Destino final del universo
Sabías ...
Esta selección se hace para las escuelas por caridad para niños leer más . El apadrinamiento de niños ayuda a los niños uno por uno http://www.sponsor-a-child.org.uk/ .
El destino final del universo es un tema de la cosmología física . Muchos destinos posibles son predichos por las teorías científicas rivales, incluidos los futuros tanto de duración finita e infinita. Una vez que la idea de que el universo comenzó con un Big Bang se aceptó por consenso de los científicos, el destino último del universo se convirtió en una cuestión cosmológica válida, dependiendo de las propiedades físicas de la masa / energía en el universo, su densidad media, y la tasa de expansión. Por extensión, el destino del universo es también un tema importante en ciencia ficción.
Emergentes base científica
Teoría
La exploración científica teórica del destino final del universo se hizo posible con Albert Einstein 's 1915 la teoría de la relatividad general . La relatividad general puede ser empleado para describir el universo en la mayor escala posible. Hay muchas posibles soluciones a las ecuaciones de la relatividad general, y cada solución implica un posible destino final del universo. Alexander Friedman propuso una serie de tales soluciones en 1922. En algunos de ellos el universo ha sido la expansión de una singularidad inicial; esto es, esencialmente, el Big Bang .
Observación
La evidencia observacional no se hizo esperar. En 1929, Edwin Hubble publicó su conclusión, basada en sus observaciones de Estrellas variables cefeidas en galaxias distantes, que el universo se estaba expandiendo. A partir de entonces, el principio del universo y su posible final han sido los sujetos de la investigación científica seria.
Big Bang y teorías en estado estable
En 1931, Georges-Henri Lemaître propuso una teoría que ya se ha dado en llamar el Big Bang teoría del origen del universo. En 1948, Fred Hoyle expuso su oposición la teoría del estado estacionario en el que el universo se expandió continuamente pero mantuvo estadísticamente igual como se crea constantemente materia nueva. Estas dos teorías eran contendientes activos hasta el 1965 el descubrimiento, por Arno Penzias y Robert Wilson, de la radiación cósmica de fondo de microondas , un hecho que es una predicción directa de la teoría del Big Bang, y que la teoría del estado estacionario no puede explicar. La teoría del Big Bang se convirtió inmediatamente en la opinión más extendida sobre el origen del universo.
Constante cosmológica
Cuando Einstein formuló la relatividad general , él y sus contemporáneos creían en un universo estático. Cuando Einstein descubrió que sus ecuaciones fácilmente podrían resolverse de tal manera que se permita que el universo se expande ahora, y se contraiga en el futuro lejano, agregó a esas ecuaciones lo que él llamó un constante cosmológica, esencialmente una densidad de energía constante afectado por cualquier expansión o contracción, cuyo papel era para compensar el efecto de la gravedad en el universo como un todo de tal manera que el universo permanecería estático. Después de Hubble anunció su conclusión de que el universo se estaba expandiendo, Einstein escribió que su constante cosmológica era su "mayor error".
Parámetro de densidad
Un parámetro importante en el destino de la teoría del universo es la Parámetro de densidad, Omega (Ω), definida como la densidad de la materia media del universo dividido por un valor crítico de que la densidad. Selecciona uno de tres posibles geometrías, dependiendo de si Ω es igual, menor o mayor que 1. Estos se llaman, respectivamente, la plana, abierta y cerrada universos. Estos tres adjetivos se refieren a la geometría general del universo, y no a la curva local espacio-tiempo causado por matas pequeñas de masa (por ejemplo, las galaxias y las estrellas ). Si el contenido principal del universo es materia inerte, como en el modelos populares de polvo durante gran parte del siglo 20, hay un destino particular, correspondiente a cada geometría. De ahí que los cosmólogos apuntan a determinar el destino del universo midiendo Ω, o equivalentemente la velocidad a la que la expansión fue desacelerando.
Fuerza repulsiva
A partir de 1998, las observaciones de supernovas distantes en galaxias han sido interpretadas como consistentes con un universo cuya tasa de expansión se está acelerando. Teoría cosmológica posterior ha sido diseñado a fin de permitir para esta posible aceleración, casi siempre mediante la participación la energía oscura, que en su forma más simple es simplemente una constante cosmológica positiva. En general, la energía oscura es un término general para cualquier campo hipotética con presión negativa, por lo general con una densidad que cambia a medida que el universo se expande.
Papel de la forma del universo
El consenso científico actual de la mayoría de los cosmólogos es que el destino final del universo depende de su forma general, la cantidad de la energía oscura que contiene, y en el ecuación de estado que determina la densidad de energía oscura responde a la expansión del universo. Observaciones recientes han demostrado que, a partir de 7.5 mil millones años después del Big Bang en adelante, la tasa de expansión del universo en realidad se ha ido incrementando, concurrente con la teoría Abrir Universo, y la mención «Acelerar 'en el gráfico.
