Konec světa?

18. června 2007 v 15:02 | vesmír |  Vesmír
Velké rozervání (Big Rip).

Vraťme se k tomu, co se stane, bude-li vesmír pokračovat ve zrychlování rozpínání, tak jak se to děje v současnosti. Postupem času ve vzdálené budoucnosti se nejvzdálenější části dnešního pozorovatelného vesmíru od nás opět začnou vzdalovat rychleji než světlo. To k nám tedy již nedokáže dorazit, a tyto části vesmíru pro nás jednoduše začnou pomalu mizet. Náš dohled se bude neustále zmenšovat, navíc, toto zmenšování bude stále rychlejší a rychlejší. Navíc, dané oblasti vesmíru nebudou pro nás pouze zhasínat, ale opravdu jakoby pro nás přestaly existovat, a to díky tomu, že ani samotná gravitace (která se také šíří pouze rychlostí světla) nedokáže překlenout takové vzájemné vzdalování. Osud vesmíru bude zpečetěn - výpočty ukazují, že šedesát miliónů let před totálním koncem se hranice pozorovatelného vesmíru přiblíží na okraj naší Galaxie. Ta se následně začne rozpadat. Přibližně tři měsíce před koncem světa se hranice přiblíží na vzdálenost okraje sluneční soustavy. I ta se během následujících dnů rozpadne, planety uletí od Slunce pryč a zůstanou v naprosté tmě. Ještě stále to však nebude úplný konec. Třicet minut před koncem světa se začne rozpadat i samotná Země. Bytosti na jejím povrchu ještě stále můžou teoreticky žít, ovšem už jen krátkou dobu. Zlomek sekundy před koncem světa se okraj pozorovatelného vesmíru dostane do vzdálenosti vašich rukou, a to bude konec veškerému životu ve vesmíru. Okamžik před koncem světa se rozpadnou i atomy, protony a všechny částice. Ve vesmíru nezůstane vůbec nic z toho, co dnes existuje, a nebude se moci vytvořit ani nic nového. Bude to opravdová apokalypsa. Naštěstí, dosavadní pozorování vylučují, že by se tak mohlo stát dříve než za několik desítek miliard let, máme tedy ještě docela dost času. Je potřeba dodat, že jestli se rychlost rozpínání bude nadále zvyšovat, tento konec nastane bez ohledu na to, jestli je teorie vzniku vesmíru Velkým třeskem správná nebo ne - zrychlování vesmíru totiž nezávisí od použité teorie, je to pozorovatelný fakt.

Fig_5
Obr.5: Takhle vypadá dnešní vesmír - každá malá tečka na obrázku je jedna galaxie. Ve vesmíru jsou jich miliardy, a jak vidíte, jsou uspořádány do jakési pěny a ohromných vesmírných bublin, podobně jako momentka rozšlechlé vody. Naše Mléčná dráha se všemi svými 200 miliardami hvězd se nachází v stěně jedné z těchto bublin. Obrázek je výsledkem přesných měření vzdálenosti cizích galaxií. V průběhu času však galaxie budou vyhasínat, tmavnout a vzdalovat se od sebe. Ilustrace: NASA.
(Animace na této adrese nebo také zde, mpeg 6 MB)
Únik před koncem světa.

Nic není však tak beznadějné, jak to na první pohled vypadá. Ukazuje se totiž, že i v případu, že pozorování v blízkých letech potvrdí právě tento scénář, i tak by mohla existovat (i když zatím značně spekulativní) možnost jak uniknout tomuto osudu, a to díky tzv. červím dírám a jejich příbuzným (tzv. prstencové díry, které mají tvar zkrouceného prstence). Výpočty vědců totiž ukazují, že před koncem vesmíru tyto díry začnou narůstat a pohltí jeho velkou část. Z řešení Einsteinových rovnic pro zakřivení časoprostoru v takových podmínkách plyne, že přes červí díru bude možné uniknout do budoucnosti, kde se Velké roztržení změní na zrcadlový proces - smršťování. Tedy pomocí červí díry se bude možné vyhnout extrémnímu konci. Všechno však záleží na tom, kdy se přes červí díru bude možné přemístit. Jestli by eventuální rozvinutá civilizace čekala příliš dlouho, tak nastane situace, kdy přes červí díru bude možné přesunout pouze velice malé množství informace/hmoty. V posledním okamžiku před Velkým rozerváním to na základě výpočtů bude pouhých 69 bitů, což je přibližně množství informace obsažené v jediném protonu.

