Eine Anleitung zum Unmöglichen, Unglaublichen und Wunderbaren.

Auf einem verlassenen Dachboden in der Nähe des British Museum:

Cornelius griff nach einem leeren Blatt Papier, führte es durch die Walze und begann zu tippen. Ausgangspunkt seiner Erzählung war der Urknall selbst, als der Weltraum seine immer größer werdende Reise in die Zukunft antrat. Nach einem kurzen Inflationsschub wurde das Universum in eine Reihe von Phasenübergängen geworfen und bildete einen Überschuss an Materie über Antimaterie. Während dieser Urzeit enthielt das Universum keinerlei kosmische Strukturen.

Nach einer Million Jahren und vielen Papierriesen hat Cornelius das Zeitalter der Sterne erreicht - eine Zeit, in der Sterne aktiv geboren werden, ihren Lebenszyklus leben und durch Kernreaktionen Energie erzeugen. Dieses helle Kapitel schließt sich, wenn den Galaxien das Wasserstoffgas ausgeht, die Sternentstehung aufhört und die langlebigsten Roten Zwerge langsam verblassen.

Durch ununterbrochenes Tippen bringt Cornelius seine Geschichte in den Verfall, mit Braunen Zwergen, Weißen Zwergen, Neutronensternen und Schwarzen Löchern. Inmitten dieser gefrorenen Wüste sammelt sich dunkle Materie langsam in toten Sternen und vernichtet in Strahlung, die den Weltraum antreibt. Der Zerfall eines Protons tritt am Ende dieses Kapitels in Erscheinung, wenn die Massenenergie entarteter Sternreste langsam entweicht und das kohlenstoffbasierte Leben vollständig ausstirbt.

Wenn der müde Autor seine Arbeit fortsetzt, sind die einzigen Helden seiner Erzählung schwarze Löcher. Aber Schwarze Löcher können auch nicht ewig leben. Diese dunklen Objekte emittieren so schwach wie immer und verdampfen in einem langsamen quantenmechanischen Prozess. In Ermangelung einer anderen Energiequelle ist das Universum gezwungen, sich mit dieser mageren Lichtmenge zufrieden zu geben. Nach der Verdunstung der größten Schwarzen Löcher ergibt sich die Übergangsdämmerung der Ära der Schwarzen Löcher unter dem Ansturm noch tieferer Schwärze.

Zu Beginn des letzten Kapitels geht Cornelius das Papier aus, aber nicht die Zeit. Im Universum gibt es keine stellaren Objekte mehr, sondern nur noch nutzlose Produkte, die von früheren kosmischen Katastrophen übrig geblieben sind. In dieser kalten, dunklen und sehr fernen Ära der ewigen Dunkelheit verlangsamt sich die kosmische Aktivität merklich. Extrem niedrige Energieniveaus stehen im Einklang mit enormen Zeitspannen. Nach seiner feurigen Jugend und voller Energie des Mittelalters schleicht sich das gegenwärtige Universum langsam in die Dunkelheit.

Während das Universum altert, ändert sich sein Charakter ständig. In jeder Phase seiner zukünftigen Entwicklung unterhält das Universum eine erstaunliche Vielfalt komplexer physikalischer Prozesse und anderer interessanter Verhaltensweisen. Unsere Biographie des Universums, von seiner Entstehung in einer Explosion bis zu einem langen und allmählichen Abgleiten in die ewige Dunkelheit, basiert auf dem modernen Verständnis der Gesetze der Physik und den Wundern der Astrophysik. Aufgrund der Weitläufigkeit und Gründlichkeit der modernen Wissenschaft stellt diese Erzählung die wahrscheinlichste Zukunftsvision dar, die wir verfassen können.

Wahnsinnig große Zahlen

Wenn wir die große Bandbreite an exotischen Verhaltensweisen des Universums diskutieren, die in der Zukunft möglich sind, könnte der Leser denken, dass alles passieren kann. Aber das ist nicht so. Trotz der Fülle an physikalischen Möglichkeiten wird nur ein winziger Bruchteil der theoretisch möglichen Ereignisse tatsächlich eintreten.

Zunächst einmal schränken die Gesetze der Physik jedes erlaubte Verhalten strikt ein. Das Gesetz der Erhaltung der Gesamtenergie muss beachtet werden. Das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung darf nicht verletzt werden. Leitgedanke ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, der formal besagt, dass die Gesamtentropie eines physikalischen Systems zunehmen soll. Grob gesagt legt dieses Gesetz nahe, dass sich Systeme in Zustände zunehmender Unordnung entwickeln müssen. In der Praxis zwingt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Wärme dazu, sich von heißen Objekten zu kalten zu bewegen und nicht umgekehrt.

Aber auch im Rahmen der physikalisch erlaubten Prozesse passieren viele Ereignisse, die prinzipiell passieren könnten, nie. Ein häufiger Grund ist, dass sie einfach zu lange dauern und zuerst andere Prozesse stattfinden, die vor ihnen liegen. Das Kaltfusionsverfahren ist ein gutes Beispiel für diesen Trend. Wie wir bereits im Zusammenhang mit Kernreaktionen im Inneren von Sternen bemerkt haben, ist der stabilste aller möglichen Kerne der Eisenkern. Viele kleinere Kerne wie Wasserstoff oder Helium würden ihre Energie abgeben, wenn sie sich zu einem Eisenkern verbinden könnten. Am anderen Ende des Periodensystems würden auch größere Kerne wie Uran ihre Energie abgeben, wenn man sie in Teile zerlegen und aus diesen Teilen einen Eisenkern bilden könnte. Eisen ist der niedrigste Energiezustand, der Kernen zur Verfügung steht. Die Kerne haben in der Regel die Form von Eisen, aber Energiebarrieren verhindern, dass diese Umwandlung unter den meisten Bedingungen leicht vonstatten geht. Die Überwindung dieser Energiebarrieren erfordert typischerweise entweder hohe Temperaturen oder längere Zeiträume.

Stellen Sie sich einen großen festen Klumpen vor, beispielsweise einen Stein oder vielleicht einen Planeten. Die Struktur dieses Festkörpers ändert sich nicht aufgrund gewöhnlicher elektromagnetischer Kräfte, wie sie bei der chemischen Bindung auftreten. Anstatt ihre ursprüngliche Kernzusammensetzung zu bewahren, könnte sich die Materie im Prinzip so umgruppieren, dass alle ihre Atomkerne in Eisen umgewandelt werden. Damit eine solche Umstrukturierung der Materie stattfinden kann, müssen die Kerne die elektrischen Kräfte überwinden, die diese Materie in ihrer Existenzform halten, und die elektrischen Abstoßungskräfte, mit denen die Kerne aufeinander einwirken. Diese elektrischen Kräfte erzeugen eine starke Energiebarriere, ähnlich der in Abb. 23. Aufgrund dieser Barriere müssen sich die Kerne durch quantenmechanisches Tunneln neu gruppieren (sobald die Kerne die Barriere durchdringen, löst eine starke Anziehung die Fusion aus). Somit würde unser Stück Materie nukleare Aktivität zeigen. Bei ausreichender Zeit würde das gesamte Gestein oder der gesamte Planet in reines Eisen umgewandelt werden.

Wie lange würde eine solche nukleare Umstrukturierung dauern? Nukleare Aktivitäten dieser Art würden in etwa fünfzehnhundert kosmologischen Jahrzehnten Gesteinskerne in Eisen umwandeln. Würde dieser Kernprozess ablaufen, würde überschüssige Energie in den Weltraum abgegeben, da Eisenkerne einem niedrigeren Energiezustand entsprechen. Dieser Kaltfusionsprozess wird jedoch nie abgeschlossen sein. Es wird nie wirklich beginnen. Alle Protonen, aus denen die Kerne bestehen, zerfallen viel früher in kleinere Teilchen, als die Kerne in Eisen umgewandelt werden. Selbst die längstmögliche Lebensdauer eines Protons beträgt weniger als zweihundert kosmologische Jahrzehnte – viel kürzer als die enorme Zeit, die für die Kalte Fusion benötigt wird. Mit anderen Worten, die Kerne zerfallen, bevor sie eine Chance haben, sich in Eisen zu verwandeln.

Ein weiterer physikalischer Prozess, der zu lange dauert, um als wichtig für die Kosmologie angesehen zu werden, ist das Tunneln entarteter Sterne in Schwarze Löcher. Da Schwarze Löcher die niedrigsten Energiezustände sind, die für Sterne verfügbar sind, hat ein entartetes weißes Zwerg-ähnliches Objekt mehr Energie als ein Schwarzes Loch der gleichen Masse. Wenn sich ein Weißer Zwerg also spontan in ein Schwarzes Loch verwandeln könnte, würde er überschüssige Energie freisetzen. Aufgrund der durch den Druck des entarteten Gases erzeugten Energiebarriere, die die Existenz des Weißen Zwergs unterstützt, findet eine solche Umwandlung jedoch in der Regel nicht statt.

Trotz der Energiebarriere könnte sich ein Weißer Zwerg durch quantenmechanisches Tunneln in ein Schwarzes Loch verwandeln. Aufgrund des Unschärferelationsprinzips könnten sich alle Teilchen (etwa 10 57), aus denen ein Weißer Zwerg besteht, in einem so kleinen Raum befinden, dass sie ein Schwarzes Loch bilden würden. Dieses zufällige Ereignis dauert jedoch extrem lange – in der Größenordnung von 1076 kosmologischen Jahrzehnten. Es ist unmöglich, die wahrhaft enorme Größe von 10 76 kosmologischen Jahrzehnten zu übertreiben. Schreibt man diesen immens langen Zeitraum in Jahren, erhält man eine mit 10 76 Nullen. Wir könnten nicht einmal anfangen, diese Zahl in das Buch zu schreiben: Sie würde für jedes Proton im sichtbaren modernen Universum in der Größenordnung von eins Null liegen, plus oder minus ein paar Größenordnungen. Es ist unnötig zu erwähnen, dass Protonen zerfallen und Weiße Zwerge verschwinden werden, lange bevor das Universum das 1076. kosmologische Jahrzehnt erreicht.

Was passiert eigentlich im langfristigen Expansionsprozess?

Während viele Veranstaltungen praktisch unmöglich sind, bleibt ein breites Spektrum theoretischer Möglichkeiten bestehen. Die breitesten Kategorien des zukünftigen Verhaltens des Kosmos basieren darauf, ob das Universum offen, flach oder geschlossen ist. Ein offenes oder flaches Universum wird sich für immer ausdehnen, während sich ein geschlossenes Universum nach einer bestimmten bestimmten Zeit wieder zusammenzieht, die vom Anfangszustand des Universums abhängt. Wenn wir jedoch spekulativere Möglichkeiten betrachten, stellen wir fest, dass die zukünftige Entwicklung des Universums viel komplexer sein könnte, als dieses einfache Klassifizierungsschema vermuten lässt.

Das Hauptproblem besteht darin, dass wir Messungen mit physikalischer Bedeutung durchführen können und daher nur in Bezug auf die lokale Region des Universums bestimmte Schlussfolgerungen ziehen können - den Teil, der durch den modernen kosmologischen Horizont begrenzt ist. Wir können die Gesamtdichte des Universums innerhalb dieses lokalen Gebiets messen, das etwa zwanzig Milliarden Lichtjahre breit ist. Aber Dichtemessungen innerhalb dieses lokalen Volumens bestimmen leider nicht das langfristige Schicksal des Universums als Ganzes, da unser Universum viel größer sein kann.

