ما هنوز اطلاعات کمی در مورد جهان داریم. در واقع، تقریبا هیچ چیز. اما از آنجایی که مردم به این فکر می کنند که بعد از مرگشان چه اتفاقی می افتد، مرگ کل کیهان کمتر مورد توجه ما نیست. جامعه علمی در سال‌های اخیر تئوری‌های زیادی ارائه کرده است - از تفاوت آنها با یکدیگر شگفت‌زده خواهید شد. البته هیچ کس نمی تواند حقیقت را بداند.

1. فشار زیاد

مشهورترین نظریه در مورد تولد کیهان نظریه بیگ بنگ است. بیان می کند که همه ماده در ابتدا به عنوان یک تکینگی وجود داشته است - یک نقطه بی نهایت متراکم در میان نیستی بزرگ. و سپس به دلایل نامعلوم انفجاری رخ داد. این ماده با سرعت باورنکردنی منفجر شد و به تدریج برای ما در جهان شناخته شد.

همانطور که ممکن است حدس بزنید، Big Crunch یک انفجار بزرگ در معکوس است. جهان به تدریج تحت تأثیر گرانش خود منبسط می شود، اما باید حدی برای این وجود داشته باشد - نقطه پایانی، یک مرز. وقتی کیهان به این مرز می رسد، انبساط متوقف می شود و شروع به انقباض می کند. سپس تمام ماده (سیاره ها، ستاره ها، کهکشان ها، سیاهچاله ها - همه چیز) دوباره در یک نقطه بی نهایت متراکم فشرده می شوند.

درست است، آخرین داده های این نظریه متناقض هستند - دانشمندان اخیراً کشف کرده اند که جهان سریعتر و سریعتر در حال انبساط است.

2. مرگ حرارتی کیهان

به طور کلی، مرگ حرارتی نقطه مقابل Big Crunch است. طبق این تئوری، گرانش باعث می شود که جهان به طور تصاعدی به انبساط خود ادامه دهد. کهکشان ها بیشتر و بیشتر از یکدیگر دور خواهند شد، مانند عاشقان ستاره دار، و شکاف سیاه فراگیر بین آنها رشد خواهد کرد.

جهان مانند هر سیستم ترمودینامیکی از قوانین مشابهی پیروی می کند: گرما به طور مساوی در همه چیز در آن توزیع می شود. تمام مواد جهان به طور مساوی در میان "مه" سرد، خسته کننده و تاریک توزیع شده است.

در پایان، همه ستاره ها یکی پس از دیگری شعله ور می شوند و خاموش می شوند و هیچ انرژی برای ظهور ستاره های جدید وجود نخواهد داشت - جهان خاموش می شود. این ماده همچنان در جای خود باقی خواهد ماند، اما به شکل ذراتی که حرکت آنها کاملاً آشفته خواهد بود. این ذرات با یکدیگر برخورد خواهند کرد، اما بدون تبادل انرژی. مردم چطور؟ مردم نیز در میانه ی پوچی بی پایان تنها به ذرات تبدیل خواهند شد.

3. مرگ گرمایی به اضافه سیاهچاله ها

بر اساس یک نظریه رایج، تمام مواد موجود در کیهان در اطراف سیاهچاله ها حرکت می کنند: تقریباً در مرکز همه کهکشان های شناخته شده برای ما سیاهچاله های بسیار پرجرم وجود دارد. این می تواند به این معنی باشد که ستارگان و حتی کل کهکشان ها در نهایت پس از برخورد به افق رویداد نابود خواهند شد.

روزی این سیاهچاله ها بیشتر ماده را جذب خواهند کرد و ما با جهان تاریک تنها خواهیم ماند. هر از گاهی، فلاش های نور در اینجا ظاهر می شوند - این بدان معنی است که برخی از جسم ها به اندازه کافی به سیاهچاله نزدیک هستند تا انرژی آزاد کنند. سپس دوباره تاریک می شود.

سپس سیاهچاله های پرجرم تر، سیاهچاله های کم جرم را جذب می کنند و در نتیجه حتی بزرگتر می شوند. اما این پایان کیهان نیست: سیاهچاله‌ها با گذشت زمان تبخیر می‌شوند (جرم خود را از دست می‌دهند)، زیرا در علم مدرن تابش هاوکینگ را ساطع می‌کنند. و هنگامی که آخرین سیاهچاله بمیرد، تنها ذرات توزیع شده یکنواخت با تابش هاوکینگ در کیهان باقی خواهند ماند.

4. آخرالزمان

اگر حداقل چیزی ابدی در این جهان وجود داشته باشد، پس آن البته زمان است. صرف نظر از اینکه کیهان وجود دارد یا خیر، زمان قطعا در هیچ کجا ناپدید نخواهد شد - بدون آن به سادگی هیچ راهی برای تشخیص لحظه قبلی از لحظه بعدی وجود نخواهد داشت. اما اگر زمان فقط ثابت بماند چه؟ اگر آنچه ما به عنوان لحظه درک می کنیم اصلا وجود نداشته باشد چه؟ همه چیز در همان لحظه بی پایان یخ خواهد زد - برای همیشه.

فرض کنید ما در یک جهان بی نهایت با زمان بی نهایت زندگی می کنیم. یعنی هر اتفاقی که می تواند بیفتد قطعا با احتمال صد در صد اتفاق می افتد. اگر برای همیشه زندگی کنید، همین پارادوکس به وجود می آید. تصور کنید که زمان زندگی شما نامحدود است، بنابراین هر چیزی که ممکن است برای شما اتفاق بیفتد نیز قطعا اتفاق می افتد، و تعداد بی نهایت بار. بنابراین، اگر برای همیشه زندگی کنید، 100% احتمال دارد که برای مدت کوتاهی از کار افتاده باشید و ابدیت را در تاریکی فضا سپری کنید. بر این اساس، دانشمندان این فرض را مطرح کردند: زمان در نهایت متوقف خواهد شد.

اگر می‌توانستید برای همیشه زندگی کنید تا همه اینها را تجربه کنید (میلیاردها سال پس از مرگ زمین)، هرگز متوجه نمی‌شوید که مشکلی پیش آمده است. زمان به سادگی متوقف می شود، و به گفته دانشمندان، همه چیز در یک لحظه مانند یک عکس - برای همیشه - یخ می زند. فقط همان لحظه خواهد بود. تو هرگز نمیمیری، هرگز پیر نمیشوی. این یک نوع شبه جاودانگی خواهد بود. اما شما هرگز در مورد آن نمی دانید.

5. پرش بزرگ

Big Bounce مشابه Big Squeeze است، اما بسیار صعودی تر است. سناریو یکسان است: تحت تأثیر گرانش، انبساط کیهان کند می شود و در نتیجه همه مواد در یک نقطه جمع می شوند. بر اساس این نظریه، نیروی فشرده سازی سریع برای ایجاد یک انفجار بزرگ کافی است - و سپس یک جهان جدید و جوان ظاهر می شود. طبق این مدل، هیچ چیز نمی میرد - ماده به سادگی "بازتوزیع" می شود.

اما فیزیکدانان و فیزیکدانان این توضیح را نمی پسندند. بنابراین، برخی از دانشمندان استدلال می کنند که شاید جهان تا آخر به تکینگی برنگردد. در عوض، تا حد امکان به این حالت نزدیک می‌شود و سپس با استفاده از نیرویی مشابه نیرویی که هنگام پرش توپ از زمین ایجاد می‌شود، «جهش» می‌کند.

Big Bounce بسیار شبیه به بیگ بنگ است - از نظر تئوری یک جهان جدید ظاهر می شود. بنابراین، جهان ما ممکن است اولین نباشد، اما مثلاً 400 در یک ردیف باشد. اما هیچ راهی برای اثبات آن وجود ندارد - و نه برای رد آن.

6. شکاف بزرگ

صرف نظر از اینکه کیهان دقیقا چگونه از بین خواهد رفت، دانشمندان از استفاده از کلمه "بزرگ" برای نامگذاری نظریه جدید دریغ نمی کنند. اتفاقاً این یک دست کم گرفتن است. بر اساس تئوری بیگ ریپ، نیروی نامرئی به نام انرژی تاریک باعث می شود که جهان سریعتر منبسط شود. در نتیجه آنقدر شتاب می گیرد که به سادگی تکه تکه می شود.

اکثر تئوری ها می گویند که جهان به زودی از بین نمی رود. اما تئوری بیگ ریپ مرگ نسبتاً سریع آن را نوید می دهد - طبق برآوردهای اولیه، این اتفاق در 16 میلیارد سال آینده رخ خواهد داد.

سیارات و شاید حیات همچنان وجود داشته باشد. و این فاجعه جهانی می تواند همه چیز را به یکباره نابود کند: همه چیز را تکه تکه کند یا شیرهای کیهانی را که بین کیهان ها زندگی می کنند تغذیه کند. فقط می توان حدس زد که چه اتفاقی خواهد افتاد. اما چنین پایانی بسیار بدتر از مرگ آهسته گرما خواهد بود.

7. فراپایداری خلاء

این نظریه مبتنی بر این ایده است که جهان دائماً در یک حالت ناپایدار است - فیزیک کوانتومی به طور کلی می گوید که در لبه ثبات است. برخی از دانشمندان معتقدند که در طی میلیاردها سال جهان از این خط فراتر خواهد رفت.

هنگامی که این اتفاق می افتد، یک نوع "حباب" ظاهر می شود. آن را به عنوان یک جهان جایگزین در نظر بگیرید (اگرچه در واقع همان جهان با ویژگی های مختلف خواهد بود). حباب با سرعت نور شروع به انبساط در همه جهات می کند و هر چیزی را که با آن در تماس است نابود می کند. و در نهایت همه چیز را نابود خواهد کرد.

اما نگران نباشید: جهان همچنان وجود خواهد داشت. فقط قوانین فیزیک در آن کاملاً متفاوت خواهد بود، اما ممکن است زندگی در آنجا نیز به وجود بیاید. فقط چیزی وجود نخواهد داشت که ما انسانها قادر به درک آن باشیم.

8. مانع زمانی

اگر بخواهیم احتمال یک چندجهانی را محاسبه کنیم که در آن بی نهایت جهان وجود دارد، اما کمی (یا کاملاً) متفاوت است، با همان مشکلی روبرو خواهیم شد که در نظریه پایان زمان وجود دارد: هر چیزی که می تواند اتفاق بیفتد. به وقوع پیوستن.

برای دور زدن این مشکل، دانشمندان یک بخش از کیهان را می گیرند و احتمال وجود آن را محاسبه می کنند. محاسبات منطقی به نظر می رسند، اما آنها جهان را به قطعات جداگانه تقسیم می کنند - مانند یک کیک. و هر قطعه دارای یک مرز است، مانند مناطقی در نقشه سیاسی جهان. فقط باید تصور کنید که هر کشور با دیواری که به آسمان می رسد تقسیم شده است.

این مدل تنها در صورتی می تواند وجود داشته باشد که مرزها واقعی و فیزیکی باشند و هیچ چیز فراتر از آن نباشد. بر اساس محاسبات، در 3.7 میلیارد سال آینده ما از این سد زمانی عبور خواهیم کرد و جهان برای ما به پایان خواهد رسید.

این در شرایط کلی است - ما درک کافی از فیزیک نداریم تا این نظریه را با جزئیات بیشتر توصیف کنیم. فیزیکدانان اما همین کار را می کنند. اما چشم انداز وهم انگیز به نظر می رسد.

9. پایانی برای جهان وجود نخواهد داشت! (...ما در چندجهانی زندگی می کنیم، درست است؟)

در چندجهانی، جهان‌های بی‌نهایت می‌توانند در درون یا فراتر از هر چیزی که وجود دارد پدید آیند. جهان ها ممکن است با انفجار بزرگ آغاز شوند. نظریه ما ممکن است با یک Big Crunch یا یک Big Rip یا حتی یک Big Kick تمام شود (چنین نظریه ای هنوز ابداع نشده است، بنابراین اگر فیزیکدانان را می شناسید، می توانید به آنها ایده بدهید).

اما این مهم نیست: در جهان چندگانه، جهان ما یک مورد منحصر به فرد نیست، آن را به سادگی یکی از بسیاری از. و اگرچه ممکن است بمیرد، اما هیچ اتفاق خاصی برای جهان چندگانه نخواهد افتاد. یعنی پایانی وجود نخواهد داشت.

