Jā, protams, tas, iespējams, mūs neskar. Nākamajos 50 gados mēs neesam pārliecināti par neko, un mums nav ne jausmas, kas notiks, ko mēs tur varam teikt daudzus gadus uz priekšu.
Bet tomēr es domāju, kā tur būs? Kā viss pārvērtīsies par "vara baseinu"?
Visums ir globāls objekts, kas ietver laiku, telpu un visu tā saturu: galaktikas, zvaigznes, planētas, to pavadoņus, visus pārējos ķermeņus, visu matēriju, visu enerģiju. Šis milzīgais un brīnišķīgais objekts kādreiz ir dzimis. Tāpat kā visām labajām lietām, arī Visumam ir savas beigas. Šķiet, ka ar Visuma pagātni un izcelsmi zinātnieki ir izlēmuši. Bet prognozes par Visuma beigām paliek teoriju kopums, kas dod atšķirīgus rezultātus atkarībā no vairāku konstanšu pieņemtajām vērtībām.
Dzimšana un dzīve
Mūsdienu zinātnē dominējošā Visuma rašanās teorija ir Lielais sprādziens. Ja mēs ekstrapolējam šķietamo Visuma paplašināšanos pirms 13,799 ± 0,021 miljardiem gadu, tad visa viela bija vienā nulles lieluma punktā ar bezgalīgu blīvumu un temperatūru. Tad sākās paplašināšanās. Daži no turpmākajiem procesiem ir pilnībā izprotami mūsdienu fizikā.
Pikosekundēs no kvark-gluona plazmas tika ģenerētas elementāras daļiņas. Pēc tam no tiem tika izveidoti protoni un neitroni, kas savukārt deva gaismas izotopu kodolus. Pagaidām tikai kodoli - matērija ir tālu no atomiem.
Pēc 70 tūkstošiem gadu no sākuma punkta matērija sāk dominēt starojumā. Aptuveni 380 tūkstošus gadu pēc Lielā sprādziena elektroni un kodoli pirmo reizi veido neitrālus atomus. Zvaigznes vēl nepastāv. Pirmie veidojas no 550 miljoniem gadu pēc Lielā sprādziena. Zvaigznes pulcējas galaktikās. Pēdējos veido gravitācijas mijiedarbība kopās.
Reklāmas video:
Saskaņā ar miglāju hipotēzi, ~ 9 miljardus gadu pēc Lielā sprādziena (jeb ~ 4,6 miljardus gadu atpakaļ) tas, kas vēlāk kļūs par Saules sistēmu, sāka veidoties no viena gāzes un putekļu mākoņa. Mākoņa fragments, kas centrā saspiests par bumbu, arī apkārtējās daļas saspiedās un pagriezās ātrāk, veidojot raksturīgu disku. Mūsu zvaigzne iedegās no bumbas, planētas izveidojās aukstajos apgabalos, sabiezējot vielu.
Šajā īsajā aprakstā mūs interesē iespēja paredzēt, cik ilgi Saule vēl var pastāvēt. 13,799 miljardus gadu pēc visa sākuma mums ir zila Zeme, dzīvība un bezmaksas pornogrāfija datu tīklos. Mums ērtā dzīves kārtība pastāvēs ilgu laiku, bet tikai pēc cilvēku standartiem.
Pēc 2,4 miljardiem gadu Piena ceļš un Andromedas galaktika sadursies. Nebūs neviena, kas to novēros no Zemes. Dzīve uz mūsu planētas izmirs aptuveni pēc miljarda gada - Saule nodrošinās pārāk daudz siltuma, un okeāni vienkārši iztvaiko. Pati zvaigzne kalpos ilgi.
Saules dzīves cikls.
