Рубрики Нo пo прoшeствии oпрeдeлeннoгo врeмeни дaжe oни умрут и стaнут экзoтичeскими звeздaми: чeрными кaрликaми. Чeрныe дыры нaвoднят Всeлeнную
Кoгдa нуклoны исчeзнут, чeрныe дыры вoйдут в прaвa и будут прaвить Всeлeннoй oт 1040 гoдa пoслe Бoльшoгo Взрывa дo 10100 гoдa. Пoскoльку сaмo прoстрaнствo рaсширяeтся быстрee свeтa, сущeствуeт кoсмoлoгичeский гoризoнт. Тo жe сaмoe спрaвeдливo и для мнoгиx другиx звeзд вo Всeлeннoй, кoтoрым суждeнo стaть крaсными гигaнтaми пo мeрe взрoслeния и умирaния. Сущeствa, кoтoрыe пoявятся, будут oчeнь oтличaться oт всeгo, чтo мы знaeм. Eсли зaглянуть eщe дaльшe в будущee, тaм будeт eщe бoлee стрaннaя звeздa. Слeдoвaтeльнo, будут элeктрoмaгнитнo притягивaться. Нo нe зaдeрживaйтe дыxaниe. Всe звeзды и гaлaктики, кoтoрыe мы видим сeйчaс, исчeзнут. Вы тoлькo вдумaйтeсь: звeзды пeрeстaнут фoрмирoвaться, пoскoльку субaтoмныe чaстицы, из кoтoрыx сoстoит мaтeрия, будут разделены такими расстояниями, что никак не смогут встретиться, путешествуя со скоростью света. Появится атом нового типа
После того, как от нашей Вселенной останется лишь несколько субатомных частиц, может показаться, что говорить больше не о чем. Люди будущего могли бы произвести ложный вакуум — область пространства с потенциалом для расширения — с помощью сверхсильного гравитационного поля. Когда же наше Солнце дойдет до красной фазы ветви гигантов, ему останется всего 120 миллионов лет активной жизни. Для начала придется найти достаточно массивную вращающуюся черную дыру, чтобы пережить поездку через горизонт событий. Свободные нейтроны, как известно, распадаются с периодом полураспада в 10 минут. Когда это произойдет, наше светило станет черным карликом. Для нас во всей Вселенной останется только Солнечная система. Поскольку позитроний будет редким, назвать эту модель позитрониевой «химии» полной нельзя. Некоторые частицы могут «туннелировать» в эти энергетические состояния. Физике настанет конец. Но физики не теряют оптимизма и набрасывают для человечества возможные способы пережить конец времен и даже заново запустить нашу Вселенную. Но ближе к концу Вселенной все изменится. е. Очевидно, у жизни во Вселенной начнутся проблемы. Это будет после эпохи черных дыр, много позже после 10100 года. В конце концов, уйдут и они. Но применительно к концу вселенной возникает странная возможность. Как только вы пересекаете границу черной дыры, пути назад нет. Они будут существовать невероятно долго, наблюдая за тем, как Вселенная пролетает мимо них. Этот процесс уже происходит в звездах. От них останутся лишь безмассовые частицы и несколько разрозненных лептонов, которые будут лениво взаимодействовать и терять свою энергию. Это приведет к тому, что ядро нагреется и станет плотнее, что, в свою очередь, приведет к увеличению Солнца в размерах — звезда войдет в фазу «ветви красных гигантов». Примерно через 101500 лет в будущем энтропия возьмет свое, и Вселенная будет по сути мертвой. Оно, в свою очередь, будет распадаться на более стабильный изотоп, испуская слабое количество энергии. Мы не наблюдали этого распада, поскольку Вселенная еще недостаточно стара. Она не понаслышке знает, как искать жизнь во Вселенной:
«Когда звезда стареет и становится ярче, обитаемая зона движется наружу, и вы по сути наблюдаете вторую жизнь планетарной системы. Чтобы вы понимали, девять миллиардов лет — это в два раза больше текущего возраста Земли. Что это означает для Земли? Это звездные останки мертвых звезд, состоящие из вырожденного вещества, удерживаемого вместе с помощью квантовых эффектов. Это трудно понять на лету, но ткань пространства-времени уже расширяется быстрее скорости света. Это запрещенное энергетическое состояние. Физики Шон Кэрролл и Дженнифер Чен предложили идею, что через определенное время квантовое туннелирование может спонтанно уменьшить энтропию в мертвой вселенной, привести к новому Большому Взрыву и перезапуску вселенной. Но это сантименты, а мы люди ученые, поэтому нам интересно, как будет выглядеть конец Вселенной? Когда нуклоны уйдут, главными субатомными частицами станут лептоны — электроны и позитроны. Короче говоря, когда звезда расширяется, ее «обитаемая зона» будет делать то же самое, охватывая орбиты Юпитера и Сатурна. Нам это может показаться странным, но поскольку эти существа будут существовать на огромных временных отрезках, такая мысль будет для них мгновенной. Состоящие из лептонов позитрониевые атомы переживут распад протона и пройдут через эпоху черных дыр. Пока две частицы взаимодействуют, они смогут сохранять пару независимо от расстояний. Новые звезды рождаться не будут. И в будущем это повлечет за собой странные последствия. По мнению Хокинга, черные дыры испаряются из-за своего излучения. Когда пара таких частиц начнет взаимодействовать, у них могут появиться рудиментарные орбиты и поведение атомов. В 1890 году Анри Пуанкаре опубликовал свою рекуррентную теорему, согласно которой спустя невероятно долгое время все системы возвращаются в состояние, очень близкое к исходному. Жизнь не сможет продолжить существование в таких условиях (и в такой форме) и Вселенная погрузится в эпоху черных дыр. В контексте нашей Солнечной системы это означает, что через несколько миллиардов лет миры вроде Европы и Энцелада (которые и без того могут иметь жизнь, скрывающуюся под ледяными панцирями) могут стать раем для жизни. (Позитрон — это античастица электрона). Все замедлится, даже самая мысль
Когда эпоха черных дыр подойдет к концу и даже эти звездные гиганты исчезнут в темноте, в нашей Вселенной останется лишь несколько вещей, в основном диффузные субатомные частицы и оставшиеся атомы позитрония. Но поскольку эти формы жизни будут огромными, думать они будут намного медленнее нас. В классической механике, например, мяч не может спонтанно взять и закатиться на холм. Их срок жизни начинается вместе с их образованием, продолжается всю фазу главной последовательности (на которую приходится большая часть жизни звезды) и заканчивается со смертью звезды. Поговаривают, ее ждет вечное расширение и, в конце концов, смерть от энтропии. Астрономы будущего не смогут доказать, что во Вселенной есть какой-нибудь другой объект. Исчерпав водородное топливо в ядре, пепел инертного гелия, который там соберется, станет нестабильным и коллапсирует под действием собственного же веса. Но это применяется только к объектам, которые находятся в пространстве, а не самой ткани пространства-времени. С этого момента мы начинаем рассуждать о временах настолько долгих, что понять их нашим умишком совершенно невозможно. В эти холодные времена управлять Вселенной будут квантовые эффекты. В эпоху распада (1034 – 1040 лет) протоны наконец начнут распадаться на позитроны и пионы. Спустя 10100 лет они остынут до температуры, равной температуре микроволнового фонового излучения, несколько градусов выше абсолютного нуля. Чтобы черная дыра полностью испарилась, должно пройти 1060 лет, поэтому этот процесс еще не протекал до конца на веку нашей Вселенной. Не, ну любопытно же. Любой объект, который уходит за этот горизонт, потребует от нас способности наблюдать и записывать данные о нем с помощью частиц, путешествующих быстрее света. Физики предполагают, что период полураспада протона составляет 1037 лет. Во-первых, они смогут существовать на гигантских орбитах, покрывающих межзвездные пространства. В некоторых моделях расширение пространства будет расти, разрывая пространство-время на части. Этого времени недостаточно, чтобы появились и развились новые формы жизни, способные стать воистину сложными (вроде людей и других видов млекопитающих). Планеты, которые вращаются близко к звезде, либо имеют низкую гравитацию на поверхности, могут потерять атмосферу. Это когда субатомная частица может войти в энергетическое состояние, невозможное классически. Очевидно, Земля не переживет появление красного гиганта в Солнечной системе, как и Меркурий, Венера или Марс. В далеком будущем наше Солнце выбросит свои внешние слои и превратится в белую карликовую звезду, которой будет оставаться миллиарды лет. Потом оно официально станет красным гигантом и его диаметр составит приблизительно 2 а. Космические путешественники будущего могут надеяться, что поездка не закончится плачевно, но никак не смогут связаться со своими друзьями по эту сторону черной дыры и сообщить им о результате. По мнению Алана Гута, новорожденной Вселенной нужно всего 1089 протонов, 1089 электронов, 1089 позитронов, 1089 нейтрино, 1089 антинейтрино, 1079 протонов и 1079 нейтронов для старта. Эти железные звезды будут единственной формой звезд, возможных в это время. — Солнце выйдет за пределы текущей орбиты Марса. Даже атомы позитрония не смогут появиться. Может показаться, что это много, но в сумме это не больше кирпича. Во время эпохи черных дыр некоторые из этих «атомов» будут иметь диаметры, охватывающие расстояния больше, чем наша нынешняя наблюдаемая Вселенная. Как только объекты уходят за космологический горизонт, они становятся недоступными для нас. Но, как мы уже сказали, в конце концов умрут и черные дыры. Такая судьба ожидает и наше Солнце. Две этих частицы имеют противоположные заряды. Поглощая остатки вещества во Вселенной, черные дыры будут сами излучать частицы, которые будут наполнять Вселенную фотонами и гипотетическими гравитонами. Странные звезды
К тому времени, когда наше Солнце станет черным карликом, звездная эволюция уже завершится. Наше Солнце станет черным карликом
На данный момент наша Вселенная имеет много различных типов звезд. На ночном небе не останется звезд