حتی اگر زمان ممکن است کاملاً متفاوت باشد و در جهان‌های دیگر رفتار متفاوتی داشته باشد، جهان‌های جدید در چندجهانی همیشه ظاهر می‌شوند (بهانه جناس). طبق علم فیزیک، همیشه تعداد جهان های جدید بیشتر از جهان های قدیمی خواهد بود، بنابراین از نظر تئوری تعداد جهان ها دائما در حال افزایش است.

10. جهان ابدی

این واقعیت که جهان همیشه بوده و خواهد بود، یکی از اولین مفاهیمی است که در مورد ماهیت آن توسط مردم ایجاد شده است. اما یک چیز جدی تر وجود دارد.

می توان فرض کرد که بیگ بنگ آغاز زمان بود. اما این امکان نیز وجود دارد که زمان قبل از آن وجود داشته باشد و تکینگی و انفجار به دلیل برخورد دو بران - ساختارهای ورقه مانند فضا که در سطح بالاتری از وجود تشکیل شده اند - ظاهر شود. بر اساس این مدل، جهان چرخشی است و همیشه منبسط و منقبض خواهد شد.

از نظر تئوری، ما می توانیم این را در 20 سال آینده به طور قطع بدانیم. دانشمندان ماهواره پلانک را به طور خاص برای رصد کیهان در اختیار دارند. البته، این آسان نیست، اما دانشمندان هنوز هم می توانند بفهمند که جهان ما از کجا شروع شده و چگونه به پایان خواهد رسید. از نظر تئوری، دوباره.

انبساط یا فشرده سازی کیهان؟!

حرکت کهکشان ها به دور از یکدیگر در حال حاضر با انبساط کیهان توضیح داده می شود که به لطف به اصطلاح "بیگ بنگ" آغاز شد.

برای تجزیه و تحلیل فاصله کهکشان ها از یکدیگر، از خواص و قوانین فیزیکی شناخته شده زیر استفاده می کنیم:

1. کهکشان ها به دور مرکز متا کهکشان می چرخند و هر 100 تریلیون سال یک بار به دور مرکز متا کهکشان می چرخند.

در نتیجه، متا کهکشان یک میله پیچشی غول پیکر است که در آن قوانین گرانش گرداب و مکانیک کلاسیک عمل می کنند (فصل 3.4).

2. از آنجایی که زمین جرم خود را افزایش می دهد، قابل قبول است که فرض کنیم تمام اجرام آسمانی دیگر یا منظومه های آنها (کهکشان ها)، تحت تأثیر گرانش خود، بر طبق قوانین ارائه شده در فصل 3.5، جرم خود را نیز افزایش می دهند. سپس، بر اساس فرمول های همان فصل، بدیهی است که کهکشان ها باید به صورت مارپیچی به سمت مرکز متا کهکشان حرکت کنند، با شتابی که متناسب با فاصله تا مرکز متا کهکشان یا افزایش جرم آن باشد. کهکشان ها

شتاب شعاعی کهکشان ها هنگام حرکت به سمت مرکز متا کهکشان باعث دور شدن آنها از یکدیگر می شود که توسط هابل ثبت شده و تاکنون به اشتباه به عنوان انبساط کیهان طبقه بندی شده است.

بنابراین با توجه به مطالب فوق نتیجه زیر به دست می آید:

جهان در حال انبساط نیست، بلکه مارپیچی یا منقبض می شود.

این احتمال وجود دارد که یک سیاهچاله متا کهکشانی در مرکز متا کهکشان قرار داشته باشد، بنابراین مشاهده آن غیرممکن است.

هنگامی که کهکشان ها به دور مرکز یک متا کهکشان در مدار پایین تر می چرخند، سرعت حرکت مداری این کهکشان ها باید بیشتر از کهکشان هایی باشد که در مداری بالاتر حرکت می کنند. در این حالت، کهکشان ها در فواصل زمانی مگا باید به یکدیگر نزدیک شوند.

بعلاوه، ستارگانی که دارای تمایل مدارهای خود به سمت پیچش گرانشی کهکشانی هستند، باید از مرکز کهکشان دور شوند (به فصل 3.5 مراجعه کنید). این شرایط نزدیک شدن کهکشان M31 را برای ما توضیح می دهد.

در مرحله اولیه ظهور یک پیچش کیهانی، باید در حالت سیاهچاله باشد (به فصل 3.1 مراجعه کنید). در این دوره، پیچش کیهانی جرم نسبی خود را به حداکثر میزان افزایش می دهد. در نتیجه، بردار بزرگی و سرعت این میله پیچشی (BH) نیز دارای حداکثر تغییرات است. یعنی سیاهچاله ها دارای الگوی حرکتی هستند که به طور قابل توجهی با حرکت اجسام کیهانی مجاور ناسازگار است.

در حال حاضر یک سیاهچاله شناسایی شده است که به ما نزدیک می شود. حرکت این سیاهچاله با وابستگی فوق توضیح داده شده است.

باید به تناقضات فرضیه "بیگ بنگ" توجه داشت که به دلایل نامعلومی توسط علم مدرن مورد توجه قرار نمی گیرد:

طبق قانون دوم ترمودینامیک، یک سیستم (کیهان) که به حال خود رها شده است (پس از انفجار) به هرج و مرج و بی نظمی تبدیل می شود.

در واقع هماهنگی و نظم مشاهده شده در کیهان با این قانون در تضاد است.

هر ذره ای از یک ماده که با نیروی عظیم منفجر شود باید فقط جهت حرکت خود را به صورت مستقیم و شعاعی داشته باشد.

چرخش کلی در فضای بیرونی همه اجرام آسمانی یا منظومه آنها به دور مرکز یا اجرام دیگر، از جمله متا کهکشان، ماهیت اینرسی حرکت اجرام کیهانی حاصل از انفجار را کاملاً رد می کند. در نتیجه، منبع حرکت همه اجرام فضایی نمی تواند یک انفجار باشد.

• - چگونه پس از "بیگ بنگ"، حفره های بین کهکشانی عظیم در فضای بیرونی شکل می گیرند؟!
• - طبق مدل پذیرفته شده فریدمن، علت "بیگ بنگ" فشرده شدن جهان به اندازه منظومه شمسی بود. در نتیجه این اتفاق، "بیگ بنگ" فراتر از فشردگی غول پیکر ماده کیهانی رخ داد.

پیروان ایده "بیگ بنگ" در مورد پوچی آشکار در این فرضیه سکوت می کنند - چگونه جهان بینهایت کوچک شده و در حجم محدودی برابر با اندازه منظومه شمسی قرار می گیرد!؟

راهنمای غیرممکن، باورنکردنی و شگفت انگیز.

در یک اتاق زیر شیروانی متروکه، نه چندان دور از موزه بریتانیا:

کورنلیوس یک تکه کاغذ خالی گرفت، آن را از طریق غلتک وارد کرد و شروع به تایپ کرد. نقطه شروع داستان او انفجار بزرگ بود، زمانی که کیهان سفر همیشه در حال گسترش خود را به آینده آغاز کرد. پس از یک طغیان کوتاه تورم، کیهان به یک سری از انتقال فاز پرتاب شد و ماده اضافی بر ضد ماده تشکیل داد. در این دوره اولیه، جهان اصلاً دارای هیچ ساختار کیهانی نبود.

پس از یک میلیون سال و تعداد زیادی کاغذ، کورنلیوس به سن ستارگان رسیده بود - زمانی که ستارگان به طور فعال متولد می شدند، چرخه زندگی خود را می گذراندند و از طریق واکنش های هسته ای انرژی تولید می کردند. این فصل درخشان زمانی بسته می‌شود که کهکشان‌ها گاز هیدروژن تمام می‌کنند، تشکیل ستاره متوقف می‌شود و طولانی‌ترین کوتوله‌های قرمز به آرامی محو می‌شوند.

کورنلیوس که بی وقفه تایپ می کند، داستان خود را با کوتوله های قهوه ای، کوتوله های سفید، ستاره های نوترونی و سیاه چاله هایش به دوران زوال می برد. در میان این زمین بایر یخ زده، ماده تاریک به آرامی درون ستارگان مرده جمع می‌شود و به تشعشعاتی تبدیل می‌شود که کیهان را نیرو می‌دهد. واپاشی پروتون در پایان این فصل وارد عمل می شود، زیرا انرژی جرمی بقایای منحط ستاره ها به آرامی تخلیه می شود و حیات مبتنی بر کربن به طور کامل از بین می رود.

وقتی نویسنده خسته به کار خود ادامه می دهد، تنها قهرمانان داستان او سیاهچاله ها هستند. اما سیاهچاله ها نمی توانند برای همیشه زنده بمانند. این اجسام تاریک با ساطع نور ضعیف‌تر از همیشه، از طریق یک فرآیند مکانیکی کوانتومی کند تبخیر می‌شوند. در غیاب منبع انرژی دیگری، کیهان مجبور است به این مقدار ناچیز نور بسنده کند. پس از تبخیر بزرگترین سیاهچاله ها، گرگ و میش انتقالی عصر سیاهچاله تسلیم هجوم تاریکی حتی عمیق تر می شود.

در ابتدای فصل آخر، کاغذ کورنلیوس تمام می شود، اما زمان آن نه. دیگر هیچ اجرام ستاره ای در کیهان وجود ندارد، بلکه فقط محصولات بی فایده باقی مانده از بلایای کیهانی قبلی وجود دارد. در این دوران سرد، تاریک و بسیار دور از تاریکی ابدی، فعالیت فضایی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. سطوح انرژی بسیار پایین مربوط به دوره های زمانی بسیار زیاد است. پس از جوانی آتشین و میانسالی پر جنب و جوش، جهان کنونی به آرامی در تاریکی فرو می رود.

با پیر شدن جهان، شخصیت آن دائماً در حال تغییر است. در هر مرحله از تکامل آینده، جهان از انواع شگفت انگیز فرآیندهای فیزیکی پیچیده و سایر رفتارهای جالب پشتیبانی می کند. بیوگرافی ما از کیهان، از تولدش در یک انفجار تا لغزش طولانی و تدریجی آن به تاریکی ابدی، بر اساس درک مدرن ما از قوانین فیزیک و شگفتی های اخترفیزیک است. به لطف وسعت و دقت علم مدرن، این روایت معقول‌ترین چشم‌اندازی را که می‌توانیم از آینده بسازیم، نشان می‌دهد.

وقتی در مورد طیف وسیعی از رفتارهای عجیب و غریب جهان که در آینده امکان پذیر است بحث می کنیم، خواننده ممکن است فکر کند که هر چیزی ممکن است رخ دهد. اما این درست نیست. علیرغم فراوانی امکانات فیزیکی، تنها بخش کوچکی از رویدادهای احتمالی تئوری در واقع رخ خواهد داد.

اول از همه، قوانین فیزیک محدودیت های سختی را برای هر رفتار مجاز اعمال می کنند. قانون بقای انرژی کل باید رعایت شود. قانون پایستگی بار الکتریکی نباید نقض شود. مفهوم اصلی راهنما قانون دوم ترمودینامیک است که به طور رسمی بیان می کند که کل آنتروپی یک سیستم فیزیکی باید افزایش یابد. به طور کلی، این قانون پیشنهاد می کند که سیستم ها باید به حالت های بی نظمی فزاینده تبدیل شوند. در عمل، قانون دوم ترمودینامیک، گرما را مجبور می کند که از اجسام داغ به اجسام سرد جریان یابد و برعکس.

اما حتی در چارچوب فرآیندهایی که قوانین فیزیک مجاز می‌دانند، بسیاری از رویدادهایی که اصولاً ممکن است اتفاق بیفتند، هرگز واقعاً اتفاق نمی‌افتند. یکی از دلایل رایج این است که آنها به سادگی بیش از حد طول می کشند و فرآیندهای دیگر ابتدا اتفاق می افتد و آنها را تا حد زیادی شکست می دهد. یک مثال خوب از این روند، فرآیند همجوشی سرد است. همانطور که قبلاً در رابطه با واکنش های هسته ای در درون ستارگان اشاره کردیم، پایدارترین هسته های ممکن هسته آهن است. بسیاری از هسته های کوچکتر مانند هیدروژن یا هلیوم اگر بتوانند در یک هسته آهن ترکیب شوند، انرژی خود را از دست می دهند. در انتهای دیگر جدول تناوبی، هسته‌های بزرگ‌تری مانند اورانیوم نیز اگر به قطعات تقسیم شوند، انرژی خود را از دست می‌دهند و از این قسمت‌ها می‌توانند یک هسته آهن تشکیل دهند. آهن پایین ترین حالت انرژی موجود برای هسته است. هسته ها تمایل دارند به شکل آهن باقی بمانند، اما موانع انرژی مانع از این می شود که این تبدیل به راحتی در اکثر شرایط اتفاق بیفتد. غلبه بر این موانع انرژی معمولاً به دماهای بالا یا دوره های زمانی طولانی نیاز دارد.