Nehmen wir zum Beispiel an, wir könnten messen, dass die kosmologische Dichte den Wert überschreitet, der zum Schließen des Universums erforderlich ist. Wir würden zu dem experimentellen Schluss kommen, dass sich unser Universum in Zukunft erneut zusammenziehen sollte. Das Universum würde eindeutig durch eine sich beschleunigende Folge von Naturkatastrophen geschickt werden, die zur Großen Kompression führen, die im nächsten Abschnitt beschrieben wird. Aber das ist nicht alles. Unsere lokale Region des Universums – der Teil, von dem wir beobachtet haben, dass er in diesem imaginären Armageddon-Szenario eingeschlossen ist – könnte in einer viel größeren Region mit viel geringerer Dichte verschachtelt sein. In diesem Fall würde nur ein bestimmter Teil des gesamten Universums eine Kompression erfahren. Der verbleibende Teil, der vielleicht den größten Teil des Universums bedeckt, könnte sich unendlich ausdehnen.

Der Leser mag uns widersprechen und sagen, dass diese Komplikation wenig nützt: Unser eigener Teil des Universums ist immer noch dazu bestimmt, eine erneute Kontraktion zu überleben. Unsere Welt wird immer noch nicht der Zerstörung und Zerstörung entkommen. Doch dieser Blick auf das große Ganze verändert unsere Perspektive dramatisch. Wenn das größere Universum als Ganzes überlebt, ist der Untergang unseres lokalen Gebiets keine solche Tragödie. Wir werden nicht leugnen, dass die Zerstörung einer Stadt auf der Erde, zum Beispiel durch ein Erdbeben, ein schreckliches Ereignis ist, aber dennoch ist es bei weitem nicht so schrecklich wie die vollständige Zerstörung des gesamten Planeten. Ebenso ist der Verlust eines kleinen Teils des gesamten Universums nicht so verheerend wie der Verlust des gesamten Universums. Komplexe physikalische, chemische und biologische Prozesse können sich noch in ferner Zukunft irgendwo im Universum entfalten. Die Zerstörung unseres lokalen Universums könnte nur eine weitere Katastrophe aus einer Reihe astrophysikalischer Katastrophen sein, die vielleicht die Zukunft bringen wird: der Tod unserer Sonne, das Ende des Lebens auf der Erde, die Verdunstung und Zerstreuung unserer Galaxie, der Zerfall von Protonen und folglich die Zerstörung aller gewöhnlichen Materie, Verdampfung von Schwarzen Löchern usw.

Das Überleben des größeren Universums bietet eine Chance zur Rettung: entweder eine echte Reise über weite Strecken oder eine Ersatzerlösung durch die Übertragung von Informationen durch Lichtsignale. Dieser lebensrettende Weg kann sich als schwierig oder sogar als verboten erweisen: Alles hängt davon ab, wie sich der geschlossene Bereich unserer lokalen Raumzeit mit einem größeren Bereich des Universums verbindet. Aber die Tatsache, dass das Leben woanders weitergehen kann, hält die Hoffnung am Leben.

Wenn unser lokales Gebiet erneut komprimiert wird, ist möglicherweise nicht genügend Zeit für alle in diesem Buch beschriebenen astronomischen Ereignisse in unserem Teil des Universums. Am Ende werden diese Prozesse jedoch immer noch an einem anderen Ort im Universum stattfinden - weit weg von uns. Wie lange wir bis zur Rekontraktion des lokalen Teils des Universums haben, hängt von der Dichte des lokalen Teils ab. Obwohl moderne astronomische Messungen zeigen, dass seine Dichte so gering ist, dass unser lokaler Teil des Universums überhaupt nicht kollabieren wird, könnte im Dunkeln zusätzliche unsichtbare Materie lauern. Die maximal mögliche zulässige lokale Dichte beträgt etwa das Doppelte des Wertes, der für die Schließung des lokalen Teils des Universums erforderlich ist. Aber selbst bei dieser maximalen Dichte kann das Universum nicht beginnen, sich zu schrumpfen, bis mindestens zwanzig Milliarden Jahre vergangen sind. Diese Zeitbeschränkung würde uns eine Verzögerung der lokalen Version der Großen Kompression um mindestens weitere fünfzig Milliarden Jahre bescheren.

Es können auch entgegengesetzte Umstände eintreten. Unser lokaler Teil des Universums kann eine relativ geringe Dichte aufweisen und qualifiziert sich daher für das ewige Leben. Dieser lokale Teil der Raumzeit kann jedoch in einem viel größeren Bereich mit viel höherer Dichte verschachtelt werden. In diesem Fall, wenn unser lokaler kosmologischer Horizont groß genug wird, um eine größere Region mit höherer Dichte einzuschließen, wird unser lokales Universum Teil eines größeren Universums, das dazu bestimmt ist, sich erneut zusammenzuziehen.

Dieses Zerstörungsszenario erfordert eine nahezu flache kosmologische Geometrie unseres Lokaluniversums, denn nur dann sinkt die Expansionsrate stetig weiter. Nahezu flache Geometrie ermöglicht es immer mehr Regionen des metamskaligen Universums (das große Bild des Universums), lokale Ereignisse zu beeinflussen. Dieses große umgebende Gebiet muss nur dicht genug sein, um schließlich die erneute Kompression zu überstehen. Es muss lange genug leben (d. h. nicht zu früh zusammenbrechen), damit sich unser kosmologischer Horizont auf das erforderliche große Ausmaß ausdehnen kann.

Wenn diese Ideen im Weltraum verwirklicht werden, dann ist unser Lokaluniversum überhaupt nicht "das gleiche" wie der viel größere Bereich des Universums, der es einhüllt. Damit wäre bei genügend großen Entfernungen das kosmologische Prinzip eindeutig verletzt: Das Universum wäre nicht an jedem Punkt im Raum gleich (homogen) und nicht unbedingt in alle Richtungen gleich (isotrop). Dieses Potenzial negiert keineswegs unsere Verwendung des kosmologischen Prinzips, um die Geschichte der Vergangenheit zu studieren (wie in der Urknalltheorie), da das Universum innerhalb unserer lokalen Region der Raumzeit, deren Radius . eindeutig homogen und isotrop ist, beträgt derzeit etwa zehn Milliarden Lichtjahre. Eventuell mögliche Abweichungen von Homogenität und Isotropie beziehen sich auf große Größen, können also erst in der Zukunft auftreten.

Ironischerweise können wir der Natur dieser größeren Region des Universums, die sich derzeit außerhalb unseres kosmologischen Horizonts befindet, Beschränkungen auferlegen. Die kosmische Hintergrundstrahlung wird als extrem gleichmäßig gemessen. Allerdings würden große Dichteunterschiede des Universums, selbst wenn sie außerhalb des kosmologischen Horizonts liegen, sicherlich zu Pulsationen in dieser gleichmäßigen Hintergrundstrahlung führen. Das Fehlen signifikanter Pulsationen legt also nahe, dass alle erwarteten signifikanten Dichtestörungen sehr weit von uns entfernt sein müssen. Aber wenn große Dichtestörungen weit entfernt sind, dann kann unsere lokale Region des Universums lange genug leben, bevor sie auf sie trifft. Der frühestmögliche Moment, in dem große Dichteunterschiede Auswirkungen auf unseren Teil des Universums haben werden, wird in etwa siebzehn kosmologischen Jahrzehnten kommen. Aber höchstwahrscheinlich wird dieses universumsverändernde Ereignis viel später eintreten. Nach den meisten Versionen der Theorie eines inflationären Universums wird unser Universum für Hunderte und sogar Tausende von kosmologischen Jahrzehnten homogen und fast flach bleiben.

Große Kompression

Wenn das Universum (oder ein Teil davon) geschlossen ist, wird die Schwerkraft über die Expansion triumphieren und die unvermeidliche Kontraktion beginnt. Ein solches Universum, das einen zweiten Zusammenbruch erleidet, würde seinen Lebensweg in der feurigen Auflösung beenden, die als . bekannt ist Große Kompression... Viele der Wechselfälle, die die zeitliche Abfolge eines schrumpfenden Universums kennzeichnen, wurden zuerst von Sir Martin Rees, dem heutigen Astronomen Royal of England, untersucht. Wenn das Universum in dieses große Finale geworfen wird, wird es keinen Mangel an Katastrophen geben.

Und obwohl sich das Universum wahrscheinlich für immer ausdehnt, sind wir mehr oder weniger zuversichtlich, dass die Dichte des Universums das Doppelte der kritischen Dichte nicht überschreitet. Wenn wir diese Obergrenze kennen, können wir argumentieren, dass minimal die mögliche verbleibende Zeit bis zum Zusammenbruch des Universums in der Großen Kompression beträgt etwa fünfzig Milliarden Jahre. Der Weltuntergang ist nach menschlichem Zeitmaß noch in weiter Ferne, so dass wohl weiterhin regelmäßig Miete gezahlt werden sollte.

Nehmen wir an, dass das Universum zwanzig Milliarden Jahre später, nachdem es seine maximale Größe erreicht hat, tatsächlich eine Rekontraktion durchmacht. Das Universum wird dann etwa doppelt so groß sein wie heute. Die Hintergrundstrahlungstemperatur wird etwa 1,4 Grad Kelvin betragen, die Hälfte der heutigen Temperatur. Nachdem das Universum auf diese Mindesttemperatur abgekühlt ist, wird es durch den anschließenden Kollaps aufgeheizt, während es zur Big Compression eilt. Während dieser Kompression werden alle vom Universum geschaffenen Strukturen zerstört: Haufen, Galaxien, Sterne, Planeten und sogar die chemischen Elemente selbst.

Ungefähr zwanzig Milliarden Jahre nach Beginn der Rekontraktion wird das Universum wieder die Größe und Dichte des modernen Universums erreichen. Und in den dazwischenliegenden vierzig Milliarden Jahren bewegt sich das Universum vorwärts und hat ungefähr die gleiche Art von großräumiger Struktur. Sterne werden weiterhin geboren, entwickeln sich und sterben. Kleine Sterne, die Treibstoff sparen, wie unser naher Nachbar Proxima Centauri, haben nicht genug Zeit, um eine bedeutende Evolution zu überleben. Einige Galaxien kollidieren und verschmelzen innerhalb ihrer Elternhaufen, aber die meisten von ihnen bleiben weitgehend unverändert. Eine einzelne Galaxie braucht weit über vierzig Milliarden Jahre, um ihre dynamische Struktur zu ändern. Durch die Umkehrung des Hubble-Expansionsgesetzes werden sich einige Galaxien unserer Galaxie nähern, anstatt sich von ihr zu entfernen. Nur dieser merkwürdige Blauverschiebungstrend wird es Astronomen ermöglichen, einen Blick auf die bevorstehende Katastrophe zu erhaschen.

Einzelne Galaxienhaufen, die im riesigen Raum verstreut und lose in Klumpen und Fäden gebunden sind, werden intakt bleiben, bis das Universum auf eine Größe von fünfmal kleiner als heute schrumpft. Bei dieser hypothetischen zukünftigen Konjunktion verschmelzen Galaxienhaufen. Im heutigen Universum nehmen Galaxienhaufen nur etwa ein Prozent des Volumens ein. Sobald das Universum jedoch auf ein Fünftel seiner aktuellen Größe schrumpft, füllen Cluster praktisch den gesamten Raum aus. Somit wird das Universum zu einem riesigen Galaxienhaufen, aber die Galaxien selbst werden in dieser Ära dennoch ihre Individualität behalten.

