Рубрики
Ничтo нe вeчнo. И нaшa Всeлeннaя, кoнeчнo, тoжe умирaют. Гoвoрят, eгo вeчнoгo рaсширeния и, в кoнцe кoнцoв, смeрти, энтрoпии. Всeлeннaя увeличивaeтся, a энтрoпия рaстeт и будeт рaсти, пoкa всe, чтo нaм дoрoгo, нe умрeт. Нo этo сaнтимeнты, a мы люди учeныe, пoэтoму мы зaинтeрeсoвaны в тoм, кaк этo будeт кoнeц Всeлeннoй? Этo будeт сoпрoвoждaться? Нe, ну, любoпытнo жe.
В нoчнoм нeбe нe oстaнeтся звeзд
Чeрeз 150 миллиaрдoв лeт, нoчь, нeбo нa Зeмлe, тo будeт сoвсeм другoй. В тo врeмя кaк Всeлeннaя стрeмится к свoeй тeплoвoй смeрти, прoстрaнствo рaсширяeтся быстрee скoрoсти свeтa. Мы знaeм, чтo скoрoсть свeтa-этo прeдeл скoрoсти для всex oбъeктoв Всeлeннoй. Нo этo oтнoсится тoлькo к oбъeктaм, кoтoрыe нaxoдятся в кoсмoсe, a нe сaмoй ткaни прoстрaнствa-врeмeни. Этo труднo пoнять нa лeту, нo ткaнь прoстрaнствa-врeмeни, ужe рaсширяeтся быстрee скoрoсти свeтa. И в будущeм этo пoвлeчeт зa сoбoй стрaнныe пoслeдствия.
Пoскoльку прoстрaнствo рaсширяeтся быстрee свeтa, eсть кoсмoлoгичeский гoризoнт. Любoй oбъeкт, кoтoрый выxoдит зa прeдeлы этoгo гoризoнтa, трeбуeт умeния нaблюдaть и зaписывaть дaнныe нa нем с помощью частиц, которые путешествуют быстрее, чем свет. Но такие частицы не существует. Когда объекты идут в космологический горизонт, становятся недоступными для нас. Любая попытка контакта или взаимодействия с далеких галактик, чтобы этот горизонт, требуют от нас технологии, которые могут двигаться быстрее расширения самого пространства. В то время как только несколько объектов находятся за пределами нашего космологического горизонта. Но так как темная энергия ускоряет расширение, в конце концов, окажется за пределами досягаемости наших глаз.
Что это означает для Земли? Представьте себе, что смотрите в ночное небо через 150 миллиардов лет. Единственное, что вы можете видеть, что это несколько звездочек, которые остались в пределах космологического горизонта. В конце концов, покидают их. Ночное небо будет совершенно чистым, как табула раса. Астрономы будущего не в состоянии доказать, что во Вселенной есть какой-то другой объект. Все звезды и галактики, которые мы видим сейчас, исчезнет. Для нас во всей Вселенной останется только Солнечной системы. Правда, на Земле вряд ли выживет в этом, но об этом ниже.
Жизнь после смерти Солнца не исчезает
Все знают, что звезды не вечны. Их жизни, начинает вместе с их образованием, продолжается в течение всей стадии главной последовательности (что является важной частью жизни звезды) и заканчивается смертью звезды. В большинстве случаев звезды раздуваются в несколько сотен раз больше обычного размера до стадии главной последовательности, и, с ним, поглотить все планеты, которые находятся рядом с ним.
Тем не менее, для планет, которые вращаются вокруг звезды на больших расстояниях (за пределами «линии замерзания» системы), эти новые условия могут стать достаточно горячей, чтобы поддерживать жизнь. По данным недавнего исследования, проведенного в Институте Карла Сагана при Корнелльском университете, эта ситуация для некоторых звездных систем может длиться миллиарды лет, и привести к появлению новой формы внеземной жизни.
Примерно через 5,4 миллиардов лет наше Солнце выходит из стадии главной последовательности. После того, как исчерпаны водородное топливо в ядре, пепел инертных (гелий, что там встретится станет неустойчивым, и коллапсирует под действием собственного веса. Это будет гарантировать, что двигатель нагревается и становится более плотной, что, в свою очередь, приведет к увеличение Солнца в размерах — звезда вступает в фазу «ветви красных гигантов».
Этот период начинается тогда, когда наше Солнце станет субгигантом и медленно увеличивать вдвое в течение около полутора миллиардов лет. Следующие полтора миллиарда лет будет расширяться быстрее, пока не превышает его текущий размер в 200 раз и не будет в несколько тысяч раз ярче. Тогда он официально станет красным гигантом, а его диаметр будет примерно 2. и. — Солнце из текущей орбиты Марса.
Очевидно, Земля не может выдержать появление красного гиганта в Солнечной системе, Меркурий, Венера или Марс. Но за линией заморозки», где достаточно холодно, для летучих веществ — воды, аммиака, метана, углекислого газа и окиси углерода — остался в замороженном состоянии, остаются газовые гиганты, ледяные гиганты и планеты карлики. И начнется с оттепели.
Короче говоря, когда звезда расширяется, ее «обитаемой зоне», будет делать то же самое, обнимая орбит Юпитера и Сатурна. Когда это происходит, ранее не жилой, во — вторых- в качестве спутников Юпитера и Сатурна, может вдруг стать жизненно важной. То же самое верно и для многих других звезд во Вселенной, который должен стать красными гигантами в стадии роста и смерти.
Когда Солнце достигает красной стадии ветви гигантов, он останется в общей сложности 120 миллионов лет активной жизни. Этого времени не достаточно, чтобы появились и развились новые формы жизни, способен стать по-настоящему сложными (например, людей и других млекопитающих). Но, согласно недавно опубликованной в The Astrophysical Journal исследования, некоторые планеты возле других красных гигантов в нашей Вселенной могут оставаться живете гораздо дольше — до девяти миллиардов лет или больше в некоторых случаях.
Чтобы дать вам понять, что девять миллиардов лет — это в два раза больше текущего возраста Земли. Предположим, что нас интересует, и миры будут размещены в виде набора элементов, они имеют достаточно времени, чтобы дать начало новые и сложные формы жизни. Ведущий автор исследования, профессор Лиза Кальтеннегер, также является директором Института Карла Сагана. Вы хорошо знаете, как поиск жизни во Вселенной:
«Когда звезда стареет и становится более ярким, жилая площадь движется наружу, и мы наблюдаем, по сути вторую жизнь планетарной системы. В настоящее время внешние объекты регионах заморожено в нашей Солнечной системе, как Европа и Энцелад-спутники Юпитера и Сатурна. После того, как наше Солнце желтый количество достаточно, чтобы стать красным гигантом, и превратит Землю в выжженную пустыню, в нашей Солнечной системе будут по-прежнему регионах и других систем, также — где жизнь могла бы процветать».
Когда звезда расширяется, теряет массу и выталкивает наружу в виде солнечного ветра. Планеты, которые вращаются близко к звезде, или низкая гравитация на поверхности, могут терять атмосферу. С другой стороны, планеты с достаточной массы (или дистанции) могут эту атмосферу сохранить. В контексте нашей Солнечной системы, что означает, что несколько миллионов лет мирах, таких как Европа и Энцелад (которые могут иметь жизнь, о под ледяными панцирями) могут стать раем для жизни.
Наше Солнце станет черным nano
На данный момент наша Вселенная имеет много различных типов звезд. Красные карлики: холодные звезды излучают красный свет — являются одними из самых распространенных. Также во Вселенной много белых карликов. Это звездные остатки мертвых звезд, состоящая из вырожденного вещества, ожидание вызова, вместе с помощью квантовые эффекты. В настоящее время астрономы считают, что белые карлики имеют практически бесконечную продолжительность жизни. Но через некоторое время все они также умрут и будут экзотические звезды: черные гномы.
Судьба, что ждет наше Солнце. В далеком будущем, наше Солнце получает свои внешние слои и превратится в белую карликовую звезду, которая будет оставаться в течение миллиардов лет. Но в один прекрасный день белые карлики начинают остывать. После 10100 лет они остынут до температуры, равной температуре микроволнового фона, на пару градусов выше абсолютного нуля.
Когда это происходит, луна станет черным карликом. Поскольку этот тип звезды так холодно, для человеческого глаза, он не будет виден. Для тех, кто пытается найти Солнце, что он даровал нам жизнь, это будет невозможно с помощью оптических систем. Придется искать его сила тяжести побочных эффектов. Большинство звезд, которые мы видим в ночном небе, черные гномы (еще одна причина, почему ночью небо чисто). Но для нашего жаркого Солнца особенно обидно.
Странные звезды
В то время, когда наше Солнце станет черным nano, звездная эволюция уже завершена. Новые звезды рождаются. Вместо Вселенной наводнят холодные остатки звезд. И это позволяет Вселенной начать создавать странные звезды, которые существенно отличаются от известных нам.
Например, морозная или холодная звезда. Когда все звезды во Вселенной сжигания ядерного топлива, увеличивают его металличность. В астрономии это мера элементов, в звезды, которые тяжелее гелия — почти все элементы, начиная с литием. С увеличением металличности звезды, они становятся более холодными, так как более тяжелые элементы обеспечивают меньше энергии в процессе синтеза. Наконец, звезды становятся холодными, которые будут иметь температуру до градусов-точка замерзания воды.
Если мы посмотрим еще дальше в будущее, там будет все еще более странные звезды. Примерно через 101500 лет в будущее, энтропия возьмет свое, и Вселенная будет на самом деле умерла. В эти холодные времена управлять Вселенной будут квантовые эффекты.
Квантовое туннелирование позволит легко элементам быть неустойчивой формы из железа. Она, в свою очередь, растворяются наиболее стабильных изотопов, излучающих слабое количество энергии. Эти железные звезды будут единственной формой звезды, возможных в это время. Но они только в моделях, в которых астрономы не верят в распад протона, так что эта идея не является самым популярным.
Все нуклоны распадутся
Перемотаем от точки 1015 лет после Большого Взрыва до точки 1034 лет. Если человеческая раса на тот момент не умрет, эту эпоху мы, конечно, не преодолеть. Как уже упоминалось ранее, астрономы постоянно спорят о том, как распадется, если протон в конце времен. Мы говорим «да».
Нуклоны — это частицы в ядре атома, протонов и нейтронов. Свободный нейтрон, как известно, распад с периодом полураспада 10 минут. Но протоны невероятно стабильным. Никто не видел воочию распада протона. Но к концу Вселенной, все изменится.
Физики предполагают, что период полураспада протона составляет 1037 лет. Мы не наблюдали этот разрыв, потому что Вселенная не является еще достаточно старый. В эпоху распада (1034 – 1040 лет) протоны, наконец, начнут распадаться на позитроны и пионы. К концу периода распад всех протонов и нейтронов во Вселенной и в текущем.
Конечно, жизнь во Вселенной, начнутся проблемы. Если предположить, что человеческая раса пережила изменение Солнца и мигрировали в более приятных Вселенной, в какой-то момент законы физики начинают диктовать смерть человеческой расы. Наше тело и все объекты состоят из нуклонов. Когда они распадутся, и вся жизнь закончилась, потому что они сами атомов перестает существовать. Жизнь не в состоянии выжить в этих условиях (и в форме), и Вселенная окунуться в эпоху черных дыр.
Черные дыры наводнят Вселенной
Когда нуклоны исчезают, черные дыры вступят в прав, и они будут править Вселенной, от 1040 лет после Большого Взрыва до 10100 год. С этого момента мы начинаем рассуждать о времени так долго, что, чтобы понять, что наши умишком совершенно невозможно. Спустя время, гораздо выше, чем современный возраст Вселенной, единственными останутся черные дыры.
Когда нуклоны уйдут, субатомными частицами будут лептоны — электроны и позитроны. Будут питаться черные дыры. Поглощая остатки вещества во Вселенной, черные дыры будут сами излучать частицы, которые приходят, чтобы заполнить Вселенную фотонов и гипотетическими гравитонами. Но и черным дырам суждено умереть, как решил Стивен Хокинг.
По словам Хокинга, черные дыры испаряются в результате ее излучения. Излучая, теряют массу в виде энергии. Этот процесс требует много времени, поэтому мы о нем практически ничего не знаем. Чтобы черная дыра полностью испарится, должен пройти 1060 лет, так что процесс еще не текла до конца века Вселенной. Но, как мы уже говорили, в конце концов умрут и черные дыры. От них остаются только безмассовые частицы и несколько разрозненных лептоны, которые будут лениво взаимодействовать и потери его энергии.
Появляется атом нового типа
После нашей Вселенной останется только пару элементарных частиц, может показаться, что еще сказать. Но жизнь может появиться даже в этом худшем из миров.
На протяжении многих лет исследователи частиц говорили о позитронии, атомоподобной связи позитрона и электрона. Обе эти частицы имеют заряды противоположных. (Позитрон-это античастица электрона). Таким образом, будет электромагнитное привлекают. Когда пара эти частицы начнут взаимодействовать, они могут появиться на элементарные орбиты и поведение атомов.
Потому что позитроний будет редко, имя этой модели позитрониевой «химия» не может. Но эти странные «атомы» могут выйти на очень любопытные вещи. Во-первых, они будут в состоянии существовать гигантские орбит, охватывающих пространство, межзвездный. Пока две частицы взаимодействуют друг с другом, они будут в состоянии сохранить пару, вне зависимости от расстояния.
В эпоху черных дыр, некоторые из этих «атомов» будут иметь диаметры, которые покрывает расстояние более, чем наша нынешняя отметил Вселенной. Состоит из лептонов позитрониевые атомы могут распада протона, и будет проходить через эпоху черных дыр. Кроме того, черные дыры создавать позитрониевые атомов в процессе излучения. Через некоторое время распадутся и позитрон-электронные пары. Но до этого, Вселенная может родить абсолютно шоу жизни.
Все тормозит, даже мысли
Когда эпоха черных дыр рисует и даже эти звезды-гиганты исчезают в темноте, в нашей Вселенной останутся только несколько вещей, в основном распространены субатомных частиц, а оставшиеся атомы позитрония. После того, что во Вселенной все будет происходить крайне медленно, любое событие может длиться вечность. По мнению некоторых физиков теоретиков, как Фримен Дайсон, в это время во Вселенной не может появиться новая жизнь.
Далее, чтобы много времени органической эволюции, может начать развиваться из позитрония. Существ, которые будут появляться, будут значительно отличаться от всего, что мы знаем. Например, они могут быть огромными, вплоть до покрытия расстояния. Так как во Вселенной ничего не будет, им будет, где развернуться. А потому, что эти формы жизни были огромными, думая, что это будет гораздо медленнее, чем мы. На самом деле, создать даже мысли такой тип создания могут оставить тысячи миллиардов лет.
Нам может показаться странным, но, так как эти существа будут огромные временные отрезки, такое мышление для их интерпретации. Они будут невероятно долго, наблюдая, как Вселенная, летит перед ними. Но они канут в Забвение.
Конец «макрофизики»
В этот момент Вселенная, почти достигает максимального состояния энтропии, то есть станет однородным полем энергии и более элементарных частиц. Будет после эпохи черных дыр, гораздо позже, после 10100 год. Пространство будет увеличиваться, так много, и темная энергия становится настолько мощным, что даже черные дыры перестанут существовать, и Вселенная без массивных объектов.
Трудно представить себе такую Вселенную. Вы только подумайте, что звезды перестанут образовываться, так как субатомные частицы, которые составляют материю, будут разделены такие расстояния, которые не будут в состоянии удовлетворить, путешествуя со скоростью света. Даже атомы позитрония не сможет появиться.
Физика будет в конце. Единственным физической моделью, которая будет работать, будет квантовая механика. Квантовые эффекты будут происходить огромные межзвездные расстояния, гигантские интервалы времени. В конце концов, температура Вселенной упадет до абсолютного нуля: не останется энергии, которую можно превратить в работу. В некоторых моделях, расширение пространства будет расти, разрывая пространство-время. Вселенная перестанет существовать.
Я могу сбежать от всего этого?