یک قطعه بزرگ از ماده جامد، مانند یک سنگ یا شاید یک سیاره را در نظر بگیرید. ساختار این جامد توسط نیروهای الکترومغناطیسی معمولی، مانند نیروهای دخیل در پیوندهای شیمیایی، تغییر نمی کند. این ماده به جای حفظ ترکیب هسته ای اولیه خود، در اصل می تواند خود را به گونه ای تنظیم کند که تمام هسته های اتمی آن به آهن تبدیل شود. برای اینکه چنین ساختار مجددی در ماده رخ دهد، هسته ها باید بر نیروهای الکتریکی که این ماده را به شکلی که در آن وجود دارد، و نیروهای دافعه الکتریکی که هسته ها بر روی یکدیگر عمل می کنند، غلبه کنند. این نیروهای الکتریکی یک مانع انرژی قوی ایجاد می کنند، بسیار شبیه به مانع نشان داده شده در شکل. 23. به دلیل این مانع، هسته ها باید خود را از طریق تونل سازی مکانیکی کوانتومی دوباره مرتب کنند (هنگامی که هسته ها به مانع نفوذ کنند، جاذبه قوی شروع به همجوشی می کند). بنابراین، قطعه ماده ما فعالیت هسته ای را نشان می دهد. با توجه به زمان کافی، کل سنگ یا کل سیاره به آهن خالص تبدیل می شود.

چنین بازسازی هسته ای چقدر طول می کشد؟ فعالیت هسته ای از این نوع هسته های سنگ را در حدود هزار و پانصد دهه کیهان شناسی به آهن تبدیل می کند. اگر این فرآیند هسته ای اتفاق بیفتد، انرژی اضافی در فضا آزاد می شود زیرا هسته های آهن با حالت انرژی پایین تری مطابقت دارند. با این حال، این فرآیند همجوشی سرد هرگز کامل نخواهد شد. حتی واقعاً هرگز شروع نخواهد شد. تمام پروتون‌هایی که هسته‌ها را می‌سازند مدت‌ها قبل از تبدیل هسته‌ها به آهن به ذرات کوچک‌تر تجزیه می‌شوند. حتی طولانی‌ترین عمر ممکن یک پروتون کمتر از دویست دهه کیهان‌شناسی است - بسیار کوتاه‌تر از مدت زمان عظیمی که برای همجوشی سرد لازم است. به عبارت دیگر، هسته ها قبل از اینکه فرصتی برای تبدیل شدن به آهن داشته باشند، از بین می روند.

یکی دیگر از فرآیندهای فیزیکی که برای کیهان‌شناسی مهم تلقی می‌شود خیلی طول می‌کشد، تونل زدن ستارگان منحط به سیاهچاله‌ها است. از آنجایی که سیاهچاله ها کم انرژی ترین حالت های موجود برای ستاره ها هستند، جسمی منحط مانند کوتوله سفید انرژی بیشتری نسبت به سیاهچاله ای با همان جرم دارد. بنابراین، اگر یک کوتوله سفید بتواند به طور خود به خود به یک سیاهچاله تبدیل شود، انرژی اضافی آزاد می کند. با این حال، چنین تبدیلی معمولاً به دلیل سد انرژی ایجاد شده توسط فشار گاز منحط که از وجود کوتوله سفید پشتیبانی می کند، رخ نمی دهد.

با وجود سد انرژی، یک کوتوله سفید می تواند از طریق تونل سازی مکانیکی کوانتومی به سیاهچاله تبدیل شود. به دلیل اصل عدم قطعیت، تمام ذرات (10 57 یا بیشتر) که یک کوتوله سفید را تشکیل می دهند، می توانند در فضای کوچکی قرار بگیرند که سیاهچاله ای را تشکیل دهند. با این حال، این رویداد تصادفی به زمان بسیار طولانی نیاز دارد - حدود 10 76 دهه کیهان شناسی. اغراق در اندازه واقعاً عظیم 1076 دهه کیهان شناسی غیرممکن است. اگر این بازه زمانی بسیار طولانی را در سال بنویسیم، واحدی با 10 76 صفر بدست می آوریم. ما حتی ممکن است شروع به نوشتن این عدد در یک کتاب نکنیم: برای هر پروتون در جهان مرئی مدرن، مرتبه یک صفر خواهد بود، چند مرتبه قدر می دهد یا می گیرد. نیازی به گفتن نیست که پروتون ها پوسیده می شوند و کوتوله های سفید مدت ها قبل از رسیدن جهان به دهه 10 76 کیهان شناسی ناپدید می شوند.

اگرچه بسیاری از رویدادها عملاً غیرممکن هستند، طیف وسیعی از احتمالات نظری باقی مانده است. گسترده‌ترین دسته‌بندی‌های رفتار آینده کیهان براساس باز، مسطح یا بسته بودن جهان است. یک جهان باز یا مسطح برای همیشه منبسط می شود، در حالی که جهان بسته پس از مدت زمان معینی که به وضعیت اولیه کیهان بستگی دارد، دوباره انقباض را تجربه می کند. با این حال، وقتی احتمالات گمانه‌زنی بیشتری را در نظر می‌گیریم، متوجه می‌شویم که تکامل آینده جهان ممکن است بسیار پیچیده‌تر از آن چیزی باشد که این طرح طبقه‌بندی ساده نشان می‌دهد.

مشکل اصلی این است که ما می‌توانیم اندازه‌گیری‌های فیزیکی معنادار انجام دهیم و بنابراین، فقط در رابطه با منطقه محلی کیهان - بخشی که توسط افق کیهانی مدرن محدود شده است، نتیجه‌گیری کنیم. ما می‌توانیم چگالی کل کیهان را در این منطقه محلی، که قطر آن حدود بیست میلیارد سال نوری است، اندازه‌گیری کنیم. اما متأسفانه اندازه‌گیری‌های چگالی در این حجم محلی، سرنوشت درازمدت کیهان را به‌عنوان یک کل تعیین نمی‌کند، زیرا جهان ما می‌تواند بسیار بزرگ‌تر باشد.

به عنوان مثال، فرض کنید که ما توانستیم اندازه گیری کنیم که چگالی کیهانی از مقدار لازم برای بسته شدن جهان بیشتر است. ما به این نتیجه تجربی می رسیم که در آینده جهان ما باید فشرده سازی مجدد را تجربه کند. جهان به وضوح از طریق یک توالی فزاینده از بلایای طبیعی منتهی به بحران بزرگ که در بخش بعدی توضیح داده می شود، فرستاده می شود. اما این همه ماجرا نیست. منطقه محلی ما از کیهان - بخشی که مشاهده می کنیم در این سناریوی آرماگدون خیالی قفل شده است - می تواند در یک منطقه بسیار بزرگتر با چگالی بسیار کمتر قرار گیرد. در این صورت، تنها بخش معینی از کل جهان از فشرده سازی جان سالم به در می برد. بخش باقیمانده که شاید بیشتر کیهان را در بر می گیرد، می تواند به طور نامحدود به گسترش خود ادامه دهد.

خواننده ممکن است با ما مخالف باشد و بگوید که چنین عارضه ای فایده چندانی ندارد: قسمت خودمان از جهان هنوز هم برای زنده ماندن از فشرده سازی مجدد قرار دارد. جهان ما هنوز از نابودی و مرگ فرار نخواهد کرد. با این حال این نگاه اجمالی به تصویر بزرگ به طور قابل توجهی دیدگاه ما را تغییر می دهد. اگر کیهان بزرگتر به طور کلی زنده بماند، مرگ منطقه محلی ما چنین تراژدی نیست. ما انکار نخواهیم کرد که تخریب یک شهر روی زمین، مثلاً در اثر زلزله، یک رویداد وحشتناک است، اما هنوز هم تقریباً به اندازه نابودی کامل کل سیاره وحشتناک نیست. به همین ترتیب، از دست دادن یک بخش کوچک از کل جهان به اندازه از دست دادن کل جهان ویرانگر نیست. فرآیندهای پیچیده فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ممکن است هنوز در آینده‌ای دور، جایی در کیهان، آشکار شوند. نابودی کیهان محلی ما فقط یک فاجعه دیگر در یک سری از بلایای اخترفیزیکی است که آینده ممکن است به همراه داشته باشد: مرگ خورشید ما، پایان زندگی روی زمین، تبخیر و پراکندگی کهکشان ما، فروپاشی پروتون ها، و در نتیجه نابودی تمام مواد معمولی، تبخیر سیاهچاله ها و غیره.

بقای کیهان بزرگتر فرصت فرار را فراهم می کند: یا سفر واقعی از راه دور، یا یک فرار جایگزین از طریق انتقال اطلاعات از طریق سیگنال های نور. این راه فرار ممکن است دشوار یا حتی ممنوع باشد: همه چیز بستگی به این دارد که چگونه ناحیه بسته فضا-زمان محلی ما در منطقه بزرگتر کیهان قرار می گیرد. با این حال، این واقعیت که زندگی می تواند در جای دیگری ادامه پیدا کند، به امید امکان تداوم می دهد.

اگر منطقه محلی ما دوباره فرو بریزد، ممکن است زمان کافی برای رخ دادن تمام رویدادهای نجومی که در این کتاب توضیح داده شده در قسمت ما از کیهان وجود نداشته باشد. با این حال، در نهایت، این فرآیندها همچنان در مکان دیگری در کیهان - دور از ما - رخ خواهند داد. اینکه چقدر زمان داریم تا بخش محلی کیهان دوباره فشرده شود به چگالی بخش محلی بستگی دارد. اگرچه اندازه گیری های نجومی مدرن نشان می دهد که چگالی آن به قدری کم است که جهان محلی ما به هیچ وجه فرو نمی ریزد، ممکن است ماده نادیده دیگری در کمین تاریکی وجود داشته باشد. حداکثر مقدار مجاز مجاز چگالی محلی تقریباً دو برابر مقدار مورد نیاز برای بسته شدن بخش محلی کیهان است. اما حتی در این حداکثر چگالی، جهان نمی تواند شروع به انقباض کند تا حداقل بیست میلیارد سال سپری شود. این محدودیت زمانی حداقل پنجاه میلیارد سال دیگر برای نسخه محلی Big Crunch به ما تاخیر می‌دهد.

مجموعه شرایط معکوس نیز ممکن است ایجاد شود. بخش محلی ما از کیهان ممکن است چگالی نسبتاً کمی داشته باشد و بنابراین واجد شرایط زندگی ابدی باشد. با این حال، این بخش محلی از فضازمان می تواند در یک منطقه بسیار بزرگتر با چگالی بسیار بالاتر قرار گیرد. در این حالت، زمانی که افق کیهانی محلی ما به اندازه ای بزرگ شود که منطقه بزرگتری با چگالی بالاتر را در بر گیرد، جهان محلی ما بخشی از جهان بزرگتری خواهد شد که قرار است دوباره فروپاشی را تجربه کند.

این سناریوی فروپاشی مستلزم آن است که جهان محلی ما یک هندسه کیهانی تقریباً مسطح داشته باشد، زیرا تنها در این صورت است که نرخ انبساط به طور پیوسته به کاهش خود ادامه خواهد داد. هندسه تقریباً مسطح اجازه می دهد تا مناطق بزرگتر و بزرگتری از جهان فرامقیاس (تصویر بزرگ جهان) بر رویدادهای محلی تأثیر بگذارد. این منطقه بزرگ اطراف به سادگی باید به اندازه کافی متراکم باشد تا در نهایت از فشرده سازی مجدد جان سالم به در ببرد. باید آنقدر زنده بماند (یعنی خیلی زود فرو نریزد) تا افق کیهانی ما به مقیاس بزرگ مورد نیاز رشد کند.

اگر این ایده‌ها در فضا محقق شوند، پس جهان محلی ما به هیچ وجه «یکسان» با منطقه بسیار بزرگ‌تری از کیهان نیست که آن را جذب می‌کند. بنابراین، در فواصل به اندازه کافی بزرگ، اصل کیهان شناختی به وضوح نقض می شود: جهان در هر نقطه از فضا یکسان نخواهد بود (همگن) و لزوماً در همه جهات یکسان نخواهد بود (ایزوتروپیک). این پتانسیل به هیچ وجه استفاده ما از اصل کیهان شناختی برای مطالعه تاریخ گذشته را نفی نمی کند (مانند نظریه انفجار بزرگ)، زیرا جهان به وضوح در منطقه محلی ما از فضا-زمان، که شعاع آن است، همگن و همسانگرد است. در حال حاضر حدود ده میلیارد سال نوری است. هر گونه انحراف بالقوه از همگنی و همسانگردی مربوط به اندازه های بزرگ است، به این معنی که آنها فقط در آینده می توانند ظاهر شوند.