Fig_6
Obr.6: Schematické zobrazení úniku konci světa přes červí díru do budoucího - již smršťujícího se - vesmíru. Ilustrace: Physical Review
"Klasická" tepelná smrt.

I kdyby se po zpřesnění měření ukázalo, že parametry vesmíru vylučují neustálé zrychlování rozpínání, přesto vesmír nečeká nijak hezký osud. Tyto možnosti jsou však již na rozdíl od Velkého rozervání známy delší dobu, takže jsi je jenom stručně nastíníme. Může dojít k již zmiňovanému opětovnému smršťování, které bude prakticky zpětným obrazem dosavadního vývoje - postupně se vesmír bude rychleji a rychleji zmenšovat až nastane Velký křach (Big Crunch), tedy obrovská imploze. Co bude následovat, není známo, díky kvantovým vlastnostem prostoru by však mohl následně okamžitě vzniknout nový Velký třesk a vesmír s mírně jinými fyzikálními zákony, jak navrhuje teorie cyklického vesmíru.

Fig_7
Obr.7: Během rozpínání vesmírů dochází i k obrovským srážkám celých galaxií ve stěnách galaktických bublin. Na fotografii vidíte dvě kolidující galaxie nazvané příhodně "Myš". Foto: NASA.
(Animace na této adrese, mpeg 9 MB)

Jestli však gravitace bude příliš slabá, tak v tom případě se rozpínání bude časem zpomalovat, ale nikdy nedojde k smršťování. Vesmír tedy bude existovat navždy, stále pomaleji se rozpínající (v hraničním případu se za nekonečně dlouhou dobu rozpínání zastaví, ale nenastane smršťování). Hvězdy postupně vyčerpají své jaderné palivo, vyčerpají se také zdroje volného plynu, z kterého by mohly nové hvězdy vznikat, a galaxie začnou postupně vyhasínat a tmavnout. Po desítkách miliard let budou prakticky všechny hvězdy mrtvé, a galaxie budou pouze ponuře načervenale zářit díky slabounkým malým hvězdám, tzv. rudým trpaslíkům, kteří jsou velice šetrní v spalování paliva a dokážou žit i sto miliard let. Jenomže i oni jednou své palivo spálí. Pak se vesmír ponoří do téměř naprosté tmy, tvořen pouze zhroucenými hvězdami (bílí trpaslíci, neutronové hvězdy a černé díry) a nesvítící hmotou (planety, hnědí trpaslíci atd.) a bude pomalu chladnout. Tento proces nic nezastaví. Po velice dlouhém čase se bílí trpaslíci i neutronové hvězdy díky jejich omezené stabilitě zhroutí na černé díry. Navíc, vyzařováním gravitačních vln postupně bude docházet k hroucení celých galaxií do supermasivních centrálních černých děr. Ani černé díry však nejsou věčné a díky Hawkingovu záření se postupně (během extrémně dlouhé doby mnohokrát převyšující současný věk vesmíru) vypaří. Poté vesmír bude tvořen jenom nezáživnou polévkou částic. Poslední hřebík do rakve zatluče pravděpodobně dnešními teoriemi navrhovaná nestabilita protonu - rozpadnou se i poslední zbytky hmoty a vesmír zůstane vyplněn jen chladnými nejfundamentálnějšími částicemi, bez jakýchkoliv složitějších struktur.

Fig_8
Obr.8: Naši Mléčnou dráhu čeká za několik miliard let srážka s touhle velkou spirálovou galaxií v Andromedě (M31).
Druhá hrozba.

