Kur flasim për fundin e kozmosit, një ide shfaqet vazhdimisht: Kriza e Madhe ose Kolapsi i MadhSipas këtij propozimi, universi në zgjerim përfundimisht do të ngadalësohej, do të ndryshonte drejtimin e tij dhe do të tkurrej derisa të arrinte një gjendje ekstreme. Kjo nuk është thjesht një fantazi, por një mundësi kozmologjike e cila është studiuar për dekada, e mbështetur nga të njëjtat mjete që përdorim për të përshkruar Big Bang.
Në vitet e fundit, kjo hipotezë ka përjetuar një ringjallje të vogël: disa studime kanë sugjeruar që zgjerimi mund të mos jetë i përjetshëm dhe se, në kushte të caktuara në lidhje me energji e errëtritmi kozmik do të përmbysej. Madje ka edhe modele që guxojnë dritare kohore specifike për fillimin e tkurrjes, gjë që ka rihapur debatin dhe ka bërë që shumë njerëz të pyesin veten nëse fundi i universit do të vijë nga një kolaps dhe jo nga ftohja e pafundme.
Çfarë është Përplasja e Madhe: Nga Shpërthimi i Madh deri te Kolapsi i Madh
Big Crunch, i quajtur edhe Implozioni i Madh ose Kolapsi i MadhPropozon një fat të kundërt me Big Bengun: nëse universi do të dilte nga një gjendje e dendur dhe e nxehtë dhe do të fillonte të zgjerohej, mund të vinte një kohë kur zgjerimi ndaletgraviteti mbizotëron dhe të gjitha përmbajtjet e kozmosit fillojnë të afrohen përsëri me njëra-tjetrën, duke u ngjeshur në një gjendje ekstreme, ndoshta një singulariteti hapësirë-kohë.
Ky vizion është homologu simetrik i propozimit të Big BangUniversi zgjerohet, ngadalësohet, ndryshon shenjën e tij dhe shembet. Në këtë skenar, objektet e largëta do të përjetonin një ndryshim të dukshëm. ndryshim blu ndërsa afrohen; në disa burime më të vjetra shkencore popullore ky efekt përmendet me emra jo standardë siç është "efekti Tudón", por ajo që është e rëndësishme është zhvendosja drejt frekuencave më energjike si tkurrja lëvizin
Baza teorike: relativiteti i përgjithshëm, Friedmann, Lemaître dhe kompani
Mundësia e parashikimit të fatit kozmik lind me Relativiteti i përgjithshëm i Ajnshtajnit (1915)Ekuacionet e tij, të aplikuara në univers si një e tërë, lejojnë zgjidhje të shumëfishta. Në vitet 1920, Alexander Friedmann y Georges Lemaître Ata treguan zgjidhje në zgjerim, dhe pak më vonë Hubble Edwin Ai vëzhgoi (nga variablat Cefeide në galaktikat e largëta) se universi, në fakt, ajo zgjerohetduke zgjeruar vizionin e univers i vëzhgueshëm.
Ajnshtajni prezantoi një konstante kozmologjike me idenë e ruajtjes së një universi statik; pas zbulimit të Hubble, ai u pendua për atë përshtatje. Dekada më vonë, me Supernovat e largëta të vitit 1998Vëzhgimet u interpretuan si një zgjerim që jo vetëm vazhdon, por përshpejton, e cila rifuti konstanten kozmologjike (ose diçka ekuivalente) si energji të errët: një përbërës i presionuar negativisht që dominon buxhetin e energjisë.
Një mënyrë praktike për të organizuar destinacionet e mundshme është parametri Ω (Omega), e cila krahason dendësinë mesatare të universit me dendësinë kritike: nëse Ω është më e madhe, më e vogël ose e barabartë me 1, universi rezulton Cerrado, hapur o Plano përkatësisht, me pasoja të ndryshme gjeometrike në përgjithësi (trekëndësha që shumohen më shumë se 180 gradë në atë të mbyllur, më pak se 180 në atë të hapur, saktësisht 180 në plan; paralele që përfundojnë duke u takuar, që divergjojnë ose që mbeten) të barabarta).
