Как ще свърши Вселената? В момента космолозите имат два еднакво трудни сценария, очертани за дългосрочната съдба на Вселената. От друга страна, разширяването на Вселената може да продължи безкрайно благодарение на ускоряването на тъмната енергия. Бихме изправени пред студено, самотно бъдеще, докато други галактики избледняват в далечината. Днес моят гост е Ерик Линдър от Националната лаборатория на Лорънс Бъркли и той предлага експерименти, които биха могли да ни помогнат да научим коя от тези две съдби ни очаква.
Чуйте интервюто: Съдбата на Вселената (6.2 MB)
Или се абонирайте за Podcast: universetoday.com/audio.xml
Фрейзър Кейн: Можете ли да очертаете двете съдби, които могат да очакват нашата Вселена?
Ерик Линдер: Е, нашата картина за това каква е съдбата на Вселената наистина се е променила драстично през последните 5-10 години. Смятахме, че е доста просто, просто беше въпросът колко съдържание има във Вселената, колко материя имаше. Ако имаше достатъчно материя, тогава гравитационното привличане би довело до забавяне на Вселената в сегашното си разширение и всъщност отново да се срине и ние щяхме да имаме това, което някои наричат Голяма криза, за да сложи край на Вселената. И ако нямаше достатъчно материя, нямаше да има достатъчно гравитация, която да забави разширяването на тока и просто ще става все по-дифузна - по-студено и по-самотно място за живеене. През 1998 г. тези две групи учени откриха много странно явление, че разширяването на Вселената не се забавя нито драматично, нито дори постепенно, под тежестта на материята във Вселената, а по-скоро се ускорява. Ускоряваше се. Подобно на това, ако хвърлиш бейзбол във въздуха, знаеш, че в крайна сметка ще се забави, ще достигне връх и обикновено ще се върне обратно на Земята. Ако го хвърлите достатъчно силно, той ще излезе в орбита. Но тук Вселената хвърли бейзбол във въздуха и сега, когато бейзболът ускорява все по-бързо и по-бързо. Така че това напълно озадачи учените и беше напълно противно на това, което очаквахме. При тази нова картина изглежда съдбата на Вселената, че тя просто ще се разширява завинаги и завинаги, ще стане по-студена, по-дифузна, атомите ще се разпространяват все повече и повече, разстоянието между галактиките ще се увеличава. И ще имаме тази съдба на Вселената, която понякога се нарича „Топлина Смърт“, където всичко става много студено и неподвижно и изолирано един от друг.
Но зависи какво причинява това ускорение Това е голямата загадка. Възможно е физиката, която ни дава това ускорение, изведнъж да изчезне, в този случай ще се върнем към по-ранната картина, където Вселената може да се срине. Или може да направи нещо съвсем причудливо и ние не знаем. Така че това е голям въпрос, който искаме да разберем. Каква е съдбата на Вселената, но се опитвам да разбера каква е физиката в това ускорение.
Фрейзър: Защо на този въпрос не е даден отговор досега? Не сме ли намерили достатъчно добър поглед към суперновите?
Линдер: Правилно, както казах, ускорението на това разширение беше открито едва през 1998 г. И хората не са седели на ръцете си, те се опитват да отговорят на този въпрос много страстно. Като получим повече свръхнови, можем да използваме тези взривяващи се звезди, като фойерверки във Вселената. Ако знаем, че фойерверките винаги угасват с една и съща енергия, със същата яркост, можем да кажем колко далеч са те, колко ярки ни се явяват днес. И така се нуждаем от повече от тези свръхнове и имаме нужда от все повече и по-далечни, за да можем да картографираме историята на Вселената; разширяването на Вселената за по-голям период от време. И хората постепенно правят това. В ход са няколко много големи проекти с телескопи, които се опитват да получат това, което са само десетки свръхнови, сега се опитваме да вземем стотици свръхнови. Но в крайна сметка, за да отговорим наистина на тези основни въпроси, ще ни трябват хиляди свръхнови на големи разстояния. За да постигнем това, ще ни трябват наблюдения от космоса, така че в момента имаме един космически телескоп - космическият телескоп Хъбъл, който е подходящ за подобен вид наблюдения и върши чудесна работа. Виждаме най-далечните свръхнове, които все още открихме; около 10 милиарда години в историята на космоса, но може да ги види само един по един. И така, това, което учените предложиха, е да изградим нова космическа обсерватория, нов телескоп в космоса, наречен SNAP (Supernova Acceleration Probe) и това ще бъде в състояние да получи хиляди свръхнови много ефективно, много бързо, виждайки ги изключително слаби и изключително дълбоко. И това наистина хвана въображението на научната общност. Имаше редица препоръки от Националната академия на науките, от различни професионални организации, че някаква космическа обсерватория като тази ще разбере: каква е тази мистериозна физика, предизвикваща това напълно необичайно ускорение, което действа противоположно на гравитацията? Така че има почти като отблъскваща версия на гравитацията, която наистина ще пренапише всички учебници по физика. Така че много хора смятат, че наистина трябва да продължим с тези наблюдения, по-прецизни наблюдения и много повече наблюдения, каквито сте говорили. Просто трябва да подобрим данните, които вече имаме, а технологията е достатъчно добра, за да можем да излезем и да направим това. Просто изисква от нас да седнем и да изградим нещото и да го стартираме и да се опитаме да открием тези отговори.
Фрейзър: Сега чух доста предложения за това каква е тази тъмна енергия. Какви неща бихте търсили във вашите наблюдения, които може би биха могли да съпоставят някои от тези теории, които бяха представени?
Линдер: Значи прадядото на всички понятия за тъмна енергия беше представено от Алберт Айнщайн още през 1917 г., както той нарече космологичната константа. И не беше съгласна с наблюденията по това време и затова някак си излезе в пенсия за известно време. И на всеки няколко десетилетия учените го извеждат, за да кажат, може би това може да обясни някои други наблюдения, които направихме. И след това се връща в пенсия, защото всъщност не се вписва. Но сега изглежда, че може би е време да върнем тази концепция от Айнщайн на 90 години, защото тя може да даде това ускорение на разширяването на Вселената. Много проста картина за това как бихте могли да постигнете това ускорение, но не решава всичко. Има някои наистина много озадачаващи аспекти от него. Това, което бихте си помислили, ако сте направили някакви наивни изчисления, е, че тя трябва да ускори Вселената, но е трябвало да започнете да ускорявате Вселената още от първия миг на времето и ние нямаше да имаме Вселената, която виждаме днес, ако това се случи , Всъщност нямаше да можем да получим звезди и галактики и структурата, която виждаме във Вселената. И така по някаква причина трябва да бъде много по-слаба, отколкото бихме могли да смятаме за естествената й стойност. Възможно е това да е отговорът, но ние не разбираме защо е толкова слаб, в сравнение с това, което смятаме, че трябва да бъде. За да заобиколят това, хората измислят тези други идеи, тази идея за квинтесенция или пето вещество към Вселената, където тя действа като космологичната константа, но тя варира във времето и така може да започне много слабо и сега днес може да доминира разширяването на Вселената. И така, това е привлекателна идея, но всъщност никой няма първа, основна идея как да я накара да работи точно. В момента това е концепция, но не са разгледани подробности за това как произтича от физиката. Така че това е друго нещо, от което можем да бъдем много заинтересовани. Друга възможност е начинът, по който анализираме данните, казвайки, че, гравитацията е привлекателна сила, която е дадена от Теорията на общата относителност на Айнщайн. Може би там нещо се разпада. Може би това, което виждаме, е разбивка в теорията на гравитацията, както я разбираме. Хората са измислили идеи, които включват допълнителни измерения, например. Вместо само три измерения в пространството, може да има допълнителни няколко измерения в пространството и тази гравитация постепенно изтича в това допълнително измерение в пространството и това го прави по-слаб и това ще действа в противовес на гравитацията и ще ни даде ускорение , Така че имаме всички тези невероятно вълнуващи възможности за това как физиката може да се промени и ние не знаем кои са те. И така, това, от което се нуждаем, са тези много подробни наблюдения за картографиране на разширяването на Вселената, например, чрез свръхновите, тези експлодиращи звезди - и има и други методи - наистина да опитаме и да решим, как ще пренапишем учебниците по физика ; в коя посока трябва да започнем да изтриваме нещата и да пишем нови неща. Така че, това е невероятно вълнуващо за учените, които имат пъзели, изправени пред тях така.
Фрейзър: Кога се планират стартирането на тези мисии? Кога трябва да работят?
Линдер: Така НАСА и Министерството на енергетиката на САЩ се споразумяха да работят заедно, за да пуснат мисия в орбита. Общото име за него се нарича Съвместна мисия за тъмна енергия. В момента се правят проучвания за това как човек би проектирал такъв космически телескоп. И ние се надяваме, че ако достатъчно публика прояви силен интерес, професионалните общества - като Националните академии на науките, които препоръчаха такава мисия. Ако продължат да подкрепят това, тогава се надяваме, че можем да продължим напред и да го стартираме в рамките на около 6-7 години. Така че е много възможно учениците в училище сега да знаят отговорите на нещата след 6-7 години, че в момента никой професионален учен няма и най-малка представа какъв е отговорът. Така че винаги е много вълнуващо да можеш да кажеш на учениците и да можеш да кажеш на обществеността: ще знаеш неща 6-7 години от сега, че ние нямаме представа какъв е отговорът в момента. Ще бъдеш по-умен след 6 или 7 години, отколкото в момента. Така че наистина е вълнуващо начинание да бъдем в средата на.
Фрейзър: И ако сте имали своя път, щеше ли да бъде огнена гореща смърт или студена замръзваща смърт?
Линдер: Мисля, че основното, което бих искал, е да е далеч. Знаем, че знаем, че краищата на Вселената няма да са най-малко 10 милиарда години - за продължителността на времето, която вече сме имали във Вселената - така че не трябва да се занимаваме с една нощ, но аз не знам кое би било най-доброто решение. Можете да спорите, че нещо като преобръщане на Теорията на гравитацията на Айнщайн и просто напълно нова рамка на физиката и нова територия за изследване. Това може да е най-вълнуващият резултат, при който може да възникнат всякакви различни възможности. Но както намеквате, съдбата на Вселената, която наистина грабва въображението ни, от всички, от учените до децата в училище.
