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?
Що ми знаємо про минуле нашого Всесвіту: теорія Великого вибуху передбачає, що вся матерія, час і простір починалися в неймовірно крихітному, компактному стані близько 14 мільярдів років тому. І що ми знаємо про сьогодення: спостереження вчених за рухом галактик говорять нам, що Всесвіт розширюється прискореними темпами. Але як бути з майбутнім? Чи знаємо ми, яким буде кінець нашого Всесвіту?
Cosmologists have three possible answers for this question, called the Big Freeze, the Big Rip and the Big Crunch.
У космологів є три можливі відповіді на це запитання, так звані Велике замерзання, Великий розрив і Велике стискання.
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.
Щоб зрозуміти ці три сценарії, уявіть два об'єкти, що зображують галактики. Коротка, щільна ґумова пов'язка, яка тримає їх разом - це притягальна сила тяжіння. Тим часом, два гачки, які розтягують їх - це сила відштовхування Всесвіту, що зростає. Відтворюючи цю систему знову і знову, матимемо щось наближене до реального Всесвіту. Підсумок битви між цими двома супротивними силами визначає, як настане кінець Всесвіту.
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.
Сценарій Великого Замерзання - це те, що станеться, якщо сила, котра розтягує об'єкти, є достатньо міцною, аби розтягувати ґумку, допоки та не втратить свою еластичність. Розширення не зможе більше прискорюватися, але Всесвіт продовжуватиме збільшуватися. Скупчення галактик роз'єдналися б. Об'єкти всередині галактик – зірки, планети і сонячні системи віддаляться одна від одної, доки галактики не розпадуться в поодинокі об'єкти, що рухаються окремо у величезному просторі. Світло, яке вони випромінюють, зазнає червоного зміщення на довгі хвилі з дуже низькою, слабкою активністю, і газ, що виходить від них, буде надто слабким, щоб створювати нові зірки. Всесвіт стане темнішим і холоднішим, наближаючись до замороженого стану, відомого також як Великий Холод,
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.
або теплова смерть Всесвіту. Але що, якщо сила відштовхування настільки сильна, що вона розтягує ґумову пов'язку за межею її еластичності і фактично розриває її? Якщо розширення Всесвіту продовжуватиме прискорюватись, то воно, в кінцевому підсумку, подолає не тільки гравітаційну силу - роз'єднання галактик і сонячних систем - але й електромагнітні слабкі і сильні ядерні сили, які утримують атоми і ядра разом. Як результат, матерія, з якої складаються зірки, розбивається на дрібні шматочки. Навіть атоми і субатомні частинки буде знищено.
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.
Це Великий Розрив. А як щодо третього сценарію, де ґумова пов'язка виграє? Це відповідає можливому майбутньому, в якому сила тяжіння призводить до зупинки розширення Всесвіту, а потім повністю змінює його. Галактики почнуть нестися одна до одної, і оскільки вони скупчились, їх тяжіння стане ще сильнішим. Зірки теж мчатимуть докупи і зіткнуться. Температура буде зростати, оскільки простір ставатиме тіснішим і тіснішим. Розмір Всесвіту різко зменшиться, доки все не стиснеться в такий маленький простір, що навіть атоми і субатомні частинки будуть змушені тріщати вкупі. Результатом буде неймовірно щільний, гарячий, компактний Всесвіт, подібний до стану, що передував Великому вибуху.
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.
Це Велике Стискання. Чи може ця крихітна точка матерії спричинити ще один Великий Вибух? Чи може Всесвіт знову і знову розширюватися і стискатися, повторюючи всю свою історію? Теорія, що описує такий Всесвіт, відома як Великий Відскок. Насправді, не існує способу визначення кількості відскоків, які могли вже трапитися, або скільки може відбутися в майбутньому.
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.
Кожен відскок знищив би будь-який запис попередньої історії Всесвіту. Який з цих сценаріїв буде реальним? Відповідь залежить від точної форми Всесвіту, кількості темної енергії, яку він тримає, і зміни його швидкості розширення. Наразі наші спостереження свідчать про те, що ми прямуємо до Великого Замерзання. Але хороша новина полягає в тому, що ми, можливо, одержали близько десять в сотому степені років до початку холоду,