We know about our universe’s past: the Big Bang theory predicts that all matter, time, and space began in an incredibly tiny, compact state about 14 billion years ago. And we know about the present: scientists’ observations of the movement of galaxies tell us that the universe is expanding at an accelerated rate. But what about the future? Do we know how our universe is going to end?
ما درباره گذشته جهانمان میدانیم: نظریه مهبانگ پیشبینی میکند که تمامی ماده زمان، و فضا حدود ۱۴ میلیارد سال پیش، از یک حجم فشرده بسیار کوچک شروع شد و ما در مورد زمان حال میدانیم: مشاهدات دانشمندان از حرکت کهکشانها به ما بگویید که جهان با سرعت تمام درحال گسترش است. اما آینده چه میشود؟ آیا میدانیم جهانمان چگونه به پایان میرسد؟
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
کیهانشناسان سه جواب احتمالی برای این سوال دارند، به نام یخبندان هستی، مِهگسست و مِهرُمب.
To understand these three scenarios, imagine two objects representing galaxies. A short, tight rubber band is holding them together— that’s the attractive force of gravity. Meanwhile, two hooks are pulling them apart— that’s the repulsive force expanding the universe. Copy this system over and over again, and you have something approximating the real universe. The outcome of the battle between these two opposing forces determines how the end of the universe will play out.
برای درک این سه سناریو، تصور کنید دو شي را که نمایان گر کهکشانها هستند. یک نوار لاستیکی کوتاه و محکم است که آنها را کنار هم نگه داشته ــ این نیروی جاذب گرانش است. در ضمن، دو قلاب برای جدا کردن آنها هستندــ این نیروی دافعه است که جهان را گسترش میدهد. بارها و بارها این سیستم را تکرار کنید، وچیزیکه شما دارید تقریبا" جهان واقعی است. نتیجه نبرد بین این دو نیروی مخالف چگونگی پایان کار بازی جهان را تعیین خواهد کرد.
The Big Freeze scenario is what happens if the force pulling the objects apart is just strong enough to stretch the rubber band until it loses its elasticity. The expansion wouldn’t be able to accelerate anymore, but the universe would keep getting bigger. Clusters of galaxies would separate. The objects within the galaxies– suns, planets, and solar systems would move away from each other, until galaxies dissolved into lonely objects floating separately in the vast space. The light they emit would be redshifted to long wavelengths with very low, faint energies, and the gas emanating from them would be too thin to create new stars. The universe would become darker and colder, approaching a frozen state also known as the Big Chill, or the Heat Death of the Universe.
سناریوی یخبندانهستی همان چیزی است که اتفاق میافتد اگر نیرویی که اشیاء را از هم جدا میکند به اندازهای قوی باشد که نوار لاستیکی خاصیت ارتجاعی خود را از دست دهد. دیگر قادر به تسریع گسترش نخواهد بود، اما جهان به بزرگتر شدن خود ادامه میدهد. خوشههای کهکشانها از هم جدا میشوند. اشیاء موجود در کهکشانها - خورشید، سیارات و منظومه شمسی - از یکدیگر دور میشوند، تا زمانیکه کهکشانها در داخل اشیاء متروک شناور به طور جداگانه در فضای گسترده حل شوند. نوری که از آنها ساطع میشود دوباره به طول موجهای بلند تغییر مییابد با انرژیهای بسیار کم، ضعیف، و گاز ناشی از آنها برای ایجاد ستارههای جدید خیلی نازک است. جهان تاریکتر و سردتر شده، و به حالت یخ زده نزدیک شده که معروف است به سرمای بزرگ، یا مرگ گرمای کیهان.
But what if the repulsive force is so strong that it stretches the rubber band past its elastic limit, and actually tears it? If the expansion of the universe continues to accelerate, it will eventually overcome not only the gravitational force – tearing apart galaxies and solar systems– but also the electromagnetic, weak, and strong nuclear forces which hold atoms and nuclei together. As a result, the matter that makes up stars breaks into tiny pieces. Even atoms and subatomic particles will be destroyed. That’s the Big Rip.
اما اگر نیروی دافعه بسیار قوی باشد چه؟ و نوار لاستیکی را آنقدر میکشید، که از حد کشسانیاش میگذشت، و و واقعا پارهاش میکرد؟ اگر شتاب گسترش جهان همچنان ادامه یابد، سرانجام نه تنها بر نیروی گرانشی که کهکشانها و سیستمهای خورشیدی را از هم پاره میکند غلبه خواهد کرد - بلکه بر نیروهای الکترومغناطیس، ضعیف، و قوی هستهای که اتمها و هستهها را در کنار هم نگه میدارند هم غلبه میکند. در نتیجه، ماده ای که ستارهها را تشکیل میدهد به قطعات ریز خرد میشود. حتی اتمها و ذرات زیر اتمی تخریب و ویران خواهد شد. این مِهگسست است.
What about the third scenario, where the rubber band wins out? That corresponds to a possible future in which the force of gravity brings the universe’s expansion to a halt— and then reverses it. Galaxies would start rushing towards each other, and as they clumped together their gravitational pull would get even stronger. Stars too would hurtle together and collide. Temperatures would rise as space would get tighter and tighter. The size of the universe would plummet until everything compressed into such a small space that even atoms and subatomic particles would have to crunch together. The result would be an incredibly dense, hot, compact universe — a lot like the state that preceded the Big Bang. This is the Big Crunch.
در مورد سناریوی سوم، نوار لاستیکی کجا برنده میشود؟ این مربوط به آینده احتمالی است که در آن نیروی گرانش گسترش جهان به حالت تعلیق درمیآوردـ و سپس آن را برعکس میکند. کهکشانها شروع به حرکت سریع به سمت یکدیگر میکنند، و همینطور که کنار هم جمع شدند کشش گرانشی آنها حتی قویتر میشود. ستارهها هم به هم و برخورد کرده و پرتاب میشوند. درجه حرارت افزایش مییابد هرچه فضا جمعتر و فشردهتر میشود. اندازه جهان سقوط خواهد کرد تا همه چیز را در فضایی کوچک فشرده کند حتی اتمها و ذرات زیر اتمی باید درهم جمع شوند. نتیجهاش میتواند جهانی متراکم بسیار متراکمو داغ باشد ـــ خیلی شبیه حالتی است که قبل ازمِهبانگ بود. این مِهرُمب است.
Could this tiny point of matter explode in another Big Bang? Could the universe expand and contract over and over again, repeating its entire history? The theory describing such a universe is known as the Big Bounce. In fact, there’s no way to tell how many bounces could’ve already happened— or how many might happen in the future. Each bounce would wipe away any record of the universe’s previous history.
آیا این نقطه ریز ماده میتواند منجر به مِهبانگ دیگری شود؟ آیا جهان میتواند بارها و بارها گسترش یابد و منقبض شود، تکرارشونده درکل تاریخش؟ نظریهای که چنین جهانی را توصیف میکند به عنوان جهش بزرگ معروف است. در واقع اصلا نمیشود گفت چند جهش قبلاً اتفاق افتاده - یا چه تعداد ممکن است در آینده اتفاق بیفتد. هر جهش هر اطلاعات تاریخ قبلی جهان را از بین میبرد.
Which one of those scenarios will be the real one? The answer depends on the exact shape of the universe, the amount of dark energy it holds, and changes in its expansion rate. As of now, our observations suggest that we’re heading for a Big Freeze. But the good news is that we’ve probably got about 10 to the 100th power years before the chill sets in — so don’t start stocking up on mittens just yet.
کدام یک از آن سناریوها واقعی خواهد بود؟ پاسخ به شکل دقیق جهان بستگی دارد، مقدار انرژی تاریکی که دارد، و تغییر در میزان انبساط آن. تا کنون، مشاهدات ما حاکی است که پیش به سوی یخبندان هستی میرویم. اما خبر خوب این است که ما احتمالاً حدود ۱۰ بتوان ۱۰۰ سال وقت داریم قبل از اینکه یخبندان شروع شود ــ پس فعلاً شروع به انبارکردن دستکشها نکنید.