- Univers i mbyllur (Ω>1)Me pak ose aspak energji të errët, graviteti mund të ngadalësojë zgjerimin dhe të shkaktojë një tkurrje Shkurt, hapja e derës për në Përplasjen e Madhe. Megjithatë, nëse energjia e errët dominon, zgjerimi i vazhdueshëm mund të ndodhë pavarësisht gjeometrisë së mbyllur.
- Univers i hapur (Ω<1)Edhe pa energji të errët, ajo zgjerohet përgjithmonë; me energji të errët, zgjerimi jo vetëm që vazhdon, por përshpejton, duke i anuar peshoret drejt fundeve si Ngrirja e Madhe ose Çarja e Madhe.
- Universi i sheshtë (Ω=1)Pa energji të errët, zgjerimi do të ishte i përjetshëm, por i ngadalësuar, duke iu afruar asimptotikisht zeros; me energji të errët, universi përshpejtohet dhe shkon drejt fundit duke u ftohur ose shpërbërë.
Konsensusi aktual midis shumë kozmologëve është se fati përfundimtar varet nga forma globale e hapësirës dhe, mbi të gjitha, sjellja e energji e errëtEdhe pse ekzistojnë modele minoritare (për shembull, propozimet e vitit 2005 mbi fatin e fermion-bozonit me Kondensatet Bose-Ajnshtajn (në shkallë të gjerë) që eksplorojnë skenarë alternativë, çelësi mbetet matja e saktë dendësitë, shkallët e zgjerimit dhe evolucioni i tyre.
Kur mund të ndodhë një tkurrje? Datat dhe skenarët e propozuar
Dy linja mendimi të habitshme kanë dalë në botimet e fundit. Nga njëra anë, kishte një jehonë të Studiuesit e Princetonit botim në PNAS i cili foli për shenja që përputhen me një të mundshme tkurrje e përshpejtuar në të ardhmenKjo do ta bënte Big Crunch më të afërt nga sa pritej. Këto rezultate u interpretuan si një kthesë e papritur e komplotit në lidhje me energjinë e errët konstante.
Nga ana tjetër, një studim ndërkombëtar i udhëhequr nga Universiteti Cornell me të Qendra Ndërkombëtare e Fizikës e Donostias dhe Universiteti Jiao Tong i Shangait, shpërndarë në arXiv, eksploron një model në të cilin energjia e errët nuk do të ishte e fiksuar, por dinamikSipas kësaj hipoteze, zgjerimi do të ngadalësohej dhe do të kthehej mbrapsht në rreth 7.000 miliardë vjet, dhe kolapsi total do të arrinte afërsisht 13.000 miliardë vjet më vonë, duke përfunduar një cikël Big Bang–Big Crunch prej rreth 33.000 miliardësh.
Vlerësime të tjera të publikuara sugjerojnë një tkurrje brenda një afati kohor prej rreth 20.000 miliona vjetNë shkallë njerëzore tingëllon si fantastiko-shkencore, por në shkallë njerëzore kozmike Është relativisht "e hershme" nëse kujtojmë se universi është rreth 13.800 miliardë vjeç. Sidoqoftë, bëhet fjalë për modele që konkurrojnë me skenarin ende dominues të zgjerimit të përjetshëm dhe që varen nga mënyra se si evoluon energjia e errët.
A bie ndesh "Big Crunch" me ligjin e dytë të termodinamikës?
Një pyetje e zakonshme është nëse një rënie drejt një singulariteti "shkel" ligjin e dytë, meqenëse entropia e një sistemi të izoluar nuk duhet zvogelohetPërgjigja e shkurtër është se Përplasja e Madhe nuk nënkupton domosdoshmërisht entropi më të ulët: gravitacion hap shkallë të reja lirie (formimi i strukturave, shembja, vrimat e zeza) dhe, në fakt, vrimat e zeza Këto janë objekte me entropi të jashtëzakonshme. Entropia totale mund të vazhdojë të rritet edhe gjatë një faze tkurrjeje.