Příroda se však s člověkem příliš nemazlí - existuje totiž další teoretická možnost, která může zničit celý náš vesmír, a to mnohem dříve, než za dlouhé miliardy let. Dokonce je možné, že toto ničení již mohlo začít! Jak jsme si již řekli, naše vakuum ve skutečnosti není prázdné a obsahuje veliké množství energie. Nemáme žádnou záruku, že vakuum je dnes stabilní. Můžeme to opět zhruba přirovnat k vodě, která může mít několik skupenství - tuhý led, tekutou vodu a plynnou páru. I naše vakuum může mít více stavů než jen ten, ve kterém se nachází teď, a dnes se může nacházet pouze v přechodném stavu. Nejlépe si to představíme jako několik ůdolí vedle sebe - dnešní vakuum může existovat již více než 13 miliard let jenom díky tomu, že se nachází v jednom z takových (energetických) údolí, ve kterém si spokojeně hoví. Může však existovat ještě nižší údolí, přičemž přechodu vakua do tohoto nižšího údolí brání kopeček/bariéra mezi údolími, podobně jako turistovi brání v přechodu horský hřeben. Jestliže opravdu toto nižší údolí existuje, je pouze otázkou času, kdy se některá část vakua přehoupne přes kopeček/hřeben a strhne s sebou i celý zbytek vesmíru. Stačí aby se takové přehoupnutí vyskytlo pouze na kratičký okamžik v jednom jediném místě vakua kdekoliv ve vesmíru, a už nebude cesty zpět. Návrat do vyššího údolí už nebude možný, podobně jako řeka nikdy neteče směrem nahoru, a vakuum se rychlostí světla začne bortit a přeměňovat na svou podobu s nižší energií. Bude to mít za následek změnu fyzikálních konstant, jinými slovy všechno, co dnes ve vesmíru známe, bude zničeno, protože ani protony či elektrony nebudou moci existovat.

Fig_1
Obr.9: Zatím není známo, jestli je dnešní vakuum v nejnižším údolí. Ilustrace: en.wikipedia.org
Překlad textu v obrázku:
E: Energie
True: stabilní vakuum
False: falešné vakuum
Kdy se tak může stát?

Nepříjemnou zprávou je, že jelikož se tento rozpad vakua bude šířit prakticky rychlostí světla, žádná oblast, která jím ještě není postižena, nebude mít žádné varování. Je tedy docela dobře možné, že tento proces již někde ve vesmíru započal, a blíží se k nám. Možná i v nejbližší vteřině dorazí k naší Zemi a v okamžiku ji zcela zničí. Před několika lety se dokonce vědci obávali, že obří urychlovač částic RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) ve Spojených státech může během svého provozu způsobit takovéto přehoupnutí vakua do nižší energie. Naštěstí, tyto obavy jsou zbytečné, protože vědci v kosmickém záření přicházejícím k nám z vesmíru pozorují i částice s miliardy krát větší energií než jsme schopni vyrobit v naších urychlovačích, a přesto ani tyto částice zjevně nezpůsobují přehoupnutí vakua přes bariéru. Nicméně, jsou to právě urychlovače, které nám pomáhají odhalovat tajemství částic a vakua. Užitečným krokem na této cestě poznání bude i tzv. Velký hadronový urychlovač (Large Hadron Collider - LHC), který je stavěn mezinárodním společenstvím (s přispěním České republiky) na hranicích Švýcarska a Francie, a kterého spuštění je plánováno na rok 2007. V každém případě, alespoň malou útěchou zůstává, že na rozdíl od Velkého rozervání by tato událost znamenala pouze zničení vesmíru tak jak ho známe, ovšem v novém vakuu by pravděpodobně byly vytvořeny nové struktury, částice a možná i obdoba inteligentního života.

Opravdu je to všechno tak?

Žijeme tedy ve velice vzrušující době, kdy se naše poznatky o vesmíru a jeho osudu velice rychle vyvíjejí, a to díky nejnovějším družicím, dalekohledům, urychlovačům a následně teoretickým fyzikům, kteří na základě jejich pozorování konstruují teorie na popis vesmíru. Někdy se ukáže, že se tyto teorie mýlily, nebo že experimenty byly nesprávně interpretovány. I to je součástí vědeckého bádání, a právě to je na vědě dobrodružné. Vědci jsou jako dávní mořeplavci - nikdy není stoprocentně jisté, že směr, kterým se ubírají, je ten správný, v každém případě však bádají v oblastech, kde žádná lidská mysl doposud nevkročila a mapují neznámá území. A tak, jak kdysi hvězdy pomáhaly námořníkům najít správnou cestu, i dnes je pozorování hvězd a vesmíru jednou z možností, jak dát odpověď na tu vzrušující otázku: v jakém světě žijeme? Především družice WMAP a její následnice v nejbližších letech pozorováním reliktního záření velice výrazně upřesní hodnoty parametrů a budoucího osudu vesmíru a zároveň to bude test našich teorií o světě. Také projekty jako urychlovač LHC nám pomohou poznat hmotu na nejmenších měřítkách (a posunout naše vědomosti o vakuu a nových částicích - pravděpodobně i těch, které mohou tvořit temnou hmotu) a gravitační interferometry (z kterých analyzuje data projekt Einstein@home) by zas objevem gravitačních vln velice zásadně posunuly kupředu náš pohled na vývoj vesmíru a jeho složení (a není vyloučeno, že by mohly již v této fázy objevit i reliktní gravitační vlny, které se uvolnily narozdíl od reliktního mikrovlnného záření témeř bezprostředně po Big Bangu). Máme se tedy na co těšit.

