Titta på vårt Universum idag, är väldigt lätt att bli entusiastiska över vad de såg. Stjärnorna på natthimlen är bara en liten del, ett par tusen av de hundratals miljarder av vad som finns i vår galax vintergatan. Han vintergatan bara är en egen galax består av biljoner närvarande i det observerbara Universum som sträcker sig i alla riktningar cirka 46 miljarder ljusår. Och allt började för cirka 13,8 miljarder år sedan från en varm, tät, snabbt växande tillstånd som kallas Big Bang.
Det är sedan Big Bang kan vi beskriva vårt Universum som är full av materia och strålning, och att ansluta den kända lagar av fysik för att förklara den moderna formen av utrymme. Men universum fortsätter att expandera. Nya stjärnor visas, utrymme evolyutsioniruet. Vad som kommer att vara sitt slut? Låt oss be vetenskap.
Vad ett slut på Universum
Under en lång tid, forskare som studerar strukturen och utvecklingen av Universum, betraktas som tre alternativ, som bygger på enkel fysik-den Allmänna relativitetsteorin och i samband med expansion av Universum. Å ena sidan, gravitation är aktivt samlar alla tillsammans, det drar ström, kontrollerade materia och energi i alla former som finns i Universum. Å andra sidan, det är den första graden av expansion som skiljer isär allt.
Big Bang var ett skott, följt av den största av alla lopp tid och gravitation expansionen av universum. Vem kommer att vinna i slutändan? Svaret på denna fråga kommer att avgöra ödet för vår värld.
Vi trodde att Universum har dessa alternativ:
- Universum kollapsar i Big crunch processen. Utbyggnaden kommer att börja snabbt och en stor mängd av materia och strålning kommer att bryta isär. Om materia och energi är mer än tillräckligt, universum kommer att expandera till en viss maximal storlek, en förlängning kommer att dra komprimering och universum kollapsar igen.
- Universum kommer att expandera för evigt och kommer att leda till en Stor Frys. Allt börjar samma som ovan, men denna gång mängden av materia och energi kommer att vara tillräcklig för att motstå expansion. Universum kommer att expandera för evigt, eftersom graden av expansion kommer att fortsätta att falla, men aldrig når noll.
- Universums expansion asymptotiskt går mot noll. Tänk dig en gräns mellan ovanstående två exempel. En proton mer, och vi kollaps, en mindre utvidgas i det oändliga. I detta kritiska fall, universum expanderar för evigt, men med lägsta möjliga hastighet.
För att ta reda på vilket alternativ som är rätt, vi hade bara att mäta hur snabbt universum expanderar och hur utbyggnadstakten har förändrats över tid. Resten är en fråga om fysik.
Det var en av de största utmaningarna i modern astrofysik. Mäter den hastighet med vilken den expanderande universum, och lära dig hur man ändrar strukturen i rymden i dag. Mäta förändringar i tillväxt över tid, och hur strukturen i rymden har varierat tidigare.
Kombinera dessa två uppgifter, och förändringar i graden av expansion och vad det var, kommer du att kunna avgöra vad som finns i universum och i vilka proportioner.
Så vitt vi vet, baserat på dessa mätningar, är vi fast beslutna att universum består av 0,01% av den strålning av en 0,1% neutriner, och 4,9% vanlig materia, 27% är mörk materia, 68% är mörk energi. Denna strävan, som för vissa började på 1920-talet fick han ett oväntat svar i slutet av 1990-talet.
Så, om mörk energi dominerar expansionen av Universum, och vad detta innebär för våra liv? Det beror på hur — eller om — den mörka energin kommer att utvecklas med tiden. Här är fem alternativ.
Mörk energi är en kosmologisk konstant dominerar expansion. Detta är standardalternativet som tar hänsyn till vårt bästa för data. Så frågan blir mindre tät eftersom det expanderade Universum är utspädd med utbyggnaden av volym, mörka energi är en noll summan av den energi som ingår i tyg av rymden själv. Med expansionen av Universum tätheten av mörk energi är konstant, vilket leder till att det faktum att tillägget behåller alltid ett positivt värde.