Wenn die Kontraktion weitergeht, wird das Universum sehr bald hundertmal kleiner als heute. In diesem Stadium entspricht die durchschnittliche Dichte des Universums der durchschnittlichen Dichte der Galaxie. Galaxien werden sich überlappen und einzelne Sterne werden nicht mehr zu einer bestimmten Galaxie gehören. Dann verwandelt sich das gesamte Universum in eine riesige Galaxie voller Sterne. Die Hintergrundtemperatur des Universums, die durch die kosmische Hintergrundstrahlung erzeugt wird, steigt auf 274 Grad Kelvin und nähert sich dem Punkt der Eisschmelze. Aufgrund der zunehmenden Komprimierung der Ereignisse nach dieser Ära ist es viel bequemer, die Geschichte von der Position des entgegengesetzten Endes der Zeitleiste aus fortzusetzen: die verbleibende Zeit bis zur Großen Komprimierung. Wenn die Temperatur des Universums den Schmelzpunkt von Eis erreicht, hat unser Universum zehn Millionen Jahre Zukunftsgeschichte.

Bis zu diesem Zeitpunkt geht das Leben auf den terrestrischen Planeten ganz unabhängig von der Entwicklung des Kosmos um ihn herum weiter. Tatsächlich wird die Wärme des Himmels schließlich die gefrorenen Pluto-ähnlichen Objekte, die um die Peripherie jedes Sonnensystems herumtreiben, schmelzen und eine letzte flüchtige Chance für das Leben im Universum bieten, zu gedeihen. Dieser relativ kurze letzte Frühling wird enden, wenn die Hintergrundtemperatur weiter ansteigt. Mit dem Verschwinden von flüssigem Wasser im gesamten Universum kommt es mehr oder weniger gleichzeitig zu einem Massenaussterben aller Lebewesen. Die Ozeane kochen vor sich hin und der Nachthimmel ist heller als der Tageshimmel, den wir heute von der Erde aus sehen. Da nur noch sechs Millionen Jahre bis zur endgültigen Kontraktion verbleiben, müssen alle überlebenden Lebensformen entweder tief im Inneren der Planeten verbleiben oder ausgeklügelte und effiziente Kühlmechanismen entwickeln.

Nach der endgültigen Zerstörung der ersten Haufen und dann der Galaxien selbst sind die Sterne die nächsten in der Schusslinie. Wenn nichts anderes passiert wäre, würden die Sterne früher oder später kollidieren und einander angesichts der anhaltenden und alles zerstörenden Kompression zerstören. Ein solch grausames Schicksal wird sie jedoch umgehen, da die Sterne allmählich kollabieren werden, lange bevor das Universum dicht genug wird, damit Sternkollisionen auftreten können. Wenn die Temperatur der kontinuierlich kontrahierenden Hintergrundstrahlung die Temperatur der Oberfläche eines Sterns von vier- bis sechstausend Kelvin überschreitet, kann das Strahlungsfeld die Struktur der Sterne erheblich verändern. Und obwohl Kernreaktionen im Inneren von Sternen weiterlaufen, verdampfen ihre Oberflächen unter dem Einfluss eines sehr starken äußeren Strahlungsfeldes. Hintergrundstrahlung ist somit die Hauptursache für die Zerstörung von Sternen.

Wenn Sterne zu verdunsten beginnen, ist das Universum etwa zweitausendmal kleiner als heute. In dieser turbulenten Zeit sieht der Nachthimmel so hell aus wie die Sonnenoberfläche. Die Kürze der verbleibenden Zeit ist kaum zu vernachlässigen: Die stärkste Strahlung verbrennt jeden Zweifel, dass bis zum Ende weniger als eine Million Jahre verbleiben. Jeder Astronom, der über genügend technologischen Einfallsreichtum verfügt, um in dieser Ära zu überleben, kann sich mit demütigem Erstaunen daran erinnern, dass der brodelnde Kessel des Universums, den sie beobachten - Sterne, die an einem sonnenhellen Himmel eingefroren sind - nichts anderes ist als die Rückkehr von Olbers' Paradoxon von einem unendlich altes und statisches Universum.

Alle Kerne von Sternen oder Braunen Zwergen, die diese Zeit der Verdunstung überlebt haben, werden auf unzeremonielle Weise in Stücke gerissen. Wenn die Temperatur der Hintergrundstrahlung zehn Millionen Kelvin erreicht, was mit dem aktuellen Zustand der Zentralregionen von Sternen vergleichbar ist, kann sich jeglicher verbleibender Kernbrennstoff entzünden und zur stärksten und spektakulärsten Explosion führen. So werden stellare Objekte, die die Verdunstung überleben, zur allgemeinen Atmosphäre des Weltuntergangs beitragen und sich in fantastische Wasserstoffbomben verwandeln.

Planeten in einem schrumpfenden Universum werden das Schicksal der Sterne teilen. Riesige Gasbälle wie Jupiter und Saturn verdampfen viel leichter als Sterne und hinterlassen nur zentrale Kerne, die von terrestrischen Planeten nicht zu unterscheiden sind. Flüssiges Wasser ist längst von den Oberflächen der Planeten verdunstet, und sehr bald werden auch ihre Atmosphären diesem Beispiel folgen. Es bleiben nur kahle und öde Ödland. Felsige Oberflächen schmelzen und Schichten aus flüssigem Gestein verdicken sich allmählich und verschlingen schließlich den gesamten Planeten. Die Schwerkraft verhindert, dass die sterbenden geschmolzenen Überreste auseinanderfliegen, und sie erzeugen schwere Silikatatmosphären, die wiederum in den Weltraum entweichen. Verdunstende Planeten, die in blendende Flammen eintauchen, verschwinden spurlos.

Wenn die Planeten die Bühne verlassen, beginnen sich die Atome des interstellaren Raums in ihre Kerne und Elektronen aufzulösen. Die Hintergrundstrahlung wird so stark, dass Photonen (Lichtteilchen) genug Energie erhalten, um Elektronen freizusetzen. Infolgedessen haben in den letzten hunderttausend Jahren Atome aufgehört zu existieren und Materie zerfällt in geladene Teilchen. Hintergrundstrahlung wechselwirkt stark mit diesen geladenen Teilchen, wodurch Materie und Strahlung eng miteinander verflochten sind. Kosmische Hintergrundphotonen, die seit der Rekombination fast sechzig Milliarden Jahre lang ungehindert gereist sind, landen auf der Oberfläche ihrer "nächsten" Streuung.

Der Rubikon wird überschritten, wenn das Universum auf ein Zehntausendstel seiner wahren Größe schrumpft. In diesem Stadium übersteigt die Strahlungsdichte die Dichte der Materie – dies war erst unmittelbar nach dem Urknall der Fall. Im Universum beginnt die Strahlung wieder zu dominieren. Da sich Materie und Strahlung aufgrund der Kompression unterschiedlich verhalten, ändert sich die weitere Kompression geringfügig, wenn das Universum diesen Übergang durchmacht. Es sind nur noch zehntausend Jahre.

Wenn bis zur endgültigen Verdichtung nur noch drei Minuten verbleiben, beginnen die Atomkerne zu zerfallen. Dieser Zerfall dauert bis zur letzten Sekunde an, in der alle freien Kerne kollabiert sind. Diese Epoche der Antinukleosynthese unterscheidet sich sehr deutlich von der heftigen Nukleosynthese, die in den ersten Minuten der Urepoche stattfand. In den ersten Minuten der Weltraumgeschichte wurden nur die leichtesten Elemente gebildet, hauptsächlich Wasserstoff, Helium und ein wenig Lithium. In den letzten Minuten war eine Vielzahl von schweren Kernen im Weltraum präsent. Eisenkerne halten die stärksten Bindungen, daher erfordert ihr Zerfall die meiste Energie pro Teilchen. Das schrumpfende Universum erzeugt jedoch immer höhere Temperaturen und Energien: Früher oder später werden sogar Eisenkerne in dieser wahnsinnig zerstörerischen Umgebung sterben. In der letzten Sekunde des Lebens des Universums bleibt kein einziges chemisches Element darin. Protonen und Neutronen werden wieder frei – wie in der ersten Sekunde der Weltraumgeschichte.

Wenn in dieser Epoche zumindest etwas Leben im Universum verbleibt, wird der Moment der Zerstörung der Kerne zur Linie, aufgrund derer sie nicht zurückkehren. Nach diesem Ereignis wird es im Universum nichts mehr geben, das auch nur entfernt dem kohlenstoffbasierten Leben auf der Erde ähnelt. Es wird keinen Kohlenstoff mehr im Universum geben. Jeder Organismus, der den Zerfall von Kernen überlebt, muss einer wahrhaft exotischen Spezies angehören. Vielleicht könnten Kreaturen, die auf starker Interaktion basieren, die letzte Sekunde des Lebens des Universums sehen.

Die letzte Sekunde ist dem Big Bang-Film sehr ähnlich, der rückwärts gezeigt wird. Nach dem Zerfall von Kernen, wenn nur eine Mikrosekunde das Universum vom Tod trennt, zerfallen die Protonen und Neutronen selbst und das Universum verwandelt sich in ein Meer freier Quarks. Mit fortschreitender Kompression wird das Universum heißer und dichter, und die Gesetze der Physik scheinen sich darin zu ändern. Wenn das Universum eine Temperatur von etwa 10-15 Grad Kelvin erreicht, verbinden sich die schwache Kernkraft und die elektromagnetische Kraft, um die elektroschwache Kraft zu bilden. Dieses Ereignis ist eine Art kosmologischer Phasenübergang, der vage an die Umwandlung von Eis in Wasser erinnert. Wenn wir uns höheren Energien nähern, entfernen wir uns gegen Ende der Zeit von direkten experimentellen Beweisen, wodurch die Erzählung, ob es uns gefällt oder nicht, spekulativer wird. Und doch machen wir weiter. Immerhin hat das Universum noch 10-11 Sekunden Geschichte.

Der nächste wichtige Übergang tritt ein, wenn die starke Kraft mit der elektroschwachen kombiniert wird. Diese Veranstaltung namens große Vereinigung, kombiniert drei der vier Grundkräfte der Natur: starke Kernkraft, schwache Kernkraft und elektromagnetische Kraft. Diese Vereinigung findet bei einer unglaublich hohen Temperatur von 10 28 Grad Kelvin statt, wenn das Universum nur noch 10 -37 Sekunden zu leben hat.

Das letzte wichtige Ereignis, das wir in unserem Kalender feiern können, ist die Vereinigung der Schwerkraft mit den anderen drei Kräften. Dieses Schlüsselereignis tritt ein, wenn das kollabierende Universum eine Temperatur von etwa 10 32 Grad Kelvin erreicht und nur noch 10 -43 Sekunden bis zur Großen Kompression verbleiben. Diese Temperatur oder Energie wird allgemein als . bezeichnet der Planck-Wert... Leider haben Wissenschaftler keine in sich konsistente physikalische Theorie für diese Energieskala, in der alle vier fundamentalen Naturkräfte zu einem Ganzen kombiniert sind. Wenn diese Vereinigung der vier Kräfte im Zuge der Rekontraktion stattfindet, verliert unser heutiges Verständnis der Gesetze der Physik seine Relevanz. Was als nächstes passieren wird - wir wissen es nicht.

