دليل إلى المستحيل والرائع والمعجز.

في علية مهجورة ليست بعيدة عن المتحف البريطاني:

أمسك كورنيليوس بورقة بيضاء ، ومررها عبر الأسطوانة وبدأ في الطباعة. كانت نقطة البداية في قصته هي الانفجار العظيم نفسه ، حيث انطلق الكون في طريقه المتزايد باستمرار نحو المستقبل. بعد انفجار قصير من التضخم ، أُلقي الكون في سلسلة من انتقالات الطور وشكل فائضًا من المادة على المادة المضادة. خلال هذه الحقبة الأولية ، لم يحتوي الكون على أي هياكل كونية على الإطلاق.

بعد مليون سنة والعديد من رزم الورق ، وصل كورنيليوس إلى عصر النجوم - وهو الوقت الذي تولد فيه النجوم بنشاط ، وتخوض دورات حياتها وتولد الطاقة من خلال التفاعلات النووية. يختتم هذا الفصل المشرق مع نفاد غاز الهيدروجين من المجرات ، وتوقف تشكل النجوم ، وتموت الأقزام الحمراء الأطول عمراً ببطء.

يطبع كورنيليوس بلا توقف قصته في عصر الاضمحلال ، بأقزامه البنية ، والأقزام البيضاء ، والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء. في وسط هذه الصحراء المتجمدة ، تتجمع المادة المظلمة ببطء داخل النجوم الميتة وتقضي على الإشعاع الذي يغذي الكون. يدخل اضمحلال البروتون المشهد في نهاية هذا الفصل ، حيث تتلاشى طاقة الكتلة الناتجة عن بقايا النجوم المتدهورة ببطء ، وتموت الحياة القائمة على الكربون تمامًا.

عندما يواصل المؤلف المتعب عمله ، فإن الأبطال الوحيدين في قصته هم الثقوب السوداء. لكن الثقوب السوداء لا يمكن أن تعيش إلى الأبد. ينبعث ضوء ضعيف أكثر من أي وقت مضى ، تتبخر هذه الأجسام المظلمة في عملية ميكانيكية كمومية بطيئة. في غياب مصدر آخر للطاقة ، يضطر الكون إلى الاكتفاء بهذه الكمية الضئيلة من الضوء. بعد أن تبخرت أكبر الثقوب السوداء ، يفسح الشفق الانتقالي لعصر الثقب الأسود الطريق إلى سواد أعمق.

في بداية الفصل الأخير ، نفد الورق من كرنيليوس ، لكن ليس الوقت. لم يعد هناك أجسام نجمية في الكون ، ولكن فقط منتجات عديمة الفائدة خلفتها كوارث كونية سابقة. في هذا العصر البارد والظلام والبعيد جدًا من الظلام الأبدي ، يتباطأ النشاط الكوني بشكل ملحوظ. تتوافق مستويات الطاقة المنخفضة للغاية مع فترات زمنية ضخمة. بعد شبابه الناري ومتوسط ​​العمر النابض بالحياة ، يزحف الكون الحالي ببطء إلى الظلام.

مع تقدم الكون في العمر ، تتغير شخصيته باستمرار. في كل مرحلة من مراحل تطوره المستقبلي ، يحافظ الكون على مجموعة متنوعة مذهلة من العمليات الفيزيائية المعقدة وغيرها من السلوكيات المثيرة للاهتمام. سيرة الكون لدينا ، منذ ولادته في انفجار إلى انزلاقه الطويل والتدريجي إلى الظلام الأبدي ، تقوم على فهم حديث لقوانين الفيزياء وعجائب الفيزياء الفلكية. نظرًا لاتساع الدراسة وشمولها ، يقدم هذا الحساب الرؤية الأكثر احتمالية للمستقبل التي يمكننا تشكيلها.

أرقام كبيرة مجنونة

عندما نناقش مجموعة واسعة من السلوكيات الغريبة التي قد يتخذها الكون في المستقبل ، قد يعتقد القارئ أن أي شيء يمكن أن يحدث. لكنها ليست كذلك. على الرغم من وفرة الاحتمالات المادية ، فإن جزءًا ضئيلًا فقط من الأحداث المحتملة من الناحية النظرية سيحدث بالفعل.

بادئ ذي بدء ، تفرض قوانين الفيزياء قيودًا صارمة على أي سلوك مسموح به. يجب مراعاة قانون الحفاظ على الطاقة الكلية. يجب عدم انتهاك قانون حفظ الشحنة الكهربائية. المفهوم الإرشادي الرئيسي هو القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، والذي ينص رسميًا على أن الانتروبيا الكلية للنظام الفيزيائي يجب أن تزيد. بشكل تقريبي ، يقترح هذا القانون أن الأنظمة يجب أن تتطور إلى حالات اضطراب متزايد. في الممارسة العملية ، يتسبب القانون الثاني للديناميكا الحرارية في تدفق الحرارة من الأجسام الساخنة إلى الأجسام الباردة ، وليس العكس.

ولكن حتى ضمن حدود العمليات التي تسمح بها قوانين الفيزياء ، فإن العديد من الأحداث التي يمكن أن تحدث من حيث المبدأ لا تحدث أبدًا في الواقع. أحد الأسباب الشائعة هو أنها تستغرق وقتًا طويلاً جدًا ، وتحدث العمليات الأخرى أولاً قبلها. وخير مثال على هذا الاتجاه هو عملية الاندماج البارد. كما أشرنا بالفعل فيما يتعلق بالتفاعلات النووية في الأجزاء الداخلية للنجوم ، فإن النواة الحديدية هي الأكثر استقرارًا من بين جميع النوى الممكنة. قد تتخلى العديد من النوى الأصغر مثل الهيدروجين أو الهيليوم عن طاقتها إذا أمكنها الاتحاد في نواة حديدية. في الطرف الآخر من الجدول الدوري ، تتخلى النوى الأكبر مثل اليورانيوم أيضًا عن طاقتها إذا أمكن تقسيمها إلى أجزاء ، ومن هذه الأجزاء يمكن أن تشكل نواة حديدية. الحديد هو أدنى حالة طاقة متاحة للأنوية. تميل النوى إلى البقاء في شكل حديد ، لكن حواجز الطاقة تمنع حدوث هذا التحويل بسهولة في معظم الظروف. للتغلب على حواجز الطاقة هذه ، كقاعدة عامة ، هناك حاجة إما إلى درجات حرارة عالية أو فترات طويلة من الزمن.

ضع في اعتبارك قطعة كبيرة من المادة الصلبة مثل الصخور أو ربما كوكب. لا يتغير هيكل هذا الجسم الصلب بسبب القوى الكهرومغناطيسية العادية ، مثل تلك المشاركة في الترابط الكيميائي. بدلاً من الاحتفاظ بتكوينها النووي الأصلي ، يمكن للمادة ، من حيث المبدأ ، إعادة ترتيب نفسها بحيث تتحول كل نواتها الذرية إلى حديد. لكي تحدث إعادة هيكلة هذه المادة ، يجب أن تتغلب النوى على القوى الكهربائية التي تحمل هذه المادة بالشكل الذي توجد فيه ، والقوى الكهربائية الطاردة التي تعمل بها النوى على بعضها البعض. تخلق هذه القوى الكهربائية حاجزًا قويًا للطاقة ، يشبه إلى حد كبير الحاجز الموضح في الشكل. 23. بسبب هذا الحاجز ، يجب أن تعيد النوى تجميع نفسها عبر النفق الميكانيكي الكمومي (بمجرد أن تخترق النوى الحاجز ، يبدأ الجذب القوي في الاندماج). وبالتالي ، فإن قطعة المادة الخاصة بنا ستظهر النشاط النووي. بالنظر إلى الوقت الكافي ، سيتحول الحجر بأكمله أو الكوكب بأكمله إلى حديد نقي.

كم من الوقت ستستغرق إعادة هيكلة النوى؟ من شأن النشاط النووي من هذا النوع أن يحول نوى الصخور إلى حديد في حوالي 1500 عقد كوني. إذا حدثت هذه العملية النووية ، فإن الطاقة الزائدة ستنبعث في الفضاء ، لأن نوى الحديد تتوافق مع حالة طاقة أقل. ومع ذلك ، فإن عملية الاندماج النووي البارد لن تكتمل أبدًا. لم يبدأ حقا حتى. سوف تتحلل جميع البروتونات التي تشكل النواة إلى جسيمات أصغر قبل أن تتحول النوى إلى حديد بوقت طويل. حتى أطول عمر ممكن للبروتون هو أقل من مائتي عقد كوني - أقصر بكثير من الفترة الزمنية الهائلة المطلوبة للاندماج البارد. بمعنى آخر ، سوف تتحلل النوى قبل أن تتاح لها فرصة التحول إلى حديد.

هناك عملية فيزيائية أخرى تستغرق وقتًا طويلاً لا يمكن اعتبارها مهمة لعلم الكونيات وهي حفر نفق النجوم المتدهورة في الثقوب السوداء. نظرًا لأن الثقوب السوداء هي أقل حالات الطاقة المتاحة للنجوم ، فإن الجسم القزم الأبيض المتحلل لديه طاقة أكثر من الثقب الأسود من نفس الكتلة. وبالتالي ، إذا تمكن قزم أبيض من التحول تلقائيًا إلى ثقب أسود ، فإنه سيطلق طاقة زائدة. ومع ذلك ، لا يحدث مثل هذا التحول عادة بسبب حاجز الطاقة الناتج عن ضغط الغاز المنحل ، والذي يحافظ على وجود قزم أبيض.

على الرغم من حاجز الطاقة ، يمكن للقزم الأبيض أن يتحول إلى ثقب أسود من خلال نفق ميكانيكي الكم. بسبب مبدأ عدم اليقين ، يمكن لجميع الجسيمات (1057 أو نحو ذلك) التي تشكل قزمًا أبيض أن تقع داخل مساحة صغيرة بحيث تشكل ثقبًا أسود. ومع ذلك ، فإن هذا الحدث العشوائي يتطلب وقتًا طويلاً للغاية - حوالي 10 76 عقدًا كونيًا. من المستحيل المبالغة في الحجم الهائل حقًا لـ 10 76 عقدًا كونيًا. إذا تمت كتابة هذه الفترة الزمنية الكبيرة جدًا بالسنوات ، فسنحصل على وحدة بها 10 76 أصفارًا. قد لا نبدأ حتى في كتابة هذا الرقم في كتاب: سيكون في حدود صفر واحد لكل بروتون في الكون الحديث المرئي ، زائد أو ناقص بضع مرات من حيث الحجم. وغني عن القول أن البروتونات سوف تتحلل وستختفي الأقزام البيضاء قبل وقت طويل من وصول الكون إلى العقد الكوني 1076.

ما الذي يحدث بالفعل في عملية التوسع طويل المدى؟

في حين أن العديد من الأحداث تكاد تكون مستحيلة ، لا تزال هناك مجموعة واسعة من الاحتمالات النظرية. تعتمد الفئات الأوسع للسلوك المستقبلي للكون على ما إذا كان الكون مفتوحًا أم مسطحًا أم مغلقًا. سوف يتمدد الكون المفتوح أو المسطح إلى الأبد ، في حين أن الكون المغلق سوف يتعرض لإعادة الانكماش بعد فترة زمنية معينة ، والتي تعتمد على الحالة الأولية للكون. ومع ذلك ، بالنظر إلى المزيد من الاحتمالات التخمينية ، نجد أن التطور المستقبلي للكون قد يكون أكثر تعقيدًا مما يوحي به مخطط التصنيف البسيط هذا.

تكمن المشكلة الرئيسية في أنه لا يمكننا سوى إجراء قياسات فيزيائية ذات مغزى ، وبالتالي استخلاص استنتاجات محددة حول المنطقة المحلية للكون - الجزء الذي يحده الأفق الكوني الحديث. يمكننا قياس الكثافة الكلية للكون داخل هذه المنطقة المحلية ، والتي يبلغ قطرها حوالي عشرين مليار سنة ضوئية. لكن قياسات الكثافة داخل هذا الحجم المحلي ، للأسف ، لا تحدد مصير الكون ككل على المدى الطويل ، لأن كوننا يمكن أن يكون أكبر من ذلك بكثير.

