Kā beigsies Visums? Šobrīd kosmologiem ir divi vienlīdz satraucoši scenāriji, kas izstrādāti Visuma ilgtermiņa liktenim. No otras puses, pateicoties tumšās enerģijas paātrinājumam, Visuma paplašināšanās varētu turpināties bezgalīgi. Mēs sagaidīsim aukstu, vientuļu nākotni, jo citas galaktikas izgaist tālumā. Mans viesis šodien ir Ēriks Linders no Lawrence Berkeley Nacionālās laboratorijas, un viņš ierosina eksperimentus, kas mums varētu palīdzēt uzzināt, kurš no šiem diviem likteņiem mūs sagaida.
Klausieties interviju: Visuma liktenis (6,2 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Freizers Kains: Vai jūs varat izklāstīt divus likteņus, kas varētu sagaidīt mūsu Visumu?
Ēriks Linders: Nu, mūsu attēls par to, kāds ir Visuma liktenis, pēdējos 5–10 gados ir dramatiski mainījies. Mēs kādreiz domājām, ka tas ir diezgan vienkārši, tas bija tikai jautājums par to, cik daudz satura bija Visumā, cik daudz materiāla tur bija. Ja būtu pietiekami daudz matērijas, tad gravitācijas pievilcība liks Visumam palēnināties tā pašreizējā paplašināšanās stadijā un būtībā atkal sabrukt, un mums būtu tas, ko daži cilvēki sauc par lielu krīzi, lai izbeigtu mūsu Visumu. Un, ja nebūtu pietiekami daudz lietu, nepietiktu ar smagumu, lai palēninātu pašreizējo izplešanos, un tā vienkārši kļūs arvien izkliedētāka - vēsāka un vientuļāka dzīvesvieta. 1998. gadā šīs divas zinātnieku grupas atklāja ļoti dīvaini, ka Visuma ekspansija nebija palēninājusies ne dramatiski, ne pat pakāpeniski, ņemot vērā Visuma matērijas smagumu, bet drīzāk tas paātrinājās. Tas paātrinājās. Līdzīgi kā tad, ja jūs izmestu beisbolu gaisā, par kuru jūs zināt, ka tas galu galā palēnināsies, sasniegs maksimumu un parasti atgriezīsies uz Zemes. Ja jūs to pietiekami grūti izmetīsit, tas nonāks orbītā. Bet šeit Visums izmeta beisbolu gaisā, un tagad, kad beisbols aiziet arvien ātrāk. Tātad tas ir pilnīgi neizpratnē zinātniekus un bija pilnīgi pretējs tam, ko mēs gaidījām. Zem šī jaunā attēla Visuma liktenis šķiet tāds, ka tas vienkārši mūžīgi mūžīgi paplašināsies, kļūs aukstāks, izkliedētāks, atomi arvien vairāk izkliedēsies, attālums starp galaktikām palielināsies. Un mums būs šis Visuma liktenis, ko dažreiz sauc par “karstuma nāvi”, kur viss vienkārši kļūst ļoti auksts, nekustīgs un izolēts viens no otra.
Bet tas ir atkarīgs no tā, kas izraisa šo paātrinājumu. Tas ir lielais noslēpums. Iespējams, ka fizika, kas dod mums šo paātrinājumu, varētu pēkšņi izzust, un tādā gadījumā mēs atgrieztos pie iepriekšējā attēla, kurā Visums varētu sabrukt. Vai arī tas varētu darīt kaut ko pilnīgi savādu, un mēs to nezinām. Tātad, tas ir liels jautājums, kuru mēs vēlamies uzzināt. Kāds ir Visuma liktenis, bet mēģinot izdomāt, kāda ir fizika šajā paātrinājumā?
Freizers: Kāpēc līdz šim uz šo jautājumu nav atbildēts? Vai mēs neesam saņēmuši pietiekami labu izskatu supernovām?