از قضا، می‌توانیم محدودیت‌هایی را برای ماهیت آن منطقه بزرگ‌تر از کیهان که در حال حاضر فراتر از افق کیهانی ما است، قرار دهیم. تابش پس زمینه کیهانی بسیار یکنواخت اندازه گیری شده است. با این حال، تفاوت‌های بزرگ در چگالی کیهان، حتی اگر فراتر از افق کیهانی باشد، قطعاً باعث ایجاد تپش‌هایی در این تابش یکنواخت پس‌زمینه می‌شود. بنابراین فقدان ضربان قابل توجه نشان می دهد که هر گونه اختلال چگالی قابل توجهی باید از ما بسیار دور باشد. اما اگر اختلالات چگالی بزرگ دور باشند، منطقه محلی ما از کیهان ممکن است قبل از مواجهه با آنها به اندازه کافی زنده بماند. اولین زمان ممکن برای تأثیرگذاری تفاوت های بزرگ در چگالی بر بخش ما از کیهان تقریباً هفده دهه کیهان شناسی خواهد بود. اما، به احتمال زیاد، این رویداد تغییر دهنده جهان بسیار دیرتر رخ خواهد داد. طبق اکثر نسخه‌های نظریه جهان تورمی، جهان ما برای صدها و حتی هزاران دهه کیهان‌شناسی همگن و تقریباً مسطح خواهد ماند.

اگر جهان (یا بخشی از آن) بسته باشد، گرانش بر انبساط پیروز می شود و فشرده سازی اجتناب ناپذیر آغاز می شود. چنین کیهانی که دچار فروپاشی مکرر می‌شود، زندگی خود را در یک فروپاشی آتشین به پایان می‌رساند. فشار بزرگ. بسیاری از فراز و نشیب‌هایی که توالی زمانی جهان در حال انقباض را مشخص می‌کنند، برای اولین بار توسط سر مارتین ریس، اخترشناس سلطنتی انگلستان، مشاهده شد. هنگامی که جهان به این فینال بزرگ رانده شود، فاجعه کم نخواهد بود.

و اگرچه به احتمال زیاد جهان برای همیشه منبسط خواهد شد، ما کم و بیش مطمئن هستیم که چگالی جهان از دو برابر چگالی بحرانی تجاوز نمی کند. با دانستن این حد بالا، می توانیم بیان کنیم حداقلزمان احتمالی باقی مانده تا فروپاشی کیهان در بحران بزرگ حدود پنجاه میلیارد سال است. روز داوری با توجه به معیارهای زمانی بشری هنوز بسیار دور است، بنابراین احتمالاً ارزش ادامه دادن اجاره بها را دارد.

فرض کنید پس از بیست میلیارد سال، پس از رسیدن به حداکثر اندازه خود، جهان در واقع فشرده سازی مجدد را تجربه می کند. در آن زمان، جهان تقریباً دو برابر بزرگتر از امروز خواهد بود. دمای تابش پس زمینه حدود 1.4 درجه کلوین خواهد بود: نیمی از دمای امروز. هنگامی که کیهان تا این حداقل درجه حرارت سرد می شود، فروپاشی بعدی آن را گرم می کند، زیرا به سمت بیگ کرانچ می رود. در طول مسیر، در طول فرآیند این فشرده سازی، تمام ساختارهای ایجاد شده توسط کیهان از بین خواهند رفت: خوشه ها، کهکشان ها، ستارگان، سیارات و حتی خود عناصر شیمیایی.

تقریباً بیست میلیارد سال پس از شروع فشرده سازی مجدد، جهان به اندازه و چگالی جهان کنونی بازخواهد گشت. و در فاصله چهل میلیارد سال، جهان تقریباً با همان ساختار بزرگ مقیاس به جلو حرکت می کند. ستاره ها به تولد، تکامل و مرگ ادامه می دهند. ستارگان کوچک و کم مصرف مانند همسایه نزدیک ما، پروکسیما قنطورس، زمان کافی برای انجام هر گونه تکامل قابل توجهی ندارند. برخی از کهکشان ها در خوشه های مادر خود با هم برخورد می کنند و ادغام می شوند، اما اکثر آنها تقریباً بدون تغییر زنده می مانند. یک کهکشان بسیار بیش از چهل میلیارد سال طول می کشد تا ساختار دینامیکی خود را تغییر دهد. با معکوس کردن قانون انبساط هابل، برخی کهکشان ها به جای دور شدن از کهکشان شروع به نزدیک شدن به کهکشان ما خواهند کرد. و تنها این تمایل کنجکاو برای تغییر به قسمت آبی طیف به اخترشناسان اجازه می دهد تا نگاهی اجمالی به فاجعه قریب الوقوع داشته باشند.

خوشه‌های کهکشانی منفرد که در وسعت فضا پراکنده شده‌اند و به صورت توده‌ها و رشته‌هایی به هم چسبیده‌اند، دست نخورده باقی می‌مانند تا زمانی که کیهان به اندازه پنج برابر کوچک‌تر از امروز کوچک‌تر شود. در زمان این پیوند فرضی آینده، خوشه هایی از کهکشان ها ادغام می شوند. در جهان امروزی، خوشه های کهکشانی تنها حدود یک درصد از حجم را اشغال می کنند. با این حال، هنگامی که جهان به یک پنجم اندازه فعلی خود کوچک می شود، خوشه ها تقریباً تمام فضا را پر می کنند. بنابراین، جهان به یک خوشه غول پیکر از کهکشان ها تبدیل خواهد شد، اما خود کهکشان ها در این دوره، فردیت خود را حفظ خواهند کرد.

با ادامه انقباض، جهان خیلی زود صد برابر کوچکتر از امروز می شود. در این مرحله، چگالی متوسط ​​کیهان برابر با چگالی متوسط ​​کهکشان خواهد بود. کهکشان ها روی یکدیگر همپوشانی خواهند داشت و ستارگان منفرد دیگر به کهکشان خاصی تعلق نخواهند داشت. سپس کل جهان به یک کهکشان غول پیکر پر از ستاره تبدیل می شود. دمای پس‌زمینه کیهان که توسط تشعشعات پس‌زمینه کیهانی ایجاد می‌شود، به 274 درجه کلوین می‌رسد و به نقطه ذوب یخ نزدیک می‌شود. با توجه به فشردگی فزاینده وقایع پس از این دوران، ادامه داستان از منظر نقطه مقابل خط زمانی بسیار راحت تر است: زمان باقی مانده قبل از Big Crunch. وقتی دمای کیهان به نقطه ذوب یخ می رسد، جهان ما ده میلیون سال از تاریخ آینده باقی می ماند.

تا این لحظه، زندگی در سیارات زمینی کاملاً مستقل از تکامل کیهانی که در اطراف ما رخ می دهد ادامه دارد. در واقع، گرمای آسمان در نهایت اجسام یخ زده ای مانند پلوتون را که در اطراف هر منظومه شمسی در حال حرکت هستند ذوب می کند و آخرین فرصت زودگذر را برای شکوفایی حیات در جهان فراهم می کند. این بهار نسبتا کوتاه گذشته با ادامه افزایش دمای تشعشعات پس زمینه به پایان خواهد رسید. با ناپدید شدن آب مایع در سراسر جهان، انقراض دسته جمعی همه حیات کم و بیش به طور همزمان رخ می دهد. اقیانوس ها در حال جوشیدن هستند و آسمان شب از آسمان روز که امروز از زمین می بینیم روشن تر می شود. در حالی که تنها شش میلیون سال تا فشرده سازی نهایی باقی مانده است، هر گونه حیات باقی مانده باید یا در اعماق سیارات باقی بماند یا مکانیسم های خنک کننده پیچیده و کارآمدی ایجاد کند.

پس از نابودی نهایی ابتدا خوشه‌ها و سپس خود کهکشان‌ها، ستاره‌ها در خط آتش قرار دارند. اگر اتفاق دیگری نمی افتاد، ستارگان دیر یا زود با هم برخورد می کردند و در مواجهه با فشردگی دائمی و ویرانگر همدیگر را نابود می کردند. با این حال، چنین سرنوشت بی‌رحمانه‌ای آنها را دور خواهد زد، زیرا ستارگان مدت‌ها قبل از اینکه کیهان به اندازه کافی متراکم شود تا برخوردهای ستاره‌ای رخ دهد، به شیوه‌ای تدریجی‌تر فرو می‌ریزند. هنگامی که دمای تابش پس زمینه پیوسته در حال انقباض از دمای سطح ستاره که بین چهار تا شش هزار درجه کلوین است بیشتر شود، میدان تابش می تواند ساختار ستاره ها را به طور قابل توجهی تغییر دهد. و اگرچه واکنش های هسته ای در اعماق ستارگان ادامه دارد، سطوح آنها تحت تأثیر یک میدان تابشی بسیار قوی خارجی تبخیر می شود. بنابراین دلیل اصلی نابودی ستارگان تابش پس زمینه است.

وقتی ستاره ها شروع به تبخیر می کنند، اندازه کیهان حدود دو هزار برابر کوچکتر از امروز است. در طول این دوره آشفته، آسمان شب به روشنی سطح خورشید به نظر می رسد. کوتاهی زمان باقی مانده دشوار است که نادیده گرفته شود: قوی ترین تشعشع هر شکی را که کمتر از یک میلیون سال تا پایان باقی مانده است را از بین می برد. هر منجمی که دانش فنی کافی برای زندگی برای دیدن این دوران داشته باشد، شاید با تعجب به یاد بیاورد که دیگ جوشان کیهان که مشاهده می کنند - ستارگان یخ زده در آسمانی به روشنی خورشید - چیزی کمتر از بازگشت پارادوکس اولبرز در مورد کیهان بی نهایت قدیمی و ساکن

هر هسته ستاره ای یا کوتوله قهوه ای که از این دوران تبخیر جان سالم به در ببرد، به بی تشریفاتی تکه تکه می شود. هنگامی که دمای تابش پس زمینه به ده میلیون درجه کلوین می رسد، که قابل مقایسه با وضعیت فعلی مناطق مرکزی ستارگان است، هر سوخت هسته ای باقی مانده می تواند مشتعل شود و منجر به انفجاری قدرتمند و تماشایی شود. بنابراین، اجرام ستاره ای که می توانند از تبخیر جان سالم به در ببرند، به جو کلی پایان جهان کمک می کنند و به بمب های هیدروژنی خارق العاده تبدیل می شوند.

سیارات در جهان در حال کوچک شدن سرنوشت ستارگان را به اشتراک خواهند گذاشت. گوی های غول پیکر گازی، مانند مشتری و زحل، بسیار سبک تر از ستارگان تبخیر می شوند و تنها هسته های مرکزی باقی می مانند که از سیارات زمینی قابل تشخیص نیستند. هر آب مایع مدت‌هاست که از سطوح سیارات تبخیر شده است و به زودی جو آنها نیز به همین منوال خواهد رفت. تنها چیزی که باقی می ماند زمین بایر و بایر است. سطوح صخره ای ذوب می شوند و لایه های سنگ مایع به تدریج ضخیم می شوند و در نهایت کل سیاره را در بر می گیرند. گرانش از پرواز بقایای مذاب در حال مرگ جلوگیری می کند و جو سیلیکات سنگینی ایجاد می کند که به نوبه خود به فضای بیرونی جریان می یابد. سیارات در حال تبخیر، که در شعله ای کورکننده فرو می روند، بدون هیچ اثری ناپدید می شوند.

با خروج سیارات از صحنه، اتم های فضای بین ستاره ای شروع به تجزیه شدن به هسته و الکترون های تشکیل دهنده خود می کنند. تابش پس زمینه به قدری قوی می شود که فوتون ها (ذرات نور) انرژی کافی برای آزاد کردن الکترون به دست می آورند. در نتیجه، در طول چند صد هزار سال گذشته، اتم ها وجود ندارند و ماده به ذرات باردار تجزیه می شود. تابش پس زمینه به شدت با این ذرات باردار برهمکنش می کند و باعث می شود ماده و تشعشع به شدت در هم تنیده شوند. فوتون‌های پس‌زمینه کیهانی، که نزدیک به شصت میلیارد سال از زمان بازترکیب بدون مانع حرکت کرده‌اند، به سطح پراکندگی «بعدی» خود می‌رسند.

