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?
אנחנו מודעים לעבר של היקום: תאוריית המפץ הגדול חוזה שכל החומר, הזמן והמרחב החלו במצב זעיר וקומפקטי בצורה שלא תאמן לפני בערך 14 מיליארד שנים. ואנחנו יודעים על ההווה: תצפיות של מדענים על תנועת הגלקסיות מספרות לנו שהיקום מתרחב בקצב מואץ. אבל מה בנוגע לעתיד? האם אנחנו יודעים איך היקום יסתיים?
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
לקוסמולוגים יש שלוש תשובות אפשריות לשאלה, שנקראות הקפיאה הגדולה, הקריעה הגדולה והקריסה הגדולה.
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.
כדי להבין את שלושת התרחישים האלה, דמיינו שני עצמים שמייצגים גלקסיות. גומיה קצרה והדוקה מחזיקה אותן יחד -- זה הכוח המושך של הכבידה. בינתיים, שני קרסים מושכים אותם אחד מהשני -- זה הכוח הדוחה שמרחיב את היקום. העתיקו את המערכת הזו שוב ושוב, ויש לכם משהו שמדמה את היקום האמיתי. התוצאה של הקרב בין שני הכוחות המנוגדים האלו קובעת איך קץ היקום יתרחש.
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.
תרחיש הקפיאה הגדולה הוא מה שיקרה אם הכוח המושך את העצמים חזק בדיוק מספיק כדי למתוח את הגומיה עד שהיא תאבד אלסטיות. ההתרחבות לא תוכל להאיץ יותר, אבל היקום ימשיך להתרחב. מקבצים של גלקסיות יפרדו. העצמים בתוך הגלקסיות -- שמשות, פלנטות, ומערכות כוכבים ינועו הרחק אחד מהשני, עד שהגלקסיות יתמוססו לעצמים בודדים שצפים בנפרד ביקום הנרחב. האור שהן מפיצות יוסט לאדום לאורכי גל ארוכים יותר עם אנרגיות מאוד נמוכות וקלושות, והגז שמופץ מהן יהיה דליל מדי כדי ליצור כוכבים חדשים. היקום יהפוך לחשוך וקר יותר, ויתקרב למצב קפוא שידוע גם כקפיאה הגדולה, או מוות החום של היקום.
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.
אבל מה אם הכוח הדוחה כל כך חזק שהוא מותח את הגומיה מעבר לגבול האלסטי שלה, וקורע אותה למעשה? אם התרחבות היקום תמשיך להאיץ, היא לבסוף תתגבר לא רק על הכוח הכבידתי -- כשתקרע גלקסיות ומערכות שמש -- אלא גם על הכוחות האלקטרומגנטיים, והכוח הגרעיני החלש והחזק שמחזיקים אטומים וגלעינים יחד. כתוצאה, החומר שיוצר את הכוכבים יתפרק לפיסות זעירות. אפילו אטומים וחלקיקים תת אטומיים יושמדו. זו הקריעה הגדולה.
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.
מה בנוגע לתרחיש השלישי, בו הגומיה מנצחת? זה תואם לעתיד אפשרי בו כוח הכבידה מביא את התפשטות היקום לעצירה -- ואז הופך אותה. גלקסיות יתחילו להתרסק אחת לתוך השניה, וכשהן יתקבצו יחד כוח הכבידה שלהן יתחזק אפילו יותר. גם כוכבים ישעטו יחד ויתנגשו. הטמפרטורות יעלו כשהחלל יתכווץ ויתכווץ. הגודל של היקום יצנח עד שכולו ידחס לכזה חלל קטן שאפילו אטומים וחלקיקים תת אטומיים יצטרכו להטחן יחד. התוצאה תהיה יקום קומפקטי, דחוס וחם בצורה מדהימה -- מאוד בדומה להתחלה שקדמה למפץ הגדול. זו הקריסה הגדולה.
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.
האם הנקודה הזעירה הזו של חומר יכולה להתפוצץ במפץ גדול נוסף? האם היקום יכול להתרחב ולהתכווץ שוב ושוב, ולחזור על כל ההסטוריה? התאוריה שמתארת כזה יקום ידועה כקפיצה הגדולה. למעשה, אין דרך להגיד כמה חזרות כבר התרחשו -- או כמה יתרחשו בעתיד. כל קפיצה תמחק כל תעוד להסטוריה הקודמת של היקום.
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.
איזה מהתרחישים האלה יתרחש באמת? התשובה תלויה בצורה המדוייקת של היקום, כמות האנרגיה האפלה שיש בו, ושינויים בקצב ההתפשטות שלו. כרגע, התצפיות שלנו מציעות שאנחנו הולכים לכיוון הקפיאה הגדולה. אבל החדשות הטובות הן שיש לנו בערך עוד 10 בחזקת 100 שנים לפני שהקיפאון יתרחש -- אז אל תתחילו לאגור כפפות עדיין.