Në terma të vëzhgueshëm, një tkurrje globale do të nënkuptonte që rrezatimi nga galaktikat e largëta do të ishte zhvendos ngjyrën blu, duke rritur energjinë e tij të dukshme, ndërsa dendësia mesatare e universit rritet. Kjo do të thotë, nuk është se kozmosi "rregullon" përmbajtjen e tij duke zvogëluar entropinë; përkundrazi, procesi i tkurrje gravitacionale Gjeneron gjendje me çrregullim gravitacional më të madh, në përputhje me ligjin e dytë. Kjo pikë është shumë teknike, por e rrëzon idenë se Përplasja e Madhe është "absurde" për arsye termodinamike.
Kërcimi: nga Përplasja e Madhe në Kërcimin e Madh
Disa korniza teorike, të tilla si Graviteti Kuantik i Loop-it Të nxitur nga Abhay Ashtekar, ata sugjerojnë mundësinë e një Kërcim i MadhKur dendësia arrin vlera ekstreme, efektet kuantike të gjeometrisë do të parandalonin singularitetin dhe do të shkaktonin një rikthim, duke filluar një të re. zgjerimNë këtë skenar, universi alternon midis fazave të zgjerimit dhe tkurrjes në një sekuencë potencialisht të pafundme.
Versioni klasik i univers lëkundës Megjithatë, kjo bie ndesh me ligjin e dytë: me çdo lëkundje, entropia rritet, duke e bërë të vështirë kthimin në një gjendje "të barabartë" me atë të mëparshmen. Disa ide moderne, të tilla si modelet ciklike të branësAta janë përpjekur ta anashkalojnë këtë problem duke lejuar që zgjerimi të hollojë entropinë e akumuluar para një cikli të ri. Këto janë propozime sugjestive, por prapëseprapë spekulative.
Ekzistojnë edhe qasje më ekzotike, siç është model kozmologjik shumënivelëshe cila imagjinon nivele të pafundme universesh me fillimet dhe mbarimet e tyre, ndërsa tërësia e përgjithshme do të kishte ekzistencë të pafundme. Që nga sot, ato janë skenarë teorikë pa mbështetje të drejtpërdrejtë vëzhguese.
Përfundime të tjera në tavolinë: Ngrirje e Madhe, Grisje e Madhe, fshesë me korrent e rreme…
Nëse energjia e errët vazhdon dhe gjeometria është e sheshtë ose e hapur, destinacioni më i popullarizuar është Big Freeze ose vdekja nga nxehtësia: zgjerimi vazhdon përgjithmonë, yjet shuhen në afate kohore prej rreth një miliardë vjet, galaktikat përfundojnë të dominuara nga vrimat e zeza që, me kohë të paimagjinueshme të gjata, ato avullojnë për shkak të rrezatimit Hawking.
Në disa teori të mëdha të unifikuara, protonet Ato do të zbërtheheshin, duke e transformuar gazin ndëryjor në çifte elektronesh dhe pozitronesh që përfundimisht do të asgjësonin njëri-tjetrin. fotone dhe leptoneUniversi do të përfundonte si një supë rrezatuese gjithnjë e më e ftohtë dhe e holluar, me energji që do të zhvendosej progresivisht drejt skajit të kuq për shkak të zgjerimit.
Duke e çuar përshpejtimin në ekstrem, shfaqet sa vijon: Gërmim i madhEnergjia e errët do të kapërcente jo vetëm gravitetin, por edhe forcat elektromagnetikë lidhje bërthamore tashmë të dobëta, duke copëtuar galaktikat, yjet, planetët dhe, në fund të fundit, vetë materien.
Një tjetër rezultat spekulativ është metastabiliteti në vakumNëse vakumi ynë kuantik do të ishte i rremë (jo gjendja më e ulët e energjisë), mund të formohej një flluskë vakumi "më e vërtetë" që do të përparonte. rishkrimi konstantet fizike dhe vetë struktura e materies. Do të ishte një fund i heshtur, por shkatërrues për ligjet e fizikës siç i njohim ne.