لنفترض ، على سبيل المثال ، أنه يمكننا قياس أن الكثافة الكونية تتجاوز القيمة اللازمة لإغلاق الكون. توصلنا إلى استنتاج تجريبي مفاده أن كوننا في المستقبل يجب أن يشهد إعادة ضغط. من الواضح أن الكون سوف يتم إرساله من خلال سلسلة متسارعة من الكوارث الطبيعية التي أدت إلى الأزمة الكبرى الموصوفة في القسم التالي. لكن هذا ليس كل شيء. منطقتنا المحلية من الكون - الجزء الذي نلاحظه محاط بسيناريو هرمجدون الخيالي - يمكن أن يتداخل في منطقة أكبر بكثير ذات كثافة أقل بكثير. في هذه الحالة ، لن ينجو من الضغط سوى جزء معين من الكون بأكمله. يمكن أن يستمر الجزء المتبقي ، الذي يغطي ، ربما ، معظم الكون ، في التوسع إلى أجل غير مسمى.

قد يختلف القارئ معنا ويقول إن مثل هذه التعقيدات قليلة الفائدة: الجزء الخاص بنا من الكون لا يزال مُقدرًا له البقاء على قيد الحياة بعد إعادة الضغط. لن يفلت عالمنا من الدمار والموت على أي حال. ومع ذلك ، فإن هذه النظرة السريعة على الصورة الكبيرة تغير منظورنا بشكل كبير. إذا نجا الكون الأكبر ككل ، فإن موت منطقتنا المحلية ليس بمثل هذه المأساة. لن ننكر أن تدمير مدينة واحدة على الأرض ، على سبيل المثال بسبب الزلزال ، هو حدث مروع ، لكنه لا يزال بعيدًا عن أن يكون فظيعًا مثل التدمير الكامل للكوكب بأكمله. وبنفس الطريقة ، فإن فقدان جزء صغير من الكون بأكمله ليس مدمرًا مثل فقدان الكون بأكمله. لا يزال من الممكن أن تتكشف العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية المعقدة في المستقبل البعيد ، في مكان ما في الكون. قد يكون تدمير كوننا المحلي مجرد كارثة أخرى في سلسلة من الكوارث الفيزيائية الفلكية التي قد يجلبها المستقبل: موت شمسنا ، ونهاية الحياة على الأرض ، وتبخر وتشتت مجرتنا ، وانحلال البروتونات ، و وبالتالي تدمير كل المواد العادية ، وتبخر الثقوب السوداء ، وما إلى ذلك.

يوفر بقاء الكون الأكبر فرصة للخلاص: إما السفر الفعلي عبر مسافات طويلة ، أو خلاص بديل من خلال نقل المعلومات عبر الإشارات الضوئية. قد يكون طريق الهروب هذا صعبًا أو حتى محظورًا ، اعتمادًا على كيفية دمج المنطقة المغلقة من الزمكان المحلي لدينا مع المنطقة الأكبر من الكون. ومع ذلك ، فإن حقيقة أن الحياة يمكن أن تستمر في مكان آخر تبقي الأمل حيا.

إذا تراجعت منطقتنا المحلية ، فقد لا يكون هناك وقت كافٍ لجميع الأحداث الفلكية الموصوفة في هذا الكتاب لتحدث في الجزء الخاص بنا من الكون. ومع ذلك ، في النهاية ، ستظل هذه العمليات تحدث في مكان آخر في الكون - بعيدًا عنّا. يعتمد مقدار الوقت المتاح لنا قبل إعادة ضغط الجزء المحلي من الكون على كثافة الجزء المحلي. على الرغم من أن القياسات الفلكية الحديثة تشير إلى أن كثافته منخفضة بدرجة كافية بحيث لا ينهار الجزء المحلي من الكون على الإطلاق ، فقد تختبئ مادة غير مرئية إضافية في الظلام. أقصى قيمة ممكنة للكثافة المحلية هي ضعف القيمة المطلوبة لإغلاق الجزء المحلي من الكون. ولكن حتى مع هذه الكثافة القصوى ، لا يمكن للكون أن يبدأ في الانكماش إلا بعد انقضاء عشرين مليار سنة على الأقل. سيعطينا ضيق الوقت هذا تأخيرًا لا يقل عن خمسين مليار سنة أخرى للنسخة المحلية من الأزمة الكبرى.

قد تظهر مجموعة الظروف المعاكسة أيضًا. قد يُظهر الجزء المحلي من الكون كثافة منخفضة نسبيًا وبالتالي فهو مؤهل للحياة الأبدية. ومع ذلك ، يمكن أن تتداخل هذه الرقعة المحلية من الزمكان في مساحة أكبر بكثير ذات كثافة أعلى بكثير. في هذه الحالة ، عندما يصبح أفقنا الكوني المحلي كبيرًا بما يكفي ليشمل منطقة أكبر ذات كثافة أعلى ، فإن كوننا المحلي سيصبح جزءًا من كون أكبر مُقدر له أن يخضع لإعادة الانضغاط.

يتطلب سيناريو التدمير هذا أن يكون لكوننا المحلي هندسة كونية مسطحة تقريبًا ، لأنه عندها فقط يستمر معدل التوسع في الانخفاض بشكل مطرد. تسمح الهندسة شبه المسطحة لمناطق أكبر وأكبر من الكون الميتاسكال (الصورة الكبيرة للكون) بالتأثير على الأحداث المحلية. تحتاج هذه المنطقة المحيطة الكبيرة إلى أن تكون كثيفة بدرجة كافية لتنجو في النهاية من إعادة الضغط. يجب أن يعيش طويلاً بما يكفي (أي لا ينهار مبكرًا) حتى ينمو أفقنا الكوني إلى النطاق الكبير المطلوب.

إذا تحققت هذه الأفكار في الفضاء ، فإن كوننا المحلي لن يكون على الإطلاق "نفس" المنطقة الأكبر من الكون التي تمتصه. وهكذا ، على مسافات كبيرة بما فيه الكفاية ، سيتم انتهاك المبدأ الكوني بوضوح: لن يكون الكون هو نفسه في كل نقطة في الفضاء (متجانس) وليس بالضرورة هو نفسه في جميع الاتجاهات (الخواص). هذه الإمكانية لا تلغي استخدامنا للمبدأ الكوني لدراسة تاريخ الماضي (كما في نظرية الانفجار العظيم) ، لأن الكون من الواضح أنه متجانس وخواص الخواص داخل منطقتنا المحلية من الزمكان ، والتي تبلغ حاليًا حوالي عشرة مليارات. أشعة الضوء في دائرة نصف قطرها. سنوات. تشير أي انحرافات محتملة عن التجانس والتناحي إلى الأحجام الكبيرة ، مما يعني أنها يمكن أن تظهر فقط في المستقبل.

ومن المفارقات ، يمكننا وضع حدود على طبيعة تلك المنطقة الأكبر من الكون التي تقع حاليًا خارج أفقنا الكوني. وفقًا للقياسات ، فإن إشعاع الخلفية الكونية متجانس للغاية. ومع ذلك ، فإن الاختلافات الكبيرة في كثافة الكون ، حتى لو كانت خارج الأفق الكوني ، ستسبب بالتأكيد نبضات في هذا الإشعاع الخلفي المنتظم. لذا فإن عدم وجود تقلبات كبيرة يشير إلى أن أي اضطرابات كبيرة متوقعة في الكثافة يجب أن تكون بعيدة جدًا عنا. ولكن إذا كانت اضطرابات الكثافة الكبيرة بعيدة ، فقد تعيش منطقتنا المحلية من الكون لفترة كافية قبل مقابلتها. ستكون أقرب لحظة ممكنة عندما يكون للاختلافات الكبيرة في الكثافة تأثير على الجزء الخاص بنا من الكون حوالي سبعة عشر عقدًا كونيًا. ولكن ، على الأرجح ، سيحدث هذا الحدث الذي يغير الكون في وقت لاحق. وفقًا لمعظم إصدارات نظرية الكون التضخمي ، سيظل كوننا متجانسًا ومسطّحًا تقريبًا لمئات بل وآلاف العقود الكونية.

ضغط كبير

إذا تم إغلاق الكون (أو جزء منه) ، فإن الجاذبية ستنتصر على التوسع وسيبدأ الانكماش الحتمي. سينتهي مثل هذا الكون الذي يمر بإعادة الانهيار إلى خاتمة نارية تعرف باسم ضغط كبير. تم النظر في العديد من التقلبات التي تميز التسلسل الزمني للكون المتقلص لأول مرة من قبل السير مارتن ريس ، عالم الفلك الملكي الآن في إنجلترا. عندما ينغمس الكون في هذه النهاية العظيمة ، لن يكون هناك نقص في الكوارث.

وعلى الرغم من أن الكون سوف يتمدد إلى الأبد على الأرجح ، فإننا واثقون إلى حد ما من أن كثافة الكون لا تتجاوز ضعف قيمة الكثافة الحرجة. بمعرفة هذا الحد الأعلى ، يمكننا تحديد ذلك الحد الأدنىالوقت المحتمل المتبقي قبل انهيار الكون في الأزمة الكبرى هو حوالي خمسين مليار سنة. لا يزال يوم القيامة بعيدًا جدًا بأي مقياس بشري للوقت ، لذلك من المحتمل أن يستمر دفع الإيجار بانتظام.

لنفترض أنه بعد عشرين مليار سنة ، عندما يصل إلى أقصى حجم له ، يختبر الكون انكماشًا من جديد. في ذلك الوقت ، سيكون الكون أكبر بمرتين مما هو عليه اليوم. ستكون درجة حرارة إشعاع الخلفية حوالي 1.4 درجة كلفن: نصف قيمة اليوم. بعد أن يبرد الكون إلى درجة الحرارة الدنيا هذه ، سيؤدي الانهيار اللاحق إلى تسخينه أثناء تحركه بسرعة نحو الأزمة الكبرى. على طول الطريق ، في عملية هذا الضغط ، سيتم تدمير جميع الهياكل التي أنشأها الكون: عناقيد ، ومجرات ، ونجوم ، وكواكب ، وحتى العناصر الكيميائية نفسها.

بعد ما يقرب من عشرين مليار سنة من بدء إعادة الضغط ، سيعود الكون إلى حجم وكثافة الكون الحديث. وفي الأربعين مليار سنة الفاصلة ، يتحرك الكون للأمام تقريبًا بنفس النوع من البنية الكبيرة الحجم. تستمر النجوم في الولادة والتطور والموت. النجوم الصغيرة ذات الكفاءة في استهلاك الوقود مثل جارتنا القريبة Proxima Centauri ليس لديها الوقت الكافي لمرور أي تطور مهم. تصطدم بعض المجرات وتندمج داخل عناقيدها الأصلية ، لكن معظمها يبقى دون تغيير تقريبًا. تستغرق مجرة ​​واحدة أكثر من أربعين مليار سنة لتغيير هيكلها الديناميكي. من خلال عكس قانون توسع هابل ، ستقترب بعض المجرات من مجرتنا بدلاً من الابتعاد عنها. فقط هذا الاتجاه الفضولي المتحول إلى اللون الأزرق هو الذي سيسمح لعلماء الفلك بإلقاء نظرة على الكارثة الوشيكة.

ستبقى عناقيد المجرات المنفصلة ، المنتشرة في مساحة شاسعة ومرتبطة بشكل غير محكم في كتل وخيوط ، سليمة حتى يتقلص الكون إلى حجم أصغر بخمس مرات مما هو عليه اليوم. في لحظة هذا الاقتران المستقبلي الافتراضي ، تندمج عناقيد المجرات. في عالم اليوم ، تشغل عناقيد المجرات حوالي واحد بالمائة فقط من الحجم. ومع ذلك ، بمجرد أن يتقلص الكون إلى خُمس حجمه الحالي ، تملأ العناقيد كل الفضاء تقريبًا. وهكذا ، سيصبح الكون عنقود مجرات عملاق واحد ، لكن المجرات نفسها في هذا العصر ، مع ذلك ، ستحتفظ بتفردها.

