A távoli jövőben az univerzum
Az egyik legfontosabb tény, jól bevált asztrofizika, az a tény, hogy az evolúció a világegyetem és annak fejlődését célzó helyett felhívni valaha ismétlődő folyamatok változatlan átlagos „jelenet”. Az univerzum tágul, a legnagyobb szerkezeti egységek - galaxisok - eltávolítják egymástól, és az átlagos sűrűsége az anyag csökken. Mintegy 15 milliárd évvel ezelőtt, a sűrűség szokatlanul nagy, nem volt bizonyos égitestek, és az egész ügy egy nagyon gyorsan növekvő forró plazma.
Elméleti asztrofizika. helyreállított képet az első perc után a kezdete terjeszkedés, amikor a plazma hőmérsékleten milliárd fok történt eljárásokkal számos fény kémiai elemek. Az a tény, hogy a kép újra pontosan, de most már nem kétséges, az egyik megkerülhetetlen érv „a” - most megfigyelt közötti kapcsolat mennyiségű hélium és hidrogén. Uspekhi elemi részecskefizika teszi meg még melegebb idő, amikor a hőmérséklet eléri a 10, 28 K, és az idő kezdetétől a terjeszkedés volt 10 -35 másodperc.
Megvizsgáljuk a múlt, hogy jobban megértsék a jelen és a jövő, és a közeli és távoli jövőben az emberiség, a jövő az elme nagymértékben függ a természet a jövőben, a Föld sorsa, a Nap, a galaxis, az univerzum.
A tanulmány a jövőben a világegyetem alapvetően eltér a tanulmány a múlt. A múlt hagyott nyomokat, és kimutatjuk nekik, akkor ellenőrizze a helyességét a véleményüket. A jövőben kép - ez mindig extrapoláció - közvetlen ellenőrzés nem lehetséges. Ma még az alapja a fizikai és asztrofizikai ismeretek olyan erős, hogy lehetővé teszi, hogy elegendő bizalmat, hogy fontolja meg a távoli jövőben az univerzumban. Azt szentelt sok munka, és ők képezték az alapját a mi történetünk.
Először is, természetesen felmerül a kérdés: vajon ez a végtelenségig folytatni az univerzum tágulását? A válasz elvileg egyszerű: ha a sűrűsége anyag a világegyetemben elég nagy, a gravitáció végül megállítsák a terjeszkedés, és ez váltja fel összehúzódás. Ha a sűrűsége alacsony, akkor a gravitációs erő nem elég ahhoz, hogy állítsa le a terjeszkedés. Asztrofizikai megfigyelések azt mutatják, hogy az átlagos sűrűsége a látható anyag a világegyetemben körülbelül 30-szor kisebb, mint a kritikus érték (körülbelül 10 -29 g / cm3 a modern expanziós sebesség) elválasztó egyik másik változata a jövőben.
Tételezzük fel először az első kiviteli alak - univerzum tágul végtelenül. Milyen folyamatok zajlanak a végtelenül táguló univerzum? Az első ilyen módszer ma már senki nem kétséges - a csillagok kialszik. A Sun véget aktív evolúció néhány milliárd éves, és pedig egy fehér törpe mérete a Föld, amelyet fokozatosan lehűl (lásd. A szín lapon). Csillag nagyobb tömegű, mint a Nap is él kevesebb n súlyától függően végül lesz vagy neutroncsillag, melynek átmérője mindössze tíz kilométerre, vagy fekete lyukak - objektumok gravitációs mezőt olyan erős, hogy nem engedi, még a fény. Végül a lehetséges katasztrofális robbanás a végén az „élet útját” csillag annak teljes megsemmisítését. Csillag kisebb tömegűek, mint a Nap, tovább élnek, de előbb-utóbb átalakul lehűtjük törpék. Ma már vannak olyan új csillagok a csillagközi médium (véleményének akadémikus V. A. Ambartsumyana, csillagok erednek szupersűrű szervek). Eljön majd az idő, amikor a szükséges készleteket a nukleáris energia és az anyagok kimerülnek, az új csillagok megszületni nem lesz, és a régi lesz a hideg test, vagy fekete lyukak. Stellar evolúciós éra a világegyetem véget ér 10 és 14 év. Ez a kifejezés hatalmas, ez 10.000-szer nagyobb, mint az eltelt idő kezdete a világegyetem tágulásának a mai napig.
