udaljavati jedan od drugog. Kada entropija dostigne svoj maksimum, energija će biti ravnomjerno raspoređena i svi procesi će se zaustaviti. Zvezde će se ohladiti, materija će se raspasti... Jednom rečju, sve okolo će prestati da radi.

1. Veliki jaz

Univerzum je 68,3% sastavljen od misteriozne tamne energije, o kojoj fizičari ne znaju mnogo. Prije njegovog otkrića, naučnici su vjerovali da se širenje svemira ili usporilo ili zaustavilo od Velikog praska. Međutim, promatranjem supernova, astrofizičari su došli do zaključka da se ekspanzija zapravo ubrzava, a razlog tome je tamna energija. To je ono što može dovesti do onoga što se zove Big Rip. Ovaj scenarij smrti svemira temelji se na pretpostavci da s vremenom tamna energija dobiva na snazi, sve aktivnije „gurajući“ galaksije i kosmičke objekte, razbijajući sve postojeće veze i strukture. Jednom riječju, Univerzum će se raspasti na najsitnije čestice. Ali nećemo biti pozvani u finalnu emisiju - najvjerovatnije će čovječanstvo izumrijeti mnogo ranije.

Nevjerovatne činjenice

Jedna od najzanimljivijih stvari o Univerzumu je to premalo znamo o njoj.

I baš kao što želimo da znamo šta se dešava nakon smrti, nauka postavlja pitanje kako će Univerzum okončati svoje postojanje.

Naravno, onoliko koliko je osoba u stanju da razmišlja o takvim konceptima.

Ono što je zaista fascinantno je da postoji toliko mnogo teorija o ovoj temi, ali se one uvelike razlikuju jedna od druge.

Teorije sudnjeg dana

10. Veliki stisak

Najistaknutija teorija o tome kako je svemir počeo da postoji je teorija Velikog praska, kada je sva materija bila koncentrisana u jednoj beskonačno gustoj tački u ponoru.

Tada je nešto izazvalo eksploziju. Materija je izlivala nevjerovatnom brzinom, a to je na kraju dovelo do formiranja Univerzuma kakav danas poznajemo.

Veliki pritisak je, kao što ste verovatno već pretpostavili, - to je suprotno od teorije Velikog praska. Sva materija koja se izlila na početku postojanja sveta je pod uticajem gravitacije našeg Univerzuma.

Prema ovoj teoriji, gravitacija će na kraju uzrokovati da se proces širenja materije prvo uspori, a zatim potpuno zaustavi, a materija će početi da se skuplja.

Smanjenje će dovesti do toga da sve "stvari" (planete, zvijezde, galaksije, crne rupe, itd.) ponovo će završiti na jednoj centralnoj super gustoj tački.

Dakle, sva materija Univerzuma će se koncentrirati u beskonačno maloj tački.

Međutim, na osnovu sadašnjih saznanja, malo je vjerovatno da će se tako nešto dogoditi, jer se prema nedavno dobijenim činjenicama čini da je Univerzum širi se ubrzanim tempom.

9. Neizbežna toplotna smrt univerzuma

Zamislite toplotnu smrt kao sušta suprotnost Big Crunch-u. U ovom slučaju, gravitacija nije dovoljno jaka da savlada širenje materije, tako da Univerzum se nastavlja eksponencijalno širiti.

Galaksije se udaljavaju jedna od druge, a sveobuhvatna noć između njih postaje sve šira.

Univerzum se pokorava istim pravilima kao i svaki termodinamički sistem: toplota se ravnomerno raspoređuje po celom prostoru.

Tako će vjetar ravnomjerno raznijeti svu materiju, čak iu najhladnijim, najmračnijim i najsivijim kutovima.

Na kraju će se sve zvijezde, jedna po jedna, ugasiti, a neće biti dovoljno energije da zasjaju nove. Kao rezultat toga, cijeli Univerzum će potamniti.

Materija će ostati, ali će postojati u obliku čestica, a njihovo kretanje će biti nasumično. Univerzum će biti u stanju ravnoteže, a te će se čestice odbijati jedna od druge bez razmjene energije.

Kao rezultat toga, pojavit će se praznina u kojoj će "živeti" čestice.

Kako će smak svijeta

8. Toplotna smrt zbog crnih rupa

Prema popularnoj teoriji, većina materije u svemiru kreće se u krug iz crnih rupa. Pogledajte samo galaksije koje imaju sve, ali čiji je centar dom supermasivnih crnih rupa.

