Рубрики 
Ничто не вечно. И наша Вселенная, конечно, тоже умрет. Есть слухи, что она будет вечной экспансии и, в конце концов, смерть от энтропии. Вселенной возрастает, энтропия растет и будет расти, пока все, что нам дорого, не умрет. Но это чувства, и мы, люди, ученые, таким образом, мы спрашиваем себя, каким будет конец Вселенной? Что он будет быть? Не, ну любопытно же.
На небе не будет звезд
Через 150 миллиардов лет, ночное небо, на Земле будет очень по-разному. Пока что Вселенная стремится к своей тепловой смерти, пространство расширяется быстрее скорости света. Мы знаем, что скорость света является жестким ограничителем скорости всех объектов во Вселенной. Но это относится только к объектам, которые находятся в пространстве, но не в самой ткани пространства-времени. Трудно понять, на лету, но ткань пространства-времени расширяется быстрее, чем скорость света. И в будущем, это повлекло бы за собой странные последствия.
Потому что само пространство расширяется быстрее света, есть космологический горизонт. Любой объект, который идет на этот горизонт, требует от нас способность наблюдать, зарегистрировать данные о нем, с помощью частиц, которые перемещаются быстрее света. Но таких частиц не существует. Как только объекты уходят за космологический горизонт, они становятся недоступными для нас. Любая попытка контакта или взаимодействия с далеких галактик, но этот горизонт, заставляют нас технологии, в состоянии двигаться быстрее расширения самого пространства. До сих пор, только некоторые объекты находятся за пределами нашего космологического горизонта. Но, учитывая, что темная энергия ускоряет расширение, все в конечном итоге будет за пределами досягаемости наших глазах.
Что это означает для Земли? Представьте себе, видя в ночном небе через 150 миллиардов лет. Единственное, что будет видно, это больше звездочек, которые остались в пределах космологического горизонта. В конце концов, уйдут и они. Ночное небо будет совершенно чистым, как табула раса. Астрономы будущего не будет в состоянии доказать, что Вселенная существует какой-либо другой объект. Все звезды и галактики, которые мы видим сейчас, исчезнут. Для нас, во всей Вселенной останется только Солнечной системы. Правда, и Земля, и вряд ли доживет до этого, но об этом ниже.
Жизнь после смерти, Солнце не уходит
Всем известно, что звезды не вечны. Их жизнь начинается вместе с их образования, продолжается на протяжении всей стадии главной последовательности (которая отвечает за большую часть жизни звезды) и заканчивается со смертью звезды. В большинстве случаев, звезды завышенным в несколько сотен раз больше своего обычного размера, заканчивая стадии главной последовательности, и при этом поглощают любые планеты, которые находятся рядом с ним.
Тем не менее, для планет, которые вращаются вокруг звезды на больших расстояниях («замораживания» системы), эти новые условия могут стать достаточно горячие, чтобы поддерживать жизнь. По данным недавнего исследования, проведенного в Институте Карла Сагана при Корнелльском университете, эта ситуация несколько звездных систем, может длиться в течение миллиардов лет, и приводят к появлению новых форм внеземной жизни.
Около 5,4 миллиардов лет, наше Солнце выйдет из стадии главной последовательности. Исчерпания водородного топлива в ядре, серый инертный гелий, который там соберется, станет нестабильной и разрушается под действием своего веса. Это сделает ядро нагревается, и становится более плотной, что, в свою очередь, приведет к увеличение Солнца в размерах — звезда войдет в фазу «ветви красных гигантов».
Этот период начинается, когда наше Солнце станет субгигантом и будет медленно увеличиваться вдвое в течение около года с половиной миллиарда лет назад. Следующие полмиллиарда лет он будет расширяться быстрее, пока не превышать размер в 200 раз и не будет в тысячи раз более яркое. То, что официально станет красным гигантом, а его диаметр будет примерно 2. е. — Солнце выходит за рамки текущего орбиты Марса.