Universo cerrado
Si Ω> 1, entonces la geometría del espacio es cerrado como la superficie de una esfera. La suma de los ángulos de un triángulo es superior a 180 grados y no hay líneas paralelas; todas las líneas se encuentran eventualmente. La geometría del universo es, al menos, en un muy gran escala, elíptica.
En un universo cerrado que carece del efecto repulsivo de la energía oscura, la gravedad finalmente se detiene la expansión del universo, después de lo cual comienza a contraerse hasta que toda la materia del universo se colapsa a un punto, una singularidad final denomina " Big Crunch ", por analogía con el Big Bang . Sin embargo, si el universo tiene una gran cantidad de energía oscura (como sugieren los hallazgos recientes), entonces la expansión del universo se puede continuar para siempre - incluso si Ω> 1.
Universo abierto
Si Ω <1, la geometría del espacio es abierto, es decir, curvado negativamente como la superficie de una silla de montar. Los ángulos de un triángulo suma a menos de 180 grados, y las líneas que no cumplen nunca son equidistantes; que tienen un punto de menor distancia y de lo contrario se van separando. La geometría del universo es hiperbólica.
Incluso sin energía oscura, un universo curvo negativo se expande para siempre, con la gravedad apenas ralentizando el ritmo de expansión. Con la energía oscura, la expansión no sólo continúa, sino que se acelera. El destino final de un universo abierto es universal muerte térmica, el " Gran congelación ", o el" Big Rip ", donde la aceleración causada por la energía oscura, finalmente llega a ser tan fuerte que abruma por completo los efectos de la gravedad , electromagnética y fuerzas de unión débiles.
A la inversa, un negativo constante cosmológica, que correspondería a una densidad de energía negativa y presión positiva, podría causar incluso un universo abierto a colapsar a un big crunch. Esta opción ha sido descartada por las observaciones.
Universo plano
Si la densidad media del universo es exactamente igual a la densidad crítica para que Ω = 1, entonces la geometría del universo es plano: como en la geometría euclidiana , la suma de los ángulos de un triángulo es 180 grados y líneas paralelas a mantener continuamente la misma distancia.
Energía oscura ausente, un universo plano se expande para siempre, pero a un ritmo de desaceleración continua, con la expansión se aproxima asintóticamente una tasa fija. Con la energía oscura, la tasa de expansión del universo inicialmente se ralentiza, debido al efecto de la gravedad, pero aumenta con el tiempo. El destino final del universo es el mismo que un universo abierto. En 2005, la Se propuso Fermión bosón suerte de teoría del universo, postulando que gran parte del universo en última instancia sería ocupado por Bose-Einstein y la fermión analógica cuasipartícula, tal vez resultando en una implosión.
Las teorías sobre el fin del universo
El destino del universo está determinada por la densidad del universo. La preponderancia de la evidencia hasta la fecha, sobre la base de mediciones de la tasa de expansión y la densidad de masa, a favor de un universo que no se derrumbará.
Gran congelación o Muerte Térmica
The Big Freeze es un escenario bajo el cual continuó resultados de expansión en un universo que es demasiado frío para mantener la vida. Podría, en ausencia de la energía oscura, se producen sólo bajo una geometría plana o hiperbólica, porque tales geometrías entonces son una condición necesaria para un universo que se expande para siempre. Con una constante cosmológica positiva, también podría ocurrir en un universo cerrado. Un escenario relacionado es la Muerte Térmica, que establece que el universo va a un estado de máxima entropía en el que todo se distribuye de manera uniforme, y no hay gradientes - que son necesarios para sostener procesamiento de la información, una forma de que es la vida . El escenario de calor muerte es compatible con cualquiera de los tres modelos espaciales, pero requiere que el universo llegar a un mínimo de temperatura eventual.
Big Rip: vida finita
En el caso especial de fantasma energía oscura, que tiene incluso más presión negativa que una simple constante cosmológica, la densidad de energía aumenta oscuros con el tiempo, haciendo que la tasa de aceleración para aumentar, lo que lleva a un aumento constante de la constante de Hubble . Como resultado, todos los objetos materiales en el universo, empezando por las galaxias y, finalmente, (en un tiempo finito) todas las formas de vida, no importa lo pequeño, se desintegrará en no unida partículas elementales y la radiación, destrozadas por la fuerza de la energía fantasma y disparando el uno del otro. El estado final del universo es una singularidad, como la tasa de densidad de energía oscura y la expansión se hace infinita. Para una posible línea de tiempo sobre la base de las teorías físicas actuales, véase 1 E19 s y más.
