Что мы знаем о прошлом? Довольно много — сегодня ученые могут рассказать вам о том, что происходило во Вселенной после Большого взрыва до миллисекунд, как образовались галактики, звезды, планеты и мы. Но ведь у всего есть конец — правда? Когда-нибудь не станет человечества, возможно, мы сами убьем себя либо нас убьют супербактерии… Ну а если ни того, ни другого не случится, тогда мы стопроцентно погибнем от нашего творца — крайне маленькой, пока еще дружелюбной звезды Солнце. Случится это ориентировочно через 4,5 миллиарда лет, тогда звезда увеличится до масштабов красного гиганта и поглотит все ближайшие планеты с твердой поверхностью — Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Однако все живое умрет куда раньше: примерно через миллиард лет. Ученые, исследуя уровень светимости и теплового излучения Солнца, заметили, что его температура постоянно растет. Каждый 1 миллиард лет это значение увеличивается на 10%. Такого отклонения от нынешней нормы хватит для того, чтобы испарились все реки, моря и океаны на Земле, сделав её горячей, безжизненной и огромной пустынной планетой. Примерно в таком состоянии сейчас находится Марс. Кстати о Марсе.
Многие организмы и животные будут вынуждены мигрировать к полюсам, где температура будет ниже, но и это не будет спасением. Выжить смогут лишь немногие бактерии и подземные формы жизни.
Через 1 миллиард лет наша планета пострадает не только от засухи и глобального изменения климата, вызванного повышением температура и солнечной радиации, но еще и от того, что Земля сместится в так называемую «зону необитаемости». То есть на такое расстояние, при котором ничего живое, в нашем понимании, существовать не сможет. По крайней мере, человечество уж точно. А вот Марс, наоборот, к тому времени будет находится в диапазоне от 49 до 70 астрономических единиц, при котором мы смогли бы вполне комфортно на нем жить. Поэтому исследовать Красную планету и искать способы пермещения на неё важно. Но, к сожалению, жизнь на Марсе сможет существовать тоже отнюдь недолго. Когда-нибудь и на нем станет слишком жарко, поэтому важно искать способы покинуть Солнечную систему и переместиться на другую планету, чтобы продолжить свой род. Случится это или нет — покажет только время. В любом случае, мне кажется, что ничего лучше Земли мы не найдем. И стоит позаботиться о комфортном пребывании и продолжении нашего рода здесь — на нашей родной синей планете.
Даже если мы и сможем найти достойную замену нашей Земле, где мы полноценно обустроимся, привычная структура Вселенной когда-то исчезнет. Но откуда мы это знаем? Как мы можем узнать то, что случится через несколько миллиардов или триллионов лет? Почти так же, как мы узнаем погоду. Да, возможно, не самое удачное сравнение, но тем не менее. Для того, чтобы узнать, что будет завтра за окном, метеорологи по всему миру запускают в небо зонды, которые собирают информацию о температуре, направлении ветра, влажности, давлении. Спутники создают карту облаков.
После, собранные данные анализируются. Когда этих данных много, и мы знаем, какая погода сейчас, например в Санкт-Петербурге, мы может сопоставить эту информацию с данными движения ветра и спрогнозировать, что дождевое облако принесет непогоду в Москву. Со Вселенной все так же, только используемые технологии в разы масштабнее. С помощью радиотелескопов мы можем наблюдать за звездами, галактиками и даже черным дырами. Совсем недавно проект телескопа горизонта событий смог запечатлеть тень черной дыры в радиодиапазоне. Это я все к тому, что качество наших наблюдений за космосом стало удивительным и со всеми полученными данными мы в силах работать. Зная практически все о жизненном цикле звезд, гравитации и черных дырах, ученые в силах, пускай не стопроцентно, но предсказать, что станет с нашей Вселенной потом — спустя миллиарды лет. Всего выдвинуто четыре основные теории, о всех них мы сегодня с вами поговорим.
Тепловая смерть Вселенной
Наше пространство, время и материя когда-то находились в бесконечно маленькой точке — сингулярности. В этом состоянии все привычные нам законы физики еще не работали. Однако уже в момент 0,00000001 секунды после Большого взрыва пространство начало расширяться, и скорость этого расширения с годами только росла и продолжает расти. Откуда ученые это выяснили? Опять же — из наблюдений за галактиками. Если исследовать любую отдаленную от нас галактику в течение некоторого времени, то можно увидеть так называемый эффект красного смещения — это когда световые волны меняют свою длину и переходят в красный спектр. Об этом я рассказывал в одном из прошлых материалов. Так вот — кроме красного смещения меняется и интенсивность излучения, её визуальные размеры. Если галактика находится на большом расстоянии, скажем, в двух мегапарсеках, то скорость удаления будет в два раза больше. Если в трех, то в три раза и так далее.
Что заставляет пространство расширяться? Ученые называют это тёмной энергией. Темная энергия — это гипотетический вид энергии, который оказывает антигравитационное воздействие на пространство. Пока мы точно не знаем, что это. Практическое открытие тёмной энергии позволит нам узнать лучше, что будет в будущем, а также понять механику пространства и то, почему Вселенная расширяется.
Если теория верна, а наблюдения не врут, то Вселенная продолжит экспоненциально расширяться, постоянно увеличивая скорость. Температура пространства будет падать, звезды продолжат тратить свои энергетические запасы, постепенно эволюционируя в красных гигантов. За миллиарды лет все небесные светила выгорят. Вселенная будет состоять из белых карликов, нейтронных звезд и чёрных дыр. Спустя 150 миллиардов лет скорость расширения Вселенной будет удалять с такой скоростью галактики друг от друга, что они будут недоступны для наблюдения. Все секреты космоса станут слишком хорошо спрятаны.
Если в то время еще будет существовать разумная жизнь, и у них будет хорошо развитая наука, то вполне вероятно, что они будут считать, что их галактика единственная во всей Вселенной. Никакие формы связи, исследования или уж тем более гипотетические путешествия к другим галактикам станут перманентно невозможными. Через триллион лет звезды перестанут рождаться, похожие на белые крупицы они будут исчезать с ночного неба одна за другой. Солнце к тому моменту, как и миллиарды других звезд, будет находиться в состоянии белого карлика. Спустя триллион лет из галактических систем звезды будут постепенно отправляться в пустое, холодное и загадочное темное пространство. Часть из них упадет непременно в сверхмассивную черную дыру. Последние белые карлики, будут сжигать последние запасы топлива, когда оно иссякнет, белые карлики станут черными карликами — безжизненными, абсолютно черными, сверхплотными звездами. Спустя 100 триллионов лет пространство Вселенной будет изредко освещаться исполняющими свой последний, предсмертный танец белыми карликами и нейтронными звездами. К этому времени расширение Вселенной сотрет все улики Большого взрыва. Космология станет бесполезной. Узнать о нашем прошлом станет невозможно, никакого реликтового излучения, о котором я рассказывал в материале «Как появилось всё», больше не будет.
Самыми яркими объектами во Вселенной к тому времени станут аккреционные диски черных дыр — будущих властительниц Вселенной. Время неумолимо продолжает идти, скорость расширения Вселенной больше не даст возможности никакому излучению галактик как-то достигать друг друга. Звезды сжигают свои последние запасы энергии. Эпоха звездного света подходит к концу, в пространстве не остается практически никаких светящихся объектов, Вселенная постепенно превращается в кладбище бесконечного числа жизней и историй. Планеты начинают покидать свои орбиты и уходят за пределы своих родных звездных систем. Через секстиллион (число с 21 нулем) лет, теоретически, может начаться процесс распада атомов на протоны, а потом и распад самих протонов. Это значит, что вся материя в пространстве будет постепенно исчезать, последние планеты, черные и коричневые карлики станут горстями песка в пучине бесконечной Вселенной. Все это, конечно, повторюсь, в теории, пока мы не знаем точно, могут ли протоны распадаться и сколько на это им нужно времени. Если все-таки такое окажется возможным, то у Вселенной времени наверняка хватит и на это. В будущем, результаты исследования протонов помогут нам лучше понять нашу судьбу. Когда протоны распадутся, в пространстве останутся лишь черные дыры и бесконечное число блуждающих в пространстве фотонов, интенсивность которых с каждой секундой будет ослабевать все больше и больше.