Detta leder till ett exponentiellt expanderande Universum, och i slutändan att jag kommer att driva dem alla som inte är en del av vår lokala grupp. Redan 97% av det synliga Universum blir tillgänglig under sådana omständigheter.
Mörk energi är dynamisk och blir mer kraftfulla över tid. Mörk energi, tydligen, är en ny form av energi, som är inneboende utrymme, vilket innebär att den har en konstant energi densitet. Men det kan också förändras över tid. En möjlig förändring är att det ökar successivt, vilket kommer att leda till en acceleration i takt med expansionen av Universum.
Borttagna objekt är inte bara bort från oss, men gör det snabbare och snabbare. Värre, objekt som är associerade med för närvarande gravitationella — som hopar av galaxer, enskilda galaxer, solsystem och även atomer — när du släpper lös som en följd av förstärkningen av den mörka energin. I de sista ögonblicken av Universum och subatomära partiklar, mycket tyg av tid och rum kommer att bryta isär. Detta öde är en Stor skillnad — våra andra alternativ.
Mörk energi är dynamisk och försvagas med tiden. Hur kan ändra mörk energi? Istället för starkare, det skulle kunna försvaga. Naturligtvis graden av expansion är förenlig med en konstant mängd energi som hör till rymden, men denna energi densitet kan också minskas.
Om det stiger från noll, allt kommer att komma till någon av de ovan beskrivna möjligheter: the Big Freeze. Universum kommer att expandera, men utan en tillräcklig mängd av materia och andra former av energi, som kommer att hjälpa den att åter kollaps.
Om förfallet blir negativ, det kan leda till att andra möjligheter: Bra Komprimering. Universum är fylld med energi inneboende utrymme att plötsligt ändra tecken och ge utrymme för komprimering. Detta alternativ är också tillgängliga.
Mörk energi går till en annan form av energi, föryngrande Universum. Om den mörka energin inte decay och förblir konstant eller till och med ökar, en annan möjlighet uppstår. Denna energi är inneboende i tyg av utrymmet kan inte alltid stanna kvar i denna form. Istället kan förvandlas till materia och strålning, som liknar det som var, när jag var klar med den kosmiska inflationen och Big Bang började.
Om den mörka energin är konstant till denna punkt, kommer det att skapa mycket, mycket kallt och spridda versionen av hot Big Bang, som i sig kan bara skapa neutriner och fotoner. Men om kraft av mörk energi kommer att öka, detta kan leda till ett tillstånd som liknar inflationen, följt av en ny, riktigt varmt Big Bang. Detta är det enklaste sättet att föryngra ett Universum med angivna parametrar.
Mörk energi är relaterade till noll energi från kvantum vakuumet och kommer att upplösas, förstöra vårt Universum. Detta är den mest förödande förmåga hos alla. Vad händer om mörk energi är inte det sanna värdet av ett tomt utrymme i den konfiguration med den lägsta energi och är resultatet av symmetrier i de tidiga stadierna av Universum då de var i konfigurationen med falska minimum?
Om så är fallet, måste det finnas ett sätt att skapa ett stort tunnel till ett tillstånd med lägre energi, ändra lagar av fysik och förstöra alla bundna Stater (dvs partiklar) av quantum fält idag. Om kvantum vakuum är instabila i denna mening, då var denna kollaps kan ha skett kommer det att leda till förstörelsen av allt i Universum genom bubblan förökningsmaterial i ljusets hastighet. Om signalen når oss, är vi också kommer att komma till ett slut.
Även om vi inte vet vilken av dessa möjligheter kommer att vara sant för vårt Universum, data bara frenetiskt rösta för det första alternativet: mörk energi egentligen är konstant. Just nu, våra observationer av hur universum utvecklats, i synnerhet med den kosmiska bakgrundsstrålningen och storskaliga struktur i Universum ställer starka restriktioner på hur mycket wiggle room är fortfarande mörk energi till förändring.
Och tills vi har en ny sanning om Universum, kommer vi hålla oss till detta. Och om du inte håller med om, vi inbjuder dig att ta del av vår chatt i Telegram.