Очевидно, Земля не будет длиться появление красного гиганта в Солнечной системы, как Меркурий, Венера и Марс. Но по «нулевой линии», где достаточно холодно, чтобы летучие соединения, воды, аммиака, метана, углекислого газа и окиси углерода оставались в замороженном состоянии, остаются газовые гиганты, ледяные гиганты и карликовые планеты. И начнется общее таяние.
Короче говоря, когда звезда расширяется, ее «обитаемой зоне», будет делать то же самое, охватывая орбиты Юпитера и Сатурна. Когда это происходит, ранее нежилой месте — как спутники Юпитера и Сатурна, — внезапно может стать общественной. То же касается и многих других звезд во Вселенной, которой суждено стать красными гигантами, как они растут и умирают.
Когда наше Солнце дойдет до красной фазы ветви гигантов, он будет только 120 миллионов лет активной жизни. Этого времени не достаточно, чтобы появились и развились новые формы жизни, способен стать по-настоящему сложных (например, людей и других млекопитающих). Но в соответствии с недавно опубликованной в The Astrophysical Journal исследования, некоторые планеты возле других красных гигантов в нашей Вселенной, могут оставаться обитаемыми в течение длительного времени — до девяти миллиардов лет или больше в некоторых случаях.
Чтобы вы понимали, девять миллиардов лет, в два раза больше текущего возраста Земли. При условии, что интерес в мире имеют регулировки состава элементов, они будут иметь достаточно времени, чтобы дать начало новым сложным формам жизни. Ведущий автор исследования, профессор Лиза Кальтеннегер, также является директором Института Карла Сагана. Она не знает, из первых рук, как поиск жизни во Вселенной:
«Когда звезда стареет и становится ярче, жилая зона двигает вне, и вы действительно видите второй жизни планетарной системы. В настоящее время, внешние объекты регионов, замороженных в нашей Солнечной системе, как Европа и Энцелад-спутники Юпитера и Сатурна. После того, как наше Солнце, желтый расширить достаточно, чтобы стать красным гигантом и превратить Землю в пустыню, в нашей Солнечной системе, по-прежнему являются регионы, и в другие системы, а также — где жизнь могла бы процветать».
Когда звезда расширяется, она теряет массу и выталкивает ее наружу в виде солнечного ветра. Планеты, которые вращаются близко к звезде, либо имеют низкий уровень опасности на поверхности, могут терять атмосферу. С другой стороны, планета с достаточно тесто (или находятся на безопасном расстоянии) может эту атмосферу сохранить. В контексте нашей Солнечной системы, что означает, что через несколько миллиардов лет, миров, таких, как Европа и Энцелад (которые могут иметь жизнь, скрывающуюся под ледяной оболочек) могут стать убежищем для жизни.
Наше Солнце превратится в черный карлик
В тот момент, что наша Вселенная имеет много различных типов звезд. Красные карлики — холодные звезды излучают красный свет — одни из самых распространенных. Также, во Вселенной много белых карликов. Это звезды, остатки мертвых звезд, состоит из вырожденного вещества, называется вместе с помощью квантовых эффектов. В настоящее время астрономы считают, что гномы не имеют практически бесконечную продолжительность жизни. Но после определенного периода времени, несмотря на то, что они умрут и будут экзотические звезды: черные карлики.
Типа судьба ждет и наше Солнце. В далеком будущем наше Солнце, достичь свои внешние слои и превратится в белый карликовую звезду, которая будет оставаться миллиардов лет. Но в один прекрасный день, даже белые карлики начинают остывать. После 10100 лет, как они остынут до температуры, равной температуры микроволнового фонового излучения, на несколько градусов выше абсолютного нуля.
Когда это произойдет, наш свет станет черным карликом. Поскольку этот тип звезды так холодно, для человеческого глаза, он не будет виден. Для любого, кто попытается найти Солнце, что дал нам жизнь, это будет невозможно сделать с помощью оптических систем. Он будет искать его на воздействие гравитационных. Большинство звезд, которые мы видим на небе ночью, превращаются в черных карликов (еще одна причина, почему ночное небо станет чистым). Но для нашего собственного горячего Солнца, особенно, позор.
Странно, звезды
К тому времени, когда наше Солнце станет черным карликом, звездная эволюция уже завершена. Новая звезда родится. Вместо этого, Вселенная наводнят холодные остатки звезд. И это будет началом создания Вселенной странные звезды, которые существенно отличаются от того, что мы знаем.
Один из них — мороженое или холодная звезда. Когда звезды Вселенной выжигают своего ядерного топлива, они увеличивают ее металличность. Астрономия-это мера элементов в звезде, что тяжелее гелия, и почти всех элементов, начиная с лития. С увеличением металличности звезды, они становятся более холодной, поскольку более тяжелые элементы излучают меньше энергии в процессе синтеза. Наконец, звезды становятся так холодно, что будет иметь температуру 0 градусов, точка замерзания воды.
Если посмотреть еще дальше в будущее, тем больше будет странная звезда. Около 101500 лет в будущее, энтропия возьмет свое, и Вселенная действительно мертв. В эти холодные времена управлять Вселенной являются квантовые эффекты.
Квантового туннелирования позволяет легко элементы быть синтезированы в виде нестабильного железа. Он, в свою очередь, будет распадаться на более стабильный изотоп, испуская низкое количество энергии. Эти железные звезды будут единственным способом-звездочный возможных на данный момент. Но они встречаются только на модели, в которых астрономы не верят в распад протона, так что эта идея не является самым популярным.
Все нуклоны распадутся
Перемотаем от точки, в 1015 лет после Большого Взрыва до точки, в 1034 лет. Если человеческая раса на данный момент, это не мертвая вещь, это что-то было, мы, конечно, не выдержим. Как уже было сказано выше, астрономы постоянно спорили о том, разваливаться, если протон в конце времен. Предположим, что да.
Нуклоны-это частицы в ядре атома, протоны и нейтроны. Свободные нейтроны, как известно, распадаются с периодом полураспада 10 минут. Но протоны невероятно стабильным. Никто не видел, лично, распад протона. Но ближе к концу Вселенной, все изменится.
Физики предполагают, что период полураспада протона составляет 1037 лет. Мы не замечаем этого распада, потому что Вселенная-это более чем достаточно древней. В эпоху распада (1034 – 1040 лет) протоны, наконец, начнет распадаться на позитроны и пионы. К концу эпохи распада всех протонов и нейтронов, во Вселенной, в конечном итоге.
Очевидно, что жизнь во Вселенной начнутся проблемы. Если предположить, что человеческая раса пережила изменения Солнца и мигрировали более дружественной Вселенной, в какой-то момент законы физики начинают диктовать смерть человеческой расы. Наше тело и все межзвездные объекты состоят из нуклонов. Когда они распадутся, и вся жизнь заканчивается, но, как атомы перестают существовать. Жизнь не может продолжать существование в таких условиях, и в форме) и Вселенная, смоченной в эпоху черных дыр.
Черные дыры наводнят Вселенной
Когда нуклоны исчезнут, черные дыры вступят в прав, и править Вселенной 1040 лет после Большого Взрыва до 10100 год. С этого момента мы начинаем говорить о времени, настолько долгого, что, чтобы понять их нашим умишком совершенно невозможно. Через некоторое время, гораздо больше, чем современный возраст Вселенной, единственные структуры, останутся черные дыры.
Когда нуклоны будут, основные субатомными частицами будут лептоны — электроны и позитроны. Они будут кормить «черную дыру». Поглощая остатки вещества во Вселенной, черные дыры, если излучать частицы, которые заполнят Вселенную фотонов и гипотетическими гравитонами. Но и черным дырам суждено умереть, как решил Стивен Хокинг.
По мнению Хокинга, черные дыры испаряются, благодаря его выдачи. Излучая, они теряют массу в виде энергии. Этот процесс занимает много времени, поэтому о нем почти ничего не знаем. В «черную дыру», полностью испарилась, должен пройти 1060 лет, следовательно, этот процесс еще не прошел до конца-го века нашей Вселенной. Но, как мы уже говорили, в конце концов, умирают, и черные дыры. Они так и останутся на безмассовые частицы, и несколько обрывков лептоны, которые будут лениво общаться и тратить свою энергию.
Появится атом нового типа
После того, как наша Вселенная, останется лишь несколько субатомных частиц, может показаться, что говорить больше не о чем. Но жизнь может появиться даже в худшем из миров.
В течение многих лет исследователи частиц говорил о позитронии, атомоподобной связи позитрона и электрона. Два из этих частиц обладают противоположными зарядами. (Позитрон-это античастица электрона). Таким образом, электромагнитная будут привлекать к себе внимание. Когда пара таких частиц начинает взаимодействовать, они могут получить элементарные орбиты и поведение атомов.
Потому что позитроний редко, назвать его модель позитрониевой «химия», «полная». Но из этих странных «атомов» может выйти очень интересные вещи. Во-первых, они могут существовать в таких гигантов, орбит, охватывающих межзвездные пространства. Когда две частицы взаимодействуют, они будут в состоянии хранить пару, независимо от расстояния.
Во время эпохи черных дыр, некоторые из этих атомов могут иметь диаметры, покрывая расстояние более, что наша нынешняя наблюдаемая Вселенная. Состоит из лептонов позитрониевые атомов пережить распад протона и переживут эпоху черных дыр. Кроме того, черные дыры будут создавать позитрониевые атомов в процессе излучения. По прошествии определенного времени, распадаются и позитрон-электронные пары. Но до того, Вселенная может родить совершенно очаровательной жизни.
Все медленно, даже мысли
Когда была дыра, достигнет к концу, и даже эти звезды-гиганты исчезнут в темноте, в нашей Вселенной, будет существовать лишь на некоторые вещи, в основном диффузный субатомных частиц, а остальные атомы позитрония. После этого, Вселенная будет крайне медленно, любое событие может длиться века. По мнению некоторых теоретиков и физиков, таких, как Фримен Дайсон, на данный момент, во Вселенной, может вновь обрести жизнь.
Через долгое-долгое время эволюции органического может начать развиваться из позитрония. Существа, которое появится, будет очень отличаться от всего, что мы знаем. Например, они могут быть огромные, охватывающих межзвездные расстояния. Поскольку, во Вселенной больше ничего не будет, он будет где развернуться. Но так как эти формы жизни являются огромным, думаю, что будет намного медленнее, чем мы. На самом деле, создать даже мысли такой создать может выйти триллионов лет.
Нам это может показаться странным, но при условии, что эти существа существуют на крупных интервалах времени, эта мысль, будет для них мгновенно. Они будут существовать невероятно долго, наблюдая за тем, как Вселенная проходит через них. Но они канут в Лету.
Конец «макрофизики»
В этот момент, Вселенная будет достичь почти максимального состояния-энтропии, то есть, станет однородным полем энергии и различных субатомных частиц. Это будет после того, что черные дыры, гораздо позже, после 10100 год. Пространство расширяется, как и темная энергия становится настолько мощным, что даже черные дыры перестанут существовать, и Вселенная будет не хватать массивных объектов.
Трудно представить себе такую Вселенную. Вы только вдумайтесь, что звезды перестанут образовываться, потому что субатомных частиц, что такое дело, будут разделены на такие расстояния, что не смогут встретиться, путешествуя со скоростью света. Даже атомы позитрония не смогут получать.
Физика придет конец. Единственная физическая модель, которая будет продолжать работать, является квантовая механика. Квантовые эффекты будут происходить даже на огромных межзвездных расстояниях, на гигантский срок. В конце концов, температура Вселенной упадет до абсолютного нуля: не будет энергии, которая может превратиться в работу. В некоторых моделях, расширение пространства будет расти, разрывая пространство-время. Вселенная перестает существовать.
Можно ли избежать всего этого?
До сих пор наше путешествие к концу Вселенной сопровождении только мрачные и депрессивные события. Но физики не теряют оптимизма и набрасывают для человечества возможных способов выжить при конце времен, и даже повторные нашей Вселенной.
Наиболее перспективным способ, чтобы вырваться из нашей Вселенной, с максимальной энтропией — использовать черные дыры, до распада фотонов не сделает жизнь невозможной. Черные дыры остаются весьма загадочных объектов, но и теоретики предлагают использовать их для запуска новых вселенных.
Эта теория предполагает, что все вселенные-пузыри постоянно рождаются в нашей собственной Вселенной, формирование новых вселенных, материи и возможности для жизни. Хокинг считает, что черные дыры могут быть выходы этих новых вселенных. Но есть одна проблема. После пересечения границы черной дыры, не было пути назад. Таким образом, если человечество решает отправиться в черную дыру, это будет поездка в один конец.
Для начала, придется найти достаточно большое вращение черной дыры, чтобы выжить путешествие через горизонт событий. Вопреки распространенному мнению, через огромные дыры безопаснее путешествовать. Космических путешественников будущего может надеяться, что путешествие не закончится плачевно, но не могут войти в контакт с друзьями с этой стороны дыра, и информировать их о результате. Каждая поездка будет «прыжок веры».
Но есть способ, чтобы убедиться, что стороны нас ждет новый мир. По мнению Алана Гута, новой Вселенной, только нужно 1089 протонов, 1089 электронов, 1089 позитронов, 1089 нейтрино, 1089 антинейтрино, 1079 протонов и 1079 нейтронов для запуска. Может показаться, что это много, но значение, это не более чем кирпич.
Люди будущего могли бы производить ложный вакуум — область пространства с потенциалом для расширения — с помощью сверхсильного гравитационного поля. В далеком будущем люди смогли заполучить технологии, чтобы создать ложный вакуум и начать собственную вселенную. Как инфляция вселенной длится доли секунды, новую вселенную расширяться мгновенно и станет новым домом для людей. Быстрый прыжок через червоточину — и мы спасены.
Случайного квантового туннелирования может перезапустить вселенную
Что произойдет с Вселенной, которую мы оставили позади? Через некоторое время, он, наконец, достигает максимальной энтропии и стать совершенно непригодной для жизни. Но даже в этой мертвой вселенной жизнь-это 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 на холм. Запрещается энергетическое состояние. Вы частицы также имеет запрещенные энергетические состояния с точки зрения классической механики, но и квантовой механике, переворачивает все с ног на голову. Некоторые частицы могут «обернуть» эти энергии состояния.
Этот процесс уже происходит в звездах. Но применительно к конце вселенной возникает странная возможность. Частицы в классической статистической механике не могут переходить из высшего состояния с более низкой энтропией. Но с квантовым туннеля — могут и будут. Физики Шон Кэрролл и Дженнифер Чен предложил идею, что после определенного времени квантового туннелирования может самопроизвольно уменьшить энтропию в мертвой вселенной, привести к новой Большой Взрыв и перезагрузка вселенной. Но не задерживайте дыхание. Для спонтанного уменьшения энтропии случилось, нужно подождать 1010^10^56 лет.
Есть еще одна теория, которая дает нам надежду на новый мир — на этот раз для математиков. В 1890 году Анри Пуанкаре опубликовал свою рекуррентную теорема, согласно которому спустя невероятно долгое время вся система возвращается в состояние, очень близкое к исходному. Это также относится и к термодинамике, в которой случайные тепловые колебания вселенной с высокой энтропии может привести к вернуться в исходное состояние, и тогда все начнется снова. Пройдет время, и то, что Вселенная может быть сформирован снова, и существа, которые в нем будут жить, не будут иметь ни малейшего понятия о том, что живут в нашей вселенной.
Материалы listverse.com
11 удивительных вещей, которые произойдут до конца существования Вселенной
Илья Хель