До сих пор наше путешествие к концу Вселенной сопровождалось только грустный и депрессивный событий. Но физики не теряют оптимизма и выйти для человечества возможных способов пережить конец времен, и даже выполнять нашей новой Вселенной.
Наиболее перспективным способ, чтобы вырваться из нашей Вселенной с максимальной энтропией — использовать черные дыры, пока распад фотонов не сделает жизнь невозможно. Черные дыры еще очень много загадочных объектов, но теоретики предлагают использовать их, чтобы выйти в новых вселенных.
Современная теория предполагает, что пузырьки вселенные постоянно рождаются в нашей Вселенной, образуя новые вселенные с материей и возможность для жизни. Хокинг считает, что черные дыры могут быть выходы в этих новых вселенных. Но есть одна проблема. Как только вы пересекаете границу черной дыры, пути назад нет. Таким образом, если человек решит пойти в черную дыру, это будет поездка в один конец.
Для начала, необходимо найти достаточно массивной вращающейся черной дыры, чтобы пережить поездку через горизонт событий. Вопреки распространенному мнению, через массивные черные дыры более безопасно путешествовать. Космос будущие путешественники могут надеяться, что путешествие не закончилось слезами, но не будете в состоянии связаться с друзьями по эту сторону черной дыры и сообщить им о результате. Каждая поездка будет прыжок веры.
Но есть ли способ, чтобы убедиться, что там нас ждет новая вселенная. По словам Алана Гута, новорожденной Вселенной нужен 1089 протонов, 1089 электронов, 1089-эмиссионная томография, 1089 нейтрино, 1089 антинейтрино, 1079 протонов и 1079 нейтронов для запуска. Может показаться, что это много, но в сумме не более кирпича.
Люди будущего, возможно, произвести поддельные вакуума в область пространства с потенциалом расширения — с сверхсильного гравитационного поля. В далеком будущем, люди могли бы заполучить технологии для создания ложного вакуума и начать собственную вселенную. Поскольку инфляция вселенной длится доли секунды, и новая вселенная будет расширяться сразу и станет новым домом для людей. Быстрый прыжок через червоточину — и мы были спасены.
Комбинация квантового туннелирования может перезапустить вселенную
Что будет с Вселенной, что мы оставили позади? Через некоторое время, наконец, достигнет максимальной энтропии, и он будет полностью непригодной для жизни. Но даже в этой мертвой вселенной, жизнь будет возможность. Исследователи квантовой механики знают об эффекте квантового туннелирования. Это когда субатомная частица может войти в состояние энергии, невозможно классическом стиле.
В классической механике, например, мяч не может спонтанно взять и закатиться в гору. Запрещается в состояние энергии. Я из элементарных частиц, есть даже запрещенные энергетические состояния с точки зрения классической механики, но и квантовой механики, переворачивает все с ног на голову. Некоторые частицы могут «туннелировать» в этих энергетических состояний.
Этот процесс уже происходит в звездах. Но когда в конце вселенной возникает возможность странно. Частицы в классической статистической механики не могут переходить от более высокого состояния энтропии, и более низкий. Но с квантового туннелирования — могут и будут. Физики Шон Кэрролл и Дженнифер Чен предложил идею, что после периода квантового туннелирования может самопроизвольно уменьшить энтропию в мертвой вселенной, привести к новой Большой Взрыв, и перезагрузки вселенной. Но не задерживайте дыхание. Для спонтанного уменьшения энтропии, случилось, придется подождать 1010^10^56 лет.
Существует другая теория, которая дает надежду для новой вселенной — на этот раз от математиков. В 1890 году Анри Пуанкаре опубликовал свою рекуррентную теорема, согласно которой спустя невероятно долгое время, все системы возвращаются в состояние, очень близкое к оригиналу. Это справедливо даже в термодинамике, в котором случайные тепловые флуктуации во вселенной с высокой энтропией, могут привести к получению изношенных, после чего все начнется снова. Пройдет время, и Вселенная, может собраться снова, и существа, которые будут жить, не будут иметь ни малейшего представления о том, что живут в нашей вселенной.
Материалы listverse.com
11 удивительных вещей, которые произойдут до конца Вселенной
Илья Хель