Mgr. Juraj Kotulič Bunta, Ph.D
Japan Atomic Energy Agency



 

2 lidé ohodnotili tento článek.

Komentáře

1 Irnakk a Thok Irnakk a Thok | Web | 19. června 2007 v 18:02 | Reagovat

Zajímavé.

2 majitel majitel | 19. června 2007 v 18:39 | Reagovat

Přidej něco na svoji stránku, moc se mi líbí to, jak tam píšeš co se ti líbí a co ne.

3 Irnakk a Thok Irnakk a Thok | Web | 20. června 2007 v 15:34 | Reagovat

Už jsem přidal.

4 Toa ()()()% Toa ()()()% | 26. června 2007 v 13:33 | Reagovat

hrůza co všechno se může stát

5 len len | 27. srpna 2007 v 15:24 | Reagovat

ty jo

6 gabbba gabbba | E-mail | Web | 10. září 2007 v 17:38 | Reagovat

Fakt uklidnující

7 borga borga | E-mail | Web | 23. září 2007 v 11:41 | Reagovat

to fakt potesi.jeste ze to nazaziju

8 js js | E-mail | Web | 28. září 2007 v 18:01 | Reagovat

jeto všechno zajímavé,strašidelné ale sme současti vesmíru je to osud všeho co vlastně existuje to se neda zastavit.Příde něco dřív ato sou lidi sami se zahuběj.

9 nasa nasa | E-mail | 31. prosince 2007 v 11:08 | Reagovat

jestli myslis ze sme OK tak ja si myslim ze sme KO CAU

10 neal-x neal-x | 23. června 2008 v 14:48 | Reagovat

dufam ze uz tu nebudem ked sa to stane ale mozno sa to vobec nestane:)

11 sára sára | 3. prosince 2008 v 19:19 | Reagovat

hele nechci vás ztrašit zvlášt neal-x ale

je možné že se to ztane četla jsem to na novinkách.cz a tam byl odkaz na jednu zajimavou ztránku kde to bylo a na novinkách.cz když na to kliknete tak to má zasáhnout čínu a mongolsko

ale je klidně možné že je to pravda že to postihne nás všechny a tam je napsáno že to má

být v roce 2012 takže nealy-x pokud jsi

ještě dítě a jeti nevím typnu si 12 tak se toho dožiješ ztejně to jednou nastane at chceme nebo

ne ale abych pravdu řekla taky se toho trochu

bojím

12 Daniel Daniel | 28. ledna 2009 v 19:07 | Reagovat

zajámavé,ale je to pouze teorie :)

13 ..LuciSHka... ..LuciSHka... | 10. února 2009 v 19:43 | Reagovat

RÁDA BYCH VĚŘILA.. ŽE SE VŠICHNI PROROCI MÍLÍ.. A KONEC SVĚTA NENASTANE V ROCE 2012.. AE NEJDŘÍV ZA 60 000 000 MILIONU LET

14 Bambalez Bambalez | E-mail | 10. března 2009 v 17:56 | Reagovat

Konec světa byl včera, tak na to všichni koukejte zapomenout, protože už neexistujete a opovažte si namlouvat něco jiného.

15 petr ***** petr ***** | E-mail | 29. dubna 2009 v 15:15 | Reagovat

My father worked in N.A.S.A and The end of earth is 2012 21 December.asshole!

16 petr :-) petr :-) | E-mail | 29. dubna 2009 v 15:17 | Reagovat

dopr.

17 petr :-) petr :-) | E-mail | 29. dubna 2009 v 15:20 | Reagovat

ten konec světa fakt bude ja se dival na                                                   internetu a ty vipocty kteriy tam jsou no to sem z toho bi uplne v prdely jo a pulce sem tam ani nerozuměl(prikladu)takze cusik ja se s vama loucim

18 JP JP | 30. července 2009 v 3:34 | Reagovat

Jdete se vycpat s takovouhle ubohou teorii!

19 kongu mahri kongu mahri | Web | 14. srpna 2011 v 14:29 | Reagovat

No, konec světa už byl předpovězen milionkrát! V roce 2012 se to nestane! Čet jsem snad milion článků kde psali že to tak nebude. No možná se do té chvíle zničí lidi sami. A já se konce světa nebojím! :-D

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama