Добре дошли в третата и последна част от Космологията 101. Досега ние покрихме историята на Вселената до настоящия момент. Но какво се случва след това? Как ще свърши нашата Вселена? И как да сме толкова сигурни, че така се разгърна историята?
Робърт Фрост веднъж написа: „Някои казват, че светът ще свърши в огън; някои казват в лед. " По същия начин, някои учени приемат, че Вселената може да умре или драматична, катаклизмична смърт - или „Голям разкъсване“, или „Голям крах“ - или по-бавно, по-постепенно „Голямо замръзване“. Крайната съдба на нашия Космос има много общо с неговата форма. Ако Вселената беше отворена, като седло, и енергийната плътност на тъмната енергия нараства без ограничение, скоростта на разширяване на Космоса в крайна сметка ще стане толкова голяма, че дори атомите да бъдат разкъсани - Голям разрив. И обратно, ако Вселената беше затворена, като сфера, и силата на гравитацията превъзмогна влиянието на тъмната енергия, външното разширяване на Космоса в крайна сметка ще спре и се обърне, срутвайки се върху себе си в Голяма криза.
Въпреки поетичната красота на огъня, обаче, настоящите наблюдения благоприятстват леденият край на нашата вселена - Голямо замръзване. Учените смятат, че живеем в пространствено плоска вселена, чието разширяване се ускорява поради наличието на тъмна енергия; въпреки това, общата плътност на енергията на Космоса най-вероятно е по-малка или равна на така наречената „критична плътност“, така че няма да има Голям разрив. Вместо това съдържанието на Вселената в крайна сметка ще се отдалечи прекомерно далеч един от друг и обменът на топлина и енергия ще спре. Космосът ще достигне състояние на максимална ентропия и никой живот няма да може да оцелее. Потискащо и малко антиклиматично? Може би. Но вероятно няма да се усети, докато Вселената поне е два пъти по-голяма от сегашната си възраст.
В този момент може да крещите: „Как да знаем всичко това? Не е ли всичко това само бурна спекулация? “ Е, първо, ние без съмнение знаем, че Вселената се разширява. Астрономическите наблюдения последователно доказват, че светлината от далечни звезди винаги е изместена в червено спрямо нас; тоест дължината на вълната му е разтегната поради разширяването на Космоса. Това води до две възможности, когато навиете часовника назад: или разширяващата се вселена винаги е съществувала и е безкрайна във възрастта, или е започнала да се разширява от по-малка версия на себе си в точно определен период от миналото и по този начин има фиксирана възраст. Дълго време привържениците на теорията на стабилната държава одобряваха предишното обяснение. Едва когато Арно Пензиас и Робърт Уилсън откриха космическия микровълнов фон през 1965 г., че теорията за големия взрив стана най-приетото обяснение за произхода на Вселената.
Защо? Нещо голямо като нашия космос отнема доста време, за да се охлади напълно. Ако действително Вселената започна с вида на мехурните енергии, които прогнозира теорията за големия взрив, астрономите все още биха могли да видят малко остатъчна топлина днес. И го правят: еднакво 3K сияние равномерно се разпръсква във всяка точка на небето. Не само това - но WMAP и други спътници са наблюдавали малки нехомогенности в CMB, които точно съвпадат с първоначалния спектър на квантовите колебания, предвидени от теорията за големия взрив.
Какво друго? Обърнете внимание на относителното изобилие от леки елементи във Вселената. Не забравяйте, че през първите няколко минути от младия живот на Космоса, околната температура беше достатъчно висока, за да се случи ядрен синтез. Законите на термодинамиката и относителната плътност на бариони (т.е. протони и неутрони) заедно определят точно колко деутерий (тежък водород), хелий и литий може да се образува в този момент. Както се оказва, в сегашната ни вселена има много повече хелий (25%!), Отколкото би могъл да бъде създаден чрез нуклеосинтеза в центъра на звездите. Междувременно гореща ранна вселена - подобно на тази, постулирана от теорията за големия взрив - дава началото на точен пропорции на леките елементи, които учените наблюдават в сп. „Космос“.
Но чакайте, има още. Разпределението на мащабна структура във Вселената може да бъде картографирано изключително добре въз основа единствено на наблюдаваните анизотропии в CMB. Нещо повече, днешната мащабна структура изглежда много различна от тази на високо червено изместване, което предполага динамична и развиваща се вселена. Освен това изглежда, че възрастта на най-старите звезди съответства на възрастта на Космоса, дадена от теорията за големия взрив. Както всяка теория, тя има своите слабости - например проблемът с хоризонта или проблема с плоскостта или проблемите на тъмната енергия и тъмната материя; но като цяло астрономическите наблюдения съвпадат с прогнозите на теорията за големия взрив далеч по-близо от всяка една съперническа идея. Докато това не се промени, изглежда, че теорията за големия взрив е тук, за да остане.
