20 просмотров

Время закончится через пять миллиардов лет, предсказывают физики

Согласно новым предсказаниям, основанным на теории мультивселенной, Вселенная прекратит свое существование примерно в то же время, когда наше Солнце должно умереть.

Кер Тан для National Geographic News
Опубликовано 29 октября 2010 г.
• 9 минут чтения
Поделиться твитом Электронная почта

Наша Вселенная существует почти 14 миллиардов лет, и, по мнению большинства людей, Вселенная должна продолжать существовать еще миллиарды лет.

Но, согласно новой статье, существует одна теория происхождения Вселенной, которая предсказывает, что само время закончится всего через пять миллиардов лет — по совпадению, как раз примерно в то время, когда нашему солнцу суждено умереть.

Предсказание исходит из теории вечной инфляции, согласно которой наша Вселенная является частью мультивселенной. Эта обширная структура состоит из бесконечного числа вселенных, каждая из которых может породить бесконечное количество дочерних вселенных. (См.: «Новое доказательство того, что неизвестные «структуры» тянут нашу Вселенную».)

Проблема с мультивселенной заключается в том, что все, что может произойти, произойдет бесконечное количество раз, и это делает расчет вероятностей — например, вероятность того, что планеты размером с Землю распространены — кажется невозможным.

«Обычные представления о вероятности — когда вы говорите, что событие А происходит дважды, а событие Б — четыре раза, поэтому событие Б в два раза более вероятно, — не работают, потому что вместо двух и четырех у вас бесконечность», — сказал Кен Олум из Университет Тафтса в Массачусетсе, который не участвовал в исследовании.

Статья в тему:  В какой вселенной находится бэтмен 2022

И вычисление вероятностей в мультивселенной будет проблемой не только для космологов.

«Если бесконечно много наблюдателей во всей Вселенной выигрывают в лотерею, то на каком основании можно утверждать, что выигрыш в лотерею маловероятен?» физик-теоретик Рафаэль Буссо из Калифорнийского университета в Беркли и его коллеги пишут в новом исследовании.

Физики обходят эту проблему, используя математический подход, называемый геометрическими отсечками, который включает в себя выбор конечной полосы мультивселенной и вычисление вероятностей на основе этой ограниченной выборки.

Но в новой статье, опубликованной в прошлом месяце на веб-сайте Корнельского университета arXiv.org, команда Буссо отмечает, что этот метод имеет непреднамеренное и до сих пор упускаемое из виду последствие.

«Вы не можете использовать [отсечки] как простые математические инструменты, которые не оставляют следов», — сказал Буссо. «То же самое отсечение, которое дало вам эти хорошие и, возможно, верные предсказания, также предсказывает конец времени.

«Другими словами, если вы используете отсечку для вычисления вероятностей вечной инфляции, сама отсечка» — и, следовательно, конец времени — «становится событием, которое может произойти».

Вселенная — это один пузырь в кипящем котле

Несмотря на эту странную морщинку, Буссо и его коллеги считают, что вечная инфляция — это надежная концепция. Большинство лежащих в основе теории научных предположений, таких как теории относительности Альберта Эйнштейна, «все кажутся безобидными, и трудно понять, что может их заменить», — сказал Буссо.

Статья в тему:  Какая самая большая звезда во вселенной 2022

На самом деле, многие физики считают, что вечная инфляция является естественным продолжением теории инфляции, которая решила некоторые проблемы исходной теории Большого взрыва.

Согласно ранним моделям Большого взрыва, группы материи, которые сейчас находятся на противоположных концах дальних уголков Вселенной, находятся слишком далеко друг от друга, чтобы когда-либо соприкасаться друг с другом. Это означает, что ранняя Вселенная должна была быть комковатой.

Более того, с той скоростью, с которой сейчас расширяется наша Вселенная, ее общая форма должна была со временем искривляться. Кроме того, в начальный момент творения Вселенная должна была быть заполнена тяжелыми стабильными частицами, называемыми магнитными монополями.

Но наблюдения за излучением, оставшимся после Большого взрыва, за последние несколько лет говорят об обратном: ранняя Вселенная была однородной, форма нынешней Вселенной плоская, а магнитные монополи никогда не наблюдались окончательно.

Стандартная теория инфляции объясняет все это, говоря, что Вселенная испытала период чрезвычайно быстрого расширения в первые несколько мгновений, в конечном итоге выровнявшись, чтобы создать плоскую однородную Вселенную, которую мы видим сегодня.

Вечная инфляция — это следующий шаг в теории инфляции, и он позволяет ученым избежать некоторых других сложных вопросов космологии, таких как то, что существовало до нашей Вселенной (ответ: другие вселенные) и почему наша Вселенная обладает свойствами, специально приспособленными для жизни (ответ : все возможно).

«Хотя у нас нет теории [для объяснения самых ранних моментов Вселенной], у нас есть несколько довольно хороших идей о том, как будет выглядеть такая теория. И эти идеи, кажется, обязательно включают другие вселенные», — сказал Чарльз Лайнуивер. астрофизик из Австралийского национального университета, который не был членом исследовательской группы.

Статья в тему:  Кто я из вселенной Стивена

«Хорошей аналогией было бы то, что наши теории предсказывают кипящий котел с водой, а происхождение нашей Вселенной — это образование одного из пузырей на дне горшка.Теория настоятельно предполагает существование других пузырьков, потому что, когда вы кипятите воду, вы никогда не получите только один пузырь».

Время подходит к резкому концу?

Но вечная инфляция все же не идеальна, как показывает проблема с вероятностями в мультивселенной.

По словам руководителя исследования Буссо, если вероятности должны работать в мультивселенной, должны быть фактические ограничения, которые приводят различные вселенные к своему концу. Согласно формулам, используемым для расчета порогов, Вселенная возрастом 13,7 миллиардов лет достигнет своего предела примерно через 5 миллиардов лет, заключает его команда.

Для большинства людей идея о том, что математический инструмент можно возвысить до реального события, может показаться странной, но в физике есть прецеденты для этого.

Например, Олум из Университета Тафтса сказал, что было время, когда многие физики сопротивлялись идее, что протоны — субатомные частицы с положительным зарядом — сами состоят из более мелких частиц, называемых кварками. (См.: «Протон меньше, чем думали — может переписать законы физики».)

Математически кварки помогают объяснить так называемое сильное взаимодействие в ядре атома, а в реальном мире теперь они помогают объяснить «зоопарк» странных частиц, обнаруженный в ускорителях.

«Люди говорили, что идея о том, что внутри протона есть частицы, которые никогда не могут выбраться наружу и которые мы никогда не можем увидеть по отдельности, безумна», — сказал Олум. «Было долгое время, когда люди думали, что кварки — это просто полезный инструмент для вычислений, но на самом деле они не верили в них. Однако сегодня все верят, что кварки — это настоящие фундаментальные частицы».

Статья в тему:  Доктор кто конец вселенной

В том же духе, если теоретики верят в вечную инфляцию, они либо должны верить, что отсечки не являются действительными методами вычисления вероятностей, либо что отсечки — это реальные события, которые предсказывают конец времени, говорят Буссо и его коллеги.

По словам команды, пока неясно, как будет выглядеть отсечка в реальном мире и какую форму примет конец времени.Если это произойдет, то, вероятно, будет внезапным и неожиданным.

И даже если бы люди могли видеть приближение отсечки, мы почти наверняка не наблюдали бы ее с Земли.

Ученые считают, что наше Солнце — звезда среднего возраста, возраст которой составляет около 4,57 миллиарда лет, — достигнет конца своей жизни примерно через пять миллиардов лет. В этот момент у Солнца закончится топливо в его ядре, и оно начнет сбрасывать внешние слои газа, расширяясь, превращаясь в красного гиганта и, в конечном итоге, в планетарную туманность.

Точная судьба Земли во время этого события неясна, но мало кто из ученых станет утверждать, что жизнь на планете могла пережить смерть Солнца.

Конец времени неизбежен

Хотя Лайнуивер из Австралийского национального университета согласен с тем, что вычисление вероятностей в вечной мультивселенной проблематично, он не считает, что предсказание реального отсечения — это решение.

«Я никогда ничего не исключаю полностью, но я не отношусь к этому очень серьезно», — сказал Лайнуивер. «Я собираюсь более серьезно отнестись к сомнению предположений [о вечной инфляции]».

Статья в тему:  Кто был первой Мисс Вселенная

Олум из Университета Тафтса также считает, что физики не должны считать конец времени неизбежным.

«Никто не знает, почему [вечная инфляция] должна быть неправильной, но никто точно не знает, почему время должно прийти к концу. Для меня эти вещи равны», — сказал он.

Помимо инфляции, в физике существует множество теорий о том, как может закончиться космос. Например, при «большом сжатии» Вселенная обратит свое текущее расширение вспять и сожмется в черную дыру.

Затем существует теория «тепловой смерти», согласно которой Вселенная расширяется вечно, пока не достигнет состояния теплового равновесия, в котором ничего не может произойти.

Еще одна идея называется большим разрывом, при котором ускоренное расширение Вселенной в конечном итоге разрывает всю материю на части, атом за атомом. (Также см. «Эйнштейн и не только» в журнале National Geographic.)

Если теория вечной инфляции верна, то даже когда наша Вселенная перестанет существовать, большая мультивселенная продолжит свое существование.

Независимо от того, какой сценарий кажется наиболее правдоподобным, «нет необходимости идти и продавать свои акции, потому что через пять миллиардов лет Вселенной придет конец», — сказал Олум.

И «в любом случае, у нас есть много времени, чтобы сделать историю правильной».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x