11 удивительных вещей, которые произойдут до конца существования Вселенной. Часть 2.

11 удивительных вещей, которые произойдут до конца существования Вселенной. Часть 2.
11 удивительных вещей, которые произойдут до конца существования Вселенной. Часть 2.
Появится атом нового типа
После того, как от нашей Вселенной останется лишь несколько субатомных частиц, может показаться, что говорить больше не о чем. Но жизнь может появиться даже в этом худшем из миров.

Многие годы исследователи частиц говорили о позитронии, атомоподобной связи позитрона и электрона. Две этих частицы имеют противоположные заряды. (Позитрон — это античастица электрона). Следовательно, будут электромагнитно притягиваться. Когда пара таких частиц начнет взаимодействовать, у них могут появиться рудиментарные орбиты и поведение атомов.
Поскольку позитроний будет редким, назвать эту модель позитрониевой «химии» полной нельзя. Но из этих странных «атомов» могут выйти весьма любопытные вещи. Во-первых, они смогут существовать на гигантских орбитах, покрывающих межзвездные пространства. Пока две частицы взаимодействуют, они смогут сохранять пару независимо от расстояний.
Во время эпохи черных дыр некоторые из этих «атомов» будут иметь диаметры, охватывающие расстояния больше, чем наша нынешняя наблюдаемая Вселенная. Состоящие из лептонов позитрониевые атомы переживут распад протона и пройдут через эпоху черных дыр. Кроме того, черные дыры будут создавать позитрониевые атомы в процессе излучения. По прошествии определенного времени распадутся и позитрон-электронные пары. Но до этого Вселенная может родить совершенно неописуемую жизнь.
Все замедлится, даже самая мысль
Когда эпоха черных дыр подойдет к концу и даже эти звездные гиганты исчезнут в темноте, в нашей Вселенной останется лишь несколько вещей, в основном диффузные субатомные частицы и оставшиеся атомы позитрония. После этого во Вселенной все будет происходить чрезвычайно медленно, любое событие может длиться эоны. По мнению некоторых теоретических физиков, таких как Фримен Дайсон, в это время во Вселенной может снова появиться жизнь.
Через долгое-долгое время органическая эволюция может начать развиваться из позитрония. Существа, которые появятся, будут очень отличаться от всего, что мы знаем. Например, они могут быть огромными, охватывая межзвездные расстояния. Поскольку во Вселенной ничего больше не останется, им будет где развернуться. Но поскольку эти формы жизни будут огромными, думать они будут намного медленнее нас. На самом деле, на создание даже одной мысли у такого создания могут уйти триллионы лет.
Нам это может показаться странным, но поскольку эти существа будут существовать на огромных временных отрезках, такая мысль будет для них мгновенной. Они будут существовать невероятно долго, наблюдая за тем, как Вселенная пролетает мимо них. Но и они канут в Лету.
Конец «макрофизики»
К этому моменту Вселенная достигнет практически максимального состояния энтропии, то есть станет однородным полем энергии и нескольких субатомных частиц. Это будет после эпохи черных дыр, много позже после 10100 года. Пространство расширится так сильно, а темная энергия станет настолько мощной, что даже черные дыры перестанут существовать и Вселенная лишится массивных объектов.
Трудно представить себе такую Вселенную. Вы только вдумайтесь: звезды перестанут формироваться, поскольку субатомные частицы, из которых состоит материя, будут разделены такими расстояниями, что никак не смогут встретиться, путешествуя со скоростью света. Даже атомы позитрония не смогут появиться.
Физике настанет конец. Единственной физической моделью, которая продолжит работать, будет квантовая механика. Квантовые эффекты будут происходить даже на огромных межзвездных расстояниях, в гигантских временных рамках. В конце концов, температура Вселенной упадет до абсолютного нуля: не останется энергии, которую можно было бы превратить в работу. В некоторых моделях расширение пространства будет расти, разрывая пространство-время на части. Вселенная прекратит свое существование.
Можно ли сбежать от всего этого?