روبیکون زمانی عبور می کند که کیهان به یک ده هزارم اندازه فعلی خود کوچک می شود. در این مرحله، چگالی تابش از چگالی ماده فراتر می رود - این فقط بلافاصله پس از انفجار بزرگ بود. تابش دوباره شروع به تسلط بر کیهان کرده است. از آنجایی که ماده و تشعشع رفتار متفاوتی دارند زیرا تحت فشار قرار گرفته اند، فشرده سازی بیشتر زمانی که کیهان از این گذار عبور می کند کمی تغییر می کند. فقط ده هزار سال باقی مانده است.

هنگامی که تنها سه دقیقه به فشرده سازی نهایی باقی می ماند، هسته های اتم شروع به متلاشی شدن می کنند. این فروپاشی تا آخرین ثانیه ادامه می یابد که توسط آن تمام هسته های آزاد از بین می روند. این دوران ضد نوکلئوسنتز به طور قابل توجهی با نوکلئوسنتز سریعی که در چند دقیقه اول دوران اولیه رخ داد، متفاوت است. در چند دقیقه اول تاریخ کیهانی، تنها سبک ترین عناصر، عمدتاً هیدروژن، هلیوم و کمی لیتیوم تشکیل شدند. در چند دقیقه گذشته، طیف گسترده ای از هسته های سنگین در فضا حضور دارند. هسته‌های آهن قوی‌ترین پیوندها را نگه می‌دارند، بنابراین تجزیه آنها به بیشترین انرژی برای هر ذره نیاز دارد. با این حال، جهان در حال انقباض، دماها و انرژی‌های بالاتری ایجاد می‌کند: دیر یا زود، حتی هسته‌های آهن نیز در این محیط دیوانه‌کننده مخرب خواهند مرد. در آخرین ثانیه از عمر کیهان، حتی یک عنصر شیمیایی در آن باقی نمی ماند. پروتون‌ها و نوترون‌ها دوباره آزاد می‌شوند - درست مانند ثانیه اول تاریخ کیهانی.

اگر در این دوران حداقل حیاتی در جهان باقی بماند، لحظه نابودی هسته‌ها به نقطه‌ای تبدیل می‌شود که به دلیل آن باز نمی‌گردند. پس از این رویداد، چیزی در جهان باقی نخواهد ماند که حتی از راه دور شبیه حیات زمینی مبتنی بر کربن باشد. هیچ کربنی در جهان باقی نخواهد ماند. هر موجود زنده ای که بتواند از فروپاشی هسته ای جان سالم به در ببرد باید متعلق به یک گونه واقعاً عجیب و غریب باشد. شاید موجودات مبتنی بر تعامل قوی بتوانند آخرین ثانیه از زندگی کیهان را ببینند.

ثانیه آخر شباهت زیادی به فیلم بیگ بنگ دارد که برعکس پخش شده است. پس از فروپاشی هسته ها، زمانی که تنها یک میکروثانیه جهان را از نابودی جدا می کند، خود پروتون ها و نوترون ها تجزیه می شوند و جهان به دریایی از کوارک های آزاد تبدیل می شود. با ادامه فشرده سازی، جهان داغ تر و متراکم تر می شود و به نظر می رسد قوانین فیزیک در آن تغییر می کنند. هنگامی که جهان به دمای حدود 10 15 درجه کلوین می رسد، نیروی هسته ای ضعیف و نیروی الکترومغناطیسی با هم ترکیب می شوند و نیروی الکتروضعیف را تشکیل می دهند. این رویداد نوعی انتقال فاز کیهانی است که به طور مبهمی یادآور تبدیل یخ به آب است. با نزدیک شدن به انرژی‌های بالاتر، نزدیک شدن به پایان زمان، از شواهد تجربی مستقیم فاصله می‌گیریم و باعث می‌شویم که روایت، چه بخواهیم چه نخواهیم، ​​حدس‌آمیزتر شود. و با این حال ادامه می دهیم. به هر حال، جهان هنوز 10-11 ثانیه از تاریخ باقی مانده است.

انتقال مهم بعدی زمانی رخ می دهد که نیروی قوی با نیروی الکتریکی ضعیف ترکیب شود. این رویداد نام دارد اتحاد بزرگ، سه نیروی از چهار نیروی اساسی طبیعت را ترکیب می کند: نیروی هسته ای قوی، نیروی هسته ای ضعیف و نیروی الکترومغناطیسی. این اتحاد در دمای فوق‌العاده بالای 10 و 28 درجه کلوین رخ می‌دهد، زمانی که جهان تنها 10 تا 37 ثانیه از حیات باقی مانده است.

آخرین رویداد مهمی که می توانیم در تقویم خود علامت گذاری کنیم، اتحاد گرانش با سه نیروی دیگر است. این رویداد کلیدی زمانی رخ می‌دهد که جهان در حال فروپاشی به دمایی در حدود 10 32 درجه کلوین می‌رسد و بحران بزرگ تنها 10 تا 43 ثانیه با آن فاصله دارد. این دما یا انرژی معمولا نامیده می شود قدر پلانک. متأسفانه، دانشمندان یک نظریه فیزیکی خودسازگار برای چنین مقیاس انرژی ندارند، که در آن هر چهار نیروی اساسی طبیعت در یک کل ترکیب شده اند. هنگامی که این وحدت چهار نیرو در طول فشرده سازی مجدد اتفاق می افتد، درک مدرن ما از قوانین فیزیک کفایت خود را از دست می دهد. نمی دانیم در ادامه چه اتفاقی خواهد افتاد.

با نگاهی به رویدادهای غیرممکن و باورنکردنی، اجازه دهید در مورد خارق العاده ترین رویدادی که رخ داده است - منشاء زندگی صحبت کنیم. جهان ما مکانی بسیار راحت برای زندگی است که ما می شناسیم. در واقع هر چهار پنجره اخترفیزیکی نقش مهمی در توسعه آن دارند. سیارات، کوچکترین پنجره نجوم، زندگی را با خانه فراهم می کنند. آنها "ظروف پتری" را ارائه می دهند که در آن زندگی می تواند بوجود آید و تکامل یابد. اهمیت ستارگان نیز آشکار است: آنها منبع انرژی لازم برای تکامل بیولوژیکی هستند. دومین نقش اساسی ستارگان این است که مانند کیمیاگران، عناصر سنگین‌تر از هلیوم را تشکیل می‌دهند: کربن، اکسیژن، کلسیم و دیگر هسته‌هایی که اشکال حیاتی را که ما می‌شناسیم تشکیل می‌دهند.

کهکشان ها نیز بسیار مهم هستند، اگرچه این چندان واضح نیست. بدون تأثیر منسجم کهکشان ها، عناصر سنگین تولید شده توسط ستارگان در سراسر جهان پراکنده می شوند. این عناصر سنگین، بلوک های ساختمانی ضروری هستند که هم سیارات و هم تمام اشکال حیات را تشکیل می دهند. کهکشان ها با جرم زیاد و جاذبه گرانشی قوی خود، گاز غنی شده شیمیایی باقی مانده پس از مرگ ستارگان را از پرواز دور نگه می دارند. این گاز که قبلاً پردازش شده بود، متعاقباً در نسل‌های آینده ستارگان، سیارات و مردم گنجانده می‌شود. بنابراین، جاذبه گرانشی کهکشان ها دسترسی آسان عناصر سنگین را برای نسل های بعدی ستارگان و برای تشکیل سیارات سنگی مانند زمین تضمین می کند.

اگر در مورد بیشترین فاصله ها صحبت کنیم، خود جهان باید دارای ویژگی های لازم برای ظهور و توسعه حیات باشد. و در حالی که ما چیزی شبیه به درک کامل از زندگی و تکامل آن نداریم، یک نیاز اساسی نسبتاً قطعی است: زمان زیادی می برد. ظهور انسان در سیاره ما حدود چهار میلیارد سال به طول انجامید و ما حاضریم شرط ببندیم که در هر صورت حداقل یک میلیارد سال باید برای ظهور حیات هوشمند بگذرد. بنابراین، جهان به عنوان یک کل باید میلیاردها سال زنده بماند تا امکان توسعه حیات را فراهم کند، حداقل در مورد زیست شناسی که حتی به طور مبهم شبیه زندگی ما است.

خصوصیات جهان ما به عنوان یک کل همچنین این امکان را فراهم می کند که یک محیط شیمیایی مساعد برای توسعه حیات فراهم کند. اگرچه عناصر سنگین‌تری مانند کربن و اکسیژن در ستارگان سنتز می‌شوند، هیدروژن نیز یک جزء حیاتی است. این بخشی از دو اتم از سه اتم آب، H 2 O، جزء مهم حیات در سیاره ما است. با نگاهی به مجموعه عظیم جهان های ممکن و خواص احتمالی آنها، متوجه می شویم که در نتیجه سنتز هسته اولیه، تمام هیدروژن می تواند به هلیوم و حتی عناصر سنگین تر تبدیل شود. یا جهان می توانست آنقدر سریع منبسط شود که پروتون ها و الکترون ها هرگز برای تشکیل اتم های هیدروژن به هم نرسیدند. با این حال، جهان ممکن است بدون ایجاد اتم‌های هیدروژنی که مولکول‌های آب را تشکیل می‌دهند به پایان رسیده باشد، بدون آن هیچ حیات عادی وجود نخواهد داشت.

با در نظر گرفتن این ملاحظات، روشن می شود که جهان ما در واقع دارای ویژگی های لازم برای اجازه وجود ما است. با توجه به قوانین فیزیک، تعیین شده توسط مقادیر ثابت های فیزیکی، قدر نیروهای بنیادی و جرم ذرات بنیادی، جهان ما به طور طبیعی کهکشان ها، ستاره ها، سیارات و زندگی را ایجاد می کند. اگر قوانین فیزیکی کمی متفاوت بود، جهان ما می توانست کاملاً غیرقابل سکونت و از نظر نجومی بسیار فقیر باشد.

اجازه دهید تنظیم دقیق مورد نیاز جهان خود را با کمی جزئیات بیشتر نشان دهیم. کهکشان ها، یکی از اجرام اخترفیزیکی لازم برای حیات، زمانی تشکیل می شوند که گرانش بر انبساط کیهان غلبه کند و فشردگی مناطق محلی را تحریک کند. اگر نیروی گرانش بسیار ضعیف‌تر یا سرعت انبساط کیهانی بسیار سریع‌تر بود، تا به حال حتی یک کهکشان در فضا وجود نداشت. جهان به پراکندگی ادامه خواهد داد، اما حداقل در این مقطع از تاریخ کیهانی، دارای یک ساختار محدود گرانشی واحد نخواهد بود. از سوی دیگر، اگر نیروی گرانش بسیار بیشتر بود یا سرعت انبساط فضا بسیار کمتر بود، در آن صورت کل کیهان مدت ها قبل از شروع شکل گیری کهکشان ها در بحران بزرگ دوباره فرو می ریخت. در هر صورت، در جهان مدرن ما زندگی وجود نخواهد داشت. این بدان معنی است که مورد جالب جهان پر از کهکشان ها و دیگر ساختارهای بزرگ مقیاس، مستلزم سازش نسبتاً ظریفی بین قدرت گرانش و سرعت انبساط است. و جهان ما دقیقاً چنین سازشی را درک کرده است.

در مورد ستارگان، تنظیم دقیق مورد نیاز نظریه فیزیکی با شرایط سخت تری همراه است. واکنش‌های همجوشی که در ستارگان رخ می‌دهند دو نقش کلیدی برای تکامل حیات دارند: تولید انرژی و تولید عناصر سنگین مانند کربن و اکسیژن. برای اینکه ستارگان نقش مورد نظر خود را ایفا کنند، باید برای مدت طولانی زندگی کنند، به دمای مرکزی به اندازه کافی بالا برسند و به اندازه کافی معمول باشند. برای اینکه همه این قطعات پازل در جای خود قرار گیرند، جهان باید دارای طیف گسترده ای از خواص ویژه باشد.