Big Crunch
La teoría del Big Crunch es una vista simétrica del destino final del universo. Así como el Big Bang comenzó una expansión cosmológica, esta teoría postula que la densidad media del universo es suficiente para detener su expansión y comenzará la contratación. El resultado final es desconocida; una simple extrapolación tendría toda la materia y el espacio-tiempo en el colapso universo en una dimensión singularidad, pero a estas escalas efectos cuánticos desconocidos deben tenerse en cuenta (Ver La gravedad cuántica).
Este escenario permite que el Big Bang que han precedido inmediatamente por el Big Crunch de un universo anterior. Si esto ocurre repetidamente, tenemos una universo oscilatorio. El universo entonces podría consistir en una secuencia infinita de universos finitos, cada universo finito terminando con un Big Crunch que es también el Big Bang de la próxima universo. En teoría, el universo oscilante no podía conciliarse con la segunda ley de la termodinámica : la entropía sería construir a partir de la oscilación de la oscilación y la causa muerte térmica. Otras mediciones sugieren que el universo no es cerrada. Estos argumentos causaron cosmólogos a abandonar el modelo de universo oscilante. Una idea algo similar es abrazado por la modelo cíclico, pero esta idea evade la muerte de calor, debido a una expansión de la branas que diluye la entropía acumulado en el ciclo anterior.
Big Bounce
El Big Bounce es un modelo científico teorizado relacionado con la creación del Universo conocido. Deriva del universo oscilatorio o interpretación cíclica repetición del Big Bang en el que el primer evento cosmológico fue el resultado del colapso de un universo anterior.
Según una versión de la teoría del Big Bang de la cosmología, en el comienzo del universo tenía una densidad infinita. Tal descripción parece estar en contradicción con todo lo demás en la física, y especialmente la mecánica cuántica y su principio de incertidumbre. No es de extrañar, pues, las que la mecánica cuántica ha dado a una versión alternativa de la teoría del Big Bang. Además, si el universo es cerrado, esta teoría podría predecir que una vez que este universo se colapsa que se generan otro universo en un evento similar al Big Bang después de que se alcance una singularidad universal o una repulsión causas de fuerza cuántica re-expansión.
Multiverso: hay fin completa
La hipótesis del multiverso afirma que nuestro universo no es más que un universo infinito entre universos paralelos, posiblemente con diferentes leyes físicas. Sea cual sea el destino final de nuestro universo puede ser, casi todos los universos paralelos tendrán diferentes destinos. Y mientras que muchos universos pueden ser cerradas, muchos otros pueden estar abiertos. El multiverso en su conjunto nunca puede terminar por completo.
Falso vacío
Si el vacío no está en su estado de energía más bajo (a falso vacío), podría túnel en un estado de energía más bajo. Esto se llama el evento metaestabilidad vacío. Esto tiene el potencial de alterar radicalmente nuestro universo; en los escenarios más audaces incluso los distintos constantes físicas podrían tener valores diferentes, que afectan gravemente los fundamentos de la materia , la energía , y espacio tiempo. También es posible que todas las estructuras serán destruidos instantáneamente, sin previo aviso.
Universos paralelos de la mecánica cuántica
De acuerdo con la Universos paralelos de la mecánica cuántica , el universo no va a terminar de esta manera. En lugar de ello, cada vez que un evento cuántico sucede que causa el universo a la caries de un falso vacío a una verdadera estado de vacío, el universo se divide en varios mundos nuevos. En algunos de los nuevos mundos del universo decae; en algunos otros, el universo sigue como antes.
Incertidumbre Cósmica
Cada posibilidad descrita hasta ahora se basa en forma muy simple para la ecuación de la energía oscura del estado. Pero a medida que el nombre se pretende dar a entender, no sabemos casi nada de la física real de la la energía oscura. Si la teoría de la inflación es cierto, el universo pasó por un episodio dominado por una forma diferente de la energía oscura en los primeros momentos del Big Bang; pero la inflación terminó, lo que indica una ecuación de estado mucho más complicado que las asumidas hasta ahora por la actual energía oscura. Es posible que la ecuación de la energía oscura de estado podría cambiar otra vez resultando en un evento que tendría consecuencias que son extremadamente difíciles de parametrizar o predecir.
Restricciones observacionales sobre las teorías
La elección entre estos escenarios rivales se hace mediante la 'pesada' del universo, por ejemplo, la medición de las contribuciones relativas de la materia , radiación, materia oscura y la energía oscura a la densidad crítica. Más concretamente, los escenarios de competencia se evalúan datos sobre agrupamiento de las galaxias y distantes supernovas , y en las anisotropías en el Fondo Cósmico de Microondas .
