Taki będzie koniec wszechświata. Naukowcy podają cztery scenariusze

O tym, że w ogóle do jakiegoś końca wszechświata musi dojść, wnioskujemy przede wszystkim z tego, jak wygląda on obecnie. Wiemy już, że na początku wszechświat był niezwykle skupiony w sobie i bardzo gorący. Od samego początku, który miał miejsce 13,78 mld lat temu, rozszerza się on i chłodzi. Co szczególnie intryguje naukowców w tymże rozszerzaniu wszechświata jest jego nieintuicyjność.

Siła grawitacji jakby nie patrzeć powinna sprawiać, że wszystkie obiekty materialne we wszechświecie posiadające masę, powinny wzajemnie się przyciągać, a tym samym proces rozszerzania się wszechświata powinien spowalniać, nawet jeżeli na początku był intensywny. Problem jednak w tym, że nie tylko on nie spowalnia, ale także nie utrzymuje się na stałym poziomie. Wszechświat rozszerza się coraz szybciej.

Naukowcy doszli do wniosku, że nie wiemy wszystkiego o wszechświecie. I musi oddziaływać coś, czego nie znamy. Określono to mianem ciemnej energii, która jest swoistą niewidzialną siłą odpychającą od siebie wszystkie struktury we wszechświecie. Rozszerzanie powoli, aczkolwiek coraz szybciej, prowadzi nas ku coraz większym odległościom i coraz niższym temperaturom. Powstaje zatem pytanie: co nas czeka na końcu tego procesu?

Szczegółowe analizy rozszerzania wszechświata wskazują, że żyjemy w unikalnym czasie, kiedy jeszcze na nocnym niebie możemy podziwiać zarówno wzrokiem jak i za pomocą teleskopów astronomicznych inne gwiazdy i galaktyki.

Z czasem jednak rozbiegający się wszechświat nabierze takiego tempa, że wszystkie galaktyki znajdą się tak daleko od nas, że nie będzie już ich widać na niebie. Każda galaktyka pozostanie sama sobie. Wszystko inne będzie od niej już zbyt daleko. Nastanie era samotności.

W takiej izolacji galaktyki będą stopniowo zużywały cały znajdujący się w nich gaz na tworzenie nowych gwiazd. Owe gwiazdy będą żyły swoim życiem, z czasem wyczerpując zapasy energii w swoim wnętrzu i w zależności od masy, albo będą eksplodowały, albo stopniowo będą przechodziły w stadium czerwonych i białych karłów, które stygnąc przez biliony lat, będą zamieniały się w chłodne czarne karły, które z czasem zużyją ostatnie resztki swojej energii. Temperatura wszechświata zbliży się do zera absolutnego.

Wtedy pozostaną już tylko czarne dziury. Co z nimi się stanie? Tego nie wiadomo, bo według Hawkinga być może także i one z czasem wyparują. Tak czy inaczej, energia będzie ze wszechświata znikała. Gdy zabraknie i czarnych dziur materii już nie będzie, pozostanie jedynie promieniowanie. Bez żadnych fajerwerków, w absolutnej ciszy i ciemności, z powodu braku paliwa, zapasów energii i materii, wszechświat czeka tylko pustka, ciemność i brak jakiegokolwiek ruchu. Szału nie ma.

Wyobraźmy sobie, że po tych niemal 14 mld lat jesteśmy jeszcze na początku istnienia wszechświata. Rozwija się on jeszcze impetem wygenerowanym przez Wielki Wybuch, co więcej tempo jego rozszerzania chwilowo jeszcze rośnie, ale za jakiś zacznie powoli hamować, w końcu się zatrzyma i lejce przejmie grawitacja, która zacznie materię ściągać z powrotem ku jednemu miejscu.

Można założyć, że proces ten będzie trwał tyle samo co wcześniejszy proces od Wielkiego Wybuchu do wyhamowania inflacji. Po przekroczeniu tego półmetka wszechświat powoli zacznie się zapadać na siebie samego, stopniowo nabierając tempa. Odległości między gromadami galaktyk, a w nich także między samymi galaktykami zaczną spadać. Obiekty te zaczną się ze sobą łączyć, temperatura wszechświata zacznie rosnąć, tak jak wcześniej spadała. Pod sam koniec w końcu zaczną się łączyć ze sobą tworzące je gwiazdy i planety. W takim stanie przestałyby istnieć cząsteczki związków chemicznych, atomy, a nawet protony i neutrony, wszak wszystko to już stanowiłoby jednorodne skupisko całej materii.

Wszechświat znalazłby się w punkcie, w którym znajdował się moment po Wielkim Wybuchu. Taki Wielki Kolaps byłby zatem powrotem do samego początku, do punktu, w którym prawa fizyki już nie działają, a cały wszechświat jest jednym punktem. Kto wie, być może właśnie w tym miejscu proces ten…rozpocznie się od nowa, i dojdzie do kolejnego Wielkiego Wybuchu?

Naukowcy zwracają uwagę, że ciemna energia póki co odpycha wszystkie gigantyczne struktury od siebie, czyli charakteryzuje się tzw. ujemnym ciśnieniem, które właśnie odpycha wszystkie duże obiekty od siebie.

Załóżmy jednak, że proces ten będzie trwał. Gromady galaktyk będą znajdowały się od siebie coraz dalej. Siła przyciągania między nimi będzie tym samym dążyła do zera. Gdyby jednak ciemna energia nadal działała z taką samą intensywnością jak teraz, to rozszerzanie wszechświata przyspieszałoby bez końca. Z czasem zniknęłaby grawitacja jako czynnik hamujący przyspieszanie rozszerzania wszechświata.

W efekcie ekspansja bez żadnych hamulców mogłaby w każdej skali (w skali wszechświata, gromad galaktyk, samych galaktyk, gwiazd, atomów) przyspieszać oddalanie się poszczególnych struktur od siebie sprawiając, że z czasem, każda cząstka we wszechświecie oddalałaby się od wszystkich innych z prędkościami podświetlnymi.

Tak powstałby absurdalny wszechświat, w którym i prędkości i odległości między wszystkimi jego składnikami zaczęłyby dążyć do nieskończoności. Doszłoby do tzw. wielkiego rozdarcia, w którym nie byłoby już tak naprawdę nic, a cała materia istniejąca dzisiaj we wszechświecie rozpierzchłaby się na tyle, że między jednym kwarkiem a drugim byłyby całe lata świetlne pustej przestrzeni. Czy w takiej sytuacji można by było jeszcze mówić o jakimkolwiek wszechświecie?

Chyba najbardziej interesującą i zarazem przerażającą opcją jest tzw. rozpad próżni. Według tej teorii koniec wszechświata mógł już się zacząć gdzieś w odległych rejonach wszechświata i zmierza do nas z prędkością światła.

W 2012 r. fizycy pracujący przy Wielkim Zderzaczu Hadronów odkryli wcześniej jedynie hipotetyczny bozon Higgsa. Ta cząstka, a właściwie pole Higgsa umożliwia cząstkom posiadanie masy, ale oprócz tego określa kilka innych stałych przyrody, takich jak chociażby masa cząstek, czy ładunek elektronu.

Działanie bozonu Higgsa umożliwia istnienie tzw. próżni Higgsa, w której wszystko jest idealnie zbilansowane, Otaczają nas cząstki o idealnych masach i ładunkach pozwalających im łączyć się w cząsteczki, które z kolei mogą wchodzi w reakcje chemiczne z innymi. Może się jednak okazać, że jest to fałszywa próżnia, z której niewielka niestabilność mogłaby nas wyrzucić w kierunku prawdziwej próżni.

Gdyby doszło do złamania obecnej symetrii, do pojawienia się niestabilności związanej z bozonem Higgsa, lokalnie mógłby powstać pęcherz „prawdziwej próżni”, np. w wyniku odparowania czarnej dziury w nieprawidłowy sposób, czy też w wyniku wyjątkowo wysokoenergetycznej eksplozji.

Taki bąbel prawdziwej próżni, w którym procesy fizyczne podlegałyby innym prawom, a cząstki elementarne miałyby inną strukturę niż w otaczającym nas wszechświecie, natychmiast zacząłby się rozszerzać w każdą możliwą stronę z prędkością światła, niszcząc wszystko, co znalazłby na swojej drodze, z czasem obejmując wszystko, co jest w stanie dogonić. Bezpieczne byłyby tylko te rejony wszechświata, które wskutek ekspansji oddalają się od nas z prędkością większą od prędkości światła i których siłą rzeczy nasz bąbel prawdziwej próżni nie byłby w stanie dosięgnąć. Przerażające, ale bezbolesne. Skoro taki bąbel rozszerzałby się z prędkością światła, nawet byśmy nie wiedzieli, że właśnie się do nas zbliża. W momencie gdybyśmy się o nim dowiedzieli… już by nas nie było. Bezboleśnie.

Niezależnie od tego jednak, czy na końcu wszechświat czeka wielki kolaps, wielkie rozdarcie, śmierć cieplna czy rozpad próżni, nie będzie to dotyczyło nas. No może poza tą ostatnią opcją, która może nadejść znienacka. Na całą resztę trzeba będzie poczekać jeszcze od kilkudziesięciu miliardów (wielkie rozdarcie) przez kilkaset miliardów (wielki kolaps) po setki bilionów lat (śmierć cieplna). To z kolei oznacza, że tak naprawdę problem ten nie dotyczy nie tylko nas, ale całej ludzkości, całej Ziemi, całego Układu Słonecznego, ani nawet galaktyki Droga Mleczna. Wszystkie te konstrukcje będą już tylko odległą historią, kiedy wszechświatowi przyjdzie… pożegnać się z tym światem.