Linderis: Pareizi, kā jau teicu, šīs paplašināšanās paātrinājums tika atklāts tikai 1998. gadā. Un cilvēki nav sēdējuši uz rokām, viņi ir ļoti aizrautīgi mēģinājuši atbildēt uz šo jautājumu. Iegūstot vairāk supernovu, mēs varam izmantot šīs eksplodējošās zvaigznes, piemēram, uguņošanu Visumā. Ja mēs zinām, ka uguņošana vienmēr notiek ar vienādu enerģiju, ar tādu pašu spilgtumu, mēs varam pateikt, cik tālu viņi atrodas, cik spilgti tie mums šodien parādās. Un tāpēc mums ir vajadzīgs vairāk šo supernovu, un mums ir vajadzīgi arvien vairāk un tālāki, lai mēs varētu kartēt Visuma vēsturi; Visuma paplašināšanās ilgāku laika periodu. Un cilvēki to pakāpeniski dara. Pašlaik notiek daži ļoti lieli projekti ar teleskopiem, kas mēģina iegūt tikai desmitiem supernovu, tagad mēs cenšamies iegūt simtiem supernovu. Bet galu galā, lai tiešām atbildētu uz šiem pamatjautājumiem, mums būs nepieciešami tūkstošiem supernovu lielos attālumos. Lai to iegūtu, mums būs vajadzīgi novērojumi no kosmosa, tāpēc šobrīd mums ir viens kosmiskais teleskops - Habla kosmiskais teleskops, kas ir piemērots šāda veida novērojumiem, un tas paveic lielisku darbu. Tajā redzamas visattālākās supernovas, ko mēs vēl esam atklājuši; kosmosa vēsturē iziet apmēram 10 miljardi gadu, taču tā tos var redzēt tikai pa vienam. Un tas, ko zinātnieki ir ierosinājuši, ir tas, ka mēs uzbūvējam jaunu kosmosa observatoriju, jaunu teleskopu kosmosā, ko sauc par SNAP (Supernova Acceleration Probe), un tas ļoti efektīvi, ļoti ātri spēs iegūt tūkstošiem supernovu, redzot tos ārkārtīgi vājus un ārkārtīgi dziļi. Un tas tiešām ir pieķēris zinātnieku aprindas iztēli. No Nacionālās Zinātņu akadēmijas, no dažādām profesionālām organizācijām ir saņemti vairāki ieteikumi, ka kaut kas tāds kosmosa observatorija izdomās: ko šī noslēpumainā fizika izraisa šo pilnīgi neparasto paātrinājumu, kas darbojas pretēji gravitācijas spēkam? Tātad ir gandrīz kā gravitācijas atgrūdoša versija, kas patiešām pārrakstīs visas fizikas mācību grāmatas. Tāpēc daudzi cilvēki domā, ka mums tiešām ir jāturpina virzīties uz priekšu ar šiem novērojumiem, precīzākiem novērojumiem un vēl daudziem citiem novērojumiem, piemēram, par kuriem jūs runājāt. Mums vienkārši jāuzlabo jau pieejamie dati, un tehnoloģija ir pietiekami laba, lai mēs varētu to iziet. Tas tikai prasa, lai mēs apsēžamies un izveidotu lietu, palaistu to un mēģinātu uzzināt šīs atbildes.
Freizers: Tagad esmu dzirdējis diezgan daudz ieteikumu, kāda varētu būt šī tumšā enerģija. Kādas lietas jūs meklētu savos novērojumos, kas varbūt varētu salīdzināt ar dažām no izvirzītajām teorijām?
Linderis: Tātad visu tumšās enerģijas jēdzienu vectētiņu visu laiku 1917. gadā izvirzīja Alberts Einšteins, ko viņš sauca par kosmoloģisko konstanti. Un tas tajā laikā nepiekrita novērojumiem, un tāpēc tas uz laiku devās pensijā. Un ik pēc dažām desmitgadēm zinātnieki to atkal izteica, sakot, labi, ka tas varētu izskaidrot dažus citus mūsu veiktos novērojumus. Un tad tas atgriežas pensijā, jo tas īsti neatbilst. Bet tagad šķiet, ka varētu būt pienācis laiks atgriezt šo 90 gadu veco koncepciju no Einšteina, jo tas var dot šo Visuma paplašināšanās paātrinājumu. Tas ir ļoti vienkāršs attēls, kā iegūt šo paātrinājumu, taču tas neatrisina visu. Tajā ir daži patiešām mīklaini aspekti. Tas, ko jūs domājat, ja izdarījāt dažus naivus aprēķinus, ir tāds, ka tam vajadzētu paātrināt Visumu, bet jau no paša pirmā laika mirkļa būtu jāsāk paātrināt Visumu, un mums nebūtu Universa, kuru mēs šodien redzam, ja tas notiktu. . Faktiski mēs nebūtu varējuši iegūt zvaigznes un galaktikas un struktūru, kādu mēs redzam Visumā. Un tāpēc kaut kādu iemeslu