Через 150 миллиардов лет ночное небо на Земле будет выглядеть совсем иначе. Вселенная увеличивается, и энтропия растет и будет расти, пока все, что нам дорого, не умрет. Есть и другая теория, которая дает нам надежду на новую вселенную — в этот раз от математиков. И наша Вселенная, конечно, тоже умрет. По мнению некоторых теоретических физиков, таких как Фримен Дайсон, в это время во Вселенной может снова появиться жизнь. Также во Вселенной много белых карликов. Чем он будет сопровождаться? И начнется тотальная оттепель. Для любого, кто попытается найти Солнце, которое подарило нам жизнь, это будет невозможно сделать с помощью оптических систем. Ему придется искать его по гравитационным эффектам. Трудно представить себе такую Вселенную. Поэтому если человечество решит отправиться в черную дыру, это будет поездка в один конец. Кроме того, черные дыры будут создавать позитрониевые атомы в процессе излучения. Конец «макрофизики»
К этому моменту Вселенная достигнет практически максимального состояния энтропии, то есть станет однородным полем энергии и нескольких субатомных частиц. Предполагая, что интересующие нас миры будут располагать нужным составом элементов, у них будет достаточно времени, чтобы дать начало новым сложным формам жизни. Современная теория предполагает, что пузырьковые вселенные постоянно рождаются в нашей собственной Вселенной, образуя новые вселенные с материей и возможностью для жизни. Вопреки распространенному мнению, через массивные черные дыры безопаснее путешествовать. Спустя время, намного превышающее современный возраст Вселенной, единственными структурами останутся черные дыры. Но поскольку темная энергия ускоряет расширение, все в конечном итоге окажется за пределами досягаемости наших глаз. Быстрый прыжок через червоточину — и мы спасены. В настоящее время объекты во внешних регионах заморожены в нашей Солнечной системе, как Европа и Энцелад — спутники Юпитера и Сатурна. Чтобы спонтанное уменьшение энтропии случилось, придется ждать 1010^10^56 лет. Но из этих странных «атомов» могут выйти весьма любопытные вещи. В астрономии это мера элементов в звезде, которые тяжелее гелия — практически все элементы, начиная литием. Тем не менее для планет, которые вращаются вокруг звезды на больших расстояниях (за пределами «линии промерзания» системы), эти новые условия могут фактически стать достаточно теплыми, чтобы поддерживать жизнь. Мы знаем, что скорость света является жестким ограничителем скорости всех объектов во Вселенной. В конце концов, температура Вселенной упадет до абсолютного нуля: не останется энергии, которую можно было бы превратить в работу. Но они встречаются только в моделях, в которых астрономы не верят в распад протона, так что эта идея не самая популярная. У элементарных частиц также есть запрещенные энергетические состояния с точки зрения классической механики, но квантовая механика переворачивает все с ног на голову. Никто не видел воочию распада протона. Квантовые эффекты будут происходить даже на огромных межзвездных расстояниях, в гигантских временных рамках. Пока Вселенная стремится к своей тепловой смерти, пространство расширяется быстрее скорости света. Допустим, да. Но таких частиц не существует. Но есть способ убедиться, что по ту сторону нас ждет новая вселенная. Этот период начнется, когда наше Солнце станет субгигантом и будет медленно увеличиваться вдвое в течение около полутора миллиардов лет. Каждая поездка будет прыжком веры. К концу эпохи распада все протоны и нейтроны во Вселенной закончатся. Но с квантовым туннелированием — могут и будут. Вместо этого Вселенную наводнят холодные останки звезд. Когда они распадутся, любая жизнь закончится, поскольку сами атомы прекратят существование. Если предположить, что человеческая раса пережила изменение Солнца и мигрировала в более дружелюбные части Вселенной, в определенный момент уже законы физики начнут диктовать смерть человеческой расы. По прошествии определенного времени распадутся и позитрон-электронные пары. Пройдет время, и Вселенная может сформироваться снова, а существа, которые будут в ней жить, не будут иметь ни малейшего понятия о том, что живут в нашей вселенной. По мере увеличения металличности звезды, они становятся холоднее, поскольку более тяжелые элементы выдают меньше энергии в процессе синтеза. Многие годы исследователи частиц говорили о позитронии, атомоподобной связи позитрона и электрона. Это применимо и к термодинамике, в которой случайные тепловые флуктуации во вселенной с высокой энтропией могут привести к ее возврату в изначальное состояние, после чего все начнется снова. Но и черным дырам суждено умереть, как решил Стивен Хокинг. Большинство звезд, которые мы видим в ночном небе, станут черными карликами (еще одна причина, почему ночное небо станет чистым). Одна из таких — морозная или холодная звезда.