احتمالا واضح ترین مثال را می توان فیزیک هسته ای ارائه کرد. واکنش های همجوشی و ساختار هسته ای به قدرت نیروی قوی بستگی دارد. هسته‌های اتمی به‌عنوان ساختارهای پیوندی وجود دارند، زیرا نیروی قوی قادر است پروتون‌ها را نزدیک یکدیگر نگه دارد، حتی اگر نیروی دافعه الکتریکی پروتون‌های با بار مثبت، هسته را از هم جدا کند. اگر برهمکنش قوی فقط کمی ضعیف تر بود، به سادگی هیچ هسته سنگینی وجود نداشت. در این صورت هیچ کربنی در کیهان وجود نخواهد داشت و بنابراین هیچ گونه حیاتی که بر پایه کربن باشد وجود نخواهد داشت. از سوی دیگر، اگر نیروی هسته ای قوی حتی قوی تر بود، آنگاه این دو پروتون می توانستند به صورت جفت هایی به نام دی پروتون ترکیب شوند. در این حالت، برهمکنش قوی آنقدر قوی خواهد بود که تمام پروتون‌های کیهان به دی پروتون‌ها یا حتی ساختارهای هسته‌ای بزرگ‌تر تبدیل می‌شوند و به سادگی هیچ هیدروژن معمولی باقی نمی‌ماند. بدون هیدروژن، هیچ آبی در کیهان وجود نخواهد داشت، و بنابراین هیچ گونه حیاتی که ما آنها را می شناسیم، وجود نخواهد داشت. خوشبختانه برای ما، جهان ما به اندازه کافی نیروی قوی برای اجازه دادن به هیدروژن، آب، کربن و سایر مواد ضروری برای زندگی دارد.

به همین ترتیب، اگر نیروی هسته ای ضعیف قدرت کاملاً متفاوتی داشت، تأثیر قابل توجهی بر تکامل ستارگان خواهد داشت. اگر فعل و انفعال ضعیف، به عنوان مثال، در مقایسه با برهم کنش قوی، بسیار قوی تر بود، واکنش های هسته ای در فضای داخلی ستارگان با سرعت بسیار بالاتری انجام می شد و به همین دلیل طول عمر ستارگان به میزان قابل توجهی کاهش می یافت. همچنین باید نام تعامل ضعیف را تغییر دهیم. کیهان به دلیل گستره توده‌های ستاره‌ای، در این زمینه آزادی عمل دارد - ستارگان کوچک طولانی‌تر عمر می‌کنند و می‌توان از آنها برای کنترل تکامل بیولوژیکی به جای خورشید استفاده کرد. با این حال، فشار گاز منحط (از مکانیک کوانتومی) از سوختن هیدروژن ستارگان پس از کوچک شدن جرم آنها جلوگیری می کند. بنابراین، حتی طول عمر طولانی ترین ستاره ها به طور جدی کاهش می یابد. به محض اینکه حداکثر طول عمر یک ستاره به زیر مرز میلیارد سال برسد، توسعه حیات بلافاصله به خطر می افتد. ارزش واقعی نیروی ضعیف میلیون ها بار کوچکتر از نیروی قوی است و به خورشید اجازه می دهد تا هیدروژن خود را به آرامی و به راحتی بسوزاند، چیزی که برای تکامل حیات روی زمین لازم است.

در مرحله بعد باید سیارات را در نظر بگیریم - کوچکترین اجرام اخترفیزیکی لازم برای زندگی. تشکیل سیارات مستلزم تولید عناصر سنگین و در نتیجه همان محدودیت های هسته ای است که قبلاً در بالا توضیح داده شد. علاوه بر این، وجود سیارات مستلزم آن است که دمای پس زمینه جهان به اندازه کافی پایین باشد تا جامدات متراکم شوند. اگر جهان ما تنها شش برابر کوچکتر از آنچه اکنون است، و در نتیجه هزار بار داغتر بود، ذرات غبار بین ستاره ای تبخیر می شدند و به سادگی هیچ ماده خام برای تشکیل سیارات سنگی وجود نداشت. در این جهان فرضی داغ، حتی شکل گیری سیارات غول پیکر به شدت سرکوب می شود. خوشبختانه، جهان ما به اندازه کافی خنک است که اجازه تشکیل سیاره را می دهد.

ملاحظات دیگر پایداری طولانی مدت منظومه شمسی بلافاصله پس از شکل گیری آن است. در کهکشان مدرن ما، هم فعل و انفعالات و هم برخورد ستارگان به دلیل چگالی بسیار کم ستارگان، نادر و ضعیف هستند. اگر کهکشان ما دارای همان تعداد ستاره بود، اما صد برابر کوچکتر بود، افزایش چگالی ستارگان به احتمال نسبتاً بالایی منجر می شد که ستاره دیگری وارد منظومه شمسی ما شود و مدار سیارات را از بین ببرد. چنین برخورد کیهانی می تواند مدار زمین را تغییر دهد و سیاره ما را غیرقابل سکونت کند یا حتی زمین را از منظومه شمسی به بیرون پرتاب کند. در هر صورت، چنین فاجعه ای به معنای پایان زندگی است. خوشبختانه، در کهکشان ما، زمان تخمینی برای زنده ماندن منظومه شمسی از یک برخورد تغییر مسیر بسیار بیشتر از زمانی است که طول می کشد تا حیات تکامل یابد.

ما می بینیم که یک جهان با عمر طولانی، که شامل کهکشان ها، ستاره ها و سیارات است، به مجموعه نسبتا خاصی از مقادیر ثابت اساسی نیاز دارد که مقادیر نیروهای اساسی را تعیین می کند. بنابراین این تنظیم دقیق مورد نیاز یک سوال اساسی را ایجاد می کند: چرا جهان ما دقیقاً دارای این ویژگی های خاص است که در نهایت باعث ایجاد حیات می شود؟از این گذشته، این واقعیت که قوانین فیزیکی دقیقاً به گونه ای هستند که وجود ما را مجاز می کنند، واقعاً تصادفی قابل توجه است. به نظر می رسد که جهان به نوعی می دانست که ما داریم می آییم. البته اگر شرایط به گونه ای دیگر رقم می خورد، ما به سادگی اینجا نبودیم و کسی نبود که به این موضوع فکر کند. با این حال، سوال "چرا؟" این هیچ جا از بین نمی رود

درک آن چراقوانین فیزیکی دقیقاً همانطور که هستند، ما را به مرز توسعه علم مدرن می رساند. توضیحات اولیه قبلاً ارائه شده است، اما این سوال همچنان باز است. از قرن بیستم علم درک خوبی از این موضوع ارائه کرده است چیقوانین فیزیک ما وجود دارد، می توانیم امیدوار باشیم که علم قرن بیست و یکم به ما درکی از چراقوانین فیزیکی دقیقاً این شکل را دارند. برخی از نکات در این جهت در حال حاضر شروع به ظاهر شدن کرده اند، همانطور که اکنون خواهیم دید.

اگر بپذیریم که جهان ما - منطقه ای از فضا-زمان که با آن در ارتباط هستیم - فقط یکی از بی شماری های دیگر است، این تصادف ظاهری (که جهان دقیقاً دارای آن ویژگی های خاصی است که به منشأ و تکامل حیات اجازه می دهد) بسیار کمتر معجزه آسا به نظر می رسد. جهان ها به عبارت دیگر، جهان ما تنها بخش کوچکی است چندجهانی- مجموعه عظیمی از جهان ها، که هر کدام نسخه های خاص خود را از قوانین فیزیک دارند. در این صورت، مجموعه کامل کیهان‌ها تمام نسخه‌های ممکن قوانین فیزیک را درک خواهند کرد. با این حال، زندگی فقط در آن جهان های خاصی که نسخه مطلوب قوانین فیزیکی را دارند، توسعه می یابد. سپس این حقیقت که ما اتفاقاً در کیهانی زندگی می کنیم با ویژگی های لازم برای زندگی آشکار می شود.

بیایید تفاوت بین "جهان های دیگر" و "بخش های دیگر" جهان خود را روشن کنیم. هندسه فضازمان در مقیاس بزرگ می تواند بسیار پیچیده باشد. ما در حال حاضر در یک قطعه همگن از کیهان زندگی می کنیم که اندازه قطر آن حدود بیست میلیارد سال نوری است. این ناحیه نمایانگر بخشی از فضا است که می تواند در یک زمان معین اثر علّی بر ما داشته باشد. همانطور که کیهان به سمت آینده حرکت می کند، منطقه ای از فضا-زمان که می تواند بر ما تأثیر بگذارد افزایش می یابد. از این نظر، با افزایش سن جهان، فضا-زمان بیشتری را در خود جای خواهد داد. با این حال، ممکن است مناطق دیگری از فضا-زمان وجود داشته باشد که هرگزهر چقدر هم که منتظر بمانیم و هر چقدر هم که کیهان ما پیر شود، خود را در یک ارتباط علّی با بخش ما از جهان نخواهند یافت. این مناطق دیگر کاملاً مستقل از رویدادهای فیزیکی که در جهان ما رخ می دهد رشد و تکامل می یابند. چنین مناطقی متعلق به جهان های دیگر است.

وقتی امکان وجود جهان های دیگر را بپذیریم، مجموعه تصادفاتی که در جهان خود داریم بسیار خوشایندتر به نظر می رسند. اما آیا این مفهوم از جهان های دیگر واقعاً تا این حد معنا دارد؟ آیا می توان به طور طبیعی جهان های متعدد را در چارچوب نظریه بیگ بنگ، مثلاً، یا حداقل بسط های معقول آن را جای داد؟ با کمال تعجب، پاسخ کاملاً مثبت است.

آندری لینده، کیهان شناس برجسته روسی که در حال حاضر در استنفورد است، این مفهوم را معرفی کرد تورم ابدی. به طور کلی، این ایده نظری به این معنی است که در همه زمان‌ها، ناحیه‌ای از فضا-زمان، که در جایی در چندجهانی قرار دارد، در حال تجربه فاز انبساط تورمی است. طبق این سناریو، کف فضا-زمان، از طریق مکانیسم تورم، به طور پیوسته جهان های جدیدی را به وجود می آورد (همانطور که قبلاً در فصل اول بحث شد). برخی از این مناطق تورمی در حال گسترش به جهان های جالبی مانند بخش محلی خودمان از فضازمان تبدیل خواهند شد. آنها قوانین فیزیکی دارند که بر شکل گیری کهکشان ها، ستاره ها و سیارات حاکم است. برخی از این مناطق حتی ممکن است زندگی هوشمند را توسعه دهند.

این ایده هم معنای فیزیکی و هم جذابیت درونی قابل توجهی دارد. حتی اگر جهان ما، منطقه محلی خودمان در فضازمان، به مرگی آهسته و دردناک بمیرد، همیشه جهان های دیگری در اطراف وجود خواهند داشت. همیشه چیز دیگری وجود خواهد داشت. اگر چندجهان از منظری بزرگتر نگریسته شود، که کل مجموعه کیهان ها را در بر می گیرد، آنگاه می توان آن را واقعاً ابدی در نظر گرفت.

این تصویر از تکامل کیهانی، یکی از آزاردهنده‌ترین پرسش‌هایی را که در کیهان‌شناسی قرن بیستم مطرح شده، کنار می‌زند: اگر جهان در یک انفجار بزرگ که فقط ده میلیارد سال پیش رخ داد آغاز شد، قبل از آن انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است؟این پرسش دشوار «چه چیزی بود وقتی هنوز هیچ چیز وجود نداشت» به عنوان مرز بین علم و فلسفه، بین فیزیک و متافیزیک عمل می کند. ما می‌توانیم قانون فیزیکی را در زمان‌های گذشته به زمانی تعمیم دهیم که کیهان تنها 10 تا 43 ثانیه سن داشته است، اگرچه با نزدیک شدن به این نقطه، عدم قطعیت دانش ما افزایش می‌یابد، و دوره‌های قبلی عموماً برای روش‌های علمی مدرن غیرقابل دسترس هستند. با این حال، علم ثابت نمی ماند و پیشرفت هایی در این زمینه شروع شده است. در چارچوب وسیع‌تری که مفهوم چندجهانی و تورم ابدی ارائه می‌کند، ما واقعاً می‌توانیم پاسخ را فرموله کنیم: قبل از انفجار بزرگ، منطقه‌ای کف آلود از فضازمان پرانرژی وجود داشت (و هنوز هم وجود دارد). از این کف کیهانی، حدود ده میلیارد سال پیش، کیهان خود ما متولد شد که امروزه به تکامل خود ادامه می دهد. به همین ترتیب، جهان های دیگر به تولد ادامه می دهند، و این روند می تواند بی پایان ادامه یابد. مسلماً این پاسخ کمی مبهم و شاید کمی رضایت بخش باقی می ماند. با این وجود، فیزیک قبلاً به نقطه‌ای رسیده است که حداقل می‌توانیم به این سؤال دیرینه بپردازیم.