dēļ ir jābūt daudz vājākam, nekā mēs domājam par tā dabisko vērtību. Tāpēc ir iespējams, ka tā ir atbilde, bet mēs nesaprotam, kāpēc tā ir tik vāja, salīdzinot ar to, kā mēs domājam. Lai to apietu, cilvēki nāk klajā ar šīm citām idejām, šo ideju par kvintesenci vai 5. vielu Visumam, kur tā darbojas kā kosmoloģiskā konstante, taču tā mainās laikā, un tāpēc tā var sākties ļoti vāja un tagad šodien tas var dominēt Visuma paplašināšanā. Tā ir pievilcīga ideja, bet nevienam īsti nav pirmās, pamat idejas, kā panākt, lai tā precīzi darbotos. Pašlaik tā ir koncepcija, bet nav izstrādāta sīkāka informācija par to, kā tā rodas no fizikas. Tā ir vēl viena lieta, kas mums var ļoti interesēt. Vēl viena iespēja ir veids, kā mēs analizējam datus, sakot: labi, ka smagums ir pievilcīgs spēks, to ir norādījusi Einšteina vispārējās relativitātes teorija. Varbūt kaut kas tur sabojājas. Varbūt tas, ko mēs redzam, ir gravitācijas teorijas sadalījums, kā mēs to saprotam. Cilvēki ir nākuši klajā ar idejām, kas, piemēram, ietver papildu dimensijas. Triju dimensiju vietā telpā var būt arī dažas papildu dimensijas, un gravitācija pakāpeniski izplūst šajā papildu dimensijā telpā, un tas to padara vājāku, un tas darbosies pretstatā gravitācijai un sniegs mums paātrinājumu. . Tātad mums ir visas šīs neticami aizraujošās iespējas, kā fizika varētu mainīties, un mēs nezinām, kuras tās ir. Un tāpēc mums ir nepieciešami šie ļoti detalizētie novērojumi par Visuma izplešanās kartēšanu, piemēram, izmantojot supernovas, šīs eksplodējošās zvaigznes - un ir arī citas metodes - lai tiešām mēģinātu izlemt, kā mēs pārrakstīsim fizikas mācību grāmatas ; kurā virzienā mums jāsāk dzēst lietas un rakstīt jaunas lietas. Tātad, tas ir neticami aizraujoši zinātniekiem, kuriem ir līdzīgas mīklas.
Freizers: Kad ir plānots sākt šīs misijas? Kad viņiem vajadzētu darboties?
Linderis: Tātad NASA un ASV Enerģētikas departaments ir vienojušies sadarboties, lai misiju novietotu orbītā. Tās vispārējais nosaukums ir Apvienotā tumšās enerģijas misija. Un šobrīd notiek pētījumi par to, kā varētu izveidot šādu kosmosa teleskopu. Un mēs ceram, ka, ja pietiekami liela sabiedrības daļa izrādīs lielu interesi, un profesionālās sabiedrības - piemēram, Nacionālās zinātņu akadēmijas, kas ieteica šādu misiju. Ja viņi to turpinās atbalstīt, mēs ceram, ka mēs varēsim virzīties uz priekšu un uzsākt to apmēram 6-7 gadu laikā. Tāpēc ir ļoti iespējams, ka skolēni skolā tagad uzzinās atbildes uz lietām 6-7 gadu laikā, ka pašlaik nevienam profesionālam zinātniekam nav ne mazākās nojausmas, kāda ir atbilde. Tāpēc vienmēr ir ļoti aizraujoši spēt pateikt studentiem un pateikt sabiedrībai: jūs zināt lietas 6-7 gadus pēc šī brīža, kad mums nav ne mazākās nojausmas, kāda ir atbilde šobrīd. Tu būsi gudrāks 6 vai 7 gadu laikā, nekā mēs šobrīd esam. Tātad tas ir patiešām aizraujošs mēģinājums atrasties gada vidū.
Freizers: Un ja jums būtu savs ceļš, vai tā būtu ugunīgi karsta nāve vai auksti sasalšanas nāve?
Linders: Es domāju, ka galvenais, ko es gribētu, ir tas, lai tas būtu tālu. Tātad, mēs zinām, ka Visuma galiem nebūs jāatrodas vismaz 10 miljardu gadu garumā - apmēram tik ilgi, cik mums jau ir bijis Visumā, - tātad mums nekas nav jārisina pa nakti, bet es nezinu, kas būtu labākais risinājums. Jūs varētu apgalvot, ka kaut kas līdzīgs Einšteina gravitācijas teorijai ir pilnīgi apgāzts un tikai pilnīgi jauns fizikas ietvars un jauna izpētes teritorija. Tas varētu būt visaizraujošākais iznākums, kurā, iespējams, rodas dažādas iespējas. Bet, kā jūs atsaucaties, uz Visuma likteni, kas patiešām apņem mūsu, ikviena, sākot no zinātniekiem, līdz skolas bērniem, iztēli.