Эра черных дыр
Наступает новая эра — «Эра черных дыр». Глобальные события во Вселенной теперь будут измеряться отрезками не в сотни тысяч лет, как сейчас, а триллионами, квадриллионами, дециллионами лет. Черные дыры будут притягиваться друг к другу, образуются новые галактики с сверхмассивными черными дырами в центре, вокруг которых, подобно звездам, в нынешних галактиках будут вращаться черные дыры поменьше. Со временем все они будут сталкиваться и поглощать друг друга. При объединении черные дыры будут распространять гравитационные волны по всему пространству, подобно волнам на воде, которые появляются, когда бросаешь камень. Шанс возникновения жизни в эту эпоху равняется практически абсолютному нулю. Черные дыры, несмотря на свою власть, мощь и бесконечную энергию, тоже не смогут существовать вечно, спустя сотни дециллионов лет черные дыры начнут испаряться. По крайней мере так это предсказывает теория «Излучения Хокинга». Этот гипотетический процесс впервые описал на основе квантовой механики один из самых величайших ученых современности Стивен Хокинг, собственно, и название теории в его честь. Но, как будут испаряться черные дыры? Что они будут при этом излучать? Излучать они будут энергию. Никаких привычных материальных частиц вы не увидете, ведь ничто физическое не может покинуть черную дыру — однако квантовые энергетические частицы, в теории, могут это сделать. При этом процессе черные дыры будут становиться постепенно все меньше, меньше и меньше. В конечном счете они исчезнут. Когда это случится, пространство нашей Вселенной будет пустым, на просторах еще можно будет встретить последние квантовые частицы, доживающие свои последние триллионы лет жизни.
Когда они исчезнут, начнется «Эпоха вечной тьмы». Никакие события происходить во Вселенной больше не будут. Время, в нашем понимании, больше не имеет смысла. Если темная энергия все-таки есть, и она никак не изменит свои свойства, то пространство так и продолжит расширяться вечно, при этом никаких звезд, планет, черных дыр, даже самых простейших субатомных частиц больше здесь не будет. Температура со временем приблизится к абсолютному нулю. Единственной энергией в пространстве станет темная энергия, которую нам еще предстоит познать.
Большой разрыв
Однако есть еще два варианта будущего нашей Вселенной — если темная энергия есть, и она никак не изменит своей плотности, нашу Вселенную будет ждать судьба вечно расширяющегося, пустого, холодного, темного и безжизненного пространства. Если темной энергии станет больше, и её мощность увеличится, случится «Большой разрыв». Согласно этой теории из-за увеличившейся скорости расширения вся материя в пространстве — звезды, планеты, живые организмы, атомы и субатомные частицы — будут разорваны. Предполагается, что до этого осталось не так уж долго — примерно 20 миллиардов лет. Если все-таки это случится, то за 60 миллионов лет до наступления полной ликвидации всей материи расстроится структура галактик, а перед самим Большим разрывом на кусочки разрушатся планеты, а финалом станет распад атомов и субатомных частиц.
Большое сжатие
Может быть все кардинально по-другому — темная энергия со временем будет ослабевать, тогда будет постепенно уменьшаться и скорость расширения пространства. Гравитация уже не будет так слаженно удерживать галактики рядом друг с другом. Огромная сеть, включающая в себя триллионы звезд и квинтиллионы планет будет постепенно сжиматься. Звезды начнут коллапсировать в черные дыры, засасывая в себя всю окружающую материю. В итоге эти черные дыры сольются в одну. Этой гипотетической ультрамассивной черной дырой постепенно будет поглощена вся наша Вселенная. Эта теория называется «Большим сжатием».
Заключение
На самом деле гипотез о будущем нашей Вселенной значительно больше — ученые даже предполагают, что через каких-то жалких 5 миллиардов лет время просто возьмет и закончится. Если люди тогда еще будут жить, то они никак не ощутят этого. Никакого эффектного замедления времени, подобно таковому в фильме «Матрица» не случится. Само событие непосредственно предсказать или как-то увидеть невозможно. Если это произойдет, то ученые обещают, что случится это внезапно. Нашей цивилизации только предстоит разобраться в нашем будущем и прошлом. О первом мы и вовсе ничего точно не знаем. Словно наблюдатели самого большого эксперимента Шредингера. Пускай для нас эти события непостижимы — ведь не то что целый квадриллион, нам миллион лет довольно сложно представить — это кажется целой вечностью. Однако поиск ответов на эти вопросы заставляет нас двигаться вперед, развивать науку и технику, лучше понимать свойства Вселенной как явления и лучше осознавать ценность жизни. Ведь жизнь, которую нам дала природа, является крошечным мгновением между огненным рождением Вселенной и её ледяной смертью.
Спасибо большое за внимание!
До скорых встреч.
Не угадал.