És most a sorsa a galaxisok. Csillag rendszerek - a galaxis - alkotják százmilliárd csillag. A galaxisok középpontjában, talán vannak a szupermasszív fekete lyukak, amint azt a heves folyamatok körülöttük által megfigyelt asztrofizikus. A jövőben a galaxis nagyon fontos ritka események korunkban, amikor minden csillag kap egy nagy aránya következtében a gravitációs kölcsönhatás más csillagok, és válik egy intergalaktikus vándor. A csillagok fokozatosan elhagyja a galaxist, és annak középső része fokozatosan csökken. Az utolsó lépés - egy szupermasszív fekete lyuk elnyelte a maradványai csillagok a központi része a galaxis, és diszperziós mintegy 90 százaléka a csillagok az űrben. A folyamat a megsemmisítése galaxisok több mint 10 19 éves, a csillagok ezúttal sokáig menni, és elveszíti a jogot, hogy az úgynevezett csillagok.
További folyamat határozza jósolt a modern fizika instabilitása nukleáris kérdésben. Magától értetődik, hogy a proton, de nagyon hosszú élettartamú, de továbbra is instabil részecske. Átlagos ideje az életét a becslések szerint mintegy 10 32 év. Proton bomlási végtermék - pozitron emissziós fotonok, neutrínók, és esetleg egy vagy több, elektron-pozitron pár on. Bár proton bomlás nem figyelhetők meg közvetlenül, néhány fizikus kétséges, hogy elkerülhetetlen egy ilyen folyamat. A neutronok túl instabil - részeként a kernel, esik, mint egy proton, és ingyenes a középső 15 perc bomlanak a proton, elektron és egy antineutrinó.
Szóval, miután körülbelül 10 év, 32 (nevezzük, míg Tr) nukleáris anyag teljesen szétesik. Noraspad nukleáris kérdésben sokáig ez a kifejezés kezd fontos szerepet játszanak az evolúció a világegyetem. A pozitront eredő bomlása nukleonok (generikus neve protonok és neutronok) megsemmisíteni elektronokkal, fordult fotonok, amelyek együtt a fotonok felmerülő közvetlen nukleon bomlási melegítjük anyag. Csak neutrínók szabadon menekülni a csillag és szállítására mintegy 30 százaléka a teljes pusztulás energiát. A folyamat a szétesés hőmérsékletét a halott csillagok és bolygók szintjén, bár kisebb mértékben, de még mindig jelentősen eltér az abszolút nulla. Például, fehér törpék, lehűtjük 10 és 17 év közötti hőmérsékletre 5 K, majd fenntartja ezt a hőmérsékletet, melyet az energia felszabadulás a bomlási az anyag bennük. Neutroncsillagok hűlni 10 19 hogy a hőmérséklet körülbelül 100 K, majd dezintegrálószer ott is fenntartja, hogy a hőmérséklet (lásd az alsó grafikon a szín lapon ;. tömegváltozást M, az R sugár és a T hőmérséklet halott csillagok a maganyag bomlás látható összehasonlítva a kezdeti paramétereket M0. R0 és T0. neutroncsillagok csökkentése után M tömegét körülbelül 10-szeres, azaz M / M0
10 év után, 32 (Tr) valamennyi nukleáris anyag teljesen szétesik, a csillagok és a bolygók alakulnak fotonok és neutrínók.
Számos különböző sors szétszórva a térben a gáz, amely továbbra is a megsemmisítés után a galaxisok (tömeg elérheti körülbelül egy százaléka az összes anyag a világegyetemben). Nukleáris anyag a gáz is, persze, majd áttörni tr év. Azonban ebben az esetben a pozitron, eredő pusztulás lesz többé megsemmisíteni az elektronok - a szélsőséges ritkulásában gázrészecskéket találkozó a valószínűsége rendkívül kicsi, és az eredmény egy ritka elektron-pozitron plazmában.
Ekkorra (Tr) továbbra is a fekete lyukak származó nagy tömegű csillagok kihalása után, a szupermasszív fekete lyukak képződnek a galaxisok középpontjában, sorsukról, mondjuk egy kicsit később.