Većina teorija o crnim rupama uključuje trošenje zvijezda ili čak čitavih galaksija ako padnu u rupe.

U nekom trenutku, ove crne rupe će potrošiti većinu materije i ostat ćemo s mračnim svemirom. Bljeskovi svjetlosti se mogu vidjeti s vremena na vrijeme, poput munje.

To će značiti da je objekat koji emituje energiju došao preblizu crnoj rupi, ali njegove "sile" nisu bile dovoljne i bio je apsorbovan.

Na kraju ćemo ostati bez ičega, a gravitacioni bunari će pasti u provaliju. Masovnije crne rupe će apsorbirati svoje male "kolege", postajući još veće.

Ali to ipak neće biti konačno stanje Univerzuma. Vremenom će crne rupe ispariti zbog gubitka mase i Hawkingovog zračenja.

Dakle, nakon posljednja crna rupa će umrijeti, Univerzum će ostati jednoliko ispunjen subatomskim česticama s Hawkingovim zračenjem.

Scenariji sudnjeg dana

7. Kraj vremena

Ako postoji nešto večno, onda je, naravno, ovo vreme. Bez obzira postoji li Univerzum ili ne, vrijeme ima svoj pogled na sve. Inače ne bi bilo načina da se razlikuje trenutni trenutak od sledećeg.

Ali šta ako je vrijeme izgubilo svoj trenutak ili jednostavno stalo? Šta ako više nema trenutaka? Sve je zamrznuto. Zauvijek.

Pretpostavimo da živimo u svemiru koji nikada neće završiti. Sa beskonačnim zalihama vremena, sve što se može desiti je 100% vjerovatno da će se dogoditi.

Ista stvar se dešava ako živite zauvek. Imate beskonačno mnogo vremena na raspolaganju, tako da će se sve što se može dogoditi zagarantovano dogoditi (i to beskonačan broj puta).

Dakle, ako živite zauvek, verovatnoća da ćete dugo biti van funkcije dostiže 100 posto, a vi možete treba zauvijek da se oporavi.

Zbog zbrke proračuna kojima se pokušava predvidjeti ishod svemira, naučnici su sugerirali da bi vrijeme na kraju moglo stati.

Pod pretpostavkom da sve ovo doživite, nikada nećete shvatiti da nešto nije u redu. Vrijeme će jednostavno stati, i sve će se pretvoriti u jedan trenutak, jedan snimak.

Ali ovo neće trajati vječno, to će biti jedno stanje vremena. Nikad ne bi umro. Nikad ne bi ostario. To bi bila neka vrsta pseudo besmrtnosti. Ali nikad ne biste saznali za to.

Kako će smak svijeta

6. Velika krađa

Teorija velike krađe je slična Velikoj krađi, ali mnogo optimističnija. Zamislite isti scenario: gravitacija usporava širenje Univerzuma i sažima sve nazad u jednu tačku.

U ovoj teoriji, sila jedne brze kompresije je dovoljna da izazove drugi Veliki prasak, i Univerzum je počeo postojati od nule.

U ovom modelu nije sve zapravo uništeno, već jednostavno " se redistribuira."

Fizičarima se ovo objašnjenje ne sviđa, pa neki naučnici tvrde da je to vjerovatno Univerzum neće moći da se vrati skroz do kraja u jednom trenutku.

Umjesto toga, sve će se dogoditi vrlo blizu opisanom, ali će materija sakupljena na jednom mjestu biti odbijena silom slična onoj koja gura loptu s poda kada se baci.

Ova velika krađa će biti mnogo nalik Velikom prasku, i teoretski stvoriće novi Univerzum. U ovoj oscilirajućoj teoriji Univerzuma, naš Univerzum može biti prvi u sistemu, ili može biti 400.

Niko ne može reći.

5. Veliki jaz

Bez obzira na to kako će se svijet završiti, naučnici neće osjetiti potrebu da koriste riječ "veliki" da opišu ovaj fenomen.

U ovoj teoriji, nevidljiva sila se naziva " tamna energija" i uzrokuje ubrzanje širenja Univerzuma, što danas opažamo.

Na kraju će ubrzanje dostići svoju granicu i Univerzum će se rastrgati da ode u zaborav.

Najstrašnija stvar u ovoj teoriji je da dok većina svih teorija na ovoj listi uključuje smak svijeta nakon što zvijezde pregore, procjenjuje se da će se Veliki rascjep dogoditi za oko 16 milijardi godina.