Feinabstimmung unseres Universums

Nachdem wir uns die unmöglichen und unglaublichen Ereignisse angeschaut haben, lassen Sie uns auf das außergewöhnlichste Ereignis eingehen, das passiert ist - die Geburt des Lebens. Unser Universum ist ein ziemlich komfortabler Ort zum Leben, wie wir es kennen. Tatsächlich spielen alle vier astrophysikalischen Fenster eine wichtige Rolle bei seiner Entwicklung. Planeten, das kleinste Fenster der Astronomie, beherbergen Leben. Sie liefern „Petrischalen“, in denen Leben entstehen und sich entwickeln kann. Auch die Bedeutung der Sterne ist klar: Sie liefern die Energie, die für die biologische Evolution benötigt wird. Die zweite grundlegende Rolle von Sternen besteht darin, dass sie wie Alchemisten Elemente bilden, die schwerer sind als Helium: Kohlenstoff, Sauerstoff, Kalzium und andere Kerne, aus denen die uns bekannten Lebensformen bestehen.

Auch Galaxien sind extrem wichtig, obwohl dies nicht so offensichtlich ist. Ohne den kohäsiven Einfluss von Galaxien würden die von Sternen produzierten schweren Elemente im ganzen Universum verstreut. Diese schweren Elemente sind die wesentlichen Bausteine, aus denen sowohl Planeten als auch alle Lebensformen bestehen. Galaxien mit ihren großen Massen und ihrer starken Gravitationsanziehung halten das chemisch angereicherte Gas, das nach dem Tod von Sternen übrig bleibt, vor der Streuung. Anschließend wird dieses zuvor verarbeitete Gas in zukünftige Generationen von Sternen, Planeten und Menschen eingebaut. So sorgt die Anziehungskraft von Galaxien dafür, dass schwere Elemente für nachfolgende Sternengenerationen und für die Bildung von Gesteinsplaneten wie unserer Erde leicht zugänglich sind.

Wenn wir von den größten Entfernungen sprechen, muss das Universum selbst die notwendigen Eigenschaften haben, um die Entstehung und Entwicklung von Leben zu ermöglichen. Und obwohl wir nicht im Entferntesten über ein vollständiges Verständnis des Lebens und seiner Evolution verfügen, ist eine Grundvoraussetzung relativ sicher: Es dauert lange. Die Entstehung des Menschen hat auf unserem Planeten etwa vier Milliarden Jahre gedauert, und wir können darauf wetten, dass für die Entstehung intelligenten Lebens auf jeden Fall mindestens eine Milliarde Jahre vergehen müssen. Das Universum als Ganzes muss also Milliarden von Jahren leben, um die Entwicklung von Leben zu ermöglichen, zumindest im Fall einer Biologie, die unserer auch nur entfernt ähnelt.

Die Eigenschaften unseres Universums als Ganzes ermöglichen es auch, eine chemische Umgebung zu schaffen, die der Entwicklung des Lebens förderlich ist. Obwohl in Sternen schwerere Elemente wie Kohlenstoff und Sauerstoff synthetisiert werden, ist auch Wasserstoff ein lebenswichtiger Bestandteil. Es ist Teil von zwei der drei Wasseratome, H 2 O, ein wichtiger Bestandteil des Lebens auf unserem Planeten. Wenn wir uns das riesige Ensemble möglicher Universen und ihrer möglichen Eigenschaften ansehen, stellen wir fest, dass durch die primordiale Nukleosynthese der gesamte Wasserstoff in Helium und noch schwerere Elemente umgewandelt werden könnte. Oder das Universum hätte sich so schnell ausdehnen können, dass sich Protonen und Elektronen nie zu Wasserstoffatomen getroffen hätten. Wie dem auch sei, das Universum hätte enden können, ohne die Wasserstoffatome zu erzeugen, aus denen die Wassermoleküle bestehen, ohne die es kein gewöhnliches Leben gäbe.

Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen wird klar, dass unser Universum wirklich die notwendigen Eigenschaften hat, um unsere Existenz zu ermöglichen. Unter den gegebenen Gesetzen der Physik, bestimmt durch die Werte der physikalischen Konstanten, die Werte der Grundkräfte und die Massen der Elementarteilchen, erschafft unser Universum auf natürliche Weise Galaxien, Sterne, Planeten und Leben. Wenn physikalische Gesetze eine etwas andere Form hätten, könnte unser Universum völlig unbewohnbar und astronomisch extrem arm sein.

Lassen Sie uns die erforderliche Feinabstimmung unseres Universums etwas detaillierter veranschaulichen. Galaxien, eines der für das Leben notwendigen astrophysikalischen Objekte, entstehen, wenn die Schwerkraft die Oberhand über die Expansion des Universums gewinnt und den Zusammenbruch lokaler Regionen provoziert. Wäre die Gravitationskraft viel schwächer oder die kosmologische Expansion viel schneller, dann gäbe es jetzt keine einzige Galaxie im Weltraum. Das Universum würde weiter zerstreuen, aber es würde keine einzige gravitativ gebundene Struktur enthalten, zumindest für diesen Moment in der Geschichte des Kosmos. Hätte dagegen die Schwerkraft einen viel größeren Wert oder die Expansionsrate des Kosmos viel geringer, dann würde das gesamte Universum lange vor der Bildung von Galaxien in der Großen Kompression wieder kollabieren. Auf jeden Fall würde es in unserem modernen Universum kein Leben geben. Dies bedeutet, dass der interessante Fall eines mit Galaxien und anderen großräumigen Strukturen gefüllten Universums einen ziemlich heiklen Kompromiss zwischen der Schwerkraft und der Expansionsrate erfordert. Und unser Universum hat genau einen solchen Kompromiss umgesetzt.

Bei den Sternen ist hier die erforderliche Feinabstimmung der physikalischen Theorie mit noch strengeren Bedingungen verbunden. Die Fusionsreaktionen in Sternen spielen für die Evolution des Lebens zwei Schlüsselrollen: die Produktion von Energie und die Produktion von schweren Elementen wie Kohlenstoff und Sauerstoff. Damit Sterne ihre beabsichtigte Rolle spielen können, müssen sie lange leben, eine ausreichend hohe Zentraltemperatur erreichen und reichlich vorhanden sein. Damit all diese Puzzleteile zusammenpassen, muss das Universum mit einer Vielzahl von besonderen Eigenschaften ausgestattet sein.

Die Kernphysik ist wahrscheinlich das deutlichste Beispiel. Fusionsreaktionen und Kernstruktur hängen von der Stärke der starken Wechselwirkung ab. Atomkerne existieren als gebundene Strukturen, weil starke Wechselwirkungen Protonen nahe beieinander halten können, obwohl die Kraft der elektrischen Abstoßung positiv geladener Protonen dazu neigt, den Kern auseinanderzureißen. Wäre die starke Wechselwirkung etwas schwächer, dann gäbe es einfach keine schweren Kerne. Dann gäbe es im Universum keinen Kohlenstoff und somit keine kohlenstoffbasierten Lebensformen. Auf der anderen Seite, wenn die starke Kernkraft noch stärker wäre, könnten sich die beiden Protonen zu Paaren verbinden, die Diprotonen genannt werden. In diesem Fall wäre die starke Wechselwirkung so stark, dass sich alle Protonen im Universum zu Diprotonen oder noch größeren Kernstrukturen verbinden würden und kein gewöhnlicher Wasserstoff mehr übrig wäre. Ohne Wasserstoff gäbe es im Universum kein Wasser und daher keine uns bekannten Lebensformen. Zum Glück für uns hat unser Universum genau das richtige Maß an starker Wechselwirkung, um Wasserstoff, Wasser, Kohlenstoff und andere wesentliche Bestandteile des Lebens zuzulassen.

Wenn die schwache Kernkraft eine ganz andere Kraft hätte, hätte dies ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf die Sternentwicklung. Wäre beispielsweise die schwache Wechselwirkung im Vergleich zur starken Wechselwirkung viel stärker, dann würden Kernreaktionen im Inneren von Sternen mit viel höheren Geschwindigkeiten ablaufen, wodurch die Lebensdauer von Sternen deutlich verkürzt würde. Auch der Name der schwachen Wechselwirkung müsste geändert werden. In dieser Angelegenheit hat das Universum aufgrund der Reichweite der stellaren Massen eine gewisse Verzögerung - kleine Sterne leben länger und können anstelle unserer Sonne zur Steuerung der biologischen Entwicklung verwendet werden. Der Druck des entarteten Gases (aus der Quantenmechanik) verhindert jedoch, dass Sterne Wasserstoff verbrennen, wenn ihre Masse zu klein wird. Dadurch würde selbst die Lebensdauer der am längsten lebenden Sterne stark verkürzt. Sobald die maximale Lebensdauer eines Sterns die Milliarden-Jahres-Marke unterschreitet, ist die Entwicklung des Lebens sofort gefährdet. Der tatsächliche Wert der schwachen Wechselwirkung ist millionenfach geringer als der starke, wodurch die Sonne ihren Wasserstoff langsam und natürlich verbrennt, der für die Entwicklung des Lebens auf der Erde benötigt wird.

Als nächstes sollten wir die Planeten betrachten - die kleinsten astrophysikalischen Objekte, die für das Leben notwendig sind. Die Bildung von Planeten erfordert vom Universum die Produktion schwerer Elemente und folglich die gleichen nuklearen Beschränkungen, die bereits oben beschrieben wurden. Darüber hinaus erfordert die Existenz von Planeten, dass die Hintergrundtemperatur des Universums niedrig genug ist, um Feststoffe kondensieren zu können. Wäre unser Universum nur sechsmal kleiner als heute und damit tausendmal heißer, dann würden interstellare Staubpartikel verdampfen und es gäbe einfach keine Rohstoffe für die Bildung von Gesteinsplaneten. In diesem heißen, hypothetischen Universum wäre sogar die Bildung von Riesenplaneten extrem unterdrückt. Glücklicherweise ist unser Universum kühl genug, um die Bildung von Planeten zu ermöglichen.

Ein weiterer Aspekt ist die Langzeitstabilität des Sonnensystems seit seiner Gründung. In unserer modernen Galaxie sind sowohl die Wechselwirkungen als auch die Konvergenz von Sternen aufgrund der sehr geringen Sternendichte sowohl selten als auch schwach. Wenn unsere Galaxie die gleiche Anzahl von Sternen hätte, aber hundertmal kleiner wäre, würde die erhöhte Sternendichte zu einer ausreichend hohen Wahrscheinlichkeit führen, dass ein anderer Stern in unser Sonnensystem eindringt, was die Umlaufbahnen der Planeten zerstören würde. Eine solche kosmische Kollision könnte die Umlaufbahn der Erde verändern und unseren Planeten unbewohnbar machen oder sogar die Erde aus dem Sonnensystem werfen. In jedem Fall würde eine solche Katastrophe das Ende des Lebens bedeuten. Glücklicherweise ist in unserer Galaxie die geschätzte Zeit, nach der unser Sonnensystem eine Kollision erfährt, die seinen Kurs ändert, viel länger als die Zeit, die es braucht, um Leben zu entwickeln.

Wir sehen, dass das langlebige Universum, das Galaxien, Sterne und Planeten enthält, einen ganz besonderen Wertesatz der Fundamentalkonstanten erfordert, die die Werte der Hauptkräfte bestimmen. Diese erforderliche Optimierung wirft also eine grundlegende Frage auf: Warum hat unser Universum diese spezifischen Eigenschaften, die letztendlich Leben entstehen lassen? Schließlich ist die Tatsache, dass die Gesetze der Physik unsere Existenz ermöglichen, wirklich ein bemerkenswerter Zufall. Es scheint, als wüsste das Universum irgendwie von unserem kommenden Erscheinen. Wenn sich die Bedingungen irgendwie anders entwickelt hätten, wären wir natürlich einfach nicht hier und es gäbe niemanden, der über dieses Thema nachdenkt. Die Frage "Warum?" davon verschwindet nirgendwo.

Das verstehen warum physikalische Gesetze genau das sind, was sie sind, bringt uns an die Grenze der Entwicklung der modernen Wissenschaft. Vorläufige Erläuterungen wurden bereits vorgebracht, die Frage ist jedoch noch offen. Seit dem 20. Jahrhundert liefert die Wissenschaft ein gutes Arbeitsverständnis von was es unsere physikalischen Gesetze gibt, können wir hoffen, dass die Wissenschaft des 21. warum physikalische Gesetze haben eine solche Form. Einige Hinweise in diese Richtung zeichnen sich bereits ab, wie wir jetzt sehen werden.

Ewige Komplexität

Dieser scheinbare Zufall (dass das Universum genau jene besonderen Eigenschaften besitzt, die die Entstehung und Entwicklung des Lebens ermöglichen) erscheint viel weniger wunderbar, wenn wir akzeptieren, dass unser Universum – die Region der Raumzeit, mit der wir verbunden sind – nur eine von unzähligen anderen ist Universen. Mit anderen Worten, unser Universum ist nur ein kleiner Teil Multiversum- ein riesiges Ensemble von Universen, von denen jedes seine eigenen Versionen der Gesetze der Physik hat. In diesem Fall würde die gesamte Menge der Universen all die vielen möglichen Varianten der Gesetze der Physik implementieren. Leben wird sich jedoch nur in jenen privaten Universen entwickeln, die die richtige Version der physikalischen Gesetze haben. Dann wird die Tatsache offensichtlich, dass wir zufällig im Universum mit den für das Leben notwendigen Eigenschaften leben.

Lassen Sie uns den Unterschied zwischen „anderen Universen“ und „anderen Teilen“ unseres Universums klären. Raumzeitgeometrie im großen Maßstab kann sehr komplex sein. Wir leben derzeit in einem homogenen Teil des Universums, dessen diametrale Größe etwa zwanzig Milliarden Lichtjahre beträgt. Dieser Bereich ist ein Teil des Raumes, der zu einem bestimmten Zeitpunkt eine kausale Wirkung auf uns haben kann. Wenn sich das Universum in die Zukunft bewegt, wird der Bereich der Raumzeit, der uns beeinflussen kann, zunehmen. In diesem Sinne wird unser Universum mit zunehmendem Alter mehr Raumzeit enthalten. Es kann jedoch andere Bereiche der Raumzeit geben, die noch nie in keinem kausalen Zusammenhang mit unserem Teil des Universums stehen, egal wie lange wir warten und egal wie alt unser Universum wird. Diese anderen Bereiche wachsen und entwickeln sich völlig unabhängig von den physikalischen Ereignissen, die in unserem Universum auftreten. Solche Gebiete gehören zu anderen Universen.

Sobald wir die Möglichkeit anderer Universen zugeben, sieht die Menge von Zufällen, die in unserem Universum existiert, viel angenehmer aus. Aber ist dieses Konzept anderer Universen wirklich so sinnvoll? Ist es beispielsweise möglich, mehrere Universen innerhalb der Urknalltheorie oder zumindest ihrer vernünftigen Erweiterungen auf natürliche Weise unterzubringen? Ironischerweise ist die Antwort ein nachdrückliches Ja.

Andrei Linde, ein bedeutender russischer Kosmologe derzeit in Stanford, stellte das Konzept vor ewige Inflation... Grob gesagt bedeutet diese theoretische Vorstellung, dass zu jeder Zeit eine Region der Raumzeit, die sich irgendwo im Multiversum befindet, eine inflationäre Expansionsphase durchläuft. Nach diesem Szenario erzeugt Raum-Zeit-Schaum durch den Mechanismus der Inflation kontinuierlich neue Universen (wie im ersten Kapitel diskutiert). Einige dieser inflationär expandierenden Regionen entwickeln sich zu interessanten Universen wie unserem eigenen lokalen Raum-Zeit-Stück. Sie haben physikalische Gesetze, die die Bildung von Galaxien, Sternen und Planeten regeln. In einigen dieser Bereiche kann sich sogar intelligentes Leben entwickeln.

Diese Idee hat sowohl eine physikalische Bedeutung als auch eine erhebliche intrinsische Anziehungskraft. Auch wenn unser Universum, unsere eigene lokale Region der Raumzeit, dazu bestimmt ist, einen langsamen und qualvollen Tod zu sterben, wird es immer andere Universen geben. Es wird immer etwas anderes geben. Wenn das Multiversum aus einer größeren Perspektive betrachtet wird und das gesamte Ensemble der Universen abdeckt, kann es als wahrhaft ewig angesehen werden.

Dieses Bild der kosmischen Evolution umgeht anmutig eine der nervigsten Fragen der Kosmologie des 20. Jahrhunderts: Wenn das Universum mit einem Urknall begann, der vor nur zehn Milliarden Jahren stattfand, was war dann vor diesem Urknall? Diese schwierige Frage, "was war, als es noch nichts gab" dient als Grenze zwischen Wissenschaft und Philosophie, zwischen Physik und Metaphysik. Wir können das physikalische Gesetz in der Zeit zurück extrapolieren auf den Moment, als das Universum nur 10 -43 Sekunden lang war, obwohl wir uns diesem Moment nähern, wird die Unsicherheit unseres Wissens wachsen und frühere Epochen sind für moderne wissenschaftliche Methoden im Allgemeinen unzugänglich. Die Wissenschaft steht jedoch nicht still, und einige Fortschritte sind in diesem Bereich bereits sichtbar. In dem breiteren Kontext, den das Konzept des Multiversums und der ewigen Inflation bietet, können wir tatsächlich die Antwort formulieren: Vor dem Urknall gab (und gibt es noch!) eine schaumige Region hochenergetischer Raumzeit. Aus diesem kosmischen Schaum entstand vor etwa zehn Milliarden Jahren unser eigenes Universum, das sich bis heute weiterentwickelt. In ähnlicher Weise werden andere Universen ständig geboren, und dieser Prozess kann endlos weitergehen. Diese Antwort bleibt zwar etwas unklar und vielleicht etwas unbefriedigend. Dennoch ist die Physik bereits an einem Punkt angelangt, an dem wir uns zumindest ansatzweise dieser seit langem gestellten Frage widmen können.

Mit dem Konzept des Multiversums erhalten wir die nächste Stufe der kopernikanischen Revolution. So wie unser Planet in unserem Sonnensystem keinen besonderen Platz einnimmt und unser Sonnensystem einen besonderen Status im Universum hat, so hat unser Universum keinen besonderen Platz in der gigantischen kosmischen Mischung von Universen, die das Multiversum bilden.

Darwinistische Sicht auf die Universen

Die Raumzeit unseres Universums wird mit zunehmendem Alter komplexer. Ganz am Anfang, unmittelbar nach dem Urknall, war unser Universum sehr glatt und homogen. Diese Anfangsbedingungen waren notwendig, damit sich das Universum in seine gegenwärtige Form entwickeln konnte. Während sich das Universum jedoch als Ergebnis galaktischer und stellarer Prozesse entwickelt, entstehen Schwarze Löcher, die mit ihren internen Singularitäten die Raumzeit durchdringen. Schwarze Löcher erzeugen also etwas, das man sich als Löcher in der Raumzeit vorstellen könnte. Prinzipiell können diese Singularitäten auch mit anderen Universen kommunizieren. Es kann auch vorkommen, dass in der Singularität des Schwarzen Lochs neue Universen geboren werden - die Universen-Kinder, über die wir im fünften Kapitel gesprochen haben. In diesem Fall kann unser Universum ein neues Universum gebären, das mit unserem durch ein Schwarzes Loch verbunden ist.

Folgt man dieser Argumentationskette bis zu ihrem logischen Ende, ergibt sich ein äußerst interessantes Szenario für die Evolution der Universen im Multiversum. Wenn Universen neue Universen hervorbringen können, dann können in der physikalischen Theorie Konzepte von Vererbung, Mutation und sogar natürlicher Auslese auftauchen. Dieses Evolutionskonzept wurde von Li Smolin, einem Physiker, einem Experten für allgemeine Relativitätstheorie und Quantenfeldtheorie, verteidigt.

Angenommen, Singularitäten in Schwarzen Löchern können andere Universen hervorbringen, wie es bei der Geburt neuer Universen der Fall ist, über die wir im vorherigen Kapitel gesprochen haben. Wenn sich diese anderen Universen entwickeln, verlieren sie normalerweise die Kausalität mit unserem eigenen Universum. Diese neuen Universen bleiben jedoch durch eine Singularität im Zentrum des Schwarzen Lochs mit unserem verbunden. - Nehmen wir nun an, dass die Gesetze der Physik in diesen neuen Universen den Gesetzen der Physik in unserem Universum ähnlich sind, aber nicht absolut. In der Praxis bedeutet diese Aussage, dass physikalische Konstanten, Grundkräfte und Teilchenmassen ähnliche, aber nicht äquivalente Werte haben. Mit anderen Worten, das neue Universum erbt eine Reihe von physikalischen Gesetzen vom Elternuniversum, aber diese Gesetze können sich geringfügig unterscheiden, was den Genmutationen während der Reproduktion der Flora und Fauna der Erde sehr ähnlich ist. In dieser kosmologischen Umgebung werden Wachstum und Verhalten des neuen Universums der Entwicklung des ursprünglichen Mutteruniversums ähneln, aber nicht genau. Somit ist dieses Bild der Vererbung von Universen dem Bild biologischer Lebensformen völlig analog.

Durch Vererbung und Mutation erhält dieses Ökosystem von Universen eine aufregende Gelegenheit für Darwins evolutionäres Schema. Aus komologisch-darwinistischer Sicht sind Universen, die viele Schwarze Löcher erzeugen, „erfolgreich“. Da Schwarze Löcher durch die Entstehung und den Tod von Sternen und Galaxien entstehen, müssen diese erfolgreichen Universen eine große Anzahl von Sternen und Galaxien enthalten. Außerdem dauert es lange, bis sich Schwarze Löcher bilden. Galaxien in unserem Universum brauchen eine Milliarde Jahre, um sich zu bilden; massereiche Sterne leben und sterben in kürzeren Zeiten von Millionen von Jahren. Um die Entstehung einer großen Anzahl von Sternen und Galaxien zu ermöglichen, muss jedes erfolgreiche Universum nicht nur die notwendigen Werte der physikalischen Konstanten aufweisen, sondern auch relativ langlebig sein. Mit Sternen, Galaxien und einer langen Lebensdauer kann das Universum durchaus Leben zulassen. Mit anderen Worten, erfolgreiche Universen haben automatisch fast die erforderlichen Eigenschaften für die Entstehung biologischer Lebensformen.

Die Evolution einer komplexen Gesamtheit von Universen verläuft ähnlich wie die biologische Evolution auf der Erde. Erfolgreiche Universen schaffen eine große Anzahl schwarzer Löcher und bringen eine große Anzahl neuer Universen hervor. Diese astronomischen "Babys" erben mit geringfügigen Modifikationen verschiedene Arten von physikalischen Gesetzen von den Mutteruniversen. Diese Mutationen, die zur Bildung von noch mehr Schwarzen Löchern führen, führen zur Produktion von mehr "Kindern". Während sich dieses Ökosystem von Universen entwickelt, sind die häufigsten Universen diejenigen, die eine unglaubliche Anzahl von Schwarzen Löchern, Sternen und Galaxien bilden. Dieselben Universen haben die höchsten Chancen für die Entstehung des Lebens. Unser Universum, aus welchen Gründen auch immer, hat genau die Eigenschaften, die es ihm ermöglichen, lange zu leben und viele Sterne und Galaxien zu bilden: Nach diesem riesigen darwinistischen Schema ist unser eigenes Universum erfolgreich. Aus dieser erweiterten Perspektive betrachtet ist unser Universum weder ungewöhnlich noch fein abgestimmt; es ist vielmehr ein gewöhnliches und daher erwartetes Universum. Während dieses Bild der Evolution spekulativ und umstritten bleibt, liefert es eine elegante und überzeugende Erklärung dafür, warum unser Universum die von uns beobachteten Eigenschaften hat.

Die Grenzen der Zeit verschieben

In der Biographie des vor Ihnen liegenden Kosmos haben wir die Entwicklung des Universums von seinem funkelnden, singulären Anfang, über den warmen und vertrauten Himmel unserer Zeit, durch seltsame gefrorene Wüsten bis hin zum möglichen endgültigen Tod in ewiger Dunkelheit nachgezeichnet . Wenn wir versuchen, noch tiefer in den dunklen Abgrund zu blicken, werden unsere Vorhersagefähigkeiten erheblich beeinträchtigt. Folglich müssen unsere hypothetischen Reisen durch die Raumzeit abgeschlossen werden oder zumindest in einem zukünftigen Zeitalter schrecklich unvollständig werden. In diesem Buch haben wir eine Zeitleiste konstruiert, die Hunderte von kosmologischen Jahrzehnten umfasst. Einige Leser werden sicherlich das Gefühl haben, dass wir in unserer Geschichte zu selbstbewusst so weit gegangen sind, während andere sich fragen, wie wir an einem Punkt aufhören können, der im Vergleich zur Ewigkeit so nah am Anfang liegt.

Eines können wir sicher sein. Auf seinem Weg in die Dunkelheit der Zukunft zeigt das Universum eine wunderbare Kombination von Vergänglichkeit und Unveränderlichkeit, die eng miteinander verflochten sind. Und während das Universum selbst den Test der Zeit bestehen wird, wird es in Zukunft so gut wie nichts mehr geben, das der Gegenwart auch nur im Entferntesten ähnelt. Das dauerhafteste Merkmal unseres sich ständig weiterentwickelnden Universums ist der Wandel. Und dieser universelle Prozess des unaufhörlichen Wandels erfordert eine erweiterte kosmologische Perspektive, mit anderen Worten, eine vollständige Veränderung unserer Sicht auf die größten Skalen. Da sich das Universum ständig verändert, müssen wir versuchen, die aktuelle kosmologische Ära, das aktuelle Jahr und sogar heute zu verstehen. Jeder Moment der sich entfaltenden Geschichte des Weltraums bietet eine einzigartige Gelegenheit, eine Chance, Größe zu erreichen, ein Abenteuer, das gelebt werden muss. Nach dem Zeitprinzip von Kopernikus ist jede zukünftige Ära voller neuer Möglichkeiten.

Es reiche jedoch nicht aus, eine passive Aussage über die Unvermeidlichkeit von Ereignissen zu machen und "ohne zu trauern, was geschehen sollte", zu lassen. Eine Passage, die Huxley oft zugeschrieben wird, besagt, dass "wenn sechs Affen hinter Schreibmaschinen gesetzt werden und Millionen von Jahren schreiben dürfen, was sie wollen, dann werden sie mit der Zeit alle Bücher schreiben, die sich im British Museum befinden." Diese imaginären Affen werden seit langem als Beispiel für einen unklaren oder unhaltbaren Gedanken, als Bestätigung unglaublicher Ereignisse oder sogar für eine stillschweigende Untertreibung der großen Errungenschaften menschlicher Hände genannt, mit dem Hinweis, dass sie nichts anderes als ein glücklicher Zufall unter den vielen Misserfolgen. Denn wenn etwas passieren kann, dann wird es sicherlich passieren, oder?

Aber auch unser noch in den Kinderschuhen steckendes Verständnis des zukünftigen Raumes offenbart die offensichtliche Absurdität dieser Sichtweise. Eine einfache Rechnung legt nahe, dass zufällig ausgewählte Affen fast eine halbe Million kosmologische Jahrzehnte (viel mehr Jahre als die Anzahl der Protonen im Universum) brauchen würden, um zufällig nur ein Buch zu erstellen.

Das Universum ist so geschrieben, dass es seinen Charakter vollständig ändert, und zwar mehr als einmal, bevor diese gleichen Affen zumindest beginnen, die ihnen zugewiesene Aufgabe zu erfüllen. In weniger als hundert Jahren werden diese Affen an Altersschwäche sterben. In fünf Milliarden Jahren wird die Sonne, verwandelt in einen roten Riesen, die Erde und mit ihr alle Schreibmaschinen verbrennen. Nach vierzehn kosmologischen Jahrzehnten werden alle Sterne im Universum ausbrennen und die Affen werden die Tasten der Schreibmaschinen nicht mehr sehen können. Im zwanzigsten kosmologischen Jahrzehnt wird die Galaxie ihre Integrität verlieren und die Affen werden eine sehr reale Chance haben, von einem schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie verschluckt zu werden. Und selbst die Protonen, aus denen die Affen und ihre Arbeit bestehen, sind dazu bestimmt, vor Ablauf von vierzig kosmologischen Jahrzehnten aufzulösen: lange bevor ihre Herkulesarbeit nicht einmal weit genug geht. Aber selbst wenn die Affen diese Katastrophe überleben und ihre Arbeit mit dem schwachen Leuchten schwarzer Löcher fortsetzen könnten, wären ihre Bemühungen auch im hundertsten kosmologischen Jahrzehnt vergeblich, als die letzten schwarzen Löcher das Universum in einer Explosion verließen. Aber selbst wenn die Affen diese Katastrophe überlebten und etwa das hundertfünfzigste kosmologische Jahrzehnt überlebten, würden sie nur die Gelegenheit erhalten, sich der ultimativen Gefahr des kosmologischen Phasenübergangs zu stellen.

Und obwohl im einhundertfünfzigsten kosmologischen Jahrzehnt des Affen Schreibmaschinen und gedruckte Blätter mehr als einmal zerstört werden, wird die Zeit selbst natürlich nicht enden. Wenn wir in die Dunkelheit der Zukunft starren, sind wir eher durch einen Mangel an Vorstellungskraft und vielleicht durch ein unzureichendes physikalisches Verständnis eingeschränkt als durch eine wirklich kleine Anzahl von Details. Die niedrigeren Energieniveaus und der scheinbare Mangel an Aktivität, die das Universum erwarten, werden durch die längere Zeit, die es hat, mehr als ausgeglichen. Wir können optimistisch in eine ungewisse Zukunft blicken. Und obwohl unsere gemütliche Welt zum Verschwinden bestimmt ist, warten noch immer eine Vielzahl interessanter physikalischer, astronomischer, biologischer und vielleicht sogar intellektueller Ereignisse in den Startlöchern, während unser Universum seinen Weg in die ewige Dunkelheit fortsetzt.

Raum-Zeit-Kapsel

In dieser Biographie des Universums sind wir mehrmals auf die Möglichkeit gestoßen, Signale an andere Universen zu senden. Könnten wir zum Beispiel in einer Laborumgebung ein Universum erschaffen, könnte ein verschlüsseltes Signal hinein übertragen werden, bevor es die Kausalität mit unserem eigenen Universum verliert. Aber wenn Sie eine solche Nachricht senden könnten, was würden Sie darin schreiben?

Vielleicht möchten Sie das Wesen unserer Zivilisation bewahren: Kunst, Literatur und Wissenschaft. Jeder Leser wird eine Vorstellung davon haben, welche Bestandteile unserer Kultur auf diese Weise erhalten werden sollen. Obwohl jeder seine eigene Meinung dazu hätte, hätten wir uns sehr schlecht verhalten, wenn wir nicht zumindest einen Vorschlag gemacht hätten, einen Teil unserer Kultur zu archivieren. Als Beispiel bieten wir eine gekapselte Version der Naturwissenschaften, bzw. Physik und Astronomie. Einige der grundlegendsten Nachrichten können die folgenden sein:

Materie besteht aus Atomen, die wiederum aus kleineren Teilchen bestehen.

In kleinen Abständen zeigen die Teilchen die Eigenschaften einer Welle.

Die Natur wird von vier fundamentalen Kräften regiert.

Das Universum besteht aus sich entwickelnder Raumzeit.

Unser Universum enthält Planeten, Sterne und Galaxien.

Physikalische Systeme entwickeln sich in Zustände niedrigerer Energie und zunehmender Unordnung.

Diese sechs Punkte, deren universelle Rolle jetzt klar sein sollte, können als die Schätze unserer Errungenschaften in den physikalischen Wissenschaften angesehen werden. Dies sind vielleicht die wichtigsten physikalischen Konzepte, die unsere Zivilisation bisher entdeckt hat. Aber wenn diese Konzepte Schätze sind, dann sollte die wissenschaftliche Methode zweifellos als ihre Krone angesehen werden. Wenn es eine wissenschaftliche Methode gibt, werden all diese Ergebnisse mit genügend Zeit und Mühe automatisch erhalten. Wenn es möglich wäre, nur ein Konzept, das die intellektuellen Errungenschaften unserer Kultur repräsentiert, in ein anderes Universum zu übertragen, dann wäre die wissenschaftliche Methode die lohnendste Botschaft.

Unglaubliche Fakten

Eines der interessantesten Dinge am Universum ist das wir wissen zu wenig über sie.

Und so wie wir wissen wollen, was nach dem Tod passiert, fragt sich die Wissenschaft, wie das Universum seine Existenz beenden wird.

Natürlich, soweit eine Person in der Lage ist, über solche Konzepte nachzudenken.

Es ist wirklich spannend, dass es viele Theorien zu diesem Thema gibt, die sich aber doch sehr unterscheiden.

Weltuntergangstheorien

10. Großartige Kompression

Die auffallendste Theorie darüber, wie das Universum seine Existenz begann, ist die Urknalltheorie, als alle Materie konzentriert war an einem unendlich dichten Punkt im Abgrund.

Dann explodierte etwas. Materie spritzte mit einer unglaublichen Geschwindigkeit heraus, und dies führte letztendlich zur Entstehung des Universums, das wir heute kennen.

Große Kompression, wie Sie wahrscheinlich schon erraten haben - es ist das Gegenteil der Urknalltheorie. All die Materie, die zu Beginn der Existenz der Welt herausspritzte, steht unter dem Einfluss der Schwerkraft unseres Universums.

Nach dieser Theorie wird die Schwerkraft letztendlich dazu führen, dass sich der Prozess der Ausbreitung der Materie zuerst verlangsamt und dann ganz stoppt und die Materie beginnt, sich zusammenzuziehen.

Die Reduktion führt dazu, dass alles "Material" (Planeten, Sterne, Galaxien, Schwarze Löcher etc.) wird wieder an einem zentralen superdichten Punkt sein.

Somit konzentriert sich die gesamte Materie im Universum an einem infinitesimalen Punkt.

Nach den verfügbaren Erkenntnissen ist so etwas jedoch unwahrscheinlich, denn nach kürzlich erlangten Fakten ist das Universum offenbar in beschleunigtem Tempo expandieren.

9. Unvermeidlicher Hitzetod des Universums

Stellen Sie sich den Hitzetod als das genaue Gegenteil der Großen Kompression vor. In diesem Fall ist die Schwerkraft nicht stark genug, um die Ausdehnung der Materie zu überwinden, daher Das Universum dehnt sich weiterhin exponentiell aus.

Die Galaxien entfernen sich voneinander, und die allumfassende Nacht zwischen ihnen wird immer breiter.

Das Universum gehorcht denselben Regeln wie jedes thermodynamische System: Die Wärme wird gleichmäßig im Raum verteilt.

So wird der Wind alle Materie gleichmäßig verteilen, selbst über die kältesten, dunkelsten und grausten Ecken.

Am Ende gehen alle Sterne nacheinander aus, und damit neue aufleuchten, wird die Energie nicht ausreichen. Als Ergebnis wird das gesamte Universum ausgelöscht.

Materie wird bleiben, aber sie wird in Form von Teilchen existieren und ihre Bewegung wird zufällig sein. Das Universum befindet sich in einem Gleichgewichtszustand, und diese Teilchen werden voneinander reflektiert, ohne Energie auszutauschen.

Als Ergebnis entsteht ein Hohlraum mit darin "lebenden" Partikeln.

Wie die Welt ihre Existenz beenden wird

8. Thermischer Tod durch Schwarze Löcher

Nach der populären Theorie bewegt sich die meiste Materie im Universum in Kreisen von Schwarzen Löchern. Es reicht, sich Galaxien anzuschauen, die alles haben, während deren Zentrum ist Heimat supermassereicher Schwarzer Löcher.

Die meisten Theorien über Schwarze Löcher beinhalten das Verschlucken von Sternen oder sogar ganzen Galaxien, wenn sie in die Löcher fallen.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt werden diese Schwarzen Löcher den größten Teil der Materie absorbieren, und wir werden mit dem dunklen Universum zurückbleiben. Ab und zu sieht man Lichtblitze wie ein Blitz.

Dies bedeutet, dass das Energie emittierende Objekt dem Schwarzen Loch zu nahe kam, seine "Stärke" jedoch nicht ausreichte und es absorbiert wurde.

Am Ende werden wir nichts mehr haben und Schwerkraftbrunnen werden in den Abgrund fallen. Massiver Schwarze Löcher werden ihre kleinen "Kollegen" verschlucken und noch größer werden.

Dies wird jedoch nicht der Endzustand des Universums sein. Im Laufe der Zeit werden Schwarze Löcher aufgrund von Massenverlust und Hawking-Strahlung verdampfen.

Also nach Das letzte Schwarze Loch wird sterben, Das Universum wird mit Hawking-Strahlung gleichmäßig mit subatomaren Teilchen gefüllt bleiben.

Weltuntergangsszenarien

7. Ende der Zeit

Wenn es etwas Ewiges gibt, dann ist es natürlich Zeit. Ob das Universum existiert oder nicht, die Zeit hat ihre eigene Sicht auf alles. Sonst es gäbe keine Möglichkeit, den gegenwärtigen Moment vom nächsten zu unterscheiden.

Aber was ist, wenn die Zeit einen Moment verschwendet oder einfach eingefroren ist? Was ist, wenn es keine Momente mehr gibt? Alles eingefroren... Für immer und ewig.

Angenommen, wir leben in einem Universum, das niemals enden wird. Mit unendlich viel Zeit alles, was passieren kann, ist zu 100 % wahrscheinlich.

Das gleiche passiert, wenn Sie ewig leben. Ihnen steht unendlich viel Zeit zur Verfügung, sodass alles, was passieren kann, garantiert passieren wird (und unendlich oft).

Wenn Sie also ewig leben, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass Sie für lange Zeit "versagen" können, 100 Prozent, und Sie können die Ewigkeit damit verbringen, sich zu erholen.

Aufgrund der Verwirrung der Berechnungen, die versuchen, das Ergebnis des Universums vorherzusagen, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, dass die Zeit möglicherweise irgendwann stehen bleibt.

Wenn Sie all dies erleben, werden Sie nie wissen, dass etwas nicht stimmt. Die Zeit wird einfach stehen bleiben und alles wird zu einem Augenblick, einem Schuss.

Aber das wird nicht ewig dauern, es wird ein Zustand der Zeit sein. Du würdest niemals sterben. Du würdest nie alt werden. Es wäre eine Art Pseudo-Unsterblichkeit. Aber du würdest nie davon erfahren.

Wie wird das Ende der Welt kommen

6. Großer Diebstahl

Die Big Theft-Theorie ähnelt Big Squeeze, ist aber viel optimistischer. Stellen Sie sich das gleiche Szenario vor: Die Schwerkraft verlangsamt die Expansion des Universums und verdichtet alles wieder zu einem Punkt.

In dieser Theorie reicht die Kraft einer schnellen Kompression aus, um einen weiteren Urknall auszulösen, und Das Universum begann bei Null.

Bei diesem Modell wird nicht wirklich alles zerstört, sondern einfach " neu verteilt".

Physiker mögen diese Erklärung nicht, daher argumentieren einige Wissenschaftler, dass höchstwahrscheinlich Das Universum kann nicht den ganzen Weg zurückgehen, bis es an einem Punkt endet.

Stattdessen wird alles sehr nah an dem ablaufen, was beschrieben wird, aber die an einem Ort gesammelte Materie wird sich von der Kraft entfernen, wie diejenige, die den Ball beim Werfen vom Boden drückt.

Dieser Big Theft wird dem Urknall sehr ähnlich sein und theoretisch wird ein neues Universum erschaffen. In dieser schwankenden Theorie des Universums könnte unser Universum das erste im System sein und vielleicht das 400..

Das kann niemand sagen.

5. Große Lücke

Egal wie die Welt endet, Wissenschaftler werden nicht das Bedürfnis verspüren, das Wort "groß" zu verwenden, um dieses Phänomen zu beschreiben.

In dieser Theorie heißt die unsichtbare Kraft „ dunkle Energie ", und es bewirkt die Beschleunigung der Expansion des Universums, die wir heute beobachten.

Irgendwann erreicht die Beschleunigung ihre Grenze, und Das Universum wird sich selbst zerreißen, um in Vergessenheit zu geraten.

Der gruseligste Teil dieser Theorie ist, dass, während die meisten Theorien auf dieser Liste das Ende der Welt nach dem Ausbrennen der Sterne implizieren, der Big Rip geschätzt wird. in etwa 16 Milliarden Jahren.

In dieser Phase der Existenz des Universums funktionieren die Planeten (und theoretisch das Leben) noch. Und diese Katastrophe von universellem Ausmaß wird alle Lebewesen und alle Planeten töten.

Dies kann aber nur vermutet werden. Aber, Der Tod wird definitiv gewaltsam sein, eher als die Langsamkeit und Wärme, die die meisten Leute erwarten.

Ende des Universums: Wie?

4. Vakuummetastabilität

Diese Theorie beruht auf der Idee, dass das Universum in einem grundsätzlich instabilen Zustand existiert. Wenn Sie sich die Bedeutung von Quantenteilchen in der Physik ansehen, werden Sie feststellen, dass viele Theoretiker der Quantenphysik glauben, dass unser Universum am Rande der Stabilität balanciert.

Befürworter dieser Theorie schlagen vor, dass in Milliarden von Jahren wird das Universum "umkippen". Wenn dies geschieht, wird irgendwann im Universum erscheinen Blase.

Höchstwahrscheinlich wird es ein alternatives Universum sein. Diese Blase wird sich ausdehnen in alle Richtungen mit Lichtgeschwindigkeit und wird alles zerstören, was es berührt, und schließlich alles im Universum zerstören.

Aber keine Sorge: Das Universum wird noch existieren. Diese Blase ist "die gleiche, aber anders" des Universums wird die Dinge einfach ändern. Die Gesetze der Physik werden andere sein, und vielleicht wird es sogar Leben geben.

3. Zeitbarriere

Wenn wir versuchen, die Wahrscheinlichkeiten des Ursprungs von etwas im Multiversum (wo es unendliche Universen gibt, die sich voneinander unterscheiden) zu berechnen, stehen wir vor dem gleichen Problem wie im Fall eines unendlichen Universums: alles hat eine 100-prozentige Wahrscheinlichkeit, einzutreten.

Um dieses Problem zu umgehen, nahmen Wissenschaftler einfach ein Stück des Universums und berechneten die Wahrscheinlichkeiten dafür.

Dadurch ist es möglich zu produzieren richtige Berechnungen aber die Grenzen, die gesetzt wurden, um sie festzuhalten, "schneiden" das Universum, was vom Standpunkt der Integrität nicht ganz stimmt.

Aufgrund der Tatsache, dass die Gesetze der Physik in einem unendlichen Universum nicht funktionieren, ist die einzige Option, wenn es sinnvoll ist, dieses Modell zu berücksichtigen: es ist das Vorhandensein realer, physischer Grenzen,über die nichts hinausgehen kann.

Nach Aussagen von Physikern werden wir in den nächsten 3,7 Milliarden Jahren diese Zeitgrenze überschreiten, und das Universum wird für uns enden.

Trotz der Tatsache, dass wir nicht über genügend physikalische Kenntnisse verfügen, um dieses Phänomen genau zu beschreiben, sind die Aussichten immer noch düster.

2. Das wird nicht passieren, weil wir in einem Multiversum leben

In einem unendlichen Multiversum-Szenario können Universen einfach kommen und gehen. Sie können ihre Existenz aufgrund des Urknalls beginnen und mit dem Big Rip aufgrund von Hitzetod usw. enden.

Aber all das ist nicht wichtig, denn in unser Multiversum ist nur eines von vielen. Trotz der Tatsache, dass "kleine" Universen feindlich sein können und sich selbst in die Luft sprengen können, und gleichzeitig das benachbarte, wird das größte Universum immer noch existieren.

Trotz der Tatsache, dass die Zeit selbst in anderen Universen funktionieren kann, im Multiversum ständig werden neue Universen geboren. Physikern zufolge wird die Zahl der neuen Universen immer größer sein als die der alten, daher nimmt die Zahl der Universen theoretisch nur zu.

1. Ewiges Universum

Es wird seit langem gesagt, dass das Universum schon immer war, ist und sein wird. Dies ist eines der ersten Konzepte, die Menschen über die Natur des Universums entwickelt haben. Diese Theorie hat jedoch neue Runde mit einem ernsteren Ansatz.

Die Urknalltheorie als Ursache für die Entstehung des Universums und folglich der Zeit ignorierend, sagen die Befürworter dieses Konzepts, dass die Zeit vorher existierte.