Mi fog történni a világegyetem összeomlása után a nukleáris anyag? Amennyire vissza az univerzumban jelen vannak fotonok, neutrínók, elektron Posi Throne plazma és fekete lyukak. A legfontosabb része a tömeg fog koncentrálódni fotonok és neutrínók - indul kibocsátási korszak.
A terjeszkedés a világegyetem tömegsűrűsége sugárzás (fotonok és neutrínók) arányosan csökken, hogy a negyedik foka méretű (például, az átlagos részecskék közötti távolság) meg lett változtatva, és a szám részecskék sűrűsége fordítottan arányos a mennyiség (cc méret), és az energia az egyes foton (és így a tömege ) fordítottan arányos erre a méretre. Ellentétben sugárzás az átlagos anyagsűrűség csak azért, mert a koncentrációjuk csökkenése csökken az elektron-pozitron plazma és fekete lyukak, amely arányos a kocka a méret. Ez azt jelenti, hogy a sűrűsége ezen anyagfajta csökken lassabban, mint a sugárzás sűrűsége. Ezért, abban az időben a 10 Tr anyagsűrűség már döntően a tömege szereplő fekete lyukak (ez sokkal több, mint az elektron-pozitron plazma). Helyett a korszak fény elkövetkező korszak a fekete lyukak.
De még a fekete lyukak nem tart örökké. A gravitációs mező közelében, a fekete lyuk született részecskék, fekete lyukak tömege a rend csillagok keletkeznek és több kvantumait sugárzás. Ez a folyamat a csökkenéséhez vezet a tömeg a fekete lyuk, fokozatosan fordul sugárzás - a fotonok, neutrínók) gravitonok. De ez a folyamat rendkívül lassú, például egy fekete lyuk tömege 10 naptömeg elpárologni 10 69 év, és a szupermasszív fekete lyuk, amelynek tömege még milliárdszor nagyobb - 10 69 év. Mégis fokozatosan átalakul egy fekete lyuk sugárzást, és ez ismét lesz a domináns tömeget a világegyetemben - ismét jön kibocsátási korszak. Azonban, mivel a bővítés az univerzum sugárzás sűrűsége, mint már említettük, ez gyorsabban csökkent sűrűsége elektron-pozitron plazma, és miután 10.100 évvel ez lesz a domináns a plazma - kivéve őt, az univerzum nem lesz szinte semmi.
Első pillantásra, a kép az evolúció a világegyetem, a távoli jövőben néz ki, nagyon pesszimista. Ez a kép a fokozatos felbomlása, a bomlás, a szórás.
Az az Univerzum korát 10.100 év alatt a világ továbbra is gyakorlatilag csak az elektronok és pozitron elszórtan térben a félelmetes void sűrűség: egy részecske esik volumene 10.185 kötet az egész Univerzum látható ma. Ez azt jelenti, hogy a jövőben megfagy minden folyamat lesz aktív mozgás a fizikai formában az anyag, nem lehet a létezését bármely komplex rendszer, és még az intelligencia bármilyen formában? Nem, ilyen következtetés lenne rossz. Természetesen minden folyamat lesz rendkívül lelassult a jövőben a jelenlegi szempontból, de valójában és térbeli más lesz majd. Emlékezzünk, hogy az elején a az univerzum tágulását, a hőmérséklet, például 28 K és 10 történt folyamatok születési anyag áramlott turbulens reakció időtartamától becsülték 10 -35, és a térbeli kiterjedését a sorrendben a 10 és 25 cm. Az ilyen esetben a jelenlegi skála az univerzumban, beleértve az életünk, ez valami hihetetlenül lassú, és rendkívül feszített térben szerint a híres amerikai fizikus Dyson, bármilyen távoli jövőben lehet összetett formái mozgásban lévő anyag, és még elfogadható Ms. zn igaz számunkra szokatlan formák és „impulzus az élet fogja verni lassabban, de soha nem hagyja abba.”
Add, hogy ez a következő: míg foglalkoztunk a folyamatokat, amelyek származó jól megalapozott fizikai törvények, de a jövőben bármilyen fizikai feltételek, amelyek nem elérhető számunkra a kísérletben (ultra-alacsony hőmérsékletű, kis sűrűségű, stb ...), és lehet, hogy egy megnyilvánulása erők , előfordulása folyamatok, akkor még ismeretlen számunkra. És ezek az erők és folyamatok gyökeresen megváltoztatni a helyzetet.
Itt van egy ilyen lehetséges folyamatok - vákuum bomlása, annak átalakítása a táguló világegyetem az igazi cucc. A múltban már említettük a korszak 10 -35 másodperccel a rajt után a terjeszkedés, - a porszívó valószínűleg szétesett, így a részecskék és antirészecskéi nagy energiákat. Ez az energia hőmérsékletnek felel meg a 10 28 K és relatív sűrűség 10 75 g / cm3. A modern vákuum (ez közös szóhasználatában az úgynevezett üresség) is zárhatnak bizonyos energiasűrűség. De ha igen, akkor nagyon kicsi, és megfelel a tömeges sűrűsége nem több, mint 10 -28 g / cm3, és az is lehet lényegesen kisebb. Találni egy ilyen sűrűségű, még csillagászati megfigyelések, rendkívül nehéz. Az elmélet úgy véli, valószínű, hogy a tömeg sűrűsége a vákuum a távoli jövőben, a folytatásban bemegy valódi részecskék és antirészecskéi, aminek következtében új fizikai folyamatokat. Született ebben a kérdésben, természetesen, gyér, de még mindig sokkal sűrűbb, mint a többi időt a diffúz miatt az univerzum tágulását „mi” dolog. Ez a „fázisátmeneti” a vákuum is rendkívül fontos az univerzum sorsa. Tehát alapvetően, ez az átmenet lehet állítani a az univerzum tágulását és módosítsa a tömörítést. Nyilvánvaló, hogy ebben az esetben minden festett egy képet a jövő az univerzum gyökeresen meg fog változni.
És még egy megjegyzés. Ez a jövő, tekintettel a világegyetem minden fokozat neutrínók sugárzással - azt feltételezték, hogy ezek a részecskék mint fotonok tömege miatt mindig mozog a fény sebessége, és nyugalmi tömeg nulla. A modern fizika, úgy vélik, nagyon valószínű, hogy a tömeg a neutrínó többi, még ha nagyon kicsi, de nem nulla.
A hatása ezt a tényt az univerzum sorsa lehet kétféle. Ha a tömeg a neutrínó nyugalmi nagyon kicsi, mondjuk, száz ezerszer kisebb, mint az elektron tömege, a gravitáció által generált ez a részecske az Univerzumban, az is nagyon kicsi, és nincs hatással a bővülés. Azonban, a távoli jövőben tömegsűrűsége neutrínók nem esik, mint a foton sűrűségű tömege (amely, felidézzük, fordítottan arányos a negyedik fokú méret), és a sűrűsége a tömege hagyományos részecskék (fordítottan arányos a kocka a méret) és az elektron-pozitron plazma állandó kis keveredés neutrínók (és antineutrinos), amelynek nyugalmi tömeg. Ha kiderül, hogy a tömeges neutrínó többi közeli, hogy megjósolta, hogy a felső határ (0,00005 elektron tömeg), a teljes tömegének a részecskék az univerzumban megszerzése rendkívül nagy, és az átlagos sűrűsége az anyag meghaladja a kritikus (10 -29 g / cm3) és a jövőben neutrínó gravitációs leállítja a az univerzum tágulását. Megtörténhet hamarabb szakítani minden nukleáris anyagra, és még mielőtt a turn off. a csillagok. Aztán megint a jövőben univerzum vár Nagyon aktív sverhburnymi fázis fizikai folyamatokat.
Mint látható, minden lehetséges forgatókönyv, az evolúció a világegyetem a jövő izgalmas, érdekes és változatos. De, persze, nagy változás a világegyetemben (szemben a jelenlegi állapot) minden esetben lehet kezdeni egy nagyon hosszú idő, nem csak a mindennapi életben, hanem a csillagászati méretű, legalább több tucat, esetleg több ezer milliárd év. Ez sokszor nagyobb, mint a jelenlegi kor a világegyetem látható általunk, ami nem több, mint 10-15000000000 év elejétől a bővítés.