La vida en un universo mortal
Eterna hipótesis de la inteligencia de Dyson propone que una civilización avanzada podría sobrevivir durante un período efectivamente infinita de tiempo, mientras que consume sólo una cantidad finita de energía. Tal civilización alternaría breves períodos de actividad con períodos de hibernación cada vez más largos.
John Barrow y Frank J. Tipler (1986) proponen un Principio antrópico final: el surgimiento de la vida inteligente es inevitable, y una vez que dicha vida llega a existir en algún lugar del universo, nunca morirá. Barrow y Tipler van aún más lejos: el destino final de la vida inteligente es permear y controlar todo el universo en todos los aspectos excepto uno: la inteligencia no puede detener la Big Crunch. Por otra parte, no va a querer hacerlo porque la principal fuente de energía en un universo de someterse a un Big Crunch será un punto caliente en el cielo que surge de una contracción asimétrica del universo. Especulan que la asimetría requerida será diseñado por alguna forma de vida inteligente.
Tipler de Escenario punto Omega (Tipler 1994) concluye que el reverso del escenario inteligencia eterna sería el caso de una civilización atrapado en las etapas finales de un Big Crunch. Tal civilización sería, en efecto, la experiencia de una cantidad infinita de tiempo "subjetivo" durante la vida finita restante del universo, con la enorme energía de la crisis para acelerar procesamiento de la información más rápidamente que el enfoque de la singularidad final.
Aunque es posible en teoría, no es obvio si habrá alguna vez llega tecnologías que harán que cualquiera de estos escenarios factibles. Por otra parte, las soluciones efectivas pueden ser indistinguibles de la situación actual de nuestro universo. En otras palabras, si los seres no pueden detener el universo colapse, lo menos que pueden utilizar la energía de la caída para simular universos futuros que se asemejan al universo interminable, pero con escalas de tiempo artificiales o comprimidos.
Trabajos recientes en cosmología inflacionaria , la teoría de cuerdas y la mecánica cuántica se ha movido la discusión del destino final del universo en direcciones distintas de los escenarios establecidos por Dyson y Tipler. El trabajo teórico por Eric Chaisson y David Layzer determina que una expansión espacio-tiempo da lugar a un aumento de la " brecha de la entropía ", poniendo en duda la hipótesis de muerte térmica. Invocando La obra de Ilya Prigogine en el momento del equilibrio termodinámica, su análisis sugiere que esta brecha entropía puede contribuir a la información , y por lo tanto a la formación de la estructura.
Mientras tanto, Andrei Linde, Alan Guth, Edward Harrison, y Ernest Sternglass argumentan que la cosmología inflacionaria sugiere fuertemente la presencia de un Multiverso, y que sería práctico incluso con el conocimiento de hoy para los seres inteligentes que generan y transmiten información de novo en un universo distinto. Alan Guth ha especulado que una civilización en la parte superior de la Escala Kardashev podría crear universos afinado en una continuación de la evolución de accionamiento de existir, crecer y multiplicarse. Esto ha sido desarrollada por el Biocosmos egoísta hipótesis, y por la propuesta de que la existencia de las constantes físicas fundamentales puede estar sujeto a una evolución darwiniana de Universos. Por otra parte, el reciente trabajo teórico sobre la no resuelta problema y la gravedad cuántica Principio Holográfico sugiere que cantidades físicas tradicionales posiblemente pueden ser ellos mismos descriptible en términos de intercambio de información, que a su vez plantea interrogantes acerca de la aplicabilidad de los modelos cosmológicos mayores.
Perspectiva religiosa
Muchas religiones tienen una predicción final-del-universo. El estudio teológico del destino final del universo y / o destino último de la humanidad se conoce como escatología. Muchas creencias religiosas son cataclísmico, y algunos teístas no consideran las diversas teorías científicas sobre el fin del universo como contradiciendo sus creencias religiosas. De hecho, algunos teístas argumentan que tales teorías científicas validan las predicciones de fin de la-universo.
El fin del universo en la ciencia ficción
Especulación científica sobre el destino último de la vida en el universo se funde casi a la perfección en la ciencia ficción. Muchos trabajos describen al final de los ejercicios de universo en ocasiones puramente educativa que describen las teorías de la época, más a menudo la explotación de su potencial como el último sentido del dispositivo de la maravilla trama, o satirizando las pretensiones de la humanidad en general, y los cosmólogos en particular. La ciencia ficción puede tratar de sugerir una escatología científica que busca un sentido a la cara de los nuevos conocimientos. Innumerables ciencia ficción y obras de fantasía utilizan la amenaza de destrucción del universo como su trama, por lo general con un supervillano mal y / o la incompetencia de la humanidad como la causa, y por lo general con el ahorro de la ingenuidad humana el día.
El tema de la muerte térmica fue explorado en la ciencia ficción ya en 1895 en HG Wells ' La máquina del tiempo, que incluye una evocación de la muerