Kaip baigsis Visata? Šiuo metu kosmologai turi du vienodai nerimą keliančius scenarijus, susijusius su ilgalaikiu Visatos likimu. Kita vertus, tamsiosios energijos pagreičio dėka Visatos plėtimasis galėtų tęstis neribotą laiką. Mūsų laukia šalta, vieniša ateitis, nes kitos galaktikos išnyks į tolį. Mano svečias šiandien yra Erikas Linderis iš Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos ir jis siūlo eksperimentus, kurie galėtų padėti mums sužinoti, kuris iš šių dviejų likimų mūsų laukia.
Klausykite interviu: Visatos likimas (6,2 MB)
Arba užsiprenumeruokite „Podcast“: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Ar galite išdėstyti du likimus, kurie gali laukti mūsų visatos?
Erikas Linderis: Na, mūsų vaizdas, koks yra Visatos likimas, iš tikrųjų dramatiškai pasikeitė per pastaruosius 5–10 metų. Mes įpratome, kad tai gana paprasta, tereikėjo klausimo, kiek visatoje yra turinio, kiek materijos yra. Jei būtų pakankamai materijos, tada dėl gravitacinio patrauklumo Visata sulėtintų savo dabartinę plėtrą ir iš esmės vėl žlugtų, ir mes turėtume tai, ką kai kurie žmonės vadina didele krizė, kad baigtųsi mūsų Visata. Ir jei neužtektų materijos, nepakaktų gravitacijos sulėtinti dabartinę plėtrą ir ji tiesiog vis labiau išsisklaidytų - šaltesnė ir vienišesnė vieta gyventi. 1998 m. Šios dvi mokslininkų grupės atrado labai Keistas atvejis, kai Visatos plėtimasis nebuvo sulėtėjęs nei dramatiškai, nei net palaipsniui, atsižvelgiant į Visatos materijos sunkumą, o greičiau. Tai vis spartėjo. Panašiai, kaip jei mestumėte beisbolą į orą, žinote, kad ilgainiui jis sulėtės, pasieks piką ir paprastai grįš į Žemę. Jei išmesite pakankamai stipriai, jis pakils į orbitą. Bet štai Visata išmetė beisbolo šuolį į orą, o dabar tas beisbolo laukas vis greičiau ir greičiau. Taigi tai visiškai sujaukė mokslininkus ir buvo visiškai priešingas tam, ko tikėjomės. Remiantis šiuo nauju paveikslu, atrodo, kad Visatos likimas bus toks, kad ji amžinai amžinai plėsis, taps šaltesnė, difuzingesnė, atomai vis labiau išsisklaidys, atstumas tarp galaktikų didės. Ir mes turėsime tokį Visatos, kuri kartais vadinama „šilumos mirtimi“, likimą, kur viskas tiesiog pasidaro labai šalta, nejudri ir izoliuota viena nuo kitos.
Bet tai priklauso nuo to, kas sukelia šį pagreitį. Tai yra didžioji paslaptis. Gali būti, kad fizika, suteikianti mums šį pagreitį, gali staiga išnykti, tokiu atveju mes grįšime prie ankstesnio vaizdo, kuriame Visata gali sugriūti. Arba tai gali padaryti kažką visiškai keisto ir mes nežinome. Taigi tai yra didelis klausimas, kurį norime išsiaiškinti. Koks yra Visatos likimas, bet bandant išsiaiškinti, kokia yra šio pagreičio fizika.
Fraseris: Kodėl iki šiol į šį klausimą nebuvo atsakyta? Ar mes nepakankamai gerai pažvelgėme į supernovas?
Linderis: Teisingai, kaip sakiau, šios plėtros pagreitis buvo pastebėtas tik 1998 m. Ir žmonės nesėdi ant rankų, jie labai aistringai bandė atsakyti į šį klausimą. Gaudami daugiau supernovų, mes galime naudoti šias sprogstančias žvaigždes, tarsi fejerverkus, esančius Visatoje. Jei žinome, kad fejerverkai visada sklinda su ta pačia energija, su tuo pačiu ryškumu, galime pasakyti, kiek toli jie yra, kiek ryškiai jie atrodo mums šiandien. Taigi mums reikia daugiau šių supernovų, o mums reikia vis daugiau ir daugiau tolimų, kad galėtume pavaizduoti Visatos istoriją; Visatos plėtimasis per ilgesnį laiką. Ir žmonės pamažu tai daro. Vykdomi keli labai dideli projektai, kurių teleskopai ant žemės bando išgauti tai, kas buvo tik dešimtys supernovų, dabar mes bandome gauti šimtus supernovų. Bet galų gale, norint iš tikrųjų atsakyti į šiuos pagrindinius klausimus, mums reikės tūkstančių supernovų dideliais atstumais. Norėdami tai pasiekti, mums reikės stebėjimų iš kosmoso, todėl šiuo metu turime vieną kosminį teleskopą - Hablo kosminį teleskopą, kuris yra tinkamas tokiems stebėjimams ir daro puikų darbą. Tai mato tolimiausias supernovas, kurias mes dar atradome; apie 10 milijardų metų praėjo kosmoso istorijoje, tačiau ji gali juos pamatyti tik po vieną. Taigi mokslininkai pasiūlė pastatyti naują kosmoso observatoriją, naują kosminį teleskopą, vadinamą SNAP („Supernova Acceleration Probe“), ir tai labai efektyviai, labai greitai galės gauti tūkstančius supernovų, matydami jas nepaprastai silpnas ir nepaprastai giliai. Ir tai tikrai sugavo mokslo bendruomenės vaizduotę. Nacionalinė mokslų akademija, įvairios profesinės organizacijos pateikė daugybę rekomendacijų, kad išsiaiškins kažkokios kosmoso observatorijos, kaip ši: ką gi ši paslaptingoji fizika sukelia šį visiškai neįprastą pagreitį, veikiantį priešingai gravitacijai? Taigi yra beveik kaip atstumianti gravitacijos versija, kuri iš tikrųjų perrašys visus fizikos vadovėlius. Taigi daugelis žmonių mano, kad mums tikrai reikia tęsti šiuos pastebėjimus, tikslesnius stebėjimus ir dar daug kitų pastebėjimų, apie kuriuos jūs kalbėjote. Mums tiesiog reikia patobulinti jau turimus duomenis, ir technologija yra pakankamai gera, kad galėtume išeiti ir tai padaryti. Tai tiesiog reikalauja, kad mes atsisėstume ir pastatytume daiktą, paleistume jį ir bandytume sužinoti šiuos atsakymus.
Fraseris: Dabar girdėjau nemažai pasiūlymų, kokia gali būti ši tamsi energija. Kokių dalykų jūs ieškotumėte savo pastebėjimuose, kurie galbūt galėtų palyginti su kai kuriomis iš pateiktų teorijų?
Linderis: Taigi visų tamsiosios energijos sampratų senelę 1917 m. Iškėlė Albertas Einšteinas, kurį jis pavadino kosmologine konstanta. Tuo metu ji nesutiko su pastebėjimais ir todėl tam tikrą laiką išėjo į pensiją. Ir kas kelis dešimtmečius mokslininkai iš naujo tai pasakė, galbūt tai galėtų paaiškinti kai kuriuos kitus mūsų pastebėjimus. Ir tada ji grįžta į pensiją, nes iš tikrųjų netinka. Bet dabar atrodo, kad atėjo laikas atgauti šią 90 metų senumo idėją iš Einšteino, nes ji gali pagreitinti Visatos plėtimąsi. Tai labai paprastas paveikslėlis, kaip galite pasiekti šį pagreitį, tačiau jis neišsprendžia visko. Yra keletas tikrai mįslingų jo aspektų. Ką jūs galvotumėte, jei atliktumėte keletą naivių skaičiavimų, kad ji turėtų pagreitinti Visatą, bet jau nuo pat pirmos akimirkos turėjo pradėti pagreitinti Visatą ir mes neturėtume Visatos, kurią matome šiandien, jei tai atsitiko . Tiesą sakant, mes nebūtume galėję gauti žvaigždžių ir galaktikų bei struktūros, kurią matome Visatoje. Taigi dėl tam tikrų priežasčių ji turi būti daug silpnesnė, nei manytume kaip jos natūralią vertę. Taigi gali būti, kad tai atsakymas, bet mes nesuprantame, kodėl jis yra toks silpnas, palyginti su tuo, koks, mūsų manymu, turėtų būti. Norėdami išsisukti, žmonės sugalvoja šias kitas idėjas, šią kvintesencijos idėją arba 5-tą medžiagą Visatai, kur ji veikia kaip kosmologinė konstanta, tačiau ji kinta laikui bėgant, todėl gali prasidėti labai silpnai ir dabar šiandien tai gali dominuoti Visatos plėtra. Taigi tai yra patraukli idėja, tačiau niekas iš tikrųjų neturi pirmosios, pagrindinės idėjos, kaip priversti ją tiksliai veikti. Šiuo metu tai yra koncepcija, tačiau nebuvo išsiaiškinta, kaip ji kyla iš fizikos. Taigi, tai dar vienas dalykas, kuriuo galime labai domėtis. Kita galimybė yra tai, kaip mes analizuojame duomenis, sakydami: gerai, gravitacija yra patraukli jėga, kurią pateikė Einšteino bendrojo reliatyvumo teorija. Gal ten kažkas nutrūksta. Galbūt tai, ką matome, yra sunkio teorijos, kaip ją suprantame, skilimas. Žmonės sugalvojo idėjas, kurios apima, pavyzdžiui, papildomus aspektus. Vietoj trijų dimensijų erdvėje gali būti keletas papildomų dimensijų, o gravitacija pamažu tarsi prasiskverbia į šią papildomą erdvės dimensiją, todėl ji tampa silpnesnė, o ji veiks priešingai gravitacijai ir suteiks mums pagreitį. . Taigi turime visas šias nepaprastai įdomias galimybes, kaip gali pasikeisti fizika, ir nežinome, kas jos yra. Taigi mums reikia šių labai išsamių Visatos išsiplėtimo žemėlapių, pavyzdžiui, per supernovas, stebėjimo, šios sprogstančios žvaigždės - taip pat yra ir kitų metodų - norint iš tikrųjų išbandyti ir nuspręsti, kaip ketiname perrašyti fizikos vadovėlius. ; kuria kryptimi mums reikia pradėti trinti dalykus ir rašyti naujus dalykus. Taigi mokslininkams, kurie su jais susiduria dėlionės, yra nepaprastai įdomu.
Fraseris: kada planuojama pradėti šias misijas? Kada jie turėtų veikti?
Linderis: Taigi NASA ir JAV energetikos departamentas susitarė dirbti kartu, kad misija būtų pakelta į orbitą. Bendras jos pavadinimas vadinamas jungtine tamsiosios energijos misija. Ir šiuo metu vyksta tyrimai, kaip būtų galima suprojektuoti tokį kosminį teleskopą. Ir mes tikimės, kad jei pakankamai visuomenės parodys didelį susidomėjimą, o profesionalios visuomenės - pavyzdžiui, Nacionalinės mokslų akademijos, kurios rekomendavo tokią misiją. Jei jie ir toliau tai rems, tada tikimės, kad galėsime žengti pirmyn ir pradėti tai įgyvendinti maždaug per 6–7 metus. Taigi labai tikėtina, kad moksleiviai mokykloje dabar žinos atsakymus į klausimus per 6–7 metus, kad šiuo metu nė vienas profesionalus mokslininkas neturi nė menkiausio supratimo, koks yra atsakymas. Taigi visada labai įdomu mokėti pasakyti studentams ir pasakyti visuomenei: jūs žinosite dalykus nuo 6–7 metų nuo tada, kai net neįsivaizduojame, koks dabar yra atsakymas. Būsite protingesni per 6 ar 7 metus, nei esame dabar. Taigi tai tikrai jaudinantis siekis būti viduryje.
Fraseris: O jei turėtumėte savo kelią, ar tai būtų ugninga karšta mirtis, ar šalta šalčio mirtis?
Linderis: Manau, kad svarbiausia, ko norėčiau, kad jis būtų toli. Taigi, mes žinome, kad visatos galai nebus skirti mažiausiai 10 milijardų metų - maždaug tiek laiko, kiek mes jau turėjome Visatą - taigi, mes nieko neturime jaudinti per naktį, bet aš nežinau, koks būtų geriausias sprendimas. Galima teigti, kad kažkas panašaus į Einšteino gravitacijos teorijos apvertimą ir visiškai naują fizikos pagrindą bei naują teritoriją, kurią reikia ištirti. Tai gali būti labiausiai jaudinantis rezultatas, kai gali atsirasti daugybė įvairių galimybių. Bet kaip jūs užsimenate apie Visatos likimą, kuris tikrai patraukia mūsų, visų, nuo mokslininkų iki moksleivių, vaizduotę.