Në horizonte absurde të gjata, disa autorë, si p.sh. Sean Carroll dhe Jennifer Chen, kanë diskutuar mundësinë e vogël që luhatjet kuantike prodhojnë Big Bang të rinj brenda një deti termik, me kohë ftohjeje rreth 10101056 vjet. Teorema e gjithashtu hyn në lojë Poincare dhe luhatjet termike për të imagjinuar "përsëritje" të rendit kozmologjik.
Si vendoset: duke peshuar universin
Zgjedhja midis këtyre mbaresave trajtohet duke matur kontributin relativ të materiarrezatimi, materia e errët dhe energjia e errët në dendësi kritike, dhe kontrollimi i skenarëve kundrejt të dhënave nga Supernova të tipit Iagrumbujt e galaktikave dhe anizotropi të sfondit kozmik të mikrovalëve. Në përgjithësi, shumë të dhëna sot janë të pajtueshme me një univers Plano dhe e dominuar nga energjia e errët, e cila i anon peshoret drejt Ngrirjes së Madhe, pa përjashtuar nuancat rreth dinamik të asaj energjie të errët.
Vendi i fesë, kulturës dhe shkencës fantastiko-shkencore
Pothuajse të gjitha fetë kryesore kanë rrëfime rreth fundi i botësStudimi teologjik i këtyre vizioneve njihet si eskatologjiShpesh, këto rrëfime janë riinterpretuar në dritën e përparimeve shkencore, duke shmangur interpretimin e mirëfilltë të shprehjeve si "yjet do të bien nga qielli", të cilat pasqyrojnë kuptimet e lashta të qiejve.
Kultura popullore e ka bërë fundin e universit një tokë pjellore. Në letërsi, historia e Isaac Asimov, Pyetja e Fundit (vdekja nga nxehtësia dhe rilindja kompjuterike), romani Tau Zero nga Poul Anderson (univers ciklik me Big Crunch të ndjekur nga një Big Bang i ri), poema narrative Një kohë e gjatë duke vdekur nga Geoffrey A. Landis, ose The Big Chill nga Alan Moore, ku një superhero dëshmon ftohjen kozmike. Ka edhe sulme si Bota në Fundin e Kohës nga Frederik Pohl.
Humori dhe satira kanë bërë pjesën e tyre: restoranti Milliways, Restoranti në Fund të Universit Vepra e Douglas Adams na lejon ta sodisim fundin si një spektakël; Woody Allen përfshirë në Annie Hall shakaja për fëmijën e shqetësuar për zgjerimin e universit.
Në televizion dhe film, ka gjithçka: Xhuxhi i Kuq Spekulon mbi një kohë që “shkon prapa” në një kozmos që po shkon drejt Përplasjes së Madhe; Lexx Imagjinoni një tkurrje të shkaktuar nga një legjion krahësh mekanikë; Star Trek: Deep Space Nine Ai e trajton temën në “Chrysalis”; Plani 9 nga hapësira e jashtme përdor kërcënimin e shkatërrimit të universit; Doctor Who Ai përmban një sferë "anije vakumi" të aftë të mbijetojë një cikël. ciklike.
Anime gjithashtu do të shfaqet: Eureka 7 Ai postulon një kufi të "dendësisë biologjike" që shkakton një singularitet; Futurama udhëtim në një të ardhme të Big Rip-it të ndjekur nga një Big Bang i ri, pothuajse identik; Bota mahnitëse e Gumball Luan me boshllëkun midis universeve.
Në videolojërat dhe komikët, shfaqen referenca të tilla si IA. Durandal në sagë maratonëi fiksuar pas arratisjes nga fundi; Multiversi i Marvel-it me kristalin M'Kraan si bosht të tij; Magjia: Mbledhja Ai e organizon rrëfimin e tij në plane brenda një multiversi; Breshkat e ninjës y peizazh i largët Ata eksplorojnë kryqëzimet midis dimensioneve; Aventura Bizare e JoJo-së (Oqeani i Gurit) prezanton një fuqi që përshpejton kohën për të krijuar një univers i ri; dhe komiku i fansave Multiversi i Dragon Ball organizon turne midis universeve paralele.
