Melihat alam semesta kita hari ini, sangat senang untuk merasa senang dengan apa yang anda lihat. Bintang-bintang di langit malam kita hanyalah sebahagian kecil, beberapa ribu dari beratus-ratus bilion yang terdapat di Bima Sakti kita. Bima Sakti itu sendiri adalah salah satu triliunan galaksi yang ada di alam semesta yang dapat dilihat, yang membentang ke semua arah selama kira-kira 46 bilion tahun cahaya. Dan semuanya bermula kira-kira 13.8 bilion tahun yang lalu dari keadaan yang panas, padat, cepat dan berkembang yang dikenali sebagai Big Bang.
Dari Big Bang inilah kita mendapat peluang untuk menggambarkan Alam Semesta kita yang penuh dengan jirim dan sinaran dan untuk menghubungkan undang-undang fizik terkenal yang menerangkan bentuk moden kosmos. Tetapi alam semesta terus berkembang. Bintang baru muncul, ruang berkembang. Bagaimana ia akan berakhir? Mari tanya sains.
Apakah akhir alam semesta
Untuk masa yang lama, para saintis yang telah mengkaji struktur dan evolusi alam semesta telah mempertimbangkan tiga kemungkinan berdasarkan fizik sederhana relativiti umum dan konteks pengembangan alam semesta. Di satu pihak, graviti secara aktif menyatukan semuanya; ia adalah daya tarikan yang dikawal oleh jirim dan tenaga dalam semua bentuknya yang terdapat di alam semesta. Sebaliknya, terdapat kadar pengembangan awal yang membezakan semuanya.
Big Bang adalah tembakan, selepas itu perlumbaan terhebat sepanjang masa bermula: antara graviti dan pengembangan alam semesta. Siapa yang akan menang pada akhirnya? Jawapan untuk soalan ini akan menentukan nasib dunia kita.
Kami fikir Alam Semesta mempunyai pilihan berikut:
Video promosi:
- Alam Semesta akan runtuh dalam Mampatan Hebat. Pengembangan akan bermula dengan cepat dan sejumlah besar bahan dan radiasi akan terkoyak. Sekiranya terdapat lebih banyak bahan dan tenaga, alam semesta akan mengembang ke ukuran maksimum tertentu, pengembangan akan membalikkan pengecutan dan alam semesta akan runtuh lagi.
- Alam semesta akan berkembang selamanya dan menuju ke Great Freeze. Semuanya akan bermula seperti di atas, tetapi kali ini jumlah jirim dan tenaga tidak akan cukup untuk menahan pengembangan. Alam semesta akan berkembang selamanya kerana kadar pengembangan terus turun, tetapi tidak pernah mencapai sifar.
- Perluasan Alam Semesta cenderung tanpa simptom ke sifar. Bayangkan satu situasi sempadan antara dua contoh di atas. Satu lagi proton - dan kami runtuh; satu lagi - kami berkembang tanpa had. Dalam kes kritikal ini, Alam Semesta berkembang selamanya, tetapi dengan kelajuan serendah mungkin.
Untuk mengetahui pilihan mana yang betul, kita hanya perlu mengukur seberapa cepat alam semesta berkembang dan bagaimana kadar pengembangan berubah dari masa ke masa. Selebihnya adalah soal fizik.
Ini telah menjadi salah satu cabaran terbesar dalam astrofizik hari ini. Ukur kelajuan alam semesta berkembang dan ketahui bagaimana struktur ruang berubah hari ini. Ukur bagaimana kadar pengembangan telah berubah dari masa ke masa dan ketahui bagaimana struktur ruang telah berubah pada masa lalu.
Gabungkan kedua-dua maklumat ini dan bagaimana kadar pengembangan telah berubah dan apa yang akan membolehkan anda menentukan dari mana alam semesta dibuat dan dalam bahagian apa.
Sejauh yang kita ketahui, berdasarkan pengukuran ini, kami menentukan bahawa Alam Semesta terdiri daripada 0,01% radiasi, 0,1% neutrino, 4,9% jirim biasa, 27% jirim gelap, 68% tenaga gelap. Pencarian ini, yang bagi beberapa orang bermula pada tahun 1920-an, mendapat jawapan yang tidak dijangka pada akhir 1990-an.
Oleh itu, jika tenaga gelap menguasai pengembangan alam semesta, apakah maksudnya bagi nasib kita? Semuanya bergantung pada bagaimana - atau jika - tenaga gelap berkembang dari masa ke masa. Berikut adalah lima pilihan.
Tenaga gelap adalah pemalar kosmologi yang dominan dalam pengembangan. Ini adalah lalai dan mengambil kira data terbaik kami. Walaupun jirim menjadi kurang padat ketika alam semesta mengembang, mencair ketika kelantangan mengembang, tenaga gelap mewakili jumlah tenaga bukan sifar yang wujud dalam kain ruang itu sendiri. Semasa alam semesta mengembang, ketumpatan tenaga gelap tetap berterusan, yang menyebabkan pengembangan sentiasa positif.
Ini menghasilkan alam semesta yang berkembang secara eksponensial dan akhirnya akan mendorong apa sahaja yang bukan merupakan sebahagian daripada kumpulan tempatan kita. Sudah 97% Alam Semesta yang kelihatan menjadi tidak dapat diakses dalam keadaan seperti itu.
Tenaga gelap bersifat dinamik dan menjadi lebih kuat dari masa ke masa. Tenaga gelap nampaknya merupakan bentuk tenaga baru yang wujud di ruang itu sendiri, yang menunjukkan bahawa ia mempunyai ketumpatan tenaga yang tetap. Tetapi ia juga boleh berubah dari masa ke masa. Salah satu cara yang mungkin untuk berubah adalah secara beransur-ansur meningkat, yang akan menyebabkan percepatan dalam kadar pengembangan alam semesta.
Objek jauh tidak hanya akan menjauh dari kita, tetapi melakukannya dengan lebih cepat dan lebih pantas. Lebih buruk lagi, objek yang kini terikat secara graviti - seperti kelompok galaksi, galaksi individu, sistem suria, dan bahkan atom - suatu hari akan melepaskannya kerana tenaga gelap mengeras. Pada saat-saat terakhir kewujudan alam semesta, zarah subatom dan struktur ruang-waktu itu sendiri akan terkoyak. Nasib ini - the Big Rip - adalah pilihan kedua kami.
Tenaga gelap bersifat dinamik dan semakin lemah dari masa ke masa. Bagaimana lagi tenaga gelap boleh berubah? Daripada menguatkan, ia mungkin melemah. Sudah tentu, kadar pengembangannya konsisten dengan jumlah tenaga yang tetap milik ruang itu sendiri, tetapi ketumpatan tenaga ini juga dapat berkurang.
Sekiranya ia lemah menjadi sifar, semuanya akan mencapai salah satu kemungkinan yang dinyatakan di atas: The Great Freeze. Alam semesta akan mengembang, tetapi tanpa jirim dan bentuk tenaga yang mencukupi untuk membantunya runtuh lagi.
Sekiranya kerusakan berubah menjadi negatif, ia boleh menyebabkan kemungkinan lain: Pengecutan Besar. Alam semesta akan dipenuhi dengan tenaga yang melekat di angkasa, yang tiba-tiba akan menukar tanda dan menyebabkan ruang berkontrak. Pilihan ini juga mungkin.
Tenaga gelap akan berubah menjadi bentuk tenaga lain yang meremajakan alam semesta. Sekiranya tenaga gelap tidak hancur, tetapi tetap berterusan atau semakin meningkat, kemungkinan lain akan timbul. Tenaga ini yang wujud dalam ruang ruang mungkin tidak selalu kekal dalam bentuk ini. Sebaliknya, ia dapat berubah menjadi materi dan radiasi, mirip dengan apa yang terjadi ketika inflasi kosmik berakhir dan Big Bang bermula.
Sekiranya tenaga gelap tetap berterusan hingga ke tahap ini, ia akan menghasilkan versi Big Bang pijar yang sangat, sangat sejuk dan meresap, di mana hanya neutrino dan foton yang dapat membuatnya sendiri. Tetapi jika intensiti tenaga gelap meningkat, ia dapat menyebabkan keadaan yang serupa dengan inflasi, diikuti dengan Big Bang yang baru dan sangat panas. Ini adalah kaedah termudah untuk meremajakan Alam Semesta dengan parameter yang diberikan.
Tenaga gelap dikaitkan dengan tenaga sifar dari vakum kuantum dan akan reput, menghancurkan alam semesta kita. Ini adalah peluang paling merosakkan dari semua. Bagaimana jika tenaga gelap bukan jumlah ruang kosong yang sebenarnya dalam konfigurasi tenaga terendah, tetapi apakah hasil simetri di Alam Semesta awal, ketika mereka berada dalam konfigurasi dengan minimum yang salah?
Sekiranya demikian, mesti ada cara untuk membuat terowong kuantum menjadi keadaan tenaga yang lebih rendah dengan mengubah undang-undang fizik dan menghilangkan semua keadaan terikat (iaitu zarah) bidang kuantum hari ini. Sekiranya vakum kuantum tidak stabil dalam pengertian ini, maka di mana sahaja kemerosotan ini berlaku, hasilnya akan menjadi pemusnahan segala sesuatu di alam semesta melalui gelembung yang menyebarkan pada kelajuan cahaya. Sekiranya isyarat seperti itu sampai kepada kita, kita juga akan berakhir.
Walaupun kita tidak tahu kemungkinan mana yang akan berlaku untuk Alam Semesta kita, data tersebut hanya dengan suara panik untuk memilih pilihan pertama: tenaga gelap semestinya tetap. Pada masa ini, pemerhatian kami tentang bagaimana alam semesta telah berkembang - terutamanya berkat sinaran latar gelombang mikro kosmik dan struktur alam semesta berskala besar - memberikan had yang teruk pada seberapa banyak ruang untuk tenaga gelap berubah.
Ilya Khel