Pēc miljardiem gadu Saule jau būs sarkanais gigants, kas jau sen ir iztērējis ūdeņraža degvielas rezerves. Tas paplašināsies aptuveni 250 reizes. Daži pētījumi liecina, ka pirms sabrukšanas baltā pundurā Saule joprojām sagrābs Zemi, jo planētas orbīta nogrims zemāk. Tomēr tam nav nozīmes - pēc 7,6 miljardiem gadu, kad tas notiks, uz mūsu planētas nekas nebūs dzīvs. Saule spīdēs vēl miljardiem gadu, bet daudz vājāk. Tas galu galā pārvērtīsies par melnu punduri. Vēl pēc miljardu gadu citu zvaigžņu smagums aizvedīs pārējās planētas. Saules sistēma pārstās eksistēt.
Nākamo simtu miljonu gadu laikā nav jāuztraucas par Zemes nāvi - šajā periodā Saules sistēma ir stabila. Netālu esošās zvaigznes degvielas sadedzināšana pēc miljardiem gadu pat nav problēma. Mūsdienu cilvēcei ir reāli uzdevumi, kas draud ievērojami pasliktināt dzīves kvalitāti. To ir daudz: sākot no antibiotikām, kas pārstāj darboties superputekļu parādīšanās dēļ, līdz globālajām klimata pārmaiņām siltumnīcefekta gāzu izdalīšanās dēļ. Visbeidzot, pastāv banālas briesmas izraisīt kodoltermisko karu vai iznīcināt sevi citā veidā.
Varbūt mūsu pēcnācēji novirzīs Zemes orbītu vai pat migrēs no tās. Varbūt Zeme izdzīvos šajā procesā bez liekas palīdzības. Bet ar kādām problēmām saskarsies postcilvēce, kas atstās “civilizācijas šūpuli”? Kas gaida citas, ārpuszemes dzīvības formas? Jautājums par Visuma galīgo likteni stāv uz mūsdienu kosmoloģiskās zinātnes robežas.
Kompresija
Visums paplašinās, galaktikas izkliedējas viena no otras. Varbūt izplešanās ātrums palēnināsies, sasniegs nulli un pēc tam iet pretējā virzienā. Visums var sākt sarukt, pamazām sabrūkot melnajos caurumos. Un šie melnie caurumi saplūdīs vienā. Šo hipotēzi sauc par "lielo saspiešanu".
Habla likumā Visuma izplešanās stāvokli nosaka tā blīvums. Ja blīvums ir mazāks par kritisko, tad Visums turpinās palielināties un atdzist. Ja Visuma blīvums ir lielāks, tad gravitācijas spēks pakāpeniski pārtrauks izkliedi un virzīs to atpakaļ. Visums saruks.
Sabrukums atšķirsies no sākotnējā paplašinājuma. Milzīgi galaktiku kopas saplūdīs, tad visas galaktikas sāks saplūst. Kādā brīdī zvaigznes nonāks tik tuvu viena otrai, ka tās bieži sadursies. Zvaigznes nespēs izkliedēt radīto siltumu un sāks eksplodēt, atstājot karstu, neviendabīgu gāzi. Temperatūras paaugstināšanās dēļ tā atomi sadalīsies elementārdaļiņās, kuras absorbēs, apvienojoties melnajiem caurumiem. Hipotēze nenorāda, kādas būs beigas.
Ir vēl viena turpinājuma hipotēze - Lielais atlēciens. Vienkāršā formulējums saka, ka Visums piedzīvo Lielā sprādziena un Lielās saspiešanas ciklus. Varbūt šis Visums radās iepriekšējā sabrukšanas rezultātā. Tas nozīmē, ka mēs dzīvojam vienā no nebeidzamā kontrakciju un sprādzienu cikla punktiem. Tomēr to numerācijai nav jēgas, pateicoties singularitātes punkta pārejai. Dažas teorijas apgalvo, ka Lielās saspiešanas rezultāts būs tāds pats stāvoklis, kā tas viss sākās. Notiks vēl viens Lielais sprādziens. Cikls turpināsies bezgalīgi.
Bet pēdējie eksperimentālie attālināto supernovu kā standarta spilgtuma objektu novērojumi un relikvijas starojuma kartes sastādīšana parāda, ka izplešanās nevis palēninās, bet tikai paātrinās.