Darüber hinaus kann das Universum selbst sein Kollision zweier Branen(flächige Raumgebilde, auf hohem Seinsniveau geformt).

In diesem Modell ist das Universum zyklisch und wird sich kontinuierlich weiter ausdehnen und zusammenziehen.

Das werden wir sicherlich in den nächsten 20 Jahren herausfinden, denn wir haben den Planck-Satelliten, der erforscht geodätische Räume und Hintergrundstrahlung, und wer in der Lage sein wird, bestimmte Szenarien für die weitere Entwicklung von Ereignissen vorherzusagen.

Das ist ein langer Prozess, aber sobald Wissenschaftler den Satelliten nutzen können ein Diagramm erstellen, Es wird leichter zu verstehen sein, wie das Universum tatsächlich entstanden ist und wie alles enden wird.

Mit Kompression in der einen oder anderen Form sind wir täglich konfrontiert. Wenn wir Wasser aus einem Schwamm pressen, einen Koffer packen, bevor wir in den Urlaub fahren, versuchen, den leeren Raum mit den notwendigen Dingen zu füllen, Dateien komprimieren, bevor wir sie per E-Mail versenden. Die Idee, "leeren" Raum zu entfernen, ist sehr bekannt.

Sowohl auf kosmischer als auch auf atomarer Ebene haben Wissenschaftler wiederholt bestätigt, dass Leere den größten Teil des Raums einnimmt. Dennoch ist es äußerst überraschend, wie wahr diese Aussage ist! Als Dr. Caleb A. Scharf von der Columbia University (USA) sein neues Buch "Zoomable Universe" schrieb, plante er zugegebenermaßen, es für eine Art dramatischen Effekt einzusetzen.

Was wäre, wenn wir irgendwie alle Sterne in der Milchstraße sammeln und nebeneinander platzieren können, wie Äpfel, die dicht in einer großen Kiste verpackt sind? Natürlich wird die Natur dem Menschen niemals erlauben, die Schwerkraft zu unterdrücken, und die Sterne werden wahrscheinlich zu einem kolossalen Schwarzen Loch verschmelzen. Aber als Gedankenexperiment ist es eine großartige Möglichkeit, das Raumvolumen in der Galaxie zu veranschaulichen.

Das Ergebnis ist schockierend. Angenommen, es könnte etwa 200 Milliarden Sterne in der Milchstraße geben, und wir nehmen großzügig an, dass sie alle den gleichen Durchmesser wie die Sonne haben (was übertrieben ist, da die überwiegende Mehrheit der Sterne weniger massereich und kleiner ist), könnten wir immer noch sammle sie zu einem Würfel, dessen Seitenlänge zwei Entfernungen von Neptun zur Sonne entspricht.

„Es gibt eine riesige Menge an leerem Raum im Weltraum. Und das bringt mich auf die nächste Stufe des Wahnsinns“, schreibt Dr. Scharf. Laut dem beobachtbaren Universum, das durch den kosmischen Horizont der Lichtbewegungen seit dem Urknall definiert ist, gehen aktuelle Schätzungen von 200 Milliarden bis 2 Billionen Galaxien aus. Obwohl diese große Zahl alle kleinen "Protogalaxien" umfasst, die schließlich zu großen Galaxien verschmelzen werden.

Seien wir mutig und nehmen wir so viele davon wie möglich und packen dann alle Sterne in all diese Galaxien. Obwohl sie beeindruckend großzügig sind, nehmen wir an, sie haben alle die Größe der Milchstraße (obwohl die meisten tatsächlich viel kleiner sind als unsere Galaxie). Wir erhalten 2 Billionen Kubikmeter, deren Kanten 10 13 Meter betragen. Legen Sie diese Würfel in einen größeren Würfel und wir haben einen Megawürfel mit einer Seitenlänge von ca. 10-17 Metern.

Ziemlich groß, oder? Aber nicht im kosmischen Maßstab. Der Durchmesser der Milchstraße beträgt etwa 10 21 Meter, ein 10 17 Meter großer Würfel ist also immer noch nur 1 / 10.000 der Größe der Galaxie. Tatsächlich sind 10 17 Meter ungefähr 10 Lichtjahre!

Das ist natürlich nur eine kleine Spielerei. Aber es zeigt effektiv, wie klein das Volumen des Universums tatsächlich von dichter Materie eingenommen wird, verglichen mit der Leere des Raums, die von Douglas Adams wunderschön beschrieben wurde: „Der Kosmos ist groß. Wirklich toll. Sie werden einfach nicht glauben, wie groß, gewaltig, unglaublich groß der Kosmos ist. Was wir meinen: Man könnte meinen, es ist ein langer Weg zum nächsten Diner, aber das bedeutet nichts für den Weltraum. (Per Anhalter durch die Galaxis).

Diese gemeinsame Gravitationsanziehung all seiner Materie wird schließlich die Expansion des Universums stoppen und dazu führen, dass es sich zusammenzieht. Aufgrund der Entropiezunahme unterscheidet sich das Kompressionsmuster stark von der zeitumgekehrten Expansion. Während das frühe Universum sehr homogen war, wird sich das kollabierende Universum in getrennte isolierte Gruppen aufteilen. Schließlich kollabiert alle Materie zu Schwarzen Löchern, die dann zusammenwachsen und ein einziges Schwarzes Loch erzeugen - die Singularität der Großen Kompression.

Die neuesten experimentellen Beweise (nämlich die Beobachtung entfernter Supernovae als Objekte von Standardleuchtkraft (für weitere Details siehe Entfernungsskala in der Astronomie) sowie eine gründliche Untersuchung der Reliktstrahlung) führen zu dem Schluss, dass die Expansion des Universums nicht durch die Schwerkraft gebremst, sondern im Gegenteil beschleunigt. Aufgrund der unbekannten Natur der Dunklen Energie ist es jedoch immer noch möglich, dass die Beschleunigung eines Tages das Vorzeichen ändert und eine Kompression verursacht.

siehe auch

• Großer Sprung
• Oszillierendes Universum

Notizen (Bearbeiten)

Wikimedia-Stiftung. 2010.

• Großer Zugüberfall
• Große Insel

Sehen Sie, was "Big Compression" in anderen Wörterbüchern ist:

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Bücher

• Stärke des Materials. Werkstatt. Lehrbuch für Open Source Software Kaufen für 863 UAH (nur Ukraine)
• Stärke des Materials. Werkstatt. Lehrbuch für den akademischen Bachelor, Atapin V.G.. Das Lehrbuch vermittelt die grundlegenden Themen der Disziplin Widerstandsfähigkeit von Materialien: Zug und Druck, Torsion, Biegung, Spannungs-Dehnungs-Zustand, Komplexer Widerstand, ...

ERWEITERUNG ODER EINSCHNITT DES UNIVERSUMS ?!

Die Entfernung der Galaxien voneinander wird derzeit durch die Expansion des Universums erklärt, die dank des sogenannten "Urknalls" begann.

Um die Entfernung von Galaxien voneinander zu analysieren, verwenden wir die folgenden bekannten physikalischen Eigenschaften und Gesetze:

1. Galaxien drehen sich um das Zentrum der Metagalaxie und machen in 100 Billionen Jahren eine Umdrehung um das Zentrum der Metagalaxie.

Folglich ist die Metagalaxie eine riesige Torsion, in der die Gesetze der Wirbelgravitation und der klassischen Mechanik wirken (Kap. 3.4).

2. Da die Erde ihre Masse zunimmt, darf angenommen werden, dass alle anderen Himmelskörper oder deren Systeme (Galaxien) unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft ebenfalls ihre Masse nach den in Kapitel 3.5 vorgestellten Gesetzen erhöhen. Basierend auf den Formeln aus demselben Kapitel ist es offensichtlich, dass sich Galaxien spiralförmig zum Zentrum der Metagalaxie bewegen sollten, mit einer Beschleunigung, die umgekehrt proportional zum Abstand zum Zentrum der Metagalaxie oder der Zunahme der Masse der Galaxien ist .

Die Radialbeschleunigung von Galaxien, die sich in Richtung Zentrum der Metagalaxie bewegen, führt dazu, dass sie sich voneinander entfernen, was von Hubble aufgezeichnet wurde und bisher fälschlicherweise als Expansion des Universums klassifiziert wurde.

Auf der Grundlage des oben Gesagten folgt daher die Schlussfolgerung:

Das Universum dehnt sich nicht aus, im Gegenteil, es dreht sich oder zieht sich zusammen.

Es ist wahrscheinlich, dass sich das metagalaktische Schwarze Loch im Zentrum der Metagalaxie befindet, sodass es unmöglich ist, es zu beobachten.

Wenn sich Galaxien in einer niedrigeren Umlaufbahn um das Zentrum einer Metagalaxie drehen, sollte die Geschwindigkeit der Umlaufbewegung dieser Galaxien größer sein als die von Galaxien, die sich in einer höheren Umlaufbahn bewegen. In diesem Fall sollten sich Galaxien in bestimmten Mega-Zeitintervallen nähern.

Außerdem müssen sich Sterne mit Neigungen ihrer eigenen Bahnen zur galaktischen, gravitativen Torsion vom Zentrum der Galaxie entfernen (siehe Kap. 3.5). Diese Umstände erklären uns die Annäherung der Galaxie M31.

Im Anfangsstadium des Auftretens der kosmischen Torsion sollte sie sich im Zustand BH befinden (siehe Kap. 3.1). Während dieser Zeit erhöht die kosmische Torsion ihre relative Masse maximal. Folglich ändern sich auch der Betrag und der Geschwindigkeitsvektor dieser Torsion (BH) maximal. Das heißt, Schwarze Löcher haben einen Bewegungscharakter, der der Bewegung benachbarter kosmischer Körper nicht wesentlich entspricht.

Derzeit wurde ein BH entdeckt, der auf uns zukommt. Die Bewegung dieses BH wird durch die obige Abhängigkeit erklärt.

Zu beachten sind die Widersprüche der "Urknall"-Hypothese, die aus unbekannten Gründen von der modernen Wissenschaft nicht berücksichtigt werden:

Nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik verwandelt sich das (nach der Explosion) sich selbst überlassene System (Universum) in Chaos und Unordnung.

Tatsächlich widerspricht die im Universum beobachtete Harmonie und Ordnung diesem Gesetz,

Jedes Teilchen einer explodierten Substanz mit enormer Kraft darf nur eine geradlinige und radiale Eigenbewegungsrichtung haben.

Die universelle Rotation aller Himmelskörper oder ihrer Systeme im Weltraum um ihr Zentrum oder andere Körper, einschließlich der Metagalaxie, widerlegt vollständig die Trägheitsnatur der Bewegung von Weltraumobjekten, die aus der Explosion resultiert. Folglich kann eine Explosion nicht die Quelle der Bewegung für alle Weltraumobjekte sein.

• - Wie konnten sich nach dem "Urknall" riesige intergalaktische Hohlräume im Weltraum bilden?!
• - Ursache des "Urknalls" war nach dem allgemein anerkannten Friedman-Modell die Verdichtung des Universums auf die Größe des Sonnensystems. Als Ergebnis dieser gigantischen Verdichtung der kosmischen Materie fand der "Urknall" statt.

Die Anhänger der Idee des "Urknalls" schweigen über die offensichtliche Absurdität dieser Hypothese - wie konnte das unendliche Universum schrumpfen und in ein begrenztes Volumen von der Größe des Sonnensystems passen!?