با مفهوم چندجهانی، به سطح بعدی انقلاب کوپرنیک می رسیم. همانطور که سیاره ما در منظومه شمسی ما جایگاه ویژه ای ندارد و منظومه شمسی ما جایگاه ویژه ای در کیهان ندارد، جهان ما نیز جایگاه ویژه ای در مخلوط غول پیکر کیهانی جهان ها ندارد. .

فضا-زمان جهان ما با افزایش سن پیچیده تر می شود. در همان آغاز، درست پس از انفجار بزرگ، جهان ما بسیار صاف و همگن بود. چنین شرایط اولیه برای تکامل جهان به شکل مدرن آن ضروری بود. با این حال، با تکامل کیهان، در نتیجه فرآیندهای کهکشانی و ستاره‌ای، سیاه‌چاله‌ها تشکیل می‌شوند که با تکینگی‌های درونی خود در فضا-زمان نفوذ می‌کنند. بنابراین، سیاهچاله‌ها چیزی را ایجاد می‌کنند که می‌توان آن را چاله‌ای در فضازمان در نظر گرفت. در اصل، این تکینگی ها می توانند ارتباطی با جهان های دیگر نیز ایجاد کنند. همچنین ممکن است اتفاق بیفتد که در تکینگی یک سیاهچاله جهان های جدیدی متولد شوند - جهان های کودک که در فصل پنجم در مورد آنها صحبت کردیم. در این صورت، جهان ما می تواند جهان جدیدی را به دنیا بیاورد که از طریق یک سیاهچاله به جهان ما متصل است.

اگر این زنجیره استدلال تا پایان منطقی خود دنبال شود، سناریوی بسیار جالبی برای تکامل جهان‌ها در چندجهانی به وجود می‌آید. اگر جهان‌ها بتوانند جهان‌های جدیدی را به دنیا بیاورند، ممکن است مفاهیم وراثت، جهش، و حتی انتخاب طبیعی در نظریه فیزیکی ظاهر شوند. این مفهوم از تکامل توسط لی اسمولین، فیزیکدان و متخصص در نسبیت عام و نظریه میدان کوانتومی دفاع شد.

فرض کنید که تکینگی ها در داخل سیاهچاله ها می توانند جهان های دیگری را به دنیا بیاورند، همانطور که در مورد تولد جهان های جدید که در فصل قبل به آن پرداختیم، چنین است. همانطور که این جهان های دیگر تکامل می یابند، آنها معمولاً ارتباط علی خود را با جهان خودمان از دست می دهند. با این حال، این جهان‌های جدید از طریق یک تکینگی که در مرکز سیاه‌چاله قرار دارد، به جهان ما متصل می‌مانند. - حالا بیایید بگوییم که قوانین فیزیک در این جهان های جدید مشابه قوانین فیزیک در جهان ما هستند، اما نه به طور مطلق. در عمل، این عبارت به این معنی است که ثابت های فیزیکی، مقادیر نیروی بنیادی و جرم ذرات دارای مقادیر مشابه، اما نه معادل هستند. به عبارت دیگر، جهان جدید مجموعه ای از قوانین فیزیکی را از جهان مادر به ارث می برد، اما این قوانین ممکن است کمی متفاوت باشند، که بسیار شبیه به جهش ژن ها در هنگام تولید مثل گیاهان و جانوران زمین است. در این موقعیت کیهانی، رشد و رفتار جهان جدید شبیه به تکامل جهان مادر اصلی خواهد بود، اما نه دقیقاً. بنابراین، این تصویر از وراثت جهان ها کاملاً مشابه تصویر اشکال حیات بیولوژیکی است.

با وراثت و جهش، این اکوسیستم جهان ها امکان شگفت انگیز طرح تکاملی داروین را به خود می گیرد. از دیدگاه کمولوژیک-داروینی، جهان های "موفق" آنهایی هستند که تعداد زیادی سیاهچاله ایجاد می کنند. از آنجایی که سیاهچاله ها از شکل گیری و مرگ ستارگان و کهکشان ها به وجود می آیند، این جهان های موفق باید دارای تعداد زیادی ستاره و کهکشان باشند. علاوه بر این، تشکیل سیاهچاله ها زمان زیادی می برد. کهکشان ها در جهان ما در طی یک دوره حدود یک میلیارد سال شکل می گیرند. ستارگان پرجرم در مدت زمان کوتاه تری زندگی می کنند و می میرند که در میلیون ها سال اندازه گیری می شود. برای اجازه دادن به تشکیل تعداد زیادی از ستاره ها و کهکشان ها، هر جهان موفقی نه تنها باید مقادیر صحیح ثابت های فیزیکی را داشته باشد، بلکه باید عمر نسبتاً طولانی نیز داشته باشد. با وجود ستارگان، کهکشان ها و عمر طولانی، جهان ممکن است به خوبی اجازه توسعه حیات را بدهد. به عبارت دیگر، جهان‌های موفق به‌طور خودکار تقریباً ویژگی‌های مناسبی برای پیدایش اشکال حیات بیولوژیکی دارند.

تکامل مجموعه پیچیده کیهان ها به عنوان یک کل مشابه تکامل بیولوژیکی روی زمین است. جهان های موفق تعداد زیادی سیاهچاله ایجاد می کنند و تعداد زیادی از جهان های جدید را به وجود می آورند. این "نوزادان" نجومی انواع مختلفی از قوانین فیزیکی را با تغییرات جزئی از جهان مادر خود به ارث می برند. آن جهش‌هایی که منجر به تشکیل سیاه‌چاله‌های بیشتر می‌شوند، منجر به تولید «کودکان» بیشتر نیز می‌شوند. با تکامل این اکوسیستم جهان‌ها، رایج‌ترین جهان‌هایی هستند که تعداد باورنکردنی سیاه‌چاله‌ها، ستاره‌ها و کهکشان‌ها را تشکیل می‌دهند. همین کیهان ها بیشترین شانس زندگی را دارند. جهان ما، به هر دلیلی، فقط ویژگی هایی دارد که عمر طولانی داشته باشد و ستاره ها و کهکشان های زیادی را تشکیل دهد: طبق این طرح وسیع داروینی، جهان خودمان موفق است. از این منظر بزرگتر، جهان ما نه غیر معمول است و نه به خوبی تنظیم شده است. بلکه یک جهان معمولی و در نتیجه مورد انتظار است. اگرچه این تصویر از تکامل همچنان حدسی و بحث برانگیز است، اما توضیحی زیبا و قانع کننده برای اینکه چرا جهان ما دارای ویژگی هایی است که مشاهده می کنیم ارائه می دهد.

در زندگی‌نامه کیهان پیش روی شما، توسعه جهان را از آغاز درخشان و منحصربه‌فرد آن، از طریق آسمان‌های گرم و آشنا دوران مدرن، از میان بیابان‌های یخ‌زده عجیب تا مرگ نهایی آن در تاریکی ابدی دنبال کرده‌ایم. همانطور که ما سعی می کنیم حتی عمیق تر به ورطه تاریک نگاه کنیم، توانایی های پیش بینی ما به طور قابل توجهی بدتر می شود. در نتیجه، سفرهای فرضی ما در زمان کیهانی باید در برخی از دوره‌های آینده تکمیل شود، یا حداقل به طرز وحشتناکی ناقص شود. در این کتاب ما یک مقیاس زمانی ایجاد کرده ایم که صدها دهه کیهان شناسی را در بر می گیرد. برخی از خوانندگان بدون شک احساس خواهند کرد که ما روایت خود را با اطمینان بیش از حد پیش برده ایم، در حالی که برخی دیگر ممکن است تعجب کنند که چگونه می توانستیم در نقطه ای متوقف شویم که در مقایسه با ابدیت، به همان آغاز بسیار نزدیک است.

یک چیز می توانیم مطمئن باشیم. کیهان در سفر خود به تاریکی آینده، ترکیبی قابل توجه از گذرا و تغییر ناپذیری را به نمایش می گذارد که به شدت در هم تنیده شده اند. و اگرچه خود کیهان در آزمون زمان مقاومت خواهد کرد، اما در آینده عملاً چیزی باقی نخواهد ماند که حتی از راه دور به زمان حال شبیه باشد. ماندگارترین ویژگی جهان همیشه در حال تکامل ما تغییر است. و این روند جهانی تغییر مداوم مستلزم یک دیدگاه کیهانی گسترده است، به عبارت دیگر، یک تغییر کامل در دیدگاه ما از بزرگترین مقیاس ها. از آنجایی که جهان دائماً در حال تغییر است، ما باید سعی کنیم دوران کیهان شناسی فعلی، سال جاری و حتی امروز را درک کنیم. هر لحظه در تاریخ آشکار فضا، فرصتی منحصر به فرد، فرصتی برای دستیابی به عظمت، ماجرایی برای زندگی کردن را ارائه می دهد. طبق اصل زمان کوپرنیک، هر دوره آینده مملو از احتمالات جدید است.

با این حال، اظهار منفعلانه در مورد اجتناب ناپذیر بودن حوادث کافی نیست و "بدون عزا، بگذار آنچه باید اتفاق بیفتد." قسمتی که اغلب به هاکسلی نسبت داده می‌شود می‌گوید: «اگر شش میمون را در ماشین‌های تحریر بگذاری و بگذاری هرچه می‌خواهند برای میلیون‌ها سال تایپ کنند، در نهایت همه کتاب‌های موزه بریتانیا را خواهند نوشت.» این میمون‌های خیالی مدت‌هاست که هر زمان که درباره یک فکر مبهم یا غیرقابل دفاع صحبت می‌شود، به عنوان تأییدی بر رویدادهای باورنکردنی یا حتی برای کم‌اهمیت تلویحی دستاوردهای بزرگ دست‌های بشر، به عنوان مثال نام برده می‌شوند، با این تلقین که آنها چیزی بیش از یک حادثه مبارک در میان نیستند. شکست های بزرگ به هر حال، اگر اتفاقی بیفتد، مطمئناً اتفاق خواهد افتاد، درست است؟

با این حال، حتی درک ما از آینده فضا، که هنوز در مراحل ابتدایی است، پوچی آشکار این دیدگاه را آشکار می کند. یک محاسبه ساده نشان می‌دهد که تقریباً نیم میلیون دهه کیهان‌شناسی (سال‌های بسیار بیشتر از تعداد پروتون‌های کیهان) طول می‌کشد تا میمون‌هایی که به‌طور تصادفی انتخاب شده‌اند فقط یک کتاب بسازند.

مقدر است که جهان به طور کامل شخصیت خود را تغییر دهد، و بیش از یک بار، قبل از اینکه همین میمون ها حتی شروع به انجام وظیفه ای کنند که به آنها محول شده است. در کمتر از صد سال، این میمون ها از پیری خواهند مرد. در پنج میلیارد سال، خورشید که به یک غول سرخ تبدیل شده است، زمین و با آن تمام ماشین‌های تحریر را خواهد سوزاند. در چهارده دهه کیهان شناسی، تمام ستارگان کیهان سوخته و میمون ها دیگر قادر به دیدن کلید ماشین تحریر نخواهند بود. تا دهه بیستم کیهان شناسی، کهکشان یکپارچگی خود را از دست خواهد داد و میمون ها شانس بسیار واقعی برای بلعیده شدن توسط سیاهچاله در مرکز کهکشان خواهند داشت. و حتی پروتون‌هایی که میمون‌ها و کارشان را می‌سازند، پیش از انقضای چهل دهه کیهان‌شناختی از بین می‌روند: باز هم، مدت‌ها قبل از اینکه کار هرکولی آن‌ها حتی به اندازه‌ی کافی پیش رفته باشد. اما حتی اگر میمون‌ها می‌توانستند از این فاجعه جان سالم به در ببرند و به کار خود در درخشش ضعیفی که از سیاهچاله‌ها ساطع می‌شود ادامه دهند، تلاش‌های آنها در صدمین دهه کیهان‌شناسی، زمانی که آخرین سیاه‌چاله‌ها در یک انفجار جهان را ترک می‌کنند، بی‌نتیجه می‌ماند. اما حتی اگر میمون‌ها از این فاجعه جان سالم به در می‌بردند و مثلاً تا یکصد و پنجاهمین دهه کیهان‌شناسی زندگی می‌کردند، فقط به این فرصت دست می‌یافتند که با خطر شدید انتقال فاز کیهانی روبرو شوند.

