Прошлое Вселенной нам известно: согласно теории Большого взрыва, материя, время и пространство возникли из чрезвычайно малого, сверхплотного состояния примерно 14 миллиардов лет назад. Настоящее нам тоже известно: основываясь на наблюдениях учёных за движением галактик, можно утверждать, что Вселенная расширяется ускоряющимися темпами. Но каково же её будущее? Известно ли нам, как закончит существование наша Вселенная?
Учёные-космологи предлагают три возможных ответа на этот вопрос: Большое замерзание, Большой разрыв и Большое сжатие.
Чтобы понять эти три сценария, возьмём для примера два объекта, представляющих собой галактики. Их удерживает вместе короткая упругая резиновая лента — это притягивающая их друг к другу сила гравитации. Вместе с тем в противоположном направлении их тянут закреплённые крючками верёвки — это сила отталкивания, расширяющая Вселенную. Если нашу модель повторить много-много раз, то получится некая модель, отдалённо напоминающая Вселенную в реальности. Исход «битвы» этих двух противоположных сил определит то, как закончит своё существование наша Вселенная.
Сценарий Большого замерзания осуществится, если сила, отдаляющая тела друг от друга окажется сильнее и растянет ленту до потери ею эластичности. Расширение больше не сможет ускоряться, но Вселенная продолжит увеличиваться. Скопления галактик распадутся. Небесные тела внутри галактик: звёзды, планеты и звёздные системы будут отдаляться друг от друга, пока галактики не распадутся на отдельные небесные тела, уединённо дрейфующие в необъятных просторах космоса. Излучаемый ими свет сместится в сторону красных волн и при этом будет иметь низкий, крайне слабый уровень энергии, а исходящий от них газ будет слишком разряжённым для формирования новых звёзд. Во Вселенной станет темнее и холоднее, она приблизится к состоянию полного оцепенения, так называемого Большого замерзания, или Тепловой смерти Вселенной.
Но что если отталкивающая сила окажется настолько сильной, что растянет резиновую ленту за пределы эластичности и в итоге разорвёт её? Расширение Вселенной продолжит ускоряться и в итоге преодолеет не только силу гравитации, — разрушив галактики и звёздные системы, — но и электромагнитные, слабые и сильные атомные силы, удерживающие частицы и ядра внутри них. В результате составляющая звёзды материя разлетится на мелкие кусочки. Уничтожатся даже атомы и субатомные частицы. Это и есть Большой разрыв.
Как насчёт третьего сценария, при котором «победит» резиновая лента? Это соответствует ещё одному будущему развитию событий, при котором в результате силы гравитации расширение Вселенной остановится, а затем начнётся обратный процесс. Галактики начнут стремительно сближаться друг с другом, а от их нагромождения гравитационные силы станут ещё сильнее. Звёзды начнут беспорядочно сталкиваться друг с другом. По мере постепенного уплотнения вырастет температура космоса. Вселенная начнёт стремительно уменьшаться в размерах, пока не сожмётся до настолько небольшого пространства, что уплотнятся даже атомы и субатомные частицы. В результате этого появится необычайно плотная, горячая и компактная Вселенная, очень похожая по своему состоянию на Вселенную до Большого взрыва. Вот что представляет собой Большое сжатие.
Взорвётся ли этот небольшой сгусток материи и случится новый Большой взрыв? Может ли Вселенная снова расширяться, а затем сжиматься, повторив свою историю сначала? Теория, описывающая подобную Вселенную, известна как Большой отскок. На самом деле невозможно определить, сколько таких отскоков уже было раньше или сколько ещё случится в будущем. При каждой такой итерации полностью уничтожаются все свидетельства существования предыдущей Вселенной.
Какой же из сценариев ждёт нас? Ответ зависит от точной формы Вселенной, концентрации содержащейся в ней тёмной энергии и изменений в скорости её расширения. Пока же, согласно нашим наблюдениям, нас ждёт скорее Большое замерзание. Но есть хорошие новости: у нас, возможно, в запасе 10 в сотой степени лет, прежде чем похолодает, поэтому тёплыми варежками пока ещё можно не запасаться.