ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО КРИЗИСА: ИСТОРИЯ, ПРИНЦИПЫ, ФАКТЫ ЗА И ПРОТИВ - ARTE - 2025

Теория большого сжатия, большого сжатия или большого сжатия предполагает, что Вселенная в конечном итоге сожмется, чтобы преобразовать большую сингулярность в пространстве-времени. Следовательно, это своего рода обращение Большого взрыва.

Если Вселенная началась с неистового расширения сингулярности, в которой было сосредоточено все пространство-время, то ее конец - это как раз обратный процесс. Идея не нова, поскольку ученые давно задавались вопросом, сможет ли гравитация, великий архитектор материи, однажды также вызвать ее полный коллапс.

Рисунок 1. На этой анимации показано, что могло бы произойти во время Большого сжатия: галактики сближаются, пока не образуют сингулярность в крошечном пространстве. Источник: Wikimedia Commons.

«Большое сжатие» говорит о том, каким был бы конец вселенной, если бы сила гравитации преобладала. Это не теория о ее происхождении, хотя есть и другая теория о колеблющейся Вселенной, которая сочетает в себе Большое сжатие с Большим взрывом, чтобы создать изображение бесконечных вселенных в постоянных циклах расширения и сжатия.

Хотя в настоящий момент Вселенная расширяется, и есть много доказательств, подтверждающих это, Большое сжатие предполагает, что гравитация в какой-то момент станет достаточно мощной, чтобы остановить это расширение.

И не только остановить его, но и повернуть вспять, чтобы вызвать непрерывное сжатие, приближая звезды и галактики. Но это еще не все: сжимаясь, Вселенная будет постепенно нагреваться в невообразимых масштабах, в результате чего планеты станут неприветливыми для жизни.

Сжатие будет продолжаться до тех пор, пока пространство-время и все в нем не уменьшится до сингулярности, из которой в конечном итоге может родиться новая вселенная. Или, может быть, нет, поскольку на данный момент нет возможности узнать.

История и принципы теории большого сжатия

Хотя на данный момент доказательства того, что Вселенная расширяется, не подлежат сомнению, сила гравитации никогда не перестает присутствовать, будучи способной стать доминирующей силой в любой момент и заставлять планеты, звезды и галактики сближаться.

Ученые предполагают, что нынешнее расширение происходит из-за темной энергии, поля, которое заполняет все пространство, но истинная природа которого неизвестна, хотя считается, что оно создается самим пространством и увеличивается по мере роста.

И чем больше расширяется Вселенная, тем больше создается пространства, а вместе с ним и больше темной энергии с отрицательным давлением, создавая сценарий неопределенного и все более быстрого расширения.

Однако, если начать с замкнутой вселенной, расширение не может продолжаться вечно, и темная энергия обязательно должна ослабнуть, хотя неизвестно, когда это начнется. Некоторые считают, что это уже началось, хотя Вселенная, кажется, увеличивает скорость своего расширения.

Это ослабление заставит гравитацию играть преобладающую роль, заставляя плотность Вселенной снова увеличиваться. Считается, что для этого необходима плотность не менее 3 атомов на кубический метр.

Таким образом, галактики будут становиться все ближе и ближе, прибывая в то время, когда все они образуют колоссальную галактику, которая затем концентрируется, чтобы дать начало уникальной черной дыре, сингулярности невероятно малых размеров.

Рисунок 2. Возможное удаление галактик является поводом для космологических предположений. Источник: Wikimedia Commons.

Это своего рода Большой взрыв наоборот, хотя характеристики этой чрезвычайно горячей новой Вселенной будут совершенно другими, поскольку плотность больше не будет однородной.

Возможная геометрия Вселенной

Согласно космологическому критерию, если плотность Вселенной однородна, ее кривизна определяется средней плотностью, причем указанная кривизна постоянна. Показателем является параметр кривизны Ωo:

Ωo = средняя плотность Вселенной / критическая плотность энергии

Где критическая плотность энергии - это плотность плоской Вселенной, лишенной кривизны. Для этого параметра есть три возможности: Ωo = 1, больше 1 или меньше 1. Когда Ωo> 1, мы имеем сферическую или замкнутую вселенную, в которой Большое сжатие является очень реальной возможностью.

Текущие измерения указывают на плоскую геометрию Вселенной, поэтому гипотеза Большого сжатия в настоящее время не пользуется поддержкой большинства в научном сообществе, за исключением некоторых космологов, как мы вскоре увидим.

Рисунок 3. Изображение трех возможных геометрий Вселенной. Большое сжатие возможно в сферической вселенной, которая конечна и замкнута. Источник: Wikimedia Commons.