До сих пор наше путешествие к концу Вселенной сопровождалось лишь мрачными и депрессивными событиями. Но физики не теряют оптимизма и набрасывают для человечества возможные способы пережить конец времен и даже заново запустить нашу Вселенную.
Самый многообещающий способ сбежать из нашей Вселенной с максимальной энтропией — использовать черные дыры, пока распад фотоны не сделает жизнь невозможной. Черные дыры остаются весьма загадочными объектами, но теоретики предлагают использовать их для выхода в новые вселенные.
Современная теория предполагает, что пузырьковые вселенные постоянно рождаются в нашей собственной Вселенной, образуя новые вселенные с материей и возможностью для жизни. Хокинг полагает, что черные дыры могут быть выходами в эти новые вселенные. Но есть одна проблема. Как только вы пересекаете границу черной дыры, пути назад нет. Поэтому если человечество решит отправиться в черную дыру, это будет поездка в один конец.
Для начала придется найти достаточно массивную вращающуюся черную дыру, чтобы пережить поездку через горизонт событий. Вопреки распространенному мнению, через массивные черные дыры безопаснее путешествовать. Космические путешественники будущего могут надеяться, что поездка не закончится плачевно, но никак не смогут связаться со своими друзьями по эту сторону черной дыры и сообщить им о результате. Каждая поездка будет прыжком веры.
Но есть способ убедиться, что по ту сторону нас ждет новая вселенная. По мнению Алана Гута, новорожденной Вселенной нужно всего 1089 протонов, 1089 электронов, 1089 позитронов, 1089 нейтрино, 1089 антинейтрино, 1079 протонов и 1079 нейтронов для старта. Может показаться, что это много, но в сумме это не больше кирпича.
Люди будущего могли бы произвести ложный вакуум — область пространства с потенциалом для расширения — с помощью сверхсильного гравитационного поля. В далеком будущем люди могли бы заполучить технологию для создания ложного вакуума и начать собственную вселенную. Поскольку изначальная инфляция вселенной длится долю секунды, новая вселенная расширится мгновенно и станет новым домом для людей. Быстрый прыжок через червоточину — и мы спасены.
Случайное квантовое туннелирование может перезапустить вселенную
Что будет со Вселенной, которую мы оставили позади? Через некоторое время она наконец достигнет максимальной энтропии и станет совершенно непригодной для жизни. Но даже в этой мертвой вселенной у жизни будет шанс. Исследователи квантовой механики знают об эффекте квантового туннелирования. Это когда субатомная частица может войти в энергетическое состояние, невозможное классически.
В классической механике, например, мяч не может спонтанно взять и закатиться на холм. Это запрещенное энергетическое состояние. У элементарных частиц также есть запрещенные энергетические состояния с точки зрения классической механики, но квантовая механика переворачивает все с ног на голову. Некоторые частицы могут «туннелировать» в эти энергетические состояния.
Этот процесс уже происходит в звездах. Но применительно к концу вселенной возникает странная возможность. Частицы в классической статистической механике не могут переходить от более высокого состояния энтропии на более низкое. Но с квантовым туннелированием — могут и будут. Физики Шон Кэрролл и Дженнифер Чен предложили идею, что через определенное время квантовое туннелирование может спонтанно уменьшить энтропию в мертвой вселенной, привести к новому Большому Взрыву и перезапуску вселенной. Но не задерживайте дыхание. Чтобы спонтанное уменьшение энтропии случилось, придется ждать 1010^10^56 лет.
Есть и другая теория, которая дает нам надежду на новую вселенную — в этот раз от математиков. В 1890 году Анри Пуанкаре опубликовал свою рекуррентную теорему, согласно которой спустя невероятно долгое время все системы возвращаются в состояние, очень близкое к исходному. Это применимо и к термодинамике, в которой случайные тепловые флуктуации во вселенной с высокой энтропией могут привести к ее возврату в изначальное состояние, после чего все начнется снова. Пройдет время, и Вселенная может сформироваться снова, а существа, которые будут в ней жить, не будут иметь ни малейшего понятия о том, что живут в нашей вселенной.
Нет комментариев. Ваш будет первым!