U ovoj fazi postojanja Univerzuma, planete (i teoretski život) još uvijek funkcionišu. I ova kataklizma na univerzalnim razmjerima će ubiti sva živa bića i sve planete.

Ali ovo se može samo pretpostaviti. međutim, smrt će definitivno biti nasilna, ne sporo i toplo kao što većina ljudi očekuje.

Kraj svemira: kako?

4. Vakumska metastabilnost

Ova teorija zavisi od ideje da univerzum postoji u fundamentalno nestabilnom stanju. Ako pogledate značaj fizike kvantne čestice, vidjet ćete da mnogi teoretičari kvantne fizike vjeruju da se naš svemir klati na rubu stabilnosti.

Zagovornici ove teorije to sugeriraju Za milijarde godina, Univerzum će se "prevrnuti". Kada se to dogodi, u nekom trenutku će se pojaviti u Univerzumu balon.

Najvjerovatnije će to biti alternativni Univerzum. Ovaj balon će se proširiti u svim smjerovima brzinom svjetlosti, i uništiće sve što dotakne, na kraju uništivši sve u Univerzumu.

Ali ne brini: Univerzum će i dalje postojati. Ovaj balon "istog, ali drugačijeg" Univerzuma jednostavno će promijeniti stvari. Zakoni fizike će biti drugačiji, a možda će tamo čak i biti života.

3. Vremenska barijera

Ako pokušamo izračunati vjerovatnoće nastanka nečega u multiverzumu (gdje postoje beskonačni univerzumi, svaki različit od drugog), onda ćemo se suočiti s istim problemom kao u slučaju beskonačnog univerzuma: sve ima 100 posto šanse da se dogodi.

Kako bi zaobišli ovaj problem, naučnici su jednostavno uzeli dio Univerzuma i izračunali vjerovatnoće za to određeno područje.

To omogućava proizvodnju tačne proračune, ali granice koje su uspostavljene da ih povuku „sijeku” Univerzum, što nije sasvim tačno sa stanovišta integriteta.

Zbog činjenice da zakoni fizike ne funkcionišu u beskonačnom univerzumu, jedina opcija kada ovaj model ima smisla razmotriti je je prisustvo stvarnih, fizičkih granica, preko koje ništa ne može ići.

Prema fizičarima, u narednih 3,7 milijardi godina preći ćemo ovu vremensku barijeru, i svemir će završiti za nas.

Iako nam nedostaje znanje fizike da precizno opišemo ovaj fenomen, izgledi su i dalje zastrašujući.

2. Ovo se neće dogoditi jer živimo u multiverzumu.

U beskonačnom multiverzumskom scenariju, svemiri mogu jednostavno nastati i nestati. Oni mogu započeti svoje postojanje zahvaljujući Velikom prasku, a završiti Big Ripom, kao rezultat termalne smrti, itd.

Ali ništa od ovoga nije važno, jer Naš multiverzum je samo jedan od mnogih. Unatoč činjenici da se “mali” svemiri mogu posvađati i dići u zrak, a u isto vrijeme i onaj u blizini, najveći svemir će i dalje postojati.

Iako samo vrijeme može funkcionirati u drugim svemirima, u multiverzumu novi univerzumi se stalno rađaju. Prema fizičarima, broj novih svemira uvijek će biti veći od starih, tako da se u teoriji broj svemira samo povećava.

1. Vječni univerzum

Odavno je rečeno da je Univerzum uvijek bio, jeste i biće. Ovo je jedan od prvih koncepata koje su ljudi iznijeli o prirodi svemira. Međutim, ova teorija ima novi obrt sa ozbiljnijim pristupom.

Ignorirajući teoriju Velikog praska kao uzroka nastanka svemira, a samim tim i vremena, pristalice ovog koncepta kažu da je vrijeme postojalo i prije.

U isto vrijeme, sam Univerzum može biti rezultat sudara dvije brane(listaste strukture prostora, formirane na visokom nivou postojanja).

U ovom modelu, Univerzum je cikličan i nastavit će se stalno širiti i skupljati.

Sigurno ćemo to moći saznati u narednih 20 godina, jer imamo Planck satelit koji istražuje geodetske prostore i pozadinsko zračenje, i ko će moći da predvidi određene scenarije daljeg razvoja događaja.

Ovo je dug proces, ali čim naučnici mogu, koristeći satelite, napravi dijagram, Biće lakše razumeti kako je Univerzum zapravo počeo i kako će se sve završiti.