Факты в пользу

Гипотеза большого сжатия исходит от многих ученых, для которых идея постоянно расширяющейся Вселенной неприемлема. Если допустить, что Большой кризис - реальная возможность, у Вселенной будет начало и конец, что может быть обнадеживающим для многих.

С другой стороны, для других ученых Большое сжатие принимается, когда оно является частью бесконечного цикла расширений и сжатий, предлагаемых в теории колеблющейся Вселенной, потому что это позволит избежать размышлений о точном начале Вселенной как таковой и о том, насколько тревожно размышлять о том, что было раньше.

По этим причинам многие исследователи продолжают работать над созданием новых моделей Вселенной. Есть те, кто предложил модификации значения космологической постоянной, постоянной, предложенной Альбертом Эйнштейном, чтобы решения его уравнений поля привели к стабильной Вселенной.

Согласно последним астрономическим данным, космологическая постоянная, обозначаемая заглавной греческой буквой лямбда, имеет значение: Λ = 10 ^-46 км ^-2 .

Некоторые космологи утверждают, что даже меньшее значение этой постоянной, которая и без того крошечная, наверняка приведет к конечной Вселенной, в которой возможно сокращение пространства. Таким образом, Большой кризис стал бы жизнеспособным концом вселенной.

Теория колеблющейся вселенной

Также известная как теория пульсирующей вселенной или Big Bounce, она имеет много общего с Big Crunch.

Это было предложено математиком Ричардом Толменом (1881-1948), который предположил, что Вселенная расширяется из-за импульса Большого взрыва, но затем расширение останавливается, когда гравитация становится доминирующей силой.

Это происходило периодически, поэтому у Вселенной нет и никогда не было начала или конца.

Альтернативные теории конца вселенной

Помимо Большого сжатия и теории осциллирующей Вселенной, многие космологи утверждают, что Вселенная скорее закончится Большим разрывом: вероятно, это расширение, которое в конечном итоге уничтожит материю, разделив ее все больше и больше.

А другая часть ученых считает, что расширение влечет за собой постоянное охлаждение. Как известно, движение составляющих частиц вещества прекращается, когда они достигают абсолютного нуля - невероятно низкой температуры, которая еще не была достигнута.

Если Вселенная открыта, расширение может продолжаться бесконечно, поскольку ее температура все ближе и ближе к абсолютному нулю. Это похолодание, известное как Большое Замерзание, вызовет в конечном итоге тепловую смерть Вселенной в далеком будущем.

Данные против

Два важных факта означают, что многие ученые не верят в Большое сжатие как альтернативу эволюции Вселенной.

Во-первых, Вселенная в настоящее время расширяется - факт, подтвержденный экспериментально наблюдением далеких сверхновых звезд и измерениями космического фонового излучения, остатков Большого взрыва.

Конечно, есть вероятность, что в будущем он перестанет это делать, поскольку для этого есть достаточно времени и, что самое главное: есть много вещей, которые мы еще не знаем о Вселенной.

Во-вторых, измерения кривизны Вселенной предполагают, что геометрия Вселенной плоская. И в такой геометрии Big Crunch невозможен. Это показали результаты миссии Planck, которые показывают, что плотность Вселенной на 5% больше, чем требуется для того, чтобы она закрылась.

Миссия Planck - это проект Европейского космического агентства, который состоит из искусственного спутника, оборудованного для сбора данных о природе космоса. Он был запущен в 2009 году из Французской Гвианы и оснащен зондами, детекторами и телескопами.

Рис. 4. Модель спутника Планка, названного в честь немецкого физика Макса Планка (1858-1947), пионера квантовой механики. Источник: Wikimedia Commons. Фотография Майка Пила (www.mikepeel.net).

Ученые, поддерживающие Большой кризис

Среди тех, кто защищает возможность неминуемого коллапса вселенной типа Big Crunch, - Неманья Калопер и Антонио Падилья. Эти исследователи работают с моделью, в которой они изменили значение космологической постоянной, получив стабильную и замкнутую Вселенную.

Их результаты были опубликованы в Physical Review Letters, однако на данный момент нет наблюдений, подтверждающих эту новую модель.

Ссылки

1. Харрис, В. Как работает теория большого сжатия. Получено с: science.howstuffworks.com.
2. Манн, А. Каким будет конец Вселенной? Получено с: livescience.com.
3. Московиц, К. Бесконечная пустота или большой хруст: как закончится Вселенная? Получено с: space.com.
4. NeoFronteras. Будет ли большой хруст? Получено с: neofronteras.com.
5. Стейнхардт П. Космическая эволюция в циклической Вселенной. Получено с: arxiv.org.
6. UCDavis. Новое исследование профессора Неманья Калопера о конце вселенной широко освещается в СМИ. Получено с: Physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Большой хруст. Получено с: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Темная энергия. Получено с: es.wikipedia.org.