مع استمرار الانكماش ، سيصبح الكون قريبًا جدًا أصغر بمئة مرة مما هو عليه اليوم. في هذه المرحلة ، سيكون متوسط ​​كثافة الكون مساويًا لمتوسط ​​كثافة المجرة. سوف تتداخل المجرات مع بعضها البعض ، ولن تنتمي النجوم الفردية بعد الآن إلى أي مجرة ​​معينة. ثم يتحول الكون كله إلى مجرة ​​عملاقة مليئة بالنجوم. ترتفع درجة حرارة خلفية الكون ، الناتجة عن إشعاع الخلفية الكونية ، إلى 274 درجة كلفن ، مقتربة من نقطة انصهار الجليد. نظرًا للضغط المتزايد للأحداث بعد هذه الحقبة ، فمن الأنسب أن تستمر القصة من مواقع الطرف المقابل للجدول الزمني: الوقت المتبقي حتى الأزمة الكبرى. عندما تصل درجة حرارة الكون إلى نقطة انصهار الجليد ، فإن الكون لديه عشرة ملايين سنة من التاريخ المستقبلي.

حتى هذه النقطة ، تستمر الحياة على الكواكب الأرضية بشكل مستقل تمامًا عن تطور الكون الذي يحدث حوله. في الواقع ، سيؤدي دفء السماء في النهاية إلى إذابة الأجسام المتجمدة الشبيهة ببلوتو والتي تدور حول محيط كل نظام شمسي وتوفر فرصة عابرة أخيرة لتزدهر الحياة في الكون. سينتهي هذا الربيع الأخير القصير نسبيًا مع استمرار ارتفاع درجة حرارة إشعاع الخلفية. مع اختفاء الماء السائل في جميع أنحاء الكون ، بشكل أو بآخر ، هناك انقراض جماعي لجميع أشكال الحياة. المحيطات تغلي ، وسماء الليل تزداد سطوعًا من سماء النهار التي نراها من الأرض اليوم. مع بقاء ستة ملايين سنة فقط قبل الانهيار النهائي ، يجب أن تظل أي أشكال حياة باقية إما عميقة في باطن الكواكب أو تطوير آليات تبريد متقنة وفعالة.

بعد التدمير النهائي ، أولاً للعناقيد ، ثم المجرات نفسها ، النجوم هي التالية في خط النار. إذا لم يحدث شيء آخر ، فإن النجوم ، عاجلاً أم آجلاً ، سوف تصطدم وتدمر بعضها البعض في مواجهة ضغط مستمر ومدمّر تمامًا. ومع ذلك ، فإن مثل هذا المصير القاسي سوف يتجاوزهم ، لأن النجوم ستنهار بطريقة أكثر تدريجيًا ، قبل وقت طويل من أن يصبح الكون كثيفًا بدرجة كافية لحدوث الاصطدامات النجمية. عندما تتجاوز درجة حرارة إشعاع الخلفية المتقلص باستمرار درجة حرارة سطح النجم ، والتي تتراوح بين أربعة وستة آلاف درجة كلفن ، يمكن أن يغير مجال الإشعاع بنية النجوم بشكل كبير. وعلى الرغم من استمرار التفاعلات النووية في الأجزاء الداخلية للنجوم ، إلا أن أسطحها تتبخر تحت تأثير مجال إشعاع خارجي قوي للغاية. وبالتالي ، فإن إشعاع الخلفية هو السبب الرئيسي لتدمير النجوم.

عندما تبدأ النجوم في التبخر ، يكون حجم الكون أصغر بنحو ألفي مرة من اليوم. في هذا العصر المضطرب ، تبدو سماء الليل مشرقة مثل سطح الشمس. من الصعب تجاهل قصر الوقت المتبقي: فالإشعاع الأقوى يزيل أي شك في بقاء أقل من مليون سنة حتى النهاية. ربما يتذكر أي فلكيين يتمتعون بالذكاء التكنولوجي للعيش لرؤية هذه الحقبة بدهشة مستقيلة أن المرجل المهيج للكون الذي لاحظوه - النجوم المتجمدة في سماء ساطعة مثل الشمس - ليس أكثر من عودة مفارقة أولبيرز الكون القديم والساكن بلا حدود.

سيتمزق أي نوى نجمية أو أقزام بنية تنجو من حقبة التبخر هذه إلى أشلاء بطريقة غير رسمية. عندما تصل درجة حرارة إشعاع الخلفية إلى عشرة ملايين درجة كلفن ، وهو ما يمكن مقارنته بالحالة الحالية للمناطق المركزية للنجوم ، يمكن لأي وقود نووي متبقي أن يشتعل ويؤدي إلى الانفجار الأقوى والأكثر إثارة. وهكذا ، فإن الأجسام النجمية التي تمكنت من النجاة من التبخر ستساهم في الغلاف الجوي العام لنهاية العالم ، وتتحول إلى قنابل هيدروجينية رائعة.

ستشترك الكواكب في الكون المتقلص في مصير النجوم. تتبخر كرات الغاز العملاقة ، مثل كوكب المشتري وزحل ، أخف بكثير من النجوم ولا تترك وراءها سوى نوى مركزية لا يمكن تمييزها عن الكواكب الأرضية. لقد تبخر أي ماء سائل منذ فترة طويلة من أسطح الكواكب ، وسرعان ما سيتبع غلافها الجوي نموذجها. فقط الأراضي القاحلة والقاحلة بقيت. تذوب الأسطح الصخرية وتزداد سُمك طبقات الصخور السائلة تدريجيًا ، مما يؤدي في النهاية إلى ابتلاع الكوكب بأكمله. الجاذبية تحافظ على البقايا المنصهرة المحتضرة من التشتت ، وتخلق أجواء ثقيلة من السيليكات ، والتي بدورها تتسرب إلى الفضاء الخارجي. الكواكب المتبخرة ، التي تغرق في اللهب المبهر ، تختفي دون أن يترك أثرا.

عندما تغادر الكواكب المشهد ، تبدأ ذرات الفضاء بين النجوم في التفكك إلى نوى وإلكتروناتها المكونة. يصبح إشعاع الخلفية قوياً لدرجة أن الفوتونات (جسيمات الضوء) تكتسب طاقة كافية لتحرير الإلكترونات. نتيجة لذلك ، في مئات الآلاف من السنين الماضية ، لم تعد الذرات موجودة وتتحلل المادة إلى جسيمات مشحونة. يتفاعل إشعاع الخلفية بقوة مع هذه الجسيمات المشحونة ، مما يؤدي إلى تشابك وثيق بين المادة والإشعاع. اصطدمت فوتونات الخلفية الكونية ، التي كانت تسافر دون عوائق لما يقرب من ستين مليار سنة منذ إعادة التركيب ، بسطح انتثارها "التالي".

يتم عبور الروبيكون عندما يتقلص الكون إلى واحد من عشرة آلاف من حجمه الحالي. في هذه المرحلة ، تتجاوز كثافة الإشعاع كثافة المادة - كان هذا هو الحال فقط بعد الانفجار العظيم مباشرة. يبدأ الإشعاع في السيطرة على الكون مرة أخرى. نظرًا لأن المادة والإشعاع يتصرفان بشكل مختلف بسبب تعرضهما للتقلص ، فإن المزيد من الانكماش يتغير قليلاً مع مرور الكون بهذا التحول. لم يبق سوى عشرة آلاف سنة.

عندما تبقى ثلاث دقائق فقط قبل الانضغاط النهائي ، تبدأ النوى الذرية في الاضمحلال. يستمر هذا الاضمحلال حتى الثانية الأخيرة ، وفي ذلك الوقت تم تدمير جميع النوى الحرة. تختلف حقبة التخليق المضاد للنواة هذه تمامًا عن التخليق النووي العنيف الذي حدث في الدقائق القليلة الأولى من الحقبة البدائية. في الدقائق القليلة الأولى من تاريخ الكون ، تشكلت العناصر الأخف وزنا فقط ، وبشكل أساسي الهيدروجين والهيليوم وقليل من الليثيوم. في الدقائق القليلة الماضية ، كانت توجد مجموعة متنوعة من النوى الثقيلة في الفضاء. تمتلك نوى الحديد أقوى الروابط ، لذا فإن تحللها يتطلب أعلى طاقة لكل جسيم. ومع ذلك ، فإن الكون المتقلص يخلق درجات حرارة وطاقات أعلى من أي وقت مضى: عاجلاً أم آجلاً ، حتى نوى الحديد سوف تموت في هذه البيئة المدمرة بجنون. في الثانية الأخيرة من حياة الكون ، لم يبق فيه عنصر كيميائي واحد. تصبح البروتونات والنيوترونات حرة مرة أخرى - كما في الثانية الأولى من تاريخ الكون.

إذا بقيت بعض الحياة على الأقل في الكون خلال هذه الحقبة ، فإن لحظة تدمير النوى تصبح تلك الميزة ، والتي بسببها لا تعود. بعد هذا الحدث ، لن يتبقى في الكون أي شيء يشبه إلى حد بعيد الحياة الأرضية القائمة على الكربون. لن يتبقى كربون في الكون. يجب أن ينتمي أي كائن حي ينجو من تحلل النوى إلى نوع غريب حقًا. ربما يمكن للكائنات القائمة على التفاعل القوي أن ترى الثانية الأخيرة من حياة الكون.

الثانية الأخيرة تشبه إلى حد كبير فيلم Big Bang الذي يتم عرضه للخلف. بعد اضمحلال النوى ، عندما يفصل جزء واحد من الثانية فقط الكون عن الموت ، تتحلل البروتونات والنيوترونات نفسها ، ويتحول الكون إلى بحر من الكواركات الحرة. مع استمرار الضغط ، يصبح الكون أكثر سخونة وكثافة ، ويبدو أن قوانين الفيزياء تتغير فيه. عندما تصل درجة حرارة الكون إلى حوالي 10 15 درجة كلفن ، تتحد القوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية لتكوين القوة الكهروضعيفة. هذا الحدث هو نوع من انتقال الطور الكوني ، يذكرنا بشكل غامض بتحول الجليد إلى ماء. عندما نقترب من طاقات أعلى ، ونقترب من نهاية الوقت ، نبتعد عن الأدلة التجريبية المباشرة ، حيث تصبح السرد ، سواء أحببنا ذلك أم لا ، أكثر تخمينًا. ومع ذلك نواصل. بعد كل شيء ، لا يزال لدى الكون 10-11 ثانية من التاريخ المتبقي.

يحدث الانتقال المهم التالي عندما تتحد القوة الشديدة مع القوة الكهروضعيفة. هذا الحدث يسمى اتحاد عظيم، يجمع بين ثلاث من أربع قوى أساسية للطبيعة: القوة النووية القوية ، والقوة النووية الضعيفة ، والقوة الكهرومغناطيسية. يحدث هذا التوحيد عند درجة حرارة عالية بشكل لا يصدق تبلغ 10 28 درجة كلفن ، عندما يتبقى الكون من 10 إلى 37 ثانية فقط للعيش.

آخر حدث كبير يمكننا تحديده في تقويمنا هو توحيد الجاذبية مع القوى الثلاث الأخرى. يحدث هذا الحدث المحوري عندما تصل درجة حرارة الكون المتقلص إلى حوالي 10 32 درجة كلفن ولم يتبق سوى 10 إلى 43 ثانية قبل الأزمة الكبيرة. عادة ما تسمى درجة الحرارة أو الطاقة هذه قيمة بلانك. لسوء الحظ ، لا يمتلك العلماء نظرية فيزيائية متسقة ذاتيًا لمثل هذا الحجم من الطاقات ، حيث يتم دمج جميع القوى الأساسية الأربعة في واحدة. عندما يحدث هذا التوحيد للقوى الأربع أثناء إعادة الضغط ، فإن فهمنا الحالي لقوانين الفيزياء لم يعد مناسبًا. ماذا سيحدث بعد ذلك ، لا نعرف.

صقل كوننا

بعد أن نظرنا إلى الأحداث المستحيلة وغير المعقولة ، دعونا نتحدث عن أكثر الأحداث غير العادية التي حدثت - ولادة الحياة. كوننا مكان مريح للحياة كما نعرفه. في الواقع ، تلعب جميع النوافذ الفيزيائية الفلكية الأربعة دورًا مهمًا في تطورها. الكواكب ، أصغر نافذة في علم الفلك ، هي موطن للحياة. أنها توفر "أطباق بتري" التي يمكن للحياة أن تنشأ وتتطور. إن أهمية النجوم واضحة أيضًا: فهي مصدر الطاقة اللازمة للتطور البيولوجي. الدور الأساسي الثاني للنجوم هو أنها ، مثل الكيميائيين ، تشكل عناصر أثقل من الهيليوم: الكربون والأكسجين والكالسيوم والنوى الأخرى التي تشكل أشكال الحياة التي نعرفها.

المجرات أيضًا مهمة للغاية ، على الرغم من أن هذا ليس واضحًا جدًا. بدون تأثير ربط المجرات ، ستتشتت العناصر الثقيلة التي تنتجها النجوم في جميع أنحاء الكون. هذه العناصر الثقيلة هي اللبنات الأساسية التي تتكون منها الكواكب وجميع أشكال الحياة. تحافظ المجرات ، بكتلها الكبيرة وجاذبيتها القوية ، على الغاز المخصب كيميائيًا المتبقي بعد موت النجوم من التشتت. بعد ذلك ، يتم تضمين هذا الغاز المعالج سابقًا في الأجيال القادمة من النجوم والكواكب والأشخاص. وبالتالي ، فإن جاذبية المجرات توفر سهولة الوصول إلى العناصر الثقيلة للأجيال اللاحقة من النجوم وتشكيل الكواكب الصخرية مثل أرضنا.

إذا تحدثنا عن أكبر المسافات ، فيجب أن يتمتع الكون نفسه بالخصائص اللازمة للسماح بظهور الحياة وتطورها. وعلى الرغم من أننا لا نملك أي شيء يشبه إلى حد بعيد الفهم الكامل للحياة وتطورها ، فإن أحد المتطلبات الأساسية مؤكد نسبيًا: يستغرق وقتًا طويلاً. استغرق ظهور الإنسان حوالي أربعة مليارات سنة على كوكبنا ، ونحن مستعدون للمراهنة على أنه على أي حال ، يجب أن يمر مليار سنة على الأقل لظهور الحياة الذكية. وبالتالي ، يجب أن يعيش الكون ككل لمليارات السنين للسماح للحياة بالتطور ، على الأقل في حالة البيولوجيا التي تشبهنا بشكل غامض.

تجعل خصائص كوننا ككل من الممكن أيضًا توفير بيئة كيميائية تفضي إلى تطور الحياة. على الرغم من أن العناصر الأثقل مثل الكربون والأكسجين يتم تصنيعها في النجوم ، إلا أن الهيدروجين عنصر حيوي أيضًا. إنه جزء من ذرتين من ذرات الماء الثلاث ، H 2 O ، وهو مكون مهم للحياة على كوكبنا. بالنظر إلى المجموعة الواسعة من الأكوان المحتملة وخصائصها المحتملة ، نلاحظ أنه نتيجة للتخليق النووي البدائي ، يمكن معالجة كل الهيدروجين إلى هيليوم وحتى عناصر أثقل. أو يمكن للكون أن يتمدد بسرعة كبيرة بحيث لا تلتقي البروتونات والإلكترونات لتكوين ذرات الهيدروجين. مهما كان الأمر ، كان من الممكن أن ينتهي الكون بدون تكوين ذرات الهيدروجين التي تشكل جزيئات الماء ، والتي بدونها لن تكون هناك حياة عادية.

مع الأخذ في الاعتبار هذه الاعتبارات ، يصبح من الواضح أن كوننا لديه بالفعل الميزات الضرورية التي تسمح بوجودنا. بالنظر إلى قوانين الفيزياء ، التي تحددها قيم الثوابت الفيزيائية ، ومقدار القوى الأساسية وكتل الجسيمات الأولية ، فإن كوننا يخلق بشكل طبيعي المجرات والنجوم والكواكب والحياة. إذا كان للقوانين الفيزيائية شكل مختلف قليلاً ، فقد يكون كوننا غير صالح للسكنى تمامًا وفقيرًا فلكيًا للغاية.

دعونا نوضح الضبط الدقيق المطلوب لكوننا بمزيد من التفاصيل. تتشكل المجرات ، وهي إحدى الأجسام الفيزيائية الفلكية الضرورية للحياة ، عندما تتغلب الجاذبية على تمدد الكون وتتسبب في تقلص المناطق المحلية. إذا كانت قوة الجاذبية أضعف بكثير أو كان معدل التوسع الكوني أسرع بكثير ، فلن يكون هناك الآن مجرة ​​واحدة في الفضاء. سيستمر الكون في التبدد ، لكنه لن يحتوي على بنية واحدة مرتبطة بالجاذبية ، على الأقل في هذه المرحلة من تاريخ الكون. من ناحية أخرى ، إذا كان لقوة الجاذبية قيمة أكبر بكثير أو كان معدل توسع الكون أقل بكثير ، فإن الكون بأكمله سينهار مرة أخرى في أزمة كبيرة قبل وقت طويل من بدء تشكيل المجرات. على أي حال ، لن تكون هناك حياة في كوننا الحديث. هذا يعني أن الحالة المثيرة للاهتمام لكون مليء بالمجرات وغيرها من الهياكل الكبيرة تتطلب تسوية دقيقة إلى حد ما بين قوة الجاذبية ومعدل التوسع. وقد أدرك عالمنا مثل هذا الحل الوسط.

أما بالنسبة للنجوم ، فإن الضبط الدقيق المطلوب للنظرية الفيزيائية يرتبط بشروط أكثر صرامة. تلعب تفاعلات الاندماج التي تحدث في النجوم دورين أساسيين ضروريين لتطور الحياة: إنتاج الطاقة وإنتاج العناصر الثقيلة مثل الكربون والأكسجين. لكي تلعب النجوم دورها ، يجب أن تعيش لفترة طويلة ، وأن تصل إلى درجات حرارة مركزية عالية بدرجة كافية ، وتكون شائعة بدرجة كافية. لكي يتم وضع كل هذه القطع من اللغز في مكانها الصحيح ، يجب منح الكون مجموعة واسعة من الخصائص الخاصة.

ولعل أوضح مثال يمكن أن تقدمه الفيزياء النووية. تعتمد تفاعلات الاندماج والهيكل النووي على حجم التفاعل القوي. توجد النوى الذرية كتراكيب مرتبطة لأن القوة القوية قادرة على إبقاء البروتونات قريبة من بعضها البعض ، على الرغم من أن التنافر الكهربائي للبروتونات موجبة الشحنة يميل إلى تمزيق النواة. إذا كانت القوة القوية أضعف قليلاً ، فلن يكون هناك ببساطة نوى ثقيلة. عندها لن يكون هناك كربون في الكون ، وبالتالي لن يكون هناك أي شكل من أشكال الحياة يعتمد على الكربون. من ناحية أخرى ، إذا كانت القوة النووية القوية أقوى ، فيمكن أن يتحد بروتونان في أزواج تسمى ديبروتونات. في هذه الحالة ، ستكون القوة الشديدة قوية جدًا لدرجة أن جميع البروتونات في الكون سوف تتحد لتشكل ثنائي البروتونات أو حتى هياكل نووية أكبر ، ولن يتبقى هيدروجين عادي. في غياب الهيدروجين ، لن يكون هناك ماء في الكون ، وبالتالي لن نعرف أي شكل من أشكال الحياة. لحسن الحظ بالنسبة لنا ، كوننا لديه المقدار المناسب من القوة القوية للسماح للهيدروجين والماء والكربون والمكونات الضرورية الأخرى للحياة.

وبالمثل ، إذا كان للقوة النووية الضعيفة قوة مختلفة تمامًا ، فستؤثر بشكل كبير على التطور النجمي. إذا كان التفاعل الضعيف أقوى بكثير ، على سبيل المثال ، مقارنةً بالتفاعل القوي ، فإن التفاعلات النووية في الأجزاء الداخلية للنجوم ستستمر بمعدلات أعلى بكثير ، مما يؤدي إلى تقليل عمر النجوم بشكل كبير. سيتعين علينا أيضًا تغيير اسم التفاعل الضعيف. الكون لديه بعض التأخير في هذه المسألة بسبب نطاق الكتل النجمية - النجوم الصغيرة تعيش لفترة أطول ويمكن استخدامها لدفع التطور البيولوجي بدلاً من شمسنا. ومع ذلك ، فإن ضغط الغاز المنحل (من ميكانيكا الكم) يمنع النجوم من حرق الهيدروجين بمجرد أن تصبح كتلتها صغيرة جدًا. وبالتالي ، حتى متوسط ​​العمر المتوقع للنجوم الأطول عمراً سينخفض ​​بشكل خطير. بمجرد أن ينخفض ​​الحد الأقصى لعمر النجم إلى ما دون علامة المليار سنة ، فإن تطور الحياة مهدد على الفور. القيمة الفعلية للتفاعل الضعيف أصغر بملايين المرات من القيمة القوية ، والتي بسببها تحرق الشمس هيدروجينها ببطء وبشكل طبيعي ، وهو أمر ضروري لتطور الحياة على الأرض.

بعد ذلك ، ضع في اعتبارك الكواكب - أصغر الأجسام الفيزيائية الفلكية الضرورية للحياة. يتطلب تكوين الكواكب من الكون أن ينتج عناصر ثقيلة ، وبالتالي ، نفس القيود النووية التي سبق وصفها أعلاه. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب وجود الكواكب أن تكون درجة حرارة خلفية الكون منخفضة بما يكفي لتتكثف المواد الصلبة. إذا كان كوننا أصغر بست مرات فقط مما هو عليه الآن ، وبالتالي أسخن ألف مرة ، فإن جزيئات الغبار بين النجمي سوف تتبخر ولن تكون هناك مواد أولية لتشكيل الكواكب الصخرية. في هذا الكون الافتراضي الساخن ، حتى تشكل الكواكب العملاقة سيكون مكبوتًا للغاية. لحسن الحظ ، كوننا بارد بما يكفي للسماح بتكوين الكواكب.

اعتبار آخر هو استقرار النظام الشمسي على المدى الطويل فور تكوينه. في مجرتنا الحديثة ، تعتبر التفاعلات واللقاءات النجمية نادرة وضعيفة على حد سواء بسبب الكثافة المنخفضة جدًا للنجوم. إذا احتوت مجرتنا على نفس العدد من النجوم ، لكنها كانت أصغر بمئة مرة ، فإن زيادة كثافة النجوم ستؤدي إلى احتمال كبير إلى حد ما لدخول نجم آخر إلى نظامنا الشمسي ، مما قد يؤدي إلى تدمير مدارات الكواكب. يمكن لمثل هذا الاصطدام الكوني أن يغير مدار الأرض ويجعل كوكبنا غير صالح للسكن أو طرد الأرض من النظام الشمسي تمامًا. على أي حال ، فإن مثل هذه الكارثة تعني نهاية الحياة. لحسن الحظ ، في مجرتنا ، الوقت المقدر لنظامنا الشمسي للنجاة من تصادم يغير مساره يتجاوز بكثير الوقت اللازم لتطور الحياة.

نرى أن الكون طويل العمر ، الذي يحتوي على مجرات ونجوم وكواكب ، يتطلب مجموعة خاصة من قيم الثوابت الأساسية التي تحدد قيم القوى الرئيسية. لذا فإن هذا التعديل المطلوب يطرح سؤالاً أساسياً: لماذا يمتلك كوننا هذه الخصائص المحددة التي تؤدي في النهاية إلى الحياة؟لأن حقيقة أن القوانين الفيزيائية تسمح بوجودنا هي صدفة رائعة حقًا. يبدو كما لو أن الكون يعرف بطريقة ما عن ظهورنا الوشيك. بالطبع ، إذا كانت الظروف مختلفة إلى حد ما ، فلن نكون هنا ببساطة ولن يكون هناك من يفكر في هذه المسألة. ومع ذلك ، فإن السؤال "لماذا؟" هذا لا يختفي.

فهم ذلك لماذاالقوانين الفيزيائية كما هي ، تقودنا إلى حدود تطور العلم الحديث. تم طرح تفسيرات أولية ، لكن السؤال لا يزال مفتوحًا. منذ القرن العشرين ، قدم العلم فهمًا عمليًا جيدًا لـ ماذا او ماهي قوانين الفيزياء لدينا ، يمكننا أن نأمل أن يمنحنا علم القرن الحادي والعشرين فهمًا لماهية ذلك لماذاالقوانين الفيزيائية هي فقط من هذا القبيل. بدأت بالفعل بعض التلميحات في هذا الاتجاه في الظهور ، كما سنرى بعد قليل.

