Koniec wszystkiego (mówiąc astrofizycznie) Katie Mack Scribner (2020)

Naukowcy wiedzą, jak skończy się świat. Słońcu skończy się paliwo i wejdzie w fazę czerwonego olbrzyma. Jego ostateczny wybuch chwały rozszerzy się i pochłonie najbliższe planety, pozostawiając Ziemię zwęgloną, martwą skałą. Nasza planeta pozostało około pięciu miliardów lat.

Na tym ponurym obrazie astrofizyk teoretyczna Katie Mack rozpoczyna swoją książkę o końcu Wszechświata – perspektywie o wiele bardziej niepewnej. Kosmolodzy generalnie patrzą wstecz, ponieważ wszystkie dowody, które mogą zbadać teleskopami, są daleko i dotyczą rzeczy, które wydarzyły się dawno temu. Korzystanie z ruchów odległych gwiazd i galaktyk do przewidywania możliwych przyszłości wymaga więcej spekulacji.

W rękach Macka te spekulacje tworzą fascynującą historię. Ludzie są, pisze, „gatunkiem znajdującym się pomiędzy świadomością naszej ostatecznej nieistotności a zdolnością do sięgnięcia daleko poza nasze przyziemne życie, w pustkę, aby rozwiązać najbardziej fundamentalne tajemnice kosmosu”. Jest utalentowaną komunikatorką złożonego fizyka oraz pasja i ciekawość astronomii, które sprawiły, że stała się popularnym mówcą i obecnością na Twitterze, są tutaj ewidentne (podobnie jak kilka nerdowskich dowcipów i mniej przekonująca koda na temat nowych badań fizyki stykających się z głównym tematem).

Mack zaczyna się na początku, wraz z Wielkim Wybuchem. Następnie nastąpiła inflacja – okres gwałtownej ekspansji. Następnie powstały struktury ciemnej materii i zgromadziły się elementy budulcowe gwiazd, planet, życia i galaktyk. Obecnie ciemna energia, myśl, że przenika Wszechświat, w jakiś sposób przeciwdziała siłom grawitacji, aby kontynuować ekspansję.

Los Wszechświata zależy od tego, czy ekspansja będzie kontynuowana, przyspieszana czy odwracana.

Wielki kryzys

Astrofizyka przez długi czas uważał, że najbardziej prawdopodobnym rozwiązaniem jest odwrócenie Wielkiego Wybuchu – Wielkiego Kryzysu. Poza naszym kosmicznym sąsiedztwem każda galaktyka oddala się od nas; wyraźny znak ekspansji. Jeśli Wszechświat zawiera wystarczającą ilość materii, w tym ciemnej materii, połączone grawitacyjne przyciąganie wszystkiego stopniowo zatrzyma tę ekspansję i przyspieszy ostateczny upadek. Z biegiem czasu galaktyki, a następnie pojedyncze gwiazdy, będą się częściej zderzać ze sobą, zabijając życie na pobliskich planetach. W ostatnich chwilach, gdy gęstość i temperatura rosną w kurczącym się piekle, wszystko, co pozostało, wygaśnie w jednym punkcie.

Ale ciemna energia może oznaczać, że czeka inny koniec. Wczesne lata ewolucji Wszechświata były zdeterminowane ilością zawartej w nim materii; w ciągu ostatnich kilku miliardów lat ciemna energia zaczęła dominować, wypychając wszechświat na zewnątrz. Aktualne dane z teleskopu Plancka Europejskiej Agencji Kosmicznej i innych źródeł są zgodne z tym, że ekspansja będzie trwać wiecznie.

Ta apokalipsa, zwana śmiercią cieplną lub wielkim mrozem, będzie „powolna i bolesna”, pisze Mack. terminów, wyjaśnia, Wszechświat zbliży się do stanu minimalnej temperatury i maksymalnej entropii. Ponieważ wszystko staje się coraz bardziej oddalone od siebie, materia martwych gwiazd rozproszy się, tak że nowe gwiazdy nie mogą się formować, a galaktyki, których są częścią stopniowo przestanie rosnąć. To jak duszenie wszelkiej aktywności astrofizycznej, ponieważ paliwo do wzrostu i reprodukcji staje się tak rozproszone, że staje się bezużyteczne. Jest to koniec „naznaczony rosnącą izolacją, nieubłaganym rozkładem i trwającym przez eony zanikaniem w ciemności ”.

Trzecim upadkiem, o którym mówi Mack, jest Wielkie Rozerwanie. Jest to w zanadrzu, jeśli ciemna energia przyspieszy ekspansję nawet bardziej, niż się obecnie oczekuje. Ostatecznie, gdy Wszechświat się balonem, siły grawitacyjne nie będą w stanie utrzymać razem gromad galaktycznych. Gwiazdy zostaną oderwane od siebie, a układy słoneczne, takie jak nasz, nie będą miały siły, by pozostać razem. Pozostałe gwiazdy i planety eksplodują. W końcu ostatnie atomy zostaną rozerwane.

Ostatnie pomiary wskazują na śmierć z powodu upałów, ale Big Crunch lub Big Rip są w ich niepewności.

Ostateczny scenariusz zagłady, który Mack opisuje to bardzo mało prawdopodobne: rozpad próżni. Z powodu niestabilności pola związanego z bozonem Higgsa może powstać niewielki bąbelek „prawdziwej próżni”. Może się to zdarzyć, jeśli, powiedzmy, czarna dziura wyparuje w niewłaściwy sposób. Taka bańka rozszerzyłaby się z prędkością światła, niszcząc wszystko, aż w końcu anulowałaby wszechświat. W jakimś odległym miejscu mógł już rozpocząć się rozkład próżni. Nie zobaczymy, że to nadchodzi.

Nie martw się. Jak radzi Mack, cokolwiek to wygląda, koniec prawdopodobnie nie będzie bliski przez co najmniej 200 miliardów lat.