Коллапс вселенной: Коллапс Вселенной может произойти быстрее, чем ожидалось

Коллапс Вселенной может произойти быстрее, чем ожидалось

Привет, Гость!

Войти

Главная »
Блоги Экспертов И ИТ-Компаний »
Коллапс Вселенной может произойти быстрее, чем ожидалось

Возможность размещать посты на проекте остановлена

Редакция CNews готова принять пресс-релизы компаний на адрес [email protected].

Приглашаем вас делиться комментариями о материалах CNews на наших страницах платформ Facebook, Telegram и Twitter.

Физики пришли к новым расчетам, когда Вселенная перестанет расширяться и коллапсирует в себя — а это, как вы понимаете, крайне плохие новости для материи внутри, — и утверждают, что это произойдет в ближайшие несколько десятков миллиардов лет или около того.
По меркам людей, это произойдет, мягко говоря, не скоро. Но на космологической шкале времени ученые называют это «неизбежным», и коллапс не заставит себя ждать.
«То, что мы видим темную материю в настоящее время, может прямо указывать на обреченность Вселенной, и мы пытаемся обозначить дату конца, изучая эти данные», — рассказал Phys.org один из авторов исследования Антонио Падилья из Университета Ноттингема в Великобритании.
Предлагая новый «механизм космологического коллапса», команда пытается ответить на один из самых сложных вопросов в физике — почему скорость расширения Вселенной в настоящее время увеличивается?
В 1917 году, когда ученым даже в голову не приходило, что Вселенная может расширяться, Эйнштейн пришел к своей «космологической постоянной», которая определяла энергию плотности космического вакуума и уравновешивала притяжение материи. Спустя чуть больше, чем десять лет, астроном Эдвин Хаббл понял, что Вселенная на самом деле расширяется, и Эйнштейн отказался от идеи космологической постоянной. Однако в последнее время физики все больше приходят к выводу, что темная энергия могла бы занять ее роль.
Темная энергия — это форма энергии, которая, по мнению физиков, составляет порядка 68% Вселенной. Темная матери составляет около 27%, и на «обычную материю» приходится менее 5%. Проблема заключается в том, что такой высокий процент темной материи мог обеспечить только рост крошечной Вселенной, а не той огромной, которую мы все знаем и любим, потому что она расширялась бы слишком быстро, чтобы дать галактикам шанс на формирование.
«В соответствии с новым механизмом, Вселенная возникла с набором конкретных начальных условий, естественным образом эволюционировала в текущее состояние и будет продолжать двигаться по этому пути к полному коллапсу. В таком сценарии, как только возобладает двигатель коллапса, Вселенная войдет в период «медленного движения», которое приведет к ускоренному расширению, наблюдаемому сегодня. В конце концов, Вселенная перестанет расширяться и начнет движение в обратном направлении, начнет сжиматься, что приведет к Большому Сжатию (противоположности Большому Взрыву)».
Работа ученых была опубликована в Physical Review Letters. Впрочем, даже если ученые и правы, у нас будут десятки миллиардов лет на подготовку к этому грандиозному событию.
Взято с hi-news.ru

Источник: http://portaltele.com.ua/news/internet/kollaps-vselennoy-mozhet-proizoyti-by.html

Данный материал является частной записью члена сообщества Club.CNews.
Редакция CNews не несет ответственности за его содержание.

7 лет назад
| тэги:
Интернет

Комментарии

Другие публикации

Редакция CNews готова принять пресс-релизы компаний на адрес [email protected].

Приглашаем вас делиться комментариями о материалах CNews на наших страницах платформ Facebook, Telegram и Twitter.

Ученые рассчитали, что коллапс Вселенной может произойти гораздо раньше, чем считалось ранее » DailyTechInfo

На свете нет ничего вечного, и Вселенная также не является исключением из этого правила. В современной науке существует множество теорий, описывающих предполагаемый процесс «смерти» Вселенной, и у всех этих теорий существует всего два варианта окончательных событий. Первым вариантом является так называемая «тепловая смерть» Вселенной, которая произойдет после того, как какая-то часть материи Вселенной перейдет в чистую энергию, а эта энергия и остатки материи будут равномерно распределены по всему объему пространства. Все процессы, происходившие во Вселенной, остановятся, что согласно некоторым теориям, приведет к остановке времени в этой области пространства. Вторым вариантом развития событий является более «громкий» вариант конца Вселенной, вся материя которой под воздействием различных факторов и сил гравитации снова «схлопнется» в сингулярность, в бесконечно малую точку пространства, из которой она и была рождена в свое время согласно теории Большого Взрыва.

Согласно имевшимся до последнего времени теориям, оба вышеописанных варианта конца Вселенной могут произойти в очень далеком, даже можно сказать необозримом будущем, но группа ученых в области теоретической физики и математики из университета Южной Дании (University of Southern Denmark), произведя ряд сложнейших расчетов, выяснила, что «крах» Вселенной, притом в самом его катастрофическом варианте, может произойти гораздо быстрее, чем можно себе представить.

Рано или поздно изменения в силах, действующих во Вселенной, приведут к тому, что каждая из элементарных частиц станет необычайно тяжелой. Это приведет к тому, что вся материя станет в миллиарды миллиардов раз тяжелее, чем сейчас. Такие изменения свойств материи будут иметь крайне пагубные последствия, возросшие гравитационные силы заставят сжаться всю материю в бесконечно малый, в бесконечно тяжелый и в бесконечно горячий микроскопический шар, и Вселенная, в том виде, в котором мы ее знаем, перестанет существовать.

Причиной таких кардинальных изменений может стать явление фазового перехода, которое проявляется при таянии и замерзании воды, которое приводит к потере намагниченности магнита при его нагревании до высокой температуры. Фазовый переход Вселенной произойдет, когда в какой-нибудь части пространства произойдут кардинальные изменения значения поля Хиггса, поля, связанного с бозоном Хиггса, дающего массу всем другим элементарным частицам. Изменение значения поля Хиггса приведет переходу материи в более низкое энергетическое состояние и, если, объем пространства с измененным полем Хиггса будет достаточно большим, то этот «пузырь» начнет расширяться со скоростью света во всех направлениях. Все элементарные частицы, попавшие в область пузыря, приобретут огромную массу, притянутся друг к другу и превратятся в сверхмассивные черные дыры, которые будут сливаться друг с другом и в конце концов схлопнутся в сингулярность.

«Множество современных космологических теорий описывают возможность фазового перехода Вселенной, но во всех предыдущих вычислениях всегда присутствовали неточности и большая доля неопределенности. Мы произвели более точные вычисления, учитывающие множество дополнительных факторов. Они показали, что крах Вселенной неизбежен и он может произойти гораздо раньше, чем считалось ранее» — рассказывает Йенс Фредерик Колдинг Крог (Jens Frederik Colding Krog), ученый из в Центра космологии и феноменологии физики элементарных частиц (Center for Cosmology and Particle Physics Phenomenology) университета Южной Дании.

«Фазовый переход Вселенной может начаться в любой точке Вселенной, распространиться и охватить весь объем пространства. Вполне вероятно, что этот катаклизм уже начался где-нибудь, и сейчас движется, захватывая оставшуюся часть Вселенной. Возможно, переход начинается уже прямо сейчас прямо здесь, или он может начаться спустя многие миллиарды лет в будущем. Мы этого не знаем, и вряд ли узнаем даже в том случае, если это событие все же произойдет».

К таким не очень оптимистичным выводам ученые пришли, произведя анализ трех основных уравнений, которые лежат в основе процессов фазового перехода. Эти уравнения, называемые учеными бета-функциями, определяют силы взаимодействий между элементарными частицами, такими, как кварки, электроны, бозоны и фотоны, частицы света. До последнего времени из-за сложности этих уравнений ученые работали с каждым уравнением по отдельности. Датские ученые произвели расчеты, используя сразу все три уравнения, что позволило выяснить уровень взаимного влияния этих уравнений друг на друга. Это позволило ученым посмотреть на процесс фазового перехода с совершенно новой точки зрения и определить, что вероятность его возникновения на самом деле гораздо выше вероятности, полученной при помощи расчетов с использованием только одного уравнения из трех.

К счастью для всех нас, новые вычисления являются только предсказаниями возникновения предпосылок к фазовому переходу Вселенной, который может никогда и не произойти, несмотря на высокую вероятность. Более того, все расчеты основаны на том, что вся Вселенная состоит исключительно из известных на сегодняшний день элементарных частиц, в том числе и недавно открытого бозона Хиггса. Если во Вселенной существуют и другие элементарные частицы, о которых современной науке еще неизвестно, то все проделанные учеными расчеты становятся неверными и высокая вероятность фазового перехода Вселенной «тает как дым».

Ключевые слова:
Вселенная, Существование, Тепловая, Смерть, Коллапс, Сингулярность, Частица, Масса, Гравитация, Сила, Поле, Бозон, Хиггса, Фазовый, Переход

Первоисточник

Другие новости по теме:

Добавить свое объявление
Загрузка. ..

Сломать, разорвать, заморозить или распасться — как закончится Вселенная?

Вселенная расширяется — пока. Фото: NASA/ESA

Конец всего (с точки зрения астрофизики) Кэти Мак Скрибнер (2020)

Ученые знают, как наступит конец света. У Солнца закончится топливо, и оно войдет в фазу красного гиганта. Его последний всплеск славы расширится и поглотит ближайшие планеты, превратив Землю в обугленный безжизненный камень. Нашей планете осталось около пяти миллиардов лет.

Этим мрачным изображением астрофизик-теоретик Кэти Мак начинает свою книгу о конце Вселенной — гораздо более неопределенной перспективе. Космологи обычно оглядываются назад, потому что все доказательства, которые они могут исследовать с помощью телескопов, находятся далеко и касаются вещей, которые произошли давно. Использование движений далеких звезд и галактик для предсказания возможного будущего связано с большим количеством предположений.

От Большого взрыва до космического скачка: астрономическое путешествие сквозь пространство и время

В руках Мака это предположение превращается в захватывающую историю. Люди — это, пишет она, «вид, балансирующий между осознанием нашей абсолютной незначительности и способностью выйти далеко за пределы нашей мирской жизни, в пустоту, чтобы разгадать самые фундаментальные тайны космоса». Она талантливо рассказывает о сложной физике, и страсть и любопытство к астрономии, которые сделали ее популярным оратором и присутствием в Твиттере, очевидны здесь. (Как и некоторые занудные шутки и менее убедительная кодировка о новых исследованиях в области физики, не связанных с центральной темой.)

Мак начинается с самого начала, с Большого Взрыва. За этим последовала инфляция — период быстрого роста. Затем сформировались структуры темной материи и собрались строительные блоки звезд, планет, жизни и галактик. В настоящее время темная энергия, которая, как считается, пронизывает Вселенную, каким-то образом противодействует силам гравитации, поддерживая расширение.

Судьба Вселенной зависит от того, продолжится ли это расширение, ускорится или пойдет вспять.

Астрофизики долгое время считали, что наиболее вероятной развязкой будет обращение Большого Взрыва — Большое Сжатие. За пределами нашего космического соседства каждая галактика удаляется от нас; явный признак расширения. Если Вселенная содержит достаточно материи, включая темную материю, объединенное гравитационное притяжение всего постепенно остановит это расширение и ускорит окончательный коллапс. Со временем галактики, а затем отдельные звезды будут чаще сталкиваться друг с другом, убивая любую жизнь на близлежащих планетах. В последние мгновения, когда плотность и температура резко возрастут в сжимающемся аду, все, что останется, погаснет в одной точке.

Но темная энергия может означать, что нас ждет другой конец. Первые годы эволюции Вселенной определялись количеством содержащейся в ней материи; за последние несколько миллиардов лет темная энергия начала доминировать, выталкивая вселенную наружу. Текущие данные телескопа Планк Европейского космического агентства и других источников согласуются с тем, что это расширение будет продолжаться вечно.

Эйнштейн, Бор и война за квантовую теорию

Этот апокалипсис, который называется «Тепловая смерть» или «Большая заморозка», будет «медленным и мучительным», пишет Мак. С термодинамической точки зрения, объясняет она, Вселенная приблизится к состоянию минимальной температуры и максимальной энтропии. По мере того, как все будет отдаляться друг от друга, материал мертвых звезд будет рассеиваться, так что новые звезды не смогут образоваться, а галактики, частью которых они являются, постепенно перестанут расти. Это похоже на удушение всей астрофизической активности, поскольку топливо для роста и размножения становится настолько рассеянным, что становится непригодным для использования. Это конец, «отмеченный возрастающей изоляцией, неумолимым распадом и исчезновением во мраке, длившимся веками».

Третья смерть, которую обсуждает Мак, это Большой Разрыв. Это произойдет, если темная энергия ускорит расширение даже больше, чем ожидается в настоящее время. Когда Вселенная раздуется, гравитационные силы не смогут удерживать галактические скопления вместе. Звезды будут отделены друг от друга, и у солнечных систем, таких как наша, не будет сил, чтобы оставаться вместе. Остальные звезды и планеты взорвутся. Наконец, последние атомы будут разорваны на части.

Последние измерения указывают на тепловую смерть, но Большой Схлопывание или Большой Разрыв находятся в пределах их неопределенности.

Последний сценарий конца света, описанный Маком, крайне маловероятен: распад вакуума. Крошечный пузырь «истинного вакуума» мог образоваться из-за нестабильности поля, связанного с бозоном Хиггса. Это могло бы произойти, если бы, скажем, черная дыра испарялась неправильным образом. Такой пузырь будет расширяться со скоростью света, уничтожая все, пока не уничтожит вселенную. Распад вакуума мог уже начаться где-то далеко. Мы этого не увидим.

Не беспокойтесь. Как советует Мак, как бы это ни выглядело, конец, вероятно, наступит не раньше, чем через 200 миллиардов лет.

Большое замораживание, большой разрыв или большой сжатие: чем закончится Вселенная?

Pitris/iStock

«Самое точное измерение», когда-либо сделанное недавно, показало, что наша Вселенная расширяется намного быстрее, чем считалось ранее, что ставит под сомнение более ранние предсказания и даже ставит под сомнение общую теорию относительности Эйнштейна.

Точно так же, как Вселенная возникла после Большого Взрыва, астрономы сейчас пытаются изучить это расширение, чтобы предсказать, как Вселенная в конечном итоге закончится.

Скорость этого расширения может в конечном итоге разорвать Вселенную на части, заставив ее закончиться Большим Разрывом. В качестве альтернативы Вселенная может «сжиматься», уменьшаться или распадаться, эффективно обращая вспять Большой взрыв и уничтожая Вселенную в Большом сжатии. Третья теория описывается как «Большое замораживание».

Многие физики-теоретики считают, что Вселенная придет к концу, и это может произойти в любой момент между 2,8 миллиардами лет и 22 миллиардами лет. Некоторые исследователи даже предполагают, что процесс его гибели уже начался.

Так какая судьба ожидает нашу Вселенную?

Расширяющаяся Вселенная

«Долгое время ученые, включая Альберта Эйнштейна, думали, что Вселенная статична и бесконечна, — объяснил Томас Китчинг, преподаватель астрофизики в Университетском колледже Лондона.

«С тех пор наблюдения показали, что он на самом деле расширяется, причем с ускорением. Это означает, что он должен был возникнуть из более компактного состояния, которое мы называем Большим взрывом, а это означает, что время действительно имеет начало.» И, скорее всего, это будет конец.

Самые популярные

Изучая древнее излучение, астрономы могут увидеть так называемое «реликтовое излучение» Большого взрыва, также известное как космический микроволновый фон. Как следует из названия, специальная теория относительности Эйнштейна показывает, что время относительно. Китчинг продолжал: «Чем быстрее вы движетесь относительно меня, тем медленнее для вас будет течь время относительно моего восприятия времени». Это означает, что в нашей Вселенной, состоящей из расширяющихся галактик, вращающихся звезд и планет, восприятие времени различается, и все прошлое, настоящее и будущее относительно.

Космологи использовали эту теорию, а также данные исследований космического фонового излучения, чтобы определить «космический возраст» Вселенной, который составляет около 13,799 миллиардов лет, и это может помочь предсказать, как и когда Вселенная могла конец.

Вот три теории, объясняющие, как мог наступить этот конец.

Большой разрыв

Большой разрыв, если он действительно произойдет, уничтожит Вселенную через 22 миллиарда лет Джереми Тифорд / Вандербильт

Первая теория утверждает, что Вселенная закончится Большим разрывом, вызванным расширением Вселенной становится сильнее, чем гравитация, которую она содержит. Это разорвет на части галактики, а затем черные дыры, звезды и даже нашу собственную планету.

Самый популярный

Земля, а вместе с ней и человечество, может медленно распадаться, превращаясь в радиацию, коллапсировать сама по себе или быть разорванной на части по мере расширения Вселенной. Это оставило бы Вселенную полной одиночных несвязанных частиц.

Примерно пять миллиардов лет назад рост Вселенной был медленным из-за сильного гравитационного притяжения. В последнее время это расширение увеличилось, и многие связывают его с эффектами темной энергии. Чтобы произошел Большой Разрыв, темная энергия должна победить в битве с гравитацией до такой степени, чтобы она могла разорвать отдельные атомы.

В прошлом году Марсело Дисконци, доцент кафедры математики Университета Вандербильта в Теннесси, в сотрудничестве с профессорами физики Томасом Кефартом и Робертом Шеррером разработал новую математическую модель Большого разрыва.

Эта модель предполагает, что расширение Вселенной со временем станет бесконечным. Предыдущие модели в значительной степени игнорировали вязкость, но в гипотезе Дисконци именно вязкость Вселенной приводит к ее насильственному разрушению. Его теория основана на предложениях, сделанных французским математиком Андре Лихнеровичем в 50-х годах.

Большое сжатие

Shutterstock

Другая теория о потенциальном конце Вселенной связана с так называемым «Большим сжатием».

Если вместо вечного расширения материя во Вселенной достигнет точки, в которой она начнет уменьшаться с течением времени, это может привести к тому, что гравитация станет доминирующей силой. Это в конечном итоге привело бы к сжатию Вселенной и к столкновению звезд, планет и целых галактик друг с другом, а Вселенная, во всех смыслах и целях, схлопнулась бы сама по себе.

Проще говоря, если расширение Вселенной замедлится до минимума, а Большой взрыв произойдет в обратном направлении, все снова взорвется в сингулярность.

Самые популярные

Исследователи из Дании недавно заявили, что доказали, что этот процесс, известный как «фазовый переход», уже может происходить в нашей Вселенной; эффективно «поедает» космос.

Говорят, что «фазовый переход» подобен тому, что происходит, например, при превращении воды в пар. Согласно теории Хиггса, через одну десятую миллиардной доли секунды после Большого взрыва произошел фазовый переход, вызвавший сдвиг ткани пространства-времени.

Во время этого перехода пустое пространство заполнилось невидимой субстанцией, теперь известной как поле Хиггса. Исследователи из Университета Южной Дании считают, что если существует плотное поле Хиггса, то «пузырь» такого состояния может появиться где угодно во Вселенной в любое время.

Уравнения исследователей предполагают, что этот пузырь мог затем расширяться со скоростью света, проникая во все пространство и превращая поле Хиггса из состояния, в котором оно находится сейчас, в новое.

Правила квантовой механики также предполагают, что случайные частицы могут на мгновение появиться из вакуума, что регулярно наблюдается в экспериментах по физике элементарных частиц.

Самый популярный

Некоторые утверждают, что темная энергия может вызвать такие «квантовые флуктуации», которые, в свою очередь, могут привести к «новому Большому взрыву», который завершит нашу временную шкалу и начнет новую. Это наименее вероятный из сценариев, основанный на том, что мы в настоящее время знаем о физике, но предполагалось.

«Большое замораживание»

Третья теория утверждает, что Вселенная может погибнуть из-за большого замораживания. Этот сценарий, также несколько наоборот называемый «тепловой смертью», считается наиболее вероятным в соответствии с тем, что мы уже знаем о физике и Вселенной. Подробнее: Что такое теория относительности Эйнштейна?

Этот термин исходит из теории о том, что во Вселенной и других изолированных системах энтропия будет увеличиваться, пока не достигнет «максимального значения». Энтропия исходит из принципа термодинамики, который охватывает энергию и, в частности, относится к идее о том, что все во Вселенной в конечном итоге движется от порядка к беспорядку. В результате энтропия является мерой этого сдвига.

Как только энтропия достигает своего максимума, физики-теоретики считают, что тепло в системе будет распределяться равномерно. Это означает, что не осталось бы места для полезной энергии или тепла, и Вселенная умерла бы от «тепловой смерти».