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?
เรารู้ว่าอดีตของเอกภพเป็นมาอย่างไร ทฤษฎี Big Bang ที่ทำนายว่า สสารทั้งหมด เวลา และอวกาศ เริ่มจากชิ้นส่วนที่เล็กมาก อยู่ในสภาวะอัดแน่นมาตั้งแต่ 14,000 ล้านปีก่อน และเราก็รู้ว่าตอนนี้เป็นอย่างไร การสังเกตการณ์ของนักวิทยาศาสตร์ ถึงความเคลื่อนไหวของกาแล็กซี ได้บอกเราว่าเอกภพกำลังขยายออกด้วยอัตราเร่ง แต่แล้วอนาคตล่ะ เรารู้ไหมว่าเอกภพของเรา จะไปสู่จุดจบได้อย่างไร
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
นักจักรวาลวิทยามีคำตอบที่เป็นไปได้ สามข้อสำหรับคำถามนี้ ซึ่งเรียกว่า Big Freeze Big Rip และ Big Crunch
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.
เพื่อให้เข้าใจสถานการณ์ทั้งสามแบบนี้ ลองจินตนาการถึงวัตถุสองอย่าง เปรียบเสมือนเป็นกาแล็กซี หนังยางที่เหนียวและสั้นได้รัดมันไว้ด้วยกัน นั่นคือแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง ในขณะเดียวกัน ตะขอสองอันก็กำลังดึงมันออกจากกัน และนั่นคือแรงผลักที่กำลังขยายเอกภพออก ทำเช่นนี้ซ้ำไปมาเรื่อย ๆ และคุณก็จะได้สิ่งที่ใกล้เคียง กับเอกภพจริง ๆ ขึ้นมา ผลลัพธ์ของการขับเคลื่อน ระหว่างแรงที่ขั้วตรงข้ามทั้งสองนี้ มีผลต่อวิธีการที่เอกภพจะสิ้นสุดลง
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.
Big Freeze คือสถานการณ์ที่ แรงผลักวัตถุเหล่านั้นออกจากกัน มากจนทำให้หนังยางขยายออก จนสูญเสียความยืดหยุ่นไป การขยายตัวจะไม่สามารถ เร่งความเร็วได้อีกต่อไป แต่เอกภพจะขยายใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ กาแล็กซีน้อยใหญ่จะแยกตัวจากกัน ดวงดาวที่อยู่ภายในกาแล็กซี ทั้งดวงอาทิตย์ โลก และระบบสุริยะ จะเคลื่อนตัวห่างจากกัน จนกระทั่งกาแล็กซีสลาย กลายเป็นวัตถุที่ตั้งอยู่โดดเดี่ยว ลอยคว้างอยู่ท่ามกลางอวกาศอันกว้างใหญ่ แสงที่พวกมันปล่อยออกมาจะถูกเลื่อนไปทางแดง และกลายเป็นคลื่นยาว ที่มีพลังงานริบหรี่ และแก๊สที่มาจากพวกมันก็จะเบาบาง เกินกว่าจะสร้างดาวดวงใหม่ได้ เอกภพจะมืดมิดและเย็นเยียบขึ้น จนเข้าใกล้สภาวะเยือกแข็ง ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Big Chill หรือ Heat Death ของเอกภพ
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.
แต่ถ้าหากว่าแรงผลักนั้นรุนแรงมาก ๆ จนขยายหนังยางไปถึงจุดที่ขยายไม่ได้อีก และขาดลงในที่สุดล่ะ ถ้าเอกภพยังขยายตัว ด้วยความเร่งต่อไปเรื่อย ๆ มันจะเอาชนะแรงโน้มถ่วงได้ ซึ่งจะแยกกาแล็กซีและระบบสุริยะออก อีกทั้งยังเอาชนะคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์แบบอ่อนและเข้ม ซึ่งรัดอะตอมกับนิวเคลียสไว้ด้วยกัน ผลลัพธ์ก็คือ สสารที่ประกอบขึ้นเป็นดวงดาว จะแตกออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย แม้กระทั่งอะตอมและอนุภาคเล็ก ๆ ก็จะถูกทำลาย และนี่คือ Big Rip
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.
แล้วสถานการณ์ที่สาม ซึ่งหนังยางไม่ขาดล่ะ นั้นใกล้เคียงถึงอนาคตที่เป็นไปได้ ในกรณีที่แรงโน้มถ่วง ทำให้การขยายตัวของเอกภพหยุดลง แล้วก็ย้อนกลับ กาแล็ดซีจะเริ่มชนเข้าหากัน และในขณะที่พวกมันจับเข้าด้วยกัน แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งดึงเข้ามาแรงขึ้น ดวงดาวจะพุ่งเข้าหาและปะทะกัน อุณหภูมิจะสูงขึ้น ในขณะที่อวกาศจะแน่นขึ้นเรื่อย ๆ ขนาดของเอกภพจะเล็กลง จนกระทั่งทุกสิ่งถูกอัด ให้กลายเป็นอวกาศขนาดเล็ก ที่ทำให้อะตอมและอนุภาคเล็ก ๆ ต้องบดเบียดรวมกัน ผลลัพธ์ก็คือเอกภพที่ทั้งหนาแน่น ร้อนระอุ และมีขนาดย่อม เหมือนกับสภาวะก่อนจะเกิด Big Bang นี่คือ Big Crunch
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.
สสารเล็ก ๆ เหล่านี้จะระเบิด และกลายเป็น Big Bang อีกครั้งได้ไหม เอกภพจะขยายและหดตัวเรื่อย ๆ จนซ้ำรอยประวัติศาสตร์เรื่อย ๆ ไหม ทฤษฎีนี้อธิบายเอกภพ ที่รู้จักกันดีว่าคือ Big Bounce ในความเป็นจริงแล้ว ไม่มีทางบอกได้เลย ว่าการสะท้อนกลับนี้เกิดขึ้นมาแล้วกี่ครั้ง หรือในอนาคตมันจะเกิดขึ้นอีกเท่าไร การสะท้อนกลับแต่ละครั้งได้กวาดล้างบันทึก ประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาของเอกภพไปจนหมด
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.
สถานการณ์ไหนกันแน่ที่เป็นความจริง คำตอบขึ้นอยู่กับรูปร่างที่แน่นอนของเอกภพ จำนวนพลังงานมืดที่ถูกซ่อนไว้ และการเปลี่ยนในอัตราการขยายตัว ในขณะนี้ การสังเกตการณ์บอกว่า เรากำลังมุ่งหน้าไปสู่ Big Freeze แต่ข่าวดีคือเรามีเวลาประมาณ 10 ยกกำลัง 100 ปี ก่อนที่ความหนาวเย็นจะเริ่มปกคลุม ดังนั้น ยังไม่ต้องเริ่มตุนเสื้อหนาวไว้หรอก