التعقيد الأبدي

تبدو هذه المصادفة الظاهرية (أن الكون يمتلك بالضبط تلك الخصائص الخاصة التي تسمح بأصل الحياة وتطورها) تبدو أقل معجزة إذا قبلنا أن كوننا - منطقة الزمكان التي نرتبط بها - هو مجرد واحد من عدد لا يحصى من الآخرين. أكوان. بمعنى آخر ، كوننا ليس سوى جزء صغير الكون المتعدد- مجموعة ضخمة من الأكوان ، لكل منها نسختها الخاصة من قوانين الفيزياء. في هذه الحالة ، ستنفذ مجمل الأكوان جميع المتغيرات العديدة الممكنة لقوانين الفيزياء. ومع ذلك ، لن تتطور الحياة إلا في تلك الأكوان المعينة التي لديها النسخة الصحيحة من القوانين الفيزيائية. ثم تصبح حقيقة أننا عشنا في الكون بالخصائص الضرورية للحياة واضحة.

دعونا نوضح الفرق بين "الأكوان الأخرى" و "الأجزاء الأخرى" من كوننا. يمكن أن تكون هندسة الزمكان واسعة النطاق معقدة للغاية. في الوقت الحاضر ، نحن نعيش في قطعة متجانسة من الكون ، يبلغ قطرها حوالي عشرين مليار سنة ضوئية. تمثل هذه المنطقة جزءًا من الفضاء يمكن أن يكون له تأثير سببي علينا في وقت معين. مع انتقال الكون إلى المستقبل ، ستزداد مساحة الزمكان التي يمكن أن تؤثر علينا. بهذا المعنى ، مع تقدمنا ​​في العمر ، سيحتوي كوننا على المزيد من الزمكان. ومع ذلك ، قد تكون هناك مناطق أخرى من الزمكان أبدالن تكون في علاقة سببية مع الجزء الخاص بنا من الكون ، بغض النظر عن المدة التي ننتظرها وبغض النظر عن عمر كوننا. هذه المناطق الأخرى تنمو وتتطور بشكل مستقل تمامًا عن الأحداث الفيزيائية التي تحدث في كوننا. هذه المناطق تنتمي إلى أكوان أخرى.

بمجرد أن نعترف بإمكانية وجود أكوان أخرى ، فإن مجموعة الصدف الموجودة في كوننا تبدو أكثر إمتاعًا. لكن هل مفهوم وجود الأكوان الأخرى هذا منطقي حقًا؟ هل من الممكن استيعاب أكوان متعددة بشكل طبيعي ضمن نظرية الانفجار العظيم ، على سبيل المثال ، أو على الأقل امتداداتها المعقولة؟ والمثير للدهشة أن الإجابة هي نعم.

قدم أندري ليند ، عالم الكونيات الروسي البارز الموجود حاليًا في جامعة ستانفورد ، هذه الفكرة التضخم الأبدي. بشكل تقريبي ، تعني هذه الفكرة النظرية أنه في جميع الأوقات ، تمر منطقة معينة من الزمكان ، تقع في مكان ما في الكون المتعدد ، بمرحلة تضخمية من التوسع. وفقًا لهذا السيناريو ، فإن رغوة الزمكان ، من خلال آلية التضخم ، تخلق باستمرار أكوانًا جديدة (كما تمت مناقشته بالفعل في الفصل الأول). ستتطور بعض مناطق التوسع التضخمية هذه إلى أكوان مثيرة للاهتمام مثل البقعة المحلية الخاصة بنا من الزمكان. لديهم قوانين فيزيائية تحكم تكوين المجرات والنجوم والكواكب. حتى أن بعض هذه المناطق قد تطور حياة ذكية.

هذه الفكرة لها معنى مادي وجاذبية جوهرية كبيرة. حتى لو كان كوننا ، منطقتنا المحلية الخاصة بالزمكان ، مُقدرًا أن يموت موتًا بطيئًا ومؤلماً ، فسيكون هناك دائمًا أكوان أخرى حوله. سيكون هناك دائما شيء آخر. إذا تم النظر إلى الكون المتعدد من منظور أكبر ، يشمل المجموعة الكاملة من الأكوان ، فيمكن اعتباره أبديًا حقًا.

تتجنب هذه الصورة للتطور الكوني بدقة واحدة من أكثر الأسئلة إثارة للقلق التي ظهرت في علم الكونيات في القرن العشرين: إذا بدأ الكون في الانفجار العظيم قبل عشرة مليارات سنة فقط ، فماذا حدث قبل ذلك الانفجار العظيم؟هذا السؤال الصعب حول "ماذا حدث عندما لم يكن هناك شيء بعد" يخدم كحد بين العلم والفلسفة ، بين الفيزياء والميتافيزيقا. يمكننا استقراء القانون الفيزيائي في الوقت الذي كان فيه الكون 10 إلى 43 ثانية فقط ، على الرغم من أننا نقترب من هذه النقطة ، سيزداد عدم اليقين في معرفتنا ، والعصور السابقة بشكل عام غير قابلة للوصول إلى الأساليب العلمية الحديثة. ومع ذلك ، فإن العلم لا يزال قائما ، وقد بدأ بالفعل بعض التقدم في الظهور في هذا المجال. ضمن السياق الأوسع الذي يوفره مفهوم الكون المتعدد والتضخم الأبدي ، يمكننا بالفعل صياغة الإجابة: قبل الانفجار العظيم ، كانت (ولا تزال!) منطقة رغوية ذات طاقة عالية في الزمكان. من هذه الرغوة الكونية منذ حوالي عشرة بلايين سنة ، ولد كوننا ، والذي يستمر في التطور اليوم. وبالمثل ، تتولد باستمرار أكوان أخرى ، ويمكن لهذه العملية أن تستمر إلى ما لا نهاية. صحيح أن هذه الإجابة لا تزال غير واضحة بعض الشيء وربما غير مرضية إلى حد ما. ومع ذلك ، فقد وصلت الفيزياء بالفعل إلى نقطة يمكننا فيها على الأقل البدء في معالجة هذا السؤال الذي طال أمده.

مع مفهوم الكون المتعدد ، نحصل على المستوى التالي من الثورة الكوبرنيكية. مثلما ليس لكوكبنا مكان خاص في نظامنا الشمسي ، ونظامنا الشمسي ليس له مكانة خاصة في الكون ، كذلك كوننا ليس له مكان خاص في المزيج الكوني الهائل من الأكوان التي تشكل الكون المتعدد.

النظرة الداروينية للأكوان

يصبح الزمكان في كوننا أكثر تعقيدًا مع تقدمه في العمر. في البداية ، بعد الانفجار العظيم مباشرة ، كان كوننا سلسًا وموحدًا للغاية. كانت هذه الشروط الأولية ضرورية لتطور الكون إلى شكله الحالي. ومع ذلك ، مع تطور الكون ، نتيجة للعمليات المجرية والنجمية ، تتشكل الثقوب السوداء ، تخترق الزمكان بخصائصها الداخلية. وهكذا ، فإن الثقوب السوداء تخلق ما يمكن اعتباره ثقوبًا في الزمكان. من حيث المبدأ ، يمكن أن توفر هذه التفردات أيضًا رابطًا لأكوان أخرى. قد يحدث أيضًا أن تولد أكوان جديدة في حالة تفرد الثقب الأسود - الأكوان الطفولية التي تحدثنا عنها في الفصل الخامس. في هذه الحالة ، يمكن أن يؤدي كوننا إلى كون جديد مرتبط بكوننا من خلال ثقب أسود.

إذا تم اتباع سلسلة التفكير هذه حتى نهايتها المنطقية ، فسيظهر سيناريو مثير للاهتمام للغاية لتطور الأكوان في الأكوان المتعددة. إذا كان بإمكان الأكوان أن تلد أكوانًا جديدة ، فقد تظهر مفاهيم الوراثة والطفرة وحتى الانتقاء الطبيعي في النظرية الفيزيائية. دافع لي سمولين ، الفيزيائي المتخصص في النسبية العامة ونظرية المجال الكمومي ، عن مفهوم التطور هذا.

افترض أن التفردات داخل الثقوب السوداء يمكن أن تلد أكوانًا أخرى ، كما هو الحال مع ولادة أكوان جديدة ، والتي ناقشناها في الفصل السابق. مع تطور هذه الأكوان الأخرى عادة ما تفقد سببيتها من كوننا. ومع ذلك ، تظل هذه الأكوان الجديدة متصلة بعالمنا من خلال تفرُّد يقع في مركز الثقب الأسود. - افترض الآن أن قوانين الفيزياء في هذه الأكوان الجديدة تشبه قوانين الفيزياء في كوننا ، ولكن ليس تمامًا. في الممارسة العملية ، تعني هذه العبارة أن الثوابت الفيزيائية ومقادير القوى الأساسية وكتل الجسيمات لها قيم متشابهة ولكنها ليست مكافئة. بعبارة أخرى ، يرث الكون الجديد مجموعة من القوانين الفيزيائية من الكون الأم ، لكن هذه القوانين قد تكون مختلفة قليلاً ، والتي تشبه إلى حد بعيد الطفرات الجينية أثناء تكاثر النباتات والحيوانات على الأرض. في هذا الوضع الكوني ، سوف يشبه نمو وسلوك الكون الجديد ، ولكن ليس بالضبط ، تطور الكون الأصلي الأصلي. وهكذا ، فإن هذه الصورة للوراثة في الأكوان مماثلة تمامًا لصورة الأشكال البيولوجية للحياة.

مع الوراثة والطفرة ، يكتسب هذا النظام البيئي للأكوان إمكانية مثيرة لمخطط داروين التطوري. من وجهة نظر داروين الكومولوجية ، الأكوان "الناجحة" هي تلك التي تخلق أعدادًا كبيرة من الثقوب السوداء. نظرًا لأن الثقوب السوداء تنشأ عن تكوين وموت النجوم والمجرات ، يجب أن تحتوي هذه الأكوان الناجحة على أعداد كبيرة من النجوم والمجرات. بالإضافة إلى ذلك ، يستغرق تكوين الثقوب السوداء الكثير من الوقت. تتشكل المجرات في كوننا في حدود مليار سنة. النجوم الضخمة تعيش وتموت في فترات زمنية أقصر تمتد لملايين السنين. للسماح بتكوين عدد كبير من النجوم والمجرات ، يجب ألا يكون لأي كون ناجح القيم الصحيحة للثوابت الفيزيائية فحسب ، بل يجب أيضًا أن يكون طويل العمر نسبيًا. مع النجوم والمجرات والعمر الطويل ، قد يسمح الكون لتطور الحياة. بعبارة أخرى ، تتمتع الأكوان الناجحة تلقائيًا بالخصائص الصحيحة تقريبًا لظهور أشكال الحياة البيولوجية.

إن تطور مجموعة معقدة من الأكوان ككل يشبه التطور البيولوجي على الأرض. تخلق الأكوان الناجحة أعدادًا كبيرة من الثقوب السوداء وتولد أعدادًا كبيرة من الأكوان الجديدة. يرث هؤلاء "الأطفال" الفلكيون من الأكوان الأم أنواعًا مختلفة من القوانين الفيزيائية مع تغييرات طفيفة. تلك الطفرات التي تؤدي إلى تكوين المزيد من الثقوب السوداء تؤدي إلى إنتاج المزيد من "الأطفال". مع تطور هذا النظام البيئي للأكوان ، غالبًا ما تتم مصادفة الأكوان ، مكونة أعدادًا لا تصدق من الثقوب السوداء والنجوم والمجرات. هذه الأكوان نفسها لديها أعلى فرص لنشوء الحياة. كوننا ، لأي سبب من الأسباب ، لديه بالضبط الخصائص التي تجعل من الممكن العيش لفترة طويلة وتشكيل العديد من النجوم والمجرات: وفقًا لهذا المخطط الدارويني الواسع ، فإن كوننا ناجح. إذا نظرنا إليه من هذا المنظور الموسع ، فإن كوننا ليس غريبًا ولا مضبوطًا بدقة ؛ إنه بالأحرى الكون العادي ، وبالتالي الكون المتوقع. في حين أن هذه الصورة للتطور لا تزال تخمينية ومثيرة للجدل ، فإنها تقدم تفسيرًا أنيقًا ومقنعًا لسبب امتلاك كوننا للخصائص التي نلاحظها.

دفع حدود الوقت

في سيرة الكون المعروضة أمامك ، قمنا بتتبع تطور الكون من بدايته المتلألئة والمفردة ، عبر سماء العصر الحديث الدافئة والمألوفة ، من خلال الصحاري المتجمدة الغريبة ، إلى الدمار النهائي النهائي في الظلام الأبدي. عندما نحاول التعمق أكثر في الهاوية المظلمة ، تتدهور قدراتنا التنبؤية بشكل كبير. لذلك ، يجب أن تنتهي رحلاتنا الافتراضية عبر الزمكان ، أو على الأقل تصبح غير مكتملة بشكل رهيب ، في حقبة ما في المستقبل. في هذا الكتاب ، قمنا ببناء مقياس زمني يمتد لمئات العقود الكونية. بالنسبة لبعض القراء ، بلا شك ، يبدو أننا قطعنا شوطاً طويلاً في قصتنا بثقة زائدة ، بينما قد يتساءل البعض الآخر كيف يمكننا التوقف عند نقطة ، مقارنة بالخلود ، قريبة جدًا من البداية.

يمكننا التأكد من شيء واحد. في طريقه إلى ظلام المستقبل ، يظهر الكون مزيجًا رائعًا من الزوال والثبات ، متشابكًا بشكل وثيق. وعلى الرغم من أن الكون نفسه سيصمد أمام اختبار الزمن ، فلن يتبقى في المستقبل أي شيء يشبه الحاضر عن بعد. السمة الأكثر ديمومة لكوننا دائم التطور هي التغيير. وتتطلب هذه العملية الشاملة للتغيير المستمر منظورًا كونيًا موسعًا ، بمعنى آخر ، تغيير كامل في كيفية نظرنا إلى المقاييس الأكبر. لأن الكون يتغير باستمرار ، يجب أن نحاول فهم العصر الكوني الحالي ، العام الحالي ، وحتى اليوم. توفر كل لحظة من تاريخ الكون المتفتح فرصة فريدة ، وفرصة لتحقيق العظمة ، ومغامرة للتجربة. وفقًا لمبدأ كوبرنيكوس الزمني ، تزخر كل حقبة مستقبلية بفرص جديدة.

ومع ذلك ، لا يكفي إصدار تأكيد سلبي حول حتمية الأحداث و "بدون الحزن ، دعنا يحدث ما يجب أن يحدث". يقول مقطع يُنسب غالبًا إلى هكسلي أنه "إذا تم وضع ستة قرود خلف الآلات الكاتبة وسُمح لهم بكتابة ما يحلو لهم لملايين السنين ، فسوف يكتبون في الوقت المناسب جميع الكتب الموجودة في المتحف البريطاني". لطالما تم الاستشهاد بهذه القرود الخيالية كمثال كلما تم الحديث عن فكرة غامضة أو لا يمكن الدفاع عنها ، كتأكيد لأحداث غير محتملة ، أو حتى كتقليل ضمني للإنجازات العظيمة للأيدي البشرية ، مع التلميح إلى أنها ليست أكثر من مجرد حظ بين الإخفاقات العديدة. بعد كل شيء ، إذا حدث شيء ما ، فسيحدث بالتأكيد ، أليس كذلك؟

ومع ذلك ، حتى فهمنا لمستقبل الكون ، والذي لا يزال في مهده ، يكشف عن العبثية المطلقة لهذه النظرة. تشير عملية حسابية بسيطة إلى أن الأمر سيستغرق من القردة المختارة عشوائيًا ما يقرب من نصف مليون عقد كوني (عدة سنوات أكثر من عدد البروتونات في الكون) لإنشاء كتاب واحد بشكل عشوائي.

إن الكون مقدر له أن يغير شخصيته بالكامل ، وأكثر من مرة ، قبل أن تبدأ نفس القرود على الأقل في إكمال المهمة الموكلة إليهم. في أقل من مائة عام ، تموت هذه القرود بسبب الشيخوخة. في غضون خمسة مليارات سنة ، الشمس ، التي تحولت إلى عملاق أحمر ، ستحرق الأرض ومعها كل الآلات الكاتبة. في غضون أربعة عشر عقدًا كونيًا ، ستحترق كل النجوم في الكون ولن تتمكن القرود بعد الآن من رؤية مفاتيح الآلات الكاتبة. بحلول العقد الكوني العشرين ، ستكون المجرة قد فقدت سلامتها ، وستتاح للقرود فرصة حقيقية جدًا للابتلاع من قبل الثقب الأسود في مركز المجرة. وحتى البروتونات التي تتكون منها القرود وعملها مقدر لها أن تتحلل قبل نهاية أربعين عقدًا كونيًا: مرة أخرى ، قبل وقت طويل من عملهم الخارق قد ذهب بعيدًا بما فيه الكفاية. ولكن حتى لو تمكنت القرود من النجاة من هذه الكارثة واستمرت في عملها في التوهج الخافت المنبعث من الثقوب السوداء ، فإن جهودها ستظل بلا جدوى في العقد الكوني المائة ، عندما غادرت الثقوب السوداء الأخيرة الكون في انفجار. ولكن حتى لو نجت القرود من هذه الكارثة وكانت ستنجو ، على سبيل المثال ، حتى العقد الكوني المائة والخمسين ، فإنها كانت ستحقق فقط الفرصة لمواجهة الخطر النهائي المتمثل في انتقال المرحلة الكونية.

وعلى الرغم من أنه بحلول العقد الكوني الخمسين للقرد ، سيتم تدمير الآلات الكاتبة والأوراق المطبوعة أكثر من مرة ، فإن الوقت نفسه ، بالطبع ، لن ينتهي. بالتحديق في كآبة المستقبل ، نحن مقيدون أكثر بسبب الافتقار إلى الخيال وربما عدم كفاية الفهم المادي أكثر من مجموعة صغيرة من التفاصيل. مستويات الطاقة المنخفضة والافتقار الظاهر للنشاط الذي ينتظر الكون يقابله مقدار الوقت المتزايد لديه. يمكننا أن نتطلع إلى مستقبل غامض بتفاؤل. وعلى الرغم من أن عالمنا المريح مقدر أن يختفي ، إلا أن عددًا هائلاً من الأحداث الفيزيائية والفلكية والبيولوجية وربما حتى الفكرية المثيرة للاهتمام ما زالت تنتظر في الأجنحة ، حيث يستمر كوننا في طريقه إلى الظلام الأبدي.

كبسولة الزمكان

عدة مرات خلال هذه السيرة الذاتية للكون ، واجهنا إمكانية إرسال إشارات إلى أكوان أخرى. إذا تمكنا ، على سبيل المثال ، من إنشاء كون في المختبر ، فيمكن إرسال إشارة مشفرة إليه قبل أن يفقد علاقته السببية مع كوننا. ولكن إذا كان بإمكانك إرسال مثل هذه الرسالة ، فماذا ستكتب فيها؟

ربما ترغب في الحفاظ على جوهر حضارتنا: الفن والأدب والعلوم. سيكون لدى كل قارئ فكرة عن أجزاء ثقافتنا التي يجب الحفاظ عليها بهذه الطريقة. في حين أن كل شخص سيكون له رأيه الخاص في هذا الأمر ، فإننا سنعمل بشكل غير أمين للغاية إذا لم نقدم بعض المقترحات على الأقل لأرشفة جزء من ثقافتنا. على سبيل المثال ، نقدم نسخة مغلفة من العلوم ، أو بشكل أكثر تحديدًا الفيزياء وعلم الفلك. يمكن أن يكون من بين أهم الرسائل ما يلي:

تتكون المادة من ذرات تتكون بدورها من جسيمات أصغر.

على مسافات قصيرة ، تظهر الجسيمات خصائص الموجة.

تحكم الطبيعة أربع قوى أساسية.

يتكون الكون من تطور في الفضاء والزمان.

كوننا يحتوي على كواكب ونجوم ومجرات.

تتطور الأنظمة الفيزيائية إلى حالات ذات طاقة أقل واضطراب متزايد.

هذه النقاط الست ، التي يجب أن يكون دورها العالمي واضحًا الآن ، يمكن اعتبارها كنوزًا لإنجازاتنا في العلوم الفيزيائية. ربما تكون هذه هي أهم المفاهيم الفيزيائية التي اكتشفتها حضارتنا حتى الآن. ولكن إذا كانت هذه المفاهيم كنوزًا ، فلا شك أن المنهج العلمي يجب أن يعتبر تتويجًا لها. إذا كان هناك منهج علمي ، ثم مع الوقت والجهد الكافيين ، يتم الحصول على كل هذه النتائج تلقائيًا. إذا كان من الممكن نقل مفهوم واحد فقط إلى عالم آخر يمثل الإنجازات الفكرية لثقافتنا ، فإن الرسالة الأكثر قيمة ستكون الطريقة العلمية.

حقائق لا تصدق

أحد أكثر الأشياء إثارة للاهتمام حول الكون هو ذلك نحن نعرف القليل عنها.

وكما نريد أن نعرف ماذا يحدث بعد الموت ، يتساءل العلم كيف سينتهي الكون.

بطبيعة الحال ، بقدر ما يستطيع الشخص التفكير في مثل هذه المفاهيم.

الشيء المثير حقًا هو أن هناك الكثير من النظريات حول هذا الموضوع ، وفي نفس الوقت ، تختلف كثيرًا عن بعضها البعض.

نظريات يوم القيامة

10. ضغط كبير

النظرية الأكثر إثارة للدهشة حول كيفية نشوء الكون هي نظرية الانفجار العظيم ، عندما كانت كل المادة مركزة في نقطة واحدة كثيفة بلا حدود في الهاوية.

ثم تسبب شيء ما في انفجار. تناثرت المادة بمعدل لا يُصدق ، وأدى هذا في النهاية إلى تكوين الكون كما نعرفه اليوم.

ضغط كبير ، كما خمنت على الأرجح الآن - إنه عكس نظرية الانفجار العظيم.كل هذه المادة التي تناثرت في بداية وجود العالم تحت تأثير جاذبية كوننا.

وفقًا لهذه النظرية ، ستؤدي الجاذبية في النهاية إلى حقيقة أن عملية انتشار المادة ستتباطأ أولاً ، ثم تتوقف تمامًا ، وستبدأ المادة في الانكماش.

سيؤدي الاختزال إلى حقيقة أن جميع "المواد" (الكواكب والنجوم والمجرات والثقوب السوداء ، إلخ) سيكون مرة أخرى في نقطة مركزية فائقة الكثافة.

وهكذا ، فإن كل مادة الكون ستتركز في نقطة صغيرة للغاية.

ومع ذلك ، بناءً على المعرفة الحالية ، من غير المرجح أن يحدث شيء مثل هذا ، لأنه وفقًا للحقائق الحديثة ، يبدو أن الكون ، تتوسع بوتيرة متسارعة.

9. الموت الحراري الحتمي للكون

فكر في الموت الحراري على أنه النقيض التام للأزمة الكبيرة. في هذه الحالة ، الجاذبية ليست قوية بما يكفي للتغلب على تمدد المادة ، هكذا يستمر الكون في التوسع أضعافا مضاعفة.

المجرات تبتعد عن بعضها البعض ، والليل الشامل بينهما يزداد اتساعًا.

يخضع الكون لنفس القواعد مثل أي نظام ديناميكي حراري: يتم توزيع الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء الفضاء.

وهكذا ، فإن الريح ستشتت كل المادة بالتساوي ، حتى في الزوايا الأبرد والأغمق والأكثر ظلمة.

في النهاية ، ستخرج كل النجوم ، واحدة تلو الأخرى ، ومن أجل تضيء نجوم جديدة ، لن تكون هناك طاقة كافية. نتيجة لذلك ، سيخرج الكون بأكمله.

المادة ستبقى ولكنها موجودة على شكل جسيمات وتكون حركتها عشوائية. سيكون الكون في حالة توازن ، وسوف تنعكس هذه الجسيمات عن بعضها البعض دون تبادل الطاقة.

نتيجة لذلك ، سيكون هناك فراغ به جسيمات "تعيش" فيه.

كيف سينتهي العالم

8. الموت الحراري بسبب الثقوب السوداء

وفقًا لنظرية شائعة ، فإن معظم المادة في الكون تتحرك في دوائر من الثقوب السوداء. مجرد إلقاء نظرة على المجرات ، التي لديها كل شيء ، في حين أن مركزها موطن الثقوب السوداء الهائلة.

تتضمن معظم النظريات حول الثقوب السوداء امتصاص النجوم أو حتى المجرات بأكملها إذا سقطت في الثقوب.

في فترة معينة ، سوف تمتص هذه الثقوب السوداء معظم المادة ، وسوف نترك لنا كونًا مظلمًا. من وقت لآخر يمكن ملاحظة ومضات من الضوء ، على غرار البرق.

هذا يعني أن الجسم الذي يشع طاقته اقترب جدًا من الثقب الأسود ، لكن "قوته" لم تكن كافية ، وتم امتصاصه.

في النهاية لن يتبقى لنا شيء وستسقط آبار الجاذبية في الهاوية. أكثر ضخامة سوف تبتلع الثقوب السوداء "زملائها" الصغار ، وتصبح أكبر في هذه العملية.

ومع ذلك ، لن تكون هذه هي الحالة النهائية للكون. بمرور الوقت ، سوف تتبخر الثقوب السوداء بسبب فقدان الكتلة وإشعاع هوكينغ.

هكذا بعد يموت آخر ثقب أسود، سيبقى الكون ممتلئًا بشكل موحد بالجسيمات دون الذرية بإشعاع هوكينغ.

سيناريوهات يوم القيامة

7. وقت الانتهاء

إذا كان هناك أي شيء أبدي ، فمن المؤكد أنه حان الوقت. سواء كان الكون موجودًا أم لا ، فإن للوقت رؤيته الخاصة لكل شيء. غير ذلك لن تكون هناك طريقة للتمييز بين اللحظة الحالية واللاحقة.

ولكن ماذا لو فقد الوقت زخمه أو تجمد للتو؟ ماذا لو لم يعد هناك المزيد من اللحظات؟ كل شيء مجمد. مدى الحياة.

لنفترض أننا نعيش في عالم لن ينتهي أبدًا. مع إمدادات لا نهاية لها من الوقت من المحتمل أن يحدث أي شيء يمكن أن يحدث بنسبة 100٪.

يحدث نفس الشيء إذا كنت تعيش إلى الأبد. لديك مقدار غير محدود من الوقت تحت تصرفك ، لذا فإن كل ما يمكن أن يحدث مضمون (وعدد لا حصر له من المرات).

وبالتالي ، إذا كنت تعيش إلى الأبد ، فهناك فرصة بنسبة 100 بالمائة أن "تتوقف عن العمل" لفترة طويلة ، ويمكنك يستغرق وقتا طويلا للتعافي.

بسبب تعقيدات الحسابات التي تحاول التنبؤ بنتيجة الكون ، توقع العلماء أن الوقت قد يتوقف في النهاية.

بافتراض أنك اختبرت كل شيء ، فلن تعرف أبدًا أن هناك شيئًا خاطئًا. الوقت سوف يتوقف، وكل شيء سيتحول إلى لحظة واحدة ، طلقة واحدة.

لكنها لن تستمر إلى الأبد ، ستكون حالة واحدة من الزمن. لن تموت أبدا. لن تتقدم في السن. سيكون نوعًا من الخلود الزائف. لكنك لن تعرف عنها أبدًا.

كيف سينتهي العالم

6. سرقة كبيرة

تشبه نظرية The Big Theft نظرية The Big Squeeze ، لكنها أكثر تفاؤلاً. تخيل نفس السيناريو: الجاذبية تبطئ تمدد الكون وتكثف كل شيء مرة أخرى في نقطة واحدة.

في هذه النظرية ، تكون قوة الانكماش السريع كافية لحدوث انفجار عظيم آخر ، و بدأ الكون من الصفر.

في هذا النموذج ، لم يتم تدمير كل شيء فعليًا ، ولكن ببساطة " أعيد توزيعها ".

لا يحب الفيزيائيون هذا التفسير ، لذلك يجادل بعض العلماء ، على الأرجح ، لن يتمكن الكون من العودة إلى الوراء قبل أن ينتهي عند نقطة واحدة.

بدلاً من ذلك ، سيحدث كل شيء قريبًا جدًا مما هو موصوف ، لكن المادة التي يتم جمعها في مكان واحد سيتم صدها بقوة مماثلة لتلك التي تصد الكرة من الأرض عند رميها.

ستكون هذه السرقة الكبيرة مشابهة جدًا للانفجار العظيم ، ومن الناحية النظرية سيخلق عالمًا جديدًا.في هذه النظرية المتذبذبة للكون ، قد يكون كوننا هو الأول في النظام ، أو قد يكون 400 في المائة.

لا أحد يستطيع أن يقول ذلك.

5. فجوة كبيرة

بغض النظر عن الكيفية التي ينتهي بها العالم ، لن يشعر العلماء بالحاجة إلى استخدام كلمة "كبير" لوصف هذه الظاهرة.

في هذه النظرية ، تسمى القوة غير المرئية " الطاقة المظلمة،ويسبب تسارع تمدد الكون ، وهو ما نلاحظه اليوم.

في النهاية ، سيصل التسارع إلى حده ، و سوف يمزق الكون نفسه ليذهب إلى النسيان.

الأمر الأكثر رعبًا في هذه النظرية هو أنه في حين أن معظم النظريات الموجودة في هذه القائمة تشير إلى نهاية العالم بعد احتراق النجوم ، فمن المقدر حدوث التمزق الكبير. في حوالي 16 مليار سنة.

في هذه المرحلة من وجود الكون ، لا تزال الكواكب (والحياة من الناحية النظرية) تعمل. وهذه الكارثة ذات النطاق الكوني ستقتل كل أشكال الحياة وكل الكواكب.

لكن هذا لا يمكن إلا أن يفترض. ولكن، الموت سيكون بالتأكيد عنيفا ،وليس بطيئًا ودافئًا كما يتوقع معظم الناس.

نهاية الكون: كيف؟

4. فراغ الاستقرار

تعتمد هذه النظرية على فكرة أن الكون موجود في حالة غير مستقرة بشكل أساسي. إذا نظرت إلى معنى جسيمات فيزياء الكم ، سترى أن العديد من أصحاب النظريات في فيزياء الكم يعتقدون أن كوننا يتأرجح على شفا الاستقرار.

أنصار هذه النظرية يقترحون ذلك في غضون مليارات السنين ، سينقلب الكون.عندما يحدث هذا ، في مرحلة ما من الكون سيكون هناك فقاعة.

على الأرجح سيكون كونًا بديلًا. ستتوسع هذه الفقاعةفي جميع الاتجاهات بسرعة الضوء ، ودمر كل ما يلمسه ، ودمر في النهاية كل شيء في الكون.

لكن لا تقلق: سيظل الكون موجودًا.هذه الفقاعة "نفسها لكن المختلفة" للكون ستغير الأشياء ببساطة. ستكون قوانين الفيزياء مختلفة ، وربما تكون هناك حياة.

3. حاجز الوقت

إذا حاولنا حساب احتمالات أصل شيء ما في الكون المتعدد (حيث توجد أكوان لا نهائية ، يختلف كل منها عن الآخر) ، فسنواجه نفس المشكلة كما في حالة الكون اللامتناهي: كل شيء لديه فرصة 100٪ لحدوثه.

للتغلب على هذه المشكلة ، قام العلماء ببساطة بأخذ جزء من الكون وحساب الاحتمالات الخاصة به.

هذا يجعل من الممكن إنتاج الحسابات الصحيحة، لكن الحدود التي تم وضعها لإبقائهم "تقطع" الكون ، وهذا ليس صحيحًا تمامًا من حيث التكامل.

نظرًا لحقيقة أن قوانين الفيزياء لا تعمل في كون غير محدود ، فإن الخيار الوحيد عندما يكون هذا النموذج منطقيًا للنظر فيه هو هو وجود حدود مادية حقيقية ،لا شيء يمكن أن يذهب أبعد من ذلك.

وفقًا لعلماء الفيزياء ، خلال 3.7 مليار سنة القادمة ، سوف نعبر هذا الحاجز الزمني ، وسوف ينتهي الكون بالنسبة لنا.

على الرغم من حقيقة أننا نفتقر إلى المعرفة الفيزيائية لوصف هذه الظاهرة بدقة ، إلا أن الاحتمالات لا تزال رهيبة.

2. لن يحدث ذلك لأننا نعيش في كون متعدد

في سيناريو الكون المتعدد اللانهائي ، يمكن أن تأتي الأكوان وتذهب ببساطة. يمكنهم بدء وجودهم بسبب الانفجار العظيم ، والانتهاء بالتمزق الكبير ، نتيجة الموت الحراري ، إلخ.

لكن هذا لا يهم ، لأنه في كوننا المتعدد هو مجرد واحد من العديد.على الرغم من حقيقة أن الأكوان "الصغيرة" يمكن أن تكون في عداوة وتفجر نفسها ، وفي نفس الوقت الكون القريب ، فإن الكون الأكبر سيظل موجودًا.

على الرغم من أن الوقت نفسه يمكن أن يعمل في أكوان أخرى ، في الأكوان المتعددة تولد أكوان جديدة في كل وقت.وفقًا لعلماء الفيزياء ، فإن عدد الأكوان الجديدة سيكون دائمًا أكبر من الأكوان القديمة ، لذلك من الناحية النظرية ، فإن عدد الأكوان يزداد فقط.

1. الكون الأبدي

لطالما قيل إن الكون كان دائمًا وسيظل وسيظل كذلك. هذا هو أحد المفاهيم الأولى التي طرحها الناس حول طبيعة الكون. ومع ذلك ، فإن هذه النظرية لديها انعطافة جديدةبنهج أكثر جدية.

يتجاهل مؤيدو هذا المفهوم نظرية الانفجار العظيم كسبب لتشكيل الكون ، وبالتالي الزمن ، ويقولون إن الوقت كان موجودًا من قبل.

في نفس الوقت ، يمكن أن يكون الكون نفسه نتيجة اصطدام غشاءين(هياكل الفضاء تشبه الأوراق ، تشكلت على مستوى عالٍ من الوجود).

في هذا النموذج ، يكون الكون دوريًا وسيستمر في التوسع والانكماش باستمرار.

بالتأكيد سنتمكن من اكتشاف ذلك في العشرين عامًا القادمة ، لأن لدينا القمر الصناعي بلانك ، والذي يستكشف المساحات الجيوديسية وإشعاعات الخلفية ،ومن سيكون قادرًا على التنبؤ بسيناريوهات معينة لمزيد من تطوير الأحداث.

هذه عملية طويلة ، ولكن بأسرع ما يمكن للعلماء ، بمساعدة الأقمار الصناعية عمل رسم تخطيطي ،سيكون من الأسهل فهم كيف نشأ الكون بالفعل وكيف انتهى كل شيء.

نتعامل مع الضغط بشكل أو بآخر بشكل يومي. عندما نعصر الماء من الإسفنج ، نحزم حقيبة قبل الإجازة ، في محاولة لملء كل المساحة الفارغة بالأشياء الضرورية ، نقوم بضغط الملفات قبل إرسالها بالبريد الإلكتروني. فكرة إزالة الفضاء "الفارغ" مألوفة للغاية.

على المستويين الكوني والذري ، أكد العلماء مرارًا وتكرارًا أن الفراغ يحتل الفضاء الرئيسي. ومع ذلك ، فمن المدهش للغاية مدى صحة هذا البيان! عندما كان الدكتور كالب إيه شارف من جامعة كولومبيا (الولايات المتحدة الأمريكية) يكتب كتابه الجديد "زوومابلي يونيفرس" ، باعترافه الخاص ، خطط لاستخدامه لإحداث بعض التأثير الدرامي.

ماذا لو تمكنا بطريقة ما من جمع كل النجوم في مجرة ​​درب التبانة وتكديسها بجانب بعضها البعض مثل التفاح المعبأ بإحكام في صندوق كبير؟ بالطبع ، لن تسمح الطبيعة لأي شخص بإخضاع الجاذبية ، وستندمج النجوم على الأرجح في ثقب أسود واحد ضخم. ولكن كتجربة فكرية ، فهذه طريقة رائعة لتوضيح مقدار الفضاء في المجرة.

كانت النتيجة مروعة. بافتراض أنه يمكن أن يكون هناك حوالي 200 مليار نجم في مجرة ​​درب التبانة ، ونفترض بسخاء أنها كلها قطر الشمس (وهو تقدير مبالغ فيه ، نظرًا لأن الغالبية العظمى من النجوم أقل كتلة وأصغر) ، فلا يزال بإمكاننا التجمع في مكعب ، طول الوجوه التي تقابل مسافتين من نبتون إلى الشمس.

"هناك قدر هائل من المساحات الفارغة في الفضاء. وهذا يقودني إلى المستوى التالي من الجنون "، يكتب الدكتور شارف. وفقًا للكون المرئي ، المحدد بواسطة الأفق الكوني لحركة الضوء منذ الانفجار العظيم ، تشير التقديرات الحالية إلى وجود ما بين 200 مليار و 2 تريليون مجرة. على الرغم من أن هذا العدد الكبير يشمل جميع "المجرات البدائية" الصغيرة التي ستندمج في النهاية في مجرات كبيرة.

لنكن جريئين ونأخذ أكبر عدد منهم ، ثم نجمع كل النجوم في كل هذه المجرات. لكي نكون كرماء بشكل مثير للإعجاب ، دعنا نفترض أنها كلها بحجم مجرة ​​درب التبانة (على الرغم من أن معظمها في الواقع أصغر بكثير من مجرتنا). نحصل على 2 تريليون مكعب ، وجوهها 10 13 مترًا. ضع هذه المكعبات في مكعب أكبر ويتبقى لدينا ميجا مكعب بطول ضلع يبلغ حوالي 1017 مترًا.

كبيرة جدًا ، أليس كذلك؟ لكن ليس على نطاق كوني. يبلغ قطر مجرة ​​درب التبانة حوالي 10 و 21 متراً ، لذلك لا يزال مكعب 10 17 متراً يشغل فقط 1/10000 من حجم المجرة. في الواقع ، 10 17 مترًا هي حوالي 10 سنوات ضوئية!

بطبيعة الحال ، هذه مجرد خدعة صغيرة. لكنه يشير بشكل فعال إلى مدى صغر حجم الكون الذي تشغله المادة الكثيفة فعليًا مقارنة بفراغ الفضاء ، الذي وصفه دوغلاس آدامز بشكل جميل: "الكون كبير. حقا كبيرة. لن تصدق مدى اتساع الكون واتساعه ومدى اتساعه بشكل مذهل. إليك ما نعنيه: قد تعتقد أن أقرب مطعم بعيد جدًا ، لكن في الفضاء لا يعني ذلك شيئًا. ("دليل المسافر إلى المجرة").

سيؤدي هذا التجاذب الجماعي لجميع مادته في النهاية إلى إيقاف تمدد الكون وتسبب في تقلصه. نظرًا للزيادة في الانتروبيا ، سيكون نمط الانكماش مختلفًا تمامًا عن نمط التمدد المعكوس بمرور الوقت. بينما كان الكون المبكر متجانسًا للغاية ، فإن الكون المنكمش سينقسم إلى مجموعات منفصلة منفصلة. في النهاية ، تنهار كل المادة في ثقوب سوداء ، والتي تتجمع بعد ذلك ، مما يؤدي إلى ثقب أسود واحد - تفرد Big Crunch.

الأدلة التجريبية الحديثة (أي مراقبة المستعرات الأعظمية البعيدة كأجسام ذات لمعان قياسي (لمزيد من التفاصيل ، انظر مقياس المسافة في علم الفلك) ، بالإضافة إلى دراسة متأنية للإشعاع الكوني الموجي الخلفي) يؤدي إلى استنتاج مفاده أن توسع لا تتباطأ الجاذبية في الكون ، بل على العكس من ذلك ، تتسارع. ومع ذلك ، نظرًا للطبيعة غير المعروفة للطاقة المظلمة ، لا يزال من الممكن أن يتغير التسارع في يوم من الأيام ويتسبب في الضغط.

أنظر أيضا

• ترتد كبير
• الكون المتذبذب

ملاحظات

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

• سرقة القطار الكبير
• جزيرة كبيرة

شاهد ما هو "الضغط الكبير" في القواميس الأخرى:

ضغط كسوري- صورة مثلث Sierpinski المحددة من خلال ثلاثة تحويلات أفينية. ضغط الصور الكسورية هو خوارزمية لضغط الصور المفقودة بناءً على استخدام أنظمة الوظائف المتكررة (IFS ، عادةً ... ... ويكيبيديا

مستقبل الكون- سيناريو الأزمة الكبرى إن مستقبل الكون هو قضية يتم بحثها في إطار علم الكونيات الفيزيائي. تنبأت العديد من النظريات العلمية بالعديد من المستقبلات المحتملة ، من بينها آراء حول كل من الدمار و ... ويكيبيديا

الكارثة- هذا المصطلح له معاني أخرى ، انظر هرمجدون (معاني). الأطلال الموجودة على قمة مجيدو هرمجدون (يونانية أخرى ... ويكيبيديا

مستقبل- هذا المصطلح له معاني أخرى ، انظر المستقبل (معاني). أنطونيو سانت إيليا رسم حضري بأسلوب مستقبلي المستقبل جزء من الخط ... ويكيبيديا

المستقبل- الجزء المستقبلي من الجدول الزمني ، ويتكون من أحداث لم تحدث بعد ، لكنها ستحدث. نظرًا لحقيقة أن الأحداث تتميز بالزمان والمكان ، فإن المستقبل يحتل منطقة استمرارية الزمان والمكان. المحتويات 1 ... ... ويكيبيديا

النموذج الدوري (علم الكونيات)- النموذج الدوري (في علم الكونيات) هو أحد الفرضيات الكونية. في هذا النموذج ، الكون ، بعد أن نشأ من تفرد الانفجار العظيم ، يمر بفترة توسع ، وبعدها يوقف تفاعل الجاذبية التوسع و ... ... ويكيبيديا

راجناروك- راجناروك. رسم يوهانس غيرتس راجناروك (راجناروك الألمانية راجناروك ... ويكيبيديا

رؤيا يوحنا الإنجيلي- اطلب إعادة توجيه "نهاية العالم" هنا ؛ انظر أيضا معاني أخرى. رؤية يوحنا الإنجيلي. صورة مصغرة من كتاب الصلوات الفاخر لدوق بيري ... ويكيبيديا

الايمان بالآخرة- (من اليونانية ἔσχατον "نهائي" ، "آخر" + "كلمة" ، "معرفة") نظام من الآراء والأفكار الدينية حول نهاية العالم والفداء والحياة الآخرة ، حول مصير الكون وانتقاله إلى حالة جديدة نوعيا. أيضا ... ويكيبيديا

فجوة كبيرة- تدمير المجرة حسب فرضية التمزق الكبير. التمزق الكبير هو فرضية كونية حول مصير الكون ، وتتنبأ بانهيار (تمزق) كل المادة في وقت محدد. صحة هذه الفرضية قوية ...... ويكيبيديا

كتب

• قوة المواد. ورشة عمل. البرنامج التعليمي للبرامج مفتوحة المصدر الشراء مقابل 863 غريفنا (أوكرانيا فقط)
• قوة المواد. ورشة عمل. كتاب مدرسي لدرجة البكالوريوس الأكاديمي ، Atapin V.

توسع أم ضغط الكون ؟!

يُفسر انحسار المجرات عن بعضها البعض حاليًا من خلال توسع الكون ، والذي بدأ بسبب ما يسمى بـ "الانفجار العظيم".

لتحليل مسافة المجرات عن بعضها ، نستخدم الخصائص والقوانين الفيزيائية المعروفة التالية:

1. تدور المجرات حول مركز المجرة الكبرى ، محدثة ثورة واحدة حول مركز metagalaxy خلال 100 تريليون سنة.

وبالتالي ، فإن metagalaxy هو الالتواء العملاق ، حيث تعمل قوانين الجاذبية الدوامة والميكانيكا الكلاسيكية (الفصل 3.4).

2. نظرًا لأن الأرض تزداد كتلتها ، فيجوز افتراض أن جميع الأجرام السماوية الأخرى أو أنظمتها (المجرات) ، تحت تأثير جاذبيتها الخاصة ، تزيد أيضًا من كتلتها ، وفقًا للقوانين الواردة في الفصل 3.5. ثم ، على أساس الصيغ من نفس الفصل ، من الواضح أن المجرات يجب أن تتحرك في دوامة ، نحو مركز metagalaxy ، مع تسارع يتناسب عكسيا مع المسافة إلى مركز metagalaxy أو زيادة في كتلة المجرات.

يؤدي التسارع الشعاعي للمجرات عند التحرك نحو مركز المجرة الكبرى إلى ابتعادها عن بعضها البعض ، وهو الأمر الذي سجله هابل والذي تم وصفه خطأً حتى الآن بأنه توسع للكون.

وعليه وبناء على ما سبق فإن الاستنتاج كالتالي:

الكون لا يتمدد ، بل يتصاعد أو ينكمش.

من المحتمل أن يكون الثقب الأسود metagalactic يقع في وسط metagalaxy ، لذلك من المستحيل ملاحظته.

عندما تدور المجرات حول مركز المجرة الكبرى في مدار منخفض ، يجب أن تكون سرعة الحركة المدارية لهذه المجرات أكبر من سرعة حركة المجرات في مدار أعلى. في هذه الحالة ، يجب أن تقترب المجرات من بعضها البعض في فترات زمنية ضخمة.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب على النجوم التي تميل مداراتها إلى الالتواء التجاذبي المجري ، أن تبتعد عن مركز المجرة (انظر الفصل 3.5). تفسر هذه الظروف اقتراب مجرة ​​M31 إلينا.

في المرحلة الأولى من ظهور الالتواء الكوني ، يجب أن يكون في حالة الثقب الأسود (انظر الفصل 3.1). خلال هذه الفترة ، يزيد الالتواء الكوني من كتلته النسبية. وبالتالي ، فإن متجه الحجم والسرعة لهذا الالتواء (BH) له أيضًا أقصى تغييرات. أي أن الثقوب السوداء لها خاصية الحركة التي لا تتوافق بشكل كبير مع حركة الأجسام الكونية المجاورة.

تم اكتشاف ثقب أسود يقترب منا. تفسر حركة هذا الثقب الأسود بالاعتماد أعلاه.

وتجدر الإشارة إلى تناقضات فرضية الانفجار العظيم ، والتي ، لأسباب غير معروفة ، لم يأخذها العلم الحديث بعين الاعتبار:

وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، يتحول النظام (الكون) ، المتروك لنفسه (بعد الانفجار) إلى فوضى واضطراب.

في الواقع ، الانسجام والنظام الملحوظ في الكون يتعارض مع هذا القانون ،

يجب أن يكون لأي جسيم انفجر بقوة كبيرة اتجاه مستقيم وشعاعي لحركته.

إن الدوران العام في الفضاء الخارجي لجميع الأجرام السماوية أو أنظمتها حول مركزها أو أجسام أخرى ، بما في ذلك المجرة الكبرى ، يدحض تمامًا طبيعة القصور الذاتي لحركة الأجسام الفضائية التي تم الحصول عليها من الانفجار. وبالتالي ، فإن مصدر حركة جميع الأجسام الفضائية لا يمكن أن يكون انفجارًا.

• - كيف أمكن تكوين فراغات ضخمة بين المجرات في الفضاء الخارجي بعد الانفجار العظيم ؟!
• - وفقًا لنموذج فريدمان المقبول عمومًا ، كان سبب "الانفجار العظيم" هو ضغط الكون على حجم النظام الشمسي. نتيجة لهذا الضغط الهائل للمادة الكونية ، حدث "الانفجار العظيم".

أتباع فكرة Big Bang صامتون بشأن العبث الواضح في هذه الفرضية - كيف يمكن للكون اللامتناهي أن يتقلص ويتناسب مع حجم محدود يساوي حجم النظام الشمسي !؟