Edhe përhapja e fundit audiovizuale ka ringjallur interesin. Më 20 mars 2019, krijuesi melodi dele Ai publikoi “TIMELAPS E TË ARDHMES: Një Udhëtim drejt Fundit të Kohës”, një video 29-minutëshe që eksploron të mundshmet të ardhme kozmikeduke grumbulluar dhjetëra miliona shikime dhe një numër të madh "pëlqimesh".
Modele klasike të hedhura poshtë dhe mundësi të rinovuara
Gjatë shekullit të 20-të, disa modele e konsideronin një univers i mbyllur dhe i kufizuar e cila, pas zgjerimit, do të tkurrej në një implozion katastrofik (Shpërthimi i Madh). Sot, shumica e këtyre modeleve janë braktisur sepse vëzhgimet tregojnë një zgjerim. e përshpejtuar gjë që sugjeron një Ngrirje të Madhe në vend të një Kërcitjeje të Madhe.
Megjithatë, interpretime të reja të lëndë e errët dhe, mbi të gjitha, propozime në të cilat energjia e errët është dinamik dhe mund të hollonin ose ndryshonin shenjën, kanë sjellë përsëri në plan të parë mundësinë e një universi lëkundëse ose një kthim prapa të ardhmen. Prandaj interesi për modelet që e vendosin fillimin e tkurrjes disa miliardë vjet nga tani.
Një metaforë që tejkalon fizikën
Përtej shkencës, Big Crunch përdoret si metaforë e mbylljes dhe rilindjes. Nuk është e pazakontë të gjesh kompani ose projekte që, të frymëzuara nga kjo ide, flasin për të ndalesh, të tkurresh dhe të rilindësh me një identitet të ri, siç ndodh në historitë e "filozofive" të korporatave që paraqiten si një "Kolaps i Madh" i tyre për të nisur një univers i ri mundësish. Është një përkulje kulturore që tregon masën në të cilën fati i kozmosit përshkon imagjinatën tonë.
Çfarë do të shihnim në një univers që ngadalësohet dhe shembet?
Nëse Big Crunch do të ishte destinacioni ynë në fund të fundit, fillimisht do ta vinim re këtë përshpejtim zgjerimi ngadalësohet: energjia e errët humbet avullin, graviteti Ai rifiton kontrollin dhe zhvendosjet kozmologjike drejt të kuqes bëhen më pak intensive. Pas pikës së madhësisë maksimale, zgjerimi kthehet mbrapsht dhe ndërrime blu do të fitonte rëndësi.
Me kalimin e kohës, grumbujt dhe supergrupimet do të rigrupoheshinGalaktikat do të përplaseshin në kaskada, temperaturat mesatare do të rriteshin dhe universi do të bëhej më i dendur dhe më i nxehtëNë fazën përfundimtare, fizika kuantike e gravitetit duhet të hyjë në lojë për të përshkruar saktësisht se çfarë ndodh pranë të supozuarës singulariteti.
Në këtë skenar, disa autorë kanë spekuluar se, pas kolapsit, një Big Bang i ri mund të... ndizet Një zgjerim tjetër. Të tjerë e vendosin pikën fundore në një singularitet që nuk jep asgjë më shumë. Dallimi midis dy imazheve varet nga fizikë përtej të modeleve aktuale, kështu që mbetet një fushë e hapur për kërkime.
Aktualisht, masat më të mira që "peshojnë" universin favorizojnë zgjerim i pacaktuar dhe një rezultat nga vdekje nga nxehtësiaPor interesi i komunitetit në parametra të tillë si ΩNatyra e energjisë së errët dhe tranzicionet e mundshme në vakum janë të jashtëzakonshme, sepse finalja e madhe varet prej tyre. frigorifer i përjetshëmnjë grisje, një shembje ose një rikthim.