Paplašināšanās
Lielais plosījums liek domāt, ka kaut kad nākotnē visu matēriju Visumā, zvaigznes un galaktikas, subatomiskās daļiņas, pašu telpu un laiku saplīsīs izplešanās ātrums. Šīs nāves scenārijā teikts, ka 60 miljonus gadu pirms fināla Piena ceļš sadalīsies, un Saules sistēmas darbs tiks traucēts trīs mēnešu laikā. Pusstundu pirms Lielā plīsuma Zeme (vai līdzīga planēta) sabruks, vienā nanosekundē atomi sāks sabrukt. Saskaņā ar hipotēzi tas viss notiks tikai pēc 22 miljardiem gadu, pēc Saules izmiršanas baltā pundurī.
Tomēr vispopulārākā teorija joprojām pastāvīgi paplašinās un no tā izrietošā karstuma nāve.
Pēc miljardiem gadu zvaigznes izdegs. No viņu atliekām dzims baltie punduri, neitronu zvaigznes un melnie caurumi. 150 miljardu gadu laikā no šī brīža ar tādu pašu galaktiku recesijas paātrinājumu visas galaktikas ārpus Vietējās grupas izies ārpus kosmoloģiskā horizonta. Notikumi Vietējā grupā nekādi nevarēs ietekmēt notikumus tālās galaktikās, un otrādi. Novērojot tālu galaktiku, laiks palēnināsies un pēc tam vienkārši apstāsies. Citiem vārdiem sakot, pēc 150 miljardiem gadu novērotājs Vietējā grupā nekad neredzēs notikumus tālās galaktikās. Vairs nekādi lidojumi uz viņiem nebūs iespējami, kā arī jebkāda veida saziņa būs iespējama.
Pēc 800 miljardiem gadu Vietējās grupas spilgtums ievērojami samazināsies. Novecojošās zvaigznes izdalīs arvien mazāk gaismas, sarkanie punduri izmirs baltajos. Pēc 2 triljoniem gadu sarkanās nobīdes dēļ tālas galaktikas nekādā veidā nebūs iespējams noteikt: pat to gamma staru viļņu garumi būs lielāki par novērojamā Visuma lielumu.
Pēc 100 triljoniem gadu zvaigžņu veidošanās beigsies, to paliekas telpā vāji spīdēs. Pēc pēdējās zvaigznes nodzisšanas vietu laiku pa laikam izgaismos divu balto punduru apvienošanās uzliesmojumi. Pēc 1015 gadiem planētas vai nu nokritīs uz bijušo zvaigžņu paliekām, vai arī nonāks citos ķermeņos. Līdzīgi pēc 1019-1020 gadiem objekti atstās galaktikas. Neliela objektu daļa nonāks supermasīvā melnajā caurumā.
Turpmākā attīstība ir atkarīga no tā, vai protons ir stabils vai nē. Daži eksperimenti apgalvo, ka minimālais protona pussabrukšanas periods ir 1034 gadi. Ja tas tiešām tā ir, pēc 1040 gadiem Visumā paliks gandrīz tikai leptoni un fotoni. Zvaigžņu paliekas izzudīs, paliks tikai melnie caurumi. Varbūt nukleona nāves process prasīs ilgāku laiku.
10100 gadu laikā no šī brīža Hokinga starojuma ietekmē iztvaiko melnie caurumi. Visbeidzot, Visums būs gandrīz pilnīgi tukšs. Tajā lidos fotoni, neitrīno, elektroni un pozitroni, ik pa laikam saduroties.
Ja protoni ir stabili, tad pēc 101500 aukstās saplūšanas un kvantu tuneļa izdalīšanās gaismas kodoli pārvērtīsies par 56Fe dzelzs atomiem. Elementi, kas ir smagāki par šo izotopu, sabruks, izdalot alfa daļiņas. Pēc 101026 gadiem kvantu tuneļi padarīs lielus objektus par melniem caurumiem. Varbūt dzelzs zvaigznes pēc 101076 gadiem pārvērtīsies par neitronu zvaigznēm.
Pastāv iespēja, ka 10101056 gadu laikā kvantu svārstības radīs jaunu Lielo sprādzienu. Lai gan šajā vakuumā var piedzimt pat racionāls radījums: aptuvens Boltmana smadzeņu dzimšanas laika aprēķins ir reizi 101050 gados.
Ir arī citas, eksotiskākas hipotēzes. Piemēram, 2010. gadā zinātnieki paredzēja, ka pēc pieciem miljardiem gadu laiks beigsies. Šo notikumu būs grūti redzēt vai kaut kā paredzēt, tiek solīts, ka tas notiks pēkšņi. Telpa var beigties, jo viltus vakuums sabrūk īstajā, zemākas enerģijas stāvoklī, kas, iespējams, izraisīs Visuma objektu pilnīgu iznīcināšanu.
Visas šīs hipotēzes ir paredzētas tumšās enerģijas vienkāršā stāvokļa vienādojuma pašreizējām realitātēm. Kā norāda nosaukums, par tumšo enerģiju ir maz zināms. Ja Visuma inflācijas modelis ir pareizs, tad pirmajos brīžos pēc Lielā sprādziena pastāvēja citas tumšās enerģijas formas. Varbūt mainīsies stāvokļa vienādojums. Secinājumi, ko no tā var izdarīt, mainīsies. Ir grūti paredzēt, ko mēs uzzināsim par tumšo enerģiju, ja tā attīstīsies tikai pagājušā gadsimta beigās.
Šeit ir vēl viena teorētiskā fiziķa Džozefa Likkena versija no Nacionālās paātrinātāju laboratorijas. Fermi. Amerikas Zinātnes attīstības asociācijas (AAAS) ikgadējā konferencē viņš iepazīstināja ar visa Visuma nāves teoriju.
Pētnieks teica, ka atklātā Higsa bozona īpašību izpēte apstiprina Visuma nestabilitātes hipotēzi. Tas nozīmē, ka agrāk vai vēlāk tas var pilnībā pārtraukt pastāvēt tādā formā, kādā mēs to zinām.
Pie vainas bija “Dieva daļiņas” masa, ko noteica Lielā hadronu sadursmes (LHC) detektori - 126 gigaelektronvolti.
Kad Pēteris Higss 1964. gadā paredzēja elementārā bozona esamību, tā teorētiskā masa varētu svārstīties no 114 līdz vairākiem simtiem gigaelektronvoltu. Bet iegūtais rezultāts izrādījās tajā pierobežas zonā, zem kuras ir pieļaujams tā sauktā “viltus” vakuuma pieņēmums.
Vienkārši sakot, ar šādām nestabilas subatomiskās daļiņas īpašībām vakuums Visumā var nebūt tik tukšs, kā parasti tiek domāts. Ja pieņemam, ka tam faktiski piemīt noteikts enerģijas daudzums, tad ar zināmu varbūtību kādā kosmosa reģionā nejauši var parādīties īsts “tukšs” vakuums.
"Vienā brīdī kvantu svārstību dēļ neliels vakuuma burbulis radīs alternatīvu Visumu," skaidro Likens. "Zemākā enerģijas līmeņa dēļ tas paplašināsies ar gaismas ātrumu, absorbējot visu apkārt."
Patiesībā mēs runājam par jaunu Lielo sprādzienu un vienas Visuma paaudzes nomaiņu ar citu. Bet jums nevajadzētu uzkrāt sāli un sērkociņus. Pirmkārt, kosmosa "versija", kas mūs ieskauj, izrādījās pietiekami stabila, lai izdzīvotu 13,5 miljardus gadu. Ja sāksies katastrofa, tad tā notiks ļoti, ļoti sen. Otrkārt, hipotētiskā burbuļa paplašināšanās notiks ar maksimāli iespējamo ātrumu, kas nozīmē, ka nebūs iespējams paredzēt pasaules galu, un tas notiks negaidīti un pilnīgi neredzams visām dzīvajām būtnēm.