Як закінчиться Всесвіт? Зараз у космологів розроблено два однаково важких сценарії, складені на довгострокову долю Всесвіту. З іншого боку, розширення Всесвіту може тривати нескінченно завдяки прискоренню темної енергії. Ми зіткнулися б з холодним, самотним майбутнім, коли інші галактики зникають у далечінь. Сьогодні мій гість - Ерік Ліндер з Національної лабораторії Лоуренса Берклі, і він пропонує експерименти, які допоможуть нам дізнатися, яка з цих двох доль нас чекає.
Слухайте інтерв'ю: Доля Всесвіту (6,2 МБ)
Або підпишіться на Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзер Каїн: Чи можете ви викласти дві долі, які можуть чекати нашої Всесвіту?
Ерік Ліндер: Ну, наша картина того, якою є доля Всесвіту, дійсно кардинально змінилася за останні 5-10 років. Ми думали, що це досить просто, було лише питання про те, скільки вмісту міститься у Всесвіті, скільки речовини. Якби матерії було достатньо, то гравітаційне притягнення призвело б до уповільнення Всесвіту у своєму нинішньому розширенні, а в основному до краху, і ми мали б те, що деякі люди називають Великим кризмом, щоб закінчити наш Всесвіт. І якби не вистачало матерії, не вистачило б сили тяжкості, щоб уповільнити розширення струму, і воно просто стане все більш розсіяним - холоднішим і самотнішим місцем для життя. У 1998 році ці дві групи вчених виявили дуже химерна поява того, що розширення Всесвіту не сповільнювалося ні різко, ні навіть поступово, під силу тяжіння речовини у Всесвіті, а, скоріше, пришвидшувалося. Це прискорювалося. На кшталт, якби ти кинув бейсбол в повітря, знаєш, що з часом він сповільниться, досягне піку і зазвичай повернеться на Землю. Якщо ви кинете його досить важко, він вийде на орбіту. Але ось Всесвіт кинув бейсбол в повітря, і тепер, коли бейсбол проходить швидше і швидше. Отже, це повністю спантеличило вчених і було абсолютно суперечить тому, що ми очікували. Згідно з цією новою картиною, доля Всесвіту виглядає так, що вона просто розшириться назавжди і назавжди, стане холоднішою, дифузнішою, атоми будуть все більше розширюватися, відстань між галактиками збільшуватиметься. І у нас буде така доля Всесвіту, яку іноді називають «теплою смертю», де все стає дуже холодним, нерухомим та ізольованим один від одного.
Але це залежить від того, що викликає це прискорення. Це велика таємниця. Можливо, фізика, яка дає нам це прискорення, може раптом піти, і в цьому випадку ми повернемося до попередньої картини, де Всесвіт може розпастися. Або це може зробити щось абсолютно химерне, і ми не знаємо. Тож це велике питання, яке ми хочемо з’ясувати. Яка доля Всесвіту, але намагаюся розібратися, яка фізика в цьому прискоренні.
Фрейзер: Чому на це питання ще не відповіли? Хіба ми не досить добре подивилися на наднови?
Ліндер: Правильно, як я вже сказав, прискорення цього розширення було виявлено лише в 1998 році. І люди не сидять на руках, вони намагаються відповісти на це питання дуже пристрасно. Отримавши більше наднорм, ми можемо використовувати ці вибухаючі зірки на зразок феєрверків у Всесвіті. Якщо ми знаємо, що феєрверки завжди згасають з тією ж енергією, з однаковою яскравістю, ми можемо сказати, наскільки вони далекі за тим, наскільки яскравими вони нам сьогодні здаються. І тому нам потрібно більше цих наднових, і нам потрібно більше і віддаленіших, щоб ми могли скласти карту історії Всесвіту; розширення Всесвіту протягом більшого періоду часу. І люди поступово роблять це. Зараз ведуться дуже великі проекти з телескопами, які намагаються отримати десятки супернових, зараз ми намагаємося отримати сотні супернових. Але врешті-решт, щоб реально відповісти на ці фундаментальні питання, нам знадобляться тисячі наднових на великих відстанях. Для цього нам знадобляться спостереження з космосу, тому в даний час у нас є один космічний телескоп - космічний телескоп Хаббл, який підходить для подібних спостережень, і він робить чудову роботу. Він бачить найвіддаленіші наднови, які ми ще виявили; близько 10 мільярдів років в історії космосу, але бачити їх можна лише один за одним. І тому, що запропонували вчені, ми створимо нову космічну обсерваторію, новий телескоп у космосі, який називається SNAP (зонд прискорення Supernova), і це зможе отримати тисячі наднових дуже ефективно, дуже швидко, побачивши їх надзвичайно слабкими і надзвичайно глибокий. І це справді вловило уяву наукової спільноти. Була низка рекомендацій Національної академії наук, від різних професійних організацій, що така космічна обсерваторія, як ця, з'ясує: що ця таємнича фізика спричиняє це абсолютно незвичне прискорення, яке діє протилежно гравітації? Отже, це майже як відразлива версія тяжкості, яка насправді перепише всі підручники з фізики. Тому багато людей думають, що нам дійсно потрібно рухатись до цих спостережень, більш точних спостережень та ще багатьох спостережень, таких як ви говорили. Нам просто потрібно вдосконалити дані, які ми вже маємо, і технологія є достатньо хорошою, щоб ми могли вийти і зробити це. Це просто вимагає від нас сісти і створити річ, запустити її і спробувати дізнатися ці відповіді.