و اگرچه تا صد و پنجاهمین دهه کیهان‌شناسی، میمون‌ها، ماشین‌های تحریر و ورق‌های چاپی بیش از یک‌بار از بین خواهند رفت، البته خود زمان به پایان نخواهد رسید. همانطور که به تاریکی آینده خیره می شویم، بیشتر به دلیل کمبود تخیل و شاید نارسایی درک فیزیکی محدود می شویم تا مجموعه ای واقعاً پراکنده از جزئیات. سطوح انرژی پایین تر و به نظر فقدان فعالیتی که در انتظار کیهان است، بیش از آن با افزایش زمان در دسترس آن جبران می شود. ما می توانیم با خوش بینی به آینده ای مبهم نگاه کنیم. و اگرچه جهان دنج ما قرار است ناپدید شود، تعداد زیادی از رویدادهای جالب فیزیکی، نجومی، بیولوژیکی و شاید حتی فکری هنوز در بال در انتظار هستند زیرا جهان ما به سفر خود به سمت تاریکی ابدی ادامه می دهد.

چندین بار در طول این تاریخ کیهان با امکان ارسال سیگنال به جهان های دیگر مواجه شده ایم. به عنوان مثال، اگر بتوانیم یک جهان را در یک محیط آزمایشگاهی ایجاد کنیم، یک سیگنال رمزگذاری شده می تواند قبل از از دست دادن ارتباط علی با جهان خودمان به آن منتقل شود. اما اگر بتوانید چنین پیامی را ارسال کنید، چه چیزی در آن می‌نویسید؟

احتمالاً می خواهید جوهر تمدن ما را حفظ کنید: هنر، ادبیات و علم. هر خواننده ای در مورد اینکه چه بخش هایی از فرهنگ ما باید به این ترتیب حفظ شود، ایده ای خواهد داشت. در حالی که هر کس نظر خود را در مورد این موضوع خواهد داشت، اما اگر حداقل پیشنهادی برای بایگانی بخشی از فرهنگ خود ندهیم، بسیار غیر وجدان عمل می کنیم. به عنوان مثال، ما یک نسخه محصور شده از علم، یا دقیق تر، فیزیک و نجوم را ارائه می دهیم. از جمله اساسی ترین پیام ها ممکن است موارد زیر باشد:

ماده از اتم ها تشکیل شده است که به نوبه خود از ذرات کوچکتری تشکیل شده اند.

در فواصل کوچک، ذرات خواص موجی از خود نشان می دهند.

طبیعت توسط چهار نیروی اساسی اداره می شود.

جهان از فضا-زمان در حال تکامل تشکیل شده است.

جهان ما شامل سیارات، ستاره ها و کهکشان ها است.

سیستم های فیزیکی به حالت های کم انرژی و افزایش بی نظمی تبدیل می شوند.

این شش نکته که نقش جهانی آنها باید تا کنون مشخص باشد را می توان گنجینه دستاوردهای ما در علوم فیزیکی دانست. شاید اینها مهمترین مفاهیم فیزیکی باشند که تمدن ما تا به امروز کشف کرده است. اما اگر این مفاهیم گنجینه هستند، قطعاً تاج گذاری آنها باید روش علمی باشد. اگر روش علمی وجود داشته باشد، با توجه به زمان و تلاش کافی، همه این نتایج به طور خودکار به دست می آیند. اگر بتوان تنها یک مفهوم را که نشان دهنده دستاوردهای فکری فرهنگ ماست به جهان دیگری منتقل کرد، ارزشمندترین پیام روش علمی بود.

برجسته ترین نظریه در مورد چگونگی آغاز جهان بیگ بنگ است، جایی که همه مواد ابتدا به عنوان یک تکینگی وجود داشتند، یک نقطه بی نهایت متراکم در یک فضای کوچک. سپس چیزی باعث شد که او منفجر شود. ماده با سرعتی باورنکردنی منبسط شد و در نهایت کیهانی را که امروز می بینیم تشکیل داد.

همانطور که ممکن است حدس بزنید، بیگ کرانچ مخالف بیگ بنگ است. هر چیزی که به لبه های کیهان پراکنده شده است تحت تأثیر گرانش فشرده می شود. بر اساس این نظریه، گرانش انبساط ناشی از انفجار بزرگ را کاهش می دهد و در نهایت همه چیز به همان نقطه باز می گردد.

1. مرگ گرمایی اجتناب ناپذیر کیهان.

مرگ گرمایی را دقیقاً برعکس Big Crunch در نظر بگیرید. در این مورد، گرانش برای غلبه بر انبساط به اندازه کافی قوی نیست، زیرا جهان به سادگی در مسیر انبساط تصاعدی است. کهکشان ها مانند عاشقان ستارگان از یکدیگر دور می شوند و شب فراگیر بین آنها گسترده تر و گسترده تر می شود.

جهان از قوانین مشابه هر سیستم ترمودینامیکی پیروی می کند، که در نهایت ما را به توزیع یکنواخت گرما در سراسر جهان هدایت می کند. سرانجام، کل جهان تاریک خواهد شد.

1. مرگ گرمایی ناشی از سیاهچاله ها

بر اساس یک نظریه رایج، بیشتر ماده در جهان حول سیاهچاله ها می چرخد. فقط به کهکشان هایی نگاه کنید که سیاهچاله های بسیار پرجرم در مرکز خود دارند. بسیاری از نظریه سیاه چاله شامل مصرف ستاره ها یا حتی کل کهکشان ها به هنگام سقوط در افق رویداد این چاله است.

در نهایت، این سیاهچاله ها بیشتر مواد را مصرف خواهند کرد و ما در یک جهان تاریک رها خواهیم شد.

1. اتمام وقت.

اگر چیزی ابدی است، پس قطعا زمان است. چه جهان هستی باشد چه نباشد، زمان همچنان می گذرد. در غیر این صورت، هیچ راهی برای تشخیص یک لحظه از لحظه دیگر وجود نخواهد داشت. اما اگر زمان از دست برود و فقط ثابت بماند چه؟ اگر لحظه های دیگری نباشد چه؟ درست همان لحظه در زمان. برای همیشه.

فرض کنید ما در جهانی زندگی می کنیم که زمان در آن هرگز به پایان نمی رسد. با زمان بی نهایت، هر چیزی که می تواند اتفاق بیفتد، 100 درصد احتمال دارد اتفاق بیفتد. اگر زندگی ابدی داشته باشید، تناقض رخ خواهد داد. شما به طور نامحدود زندگی می کنید، بنابراین هر چیزی که می توان تضمین کرد اتفاق می افتد (و بی نهایت بار اتفاق می افتد). توقف زمان نیز می تواند اتفاق بیفتد.

1. برخورد بزرگ

Big Crash شبیه Big Crunch است، اما بسیار خوش بینانه تر. همین سناریو را تصور کنید: گرانش انبساط کیهان را کند می کند و همه چیز به یک نقطه منقبض می شود. در این نظریه، نیروی این انقباض سریع برای شروع یک انفجار بزرگ دیگر کافی است و جهان دوباره شروع می شود.

فیزیکدانان این توضیح را نمی پسندند، بنابراین برخی از دانشمندان استدلال می کنند که شاید جهان تا آخر راه به سمت تکینگی برنگردد. در عوض، وقتی توپ را روی زمین می‌زنید، خیلی محکم فشرده می‌شود و سپس با نیرویی شبیه به یک توپ به عقب فشار می‌دهد.

1. بیگ ریپ.

صرف نظر از اینکه جهان چگونه به پایان می رسد، دانشمندان هنوز نیازی به استفاده از کلمه (به طرز وحشتناکی کم گفته) "بزرگ" برای توصیف آن احساس نمی کنند. در این نظریه، نیرویی نامرئی به نام «انرژی تاریک» باعث شتاب انبساط کیهان می شود که همان چیزی است که ما مشاهده می کنیم. در نهایت، سرعت آنقدر افزایش می یابد که ماده شروع به شکستن به ذرات کوچک می کند. اما جنبه روشنی برای این تئوری وجود دارد.

1. اثر فراپایداری خلاء.

این نظریه به این ایده بستگی دارد که جهان موجود در وضعیت بسیار ناپایدار قرار دارد. اگر به مقادیر ذرات فیزیک کوانتومی نگاه کنید، می توانید این فرض را داشته باشید که جهان ما در آستانه ثبات است.

برخی از دانشمندان معتقدند که میلیاردها سال دیگر، جهان در آستانه نابودی قرار خواهد گرفت. وقتی این اتفاق می افتد، در نقطه ای از جهان، یک حباب ظاهر می شود. به آن به عنوان یک جهان جایگزین فکر کنید. این حباب با سرعت نور در همه جهات منبسط می شود و هر چیزی را که لمس می کند از بین می برد. در نهایت، این حباب همه چیز در جهان را نابود خواهد کرد.

1. سد موقت

از آنجایی که قوانین فیزیک در یک چندجهانی بی نهایت معنا ندارند، تنها راه برای درک این مدل این است که فرض کنیم اگر چیزی یک مرز واقعی وجود دارد، یک مرز فیزیکی از جهان هستی، و هیچ چیز نمی تواند فراتر رود. و طبق قوانین فیزیک، در 3.7 میلیارد سال آینده، از سد زمانی عبور خواهیم کرد و جهان برای ما به پایان خواهد رسید.

1. این اتفاق نمی افتد (زیرا ما در یک چندجهانی زندگی می کنیم).

در سناریوی چندجهانی، با جهان‌های بی‌نهایت، این جهان‌ها می‌توانند در جهان‌های موجود یا خارج شوند. آنها می توانند از بیگ بنگ ها بوجود بیایند، توسط بیگ کرانچ ها یا پارگی ها نابود شوند، اما این مهم نیست، زیرا همیشه جهان های جدید بیشتر از جهان های نابود شده وجود خواهند داشت.

1. جهان ابدی.

آه، این ایده قدیمی که جهان همیشه بوده و همیشه خواهد بود. این یکی از اولین مفاهیمی است که مردم در مورد ماهیت جهان ایجاد کردند، اما یک پیچ جدید در این نظریه وجود دارد که کمی جالب تر به نظر می رسد، خوب، جدی.

به جای یک تکینگی و بیگ بنگ که خود زمان را آغاز کرد، زمان می توانست قبلا وجود داشته باشد. در این مدل، جهان چرخه ای است و برای همیشه به انبساط و انقباض ادامه خواهد داد.

در 20 سال آینده، ما می توانیم با اطمینان بیشتری بگوییم که کدام یک از این تئوری ها با واقعیت مطابقت دارد. و شاید پاسخ این سوال را پیدا کنیم که جهان ما چگونه آغاز شد و چگونه پایان خواهد یافت.

, فشار بزرگ(eng. Big Crunch، اصطلاح Big Clap نیز استفاده می شود) یکی از سناریوهای احتمالی برای آینده کیهان است که در آن انبساط کیهان در طول زمان به فشرده سازی تغییر می کند و جهان فرو می ریزد و در نهایت به فروپاشی می رسد. یک تکینگی

مرور

اگر کیهان در فضا محدود باشد، و سرعت انبساط از سرعت فرار تجاوز نکند، آنگاه جاذبه گرانشی ترکیبی تمام ماده آن در نهایت انبساط کیهان را متوقف کرده و باعث انقباض آن می شود. با توجه به افزایش آنتروپی، الگوی فشرده سازی با انبساط معکوس زمان بسیار متفاوت خواهد بود. در حالی که جهان اولیه بسیار همگن بود، جهان در حال کوچک شدن به گروه‌های مجزا و منزوی تقسیم می‌شود. در نهایت، همه مواد به سیاهچاله ها فرو می ریزند، که سپس به هم می پیوندند و منجر به یک سیاهچاله می شود - تکینگی Big Crunch.

ثابت هابل وضعیت فعلی انبساط کیهان را تعیین می کند، نیروی گرانش به چگالی و فشار ماده در کیهان بستگی دارد و نسبت آنها با چگالی بحرانی کیهان تعیین می شود. اگر چگالی کیهان بیشتر از حد بحرانی باشد، نیروهای گرانشی انبساط کیهان را متوقف کرده و شروع به انقباض خواهد کرد. اگر چگالی کیهان کمتر از حد بحرانی باشد، جهان به انبساط ادامه خواهد داد و نیروهای گرانشی برای توقف این انبساط کافی نخواهند بود. این سناریوی توسعه منجر به نتیجه ای می شود که به عنوان "انجماد بزرگ" شناخته می شود، جایی که جهان با انبساط سرد می شود و به حالت آنتروپی می رسد [ ] . برخی از نظریه ها می گویند که جهان می تواند به همان جایی که شروع شده است فرو بریزد، و سپس یک انفجار بزرگ جدید رخ دهد، و چنین چرخه هایی از انقباض-انبساط برای همیشه ادامه خواهد داشت.