Каким будет конец Вселенной? На этот вопрос есть несколько ответов, и очень отличающихся друг от друга. Мы можем только догадываться, какой из них будет правильным.
Неясные факты
Тот факт, что Вселенная должна достичь какого-то конца, в первую очередь основан на том, как она выглядит сейчас. Мы уже знаем, что вначале Вселенная была чрезвычайно компакта и очень горяча. С момента своего возникновения 13,78 миллиарда лет назад она расширяется и охлаждается. Что особенно интригует ученых в этом расширении Вселенной, так это его неинтуитивность.
Ведь сила гравитации должна заставить все материальные объекты во Вселенной с массой притягиваться друг к другу, и таким образом процесс расширения Вселенной должен замедлиться, даже если изначально он был интенсивным. Проблема, однако, в том, что процесс не только не замедляется, но и не остается постоянным. Вселенная расширяется все быстрее и быстрее.
Ученые пришли к выводу, что мы не знаем всего о Вселенной. И что-то, чего мы не знаем, должно оказывать на влияние на все, что мы наблюдаем. Это что-то известно как темная энергия, которая представляет собой своего рода невидимую силу, отталкивающую все структуры во Вселенной. Медленное расширение, хотя и все быстрее, ведет нас ко все большим расстояниям и все более низким температурам. Тогда возникает вопрос: что нас ждет в конце этого процесса?
Каким будет конец вселенной: нас ждет вечная пустота
Детальные анализы расширения Вселенной показывают, что мы живем в уникальное время, когда мы можем любоваться другими звездами и галактиками на ночном небе, как в бинокль, так и с помощью астрономических телескопов.
Однако со временем рассеивающаяся Вселенная наберет такую скорость, что все галактики окажутся так далеко от нас, что их уже не будет видно на небе. Каждая галактика останется сама по себе. Все остальное будет слишком далеко от нее. Наступит эпоха одиночества.
В этой изоляции галактики постепенно израсходуют весь свой газ для образования новых звезд. Эти звезды будут жить своей жизнью, истощая со временем запасы энергии в своих недрах, и в зависимости от своей массы они либо взорвутся, либо постепенно превратятся в красные и белые карлики, которые за миллиарды лет остынут в холодные черные карлики. Когда и они израсходуют последние остатки своей энергии температура Вселенной приблизится к абсолютному нулю.
Тогда останутся только черные дыры. Что с ними будет? Это неизвестно, поскольку, по словам Хокинга, они также могут со временем испаряться. В любом случае энергия исчезнет из Вселенной. Когда не будет больше черных дыр и материи, останется только излучение. Без всяких взрывов, в абсолютной тишине и темноте, из-за отсутствия запасов топлива, энергии и материи, Вселенную ждет только пустота, мрак и отсутствие какого-либо движения...
Вариант второй: Вселенная сожмется
Представьте, что после этих почти 14 миллиардов лет мы все еще находимся в начале жизни Вселенной. Он все еще развивается с импульсом, порожденным Большим взрывом, более того, темп ее расширения временно все еще увеличивается, но затем он будет медленно замедляться, в конце концов он остановится, и под действием гравитации материя вновь начнет стягиваться в одно место.
Можно предположить, что этот процесс будет длиться так же, как и предыдущий процесс от Большого взрыва до замедления инфляции. После этой половины пути Вселенная начнет медленно разрушаться сама по себе, постепенно набирая скорость. Расстояния между скоплениями галактик, внутри них и между самими галактиками начнут сокращаться. Эти объекты начнут сливаться друг с другом, температура Вселенной начнет расти, так же, как раньше она падала. В самом конце звезды и планеты, из которых галактики состоят, начнут сливаться воедино. В таком состоянии перестали бы существовать молекулы химических соединений, атомы и даже протоны и нейтроны, ведь все это составляло бы однородную совокупность всей материи.
Вселенная оказалась бы в точке, где она была сразу после Большого Взрыва. Следовательно, такой Большой коллапс будет возвращением к самому началу, к точке, где законы физики больше не работают и вся Вселенная представляет собой одну точку. Кто знает, может быть, именно здесь процесс начнется сначала, и будет еще один Большой Взрыв?
Вариант №3: Вселенная будет разорвана на части
Ученые отмечают, что темная энергия отталкивает все гигантские структуры друг от друга, что характеризуется так называемым отрицательное давление, которое просто отталкивает все крупные объекты друг от друга.
Предположим, однако, что этот процесс будет продолжаться. Скопления галактик будут разлетаться все дальше и дальше друг от друга. Таким образом, сила притяжения между ними будет стремиться к нулю. Однако если бы темная энергия продолжала действовать с такой же интенсивностью, как сейчас, расширение Вселенной бесконечно ускорялось бы. Со временем гравитация исчезнет как фактор, сдерживающий ускорение расширения Вселенной.
В результате расширение без каких-либо тормозов могло в любом масштабе (в масштабах Вселенной, скоплений галактик, галактик, звезд, атомов) ускорить отделение отдельных структур друг от друга, в результате чего со временем каждая отдельная частица во Вселенной будет удаляться от всех остальных на скорости близкой к световой.
Это создало бы абсурдную Вселенную, в которой скорости и расстояния между всеми ее компонентами начали бы стремиться к бесконечности. Вся материя сегодняшней Вселенной была бы рассеяна настолько, что между одним кварком и другим остались бы световые годы пустого пространства. Можем ли мы в такой ситуации говорить о какой-либо Вселенной?
Вариант 4: конец Вселенной уже начался и вакуум распадется
Пожалуй, самым интересным и ужасающим вариантом является так называемый нарушение вакуума. Согласно этой теории, конец Вселенной, возможно, уже начался где-то в дальних уголках Вселенной и движется к нам со скоростью света.
В 2012 году физики, работающие на Большом адронном коллайдере, ранее обнаружили только гипотетический бозон Хиггса. Эта частица, или собственно поле Хиггса, позволяет частицам иметь массу, но также определяет несколько других констант природы, таких как масса частиц или заряд электрона.
Действие бозона Хиггса делает возможным существование так называемого вакуума Хиггса, в котором все идеально уравновешено. Нас окружают частицы с идеальными массами и зарядами, которые позволяют им объединяться в молекулы, которые в свою очередь могут вступать в химические реакции с другими. Однако она может оказаться ложной пустотой, из которой легкая неустойчивость может отбросить нас к настоящей пустоте.
Если бы текущая симметрия была нарушена, возникла бы нестабильность бозона Хиггса, локально мог бы образоваться «истинный вакуумный» пузырь, например, в результате ненадлежащего испарения черной дыры или в результате взрыва чрезвычайно высокой энергии.
Такой пузырь истинного вакуума, в котором физические процессы подчинялись бы иным законам, а элементарные частицы имели бы иное строение, чем в окружающей нас Вселенной, сразу бы начал расширяться во все возможные стороны со скоростью света, уничтожая все вокруг. На своем пути он, в конце концов, охватит все, что сможет догнать. Только те области Вселенной, которые из-за расширения удаляются от нас со скоростью, превышающей скорость света, и которых наш пузырь истинного вакуума не смог бы достичь, были бы в безопасности. Страшно, но безболезненно. Если бы такой пузырь расширялся со скоростью света, мы бы даже не знали, что он приближается к нам. Как только мы узнаем о нем... нас уже не будет...
Когда закончится Вселенная?
Но произойдет ли в конце Вселенной великий коллапс, великий разрыв, тепловая смерть или распад вакуума, к нам это не относится. Ну, может быть, кроме последнего варианта, который может прийти неожиданно. В остальном нам придется ждать от десятков миллиардов (великий разрыв) до сотен миллиардов (великий коллапс) и до сотен триллионов лет (тепловая смерть). Это, в свою очередь, означает, что проблема касается не нас, а всего человечества, всей Земли, всей Солнечной системы и даже галактики Млечный Путь. Все эти образования станут лишь далекой историей, когда Вселенная закончит свое существование.