Фрейзер: Зараз я почув досить багато пропозицій щодо того, якою може бути ця темна енергія. Які речі ви б хотіли шукати у своїх спостереженнях, які, можливо, можуть відповідати деяким викладеним теоріям?
Ліндер: Отже, дідусь усіх концепцій темної енергії був висунутий Альбертом Ейнштейном ще в 1917 році, що він назвав космологічною постійною. І це не погодилось із спостереженнями в той час, і тому воно на деякий час пішло на пенсію. І кожні кілька десятиліть вчені повертали це, щоб сказати, можливо, це може пояснити деякі інші спостереження, які ми зробили. А потім повертається до виходу на пенсію, бо не дуже підходить. Але зараз здається, що це саме час, щоб повернути цю 90-річну концепцію з Ейнштейна, оскільки вона може дати це прискорення розширення Всесвіту. Це дуже проста картина, як можна було досягти цього прискорення, але він не вирішує все. Є кілька дійсно дуже неприємних аспектів. Що б ви могли подумати, якби ви зробили деякі наївні розрахунки, це те, що він повинен прискорити Всесвіт, але слід було б прискорювати Всесвіт ще з першого моменту часу, і у нас не було б Всесвіту, якого ми бачимо сьогодні, якби це сталося . Насправді нам би не вдалося отримати зірки та галактики та будову, яку ми бачимо у Всесвіті. І тому чомусь воно має бути набагато слабкішим, ніж ми би вважали його природною цінністю. Тож можливо, що це відповідь, але ми не розуміємо, чому він такий слабкий, по відношенню до того, що, на нашу думку, має бути. Щоб обійти це, люди придумують ці інші ідеї, цю ідею квінтесенції, або 5-ту речовину до Всесвіту, де вона діє як космологічна константа, але вона змінюється у часі, і тому вона може починатись дуже слабкою і тепер сьогодні це може домінувати над розширенням Всесвіту. І так це приваблива ідея, але ніхто насправді не має першої, основної ідеї, як змусити її точно працювати. Зараз це концепція, але детально не розроблено, як це випливає з фізики. Отже, це ще одне, що нас може дуже зацікавити. Інша можливість - це те, як ми аналізували дані, кажучи, що ж, гравітація - це приваблива сила, яку дає теорія загальної відносності Ейнштейна. Можливо, там щось зламається. Можливо, те, що ми бачимо, є порушенням теорії гравітації, як ми її розуміємо. Люди придумали ідеї, які включають, наприклад, додаткові виміри. Замість просто трьох вимірів у просторі може бути зайвих декількох розмірів у просторі, і ця гравітація поступово начебто витікає в цей додатковий вимір у просторі, і це робить його слабкішим, і це буде діяти в протилежність гравітації та надавати нам прискорення . Отже, у нас є всі ці неймовірно захоплюючі можливості того, як фізика може змінитися, і ми не знаємо, що вони є. Отож, нам потрібні ці дуже детальні спостереження щодо відображення розширення Всесвіту, наприклад, через наднови, ці вибухаючі зірки - а також є інші методи - щоб справді спробувати і вирішити, як ми будемо переписувати підручники з фізики ; в якому напрямку нам потрібно починати стирати речі і писати нові речі. Отже, для вчених, які мають такі головоломки, це надзвичайно цікаво.
Фрейзер: Коли планується запуск цих місій? Коли вони повинні діяти?
Ліндер: Отже НАСА та Міністерство енергетики США домовилися працювати разом, щоб вивести місію на орбіту. Загальна назва його називається Спільною місією темної енергії. Зараз тривають дослідження щодо того, як можна було б спроектувати такий космічний телескоп. І ми сподіваємось, що якщо достатньо громадськості проявить сильний інтерес, а професійні товариства - як Національні академії наук, які рекомендували таку місію. Якщо вони продовжуватимуть підтримувати це, то ми сподіваємось, що ми зможемо піти вперед і розпочати це протягом приблизно 6-7 років. Тож цілком можливо, що школярі в школі зараз дізнаються відповіді на речі через 6-7 років, що в даний час жоден професійний вчений не має найменшої підказки, що таке відповідь. Тож завжди дуже цікаво вміти розповідати студентам і вміти розповідати громадськості: ви знатимете речі через 6-7 років відтепер, коли ми не маємо поняття, що відповідь зараз. Ви будете розумнішими за 6 або 7 років, ніж ми зараз. Тож насправді захоплююче намагання бути в середині.
Фрейзер: І якби ти мав свій шлях, це була б вогненна гаряча смерть чи смерть від холоду?
Ліндер: Я думаю, що головне, що мені хотілося б, це те, що це далеко. Таким чином, ми знаємо, що кінці Всесвіту не будуть принаймні 10-ми мільярдами років - приблизно про тривалість часу, яку ми вже мали у Всесвіті, - тому ні про що ми не повинні перейматися протягом ночі, але я не знаю, що було б найкращим рішенням. Ви можете стверджувати, що щось на кшталт перевертання Ейнштейна "Теорії тяжкості" та просто зовсім нові рамки фізики та нова територія, яку потрібно досліджувати. Це може бути найбільш захоплюючим результатом, коли у вас можуть виникнути всілякі різні можливості. Але, як ви нагадаєте, доля Всесвіту, яка насправді захоплює нашу уяву, від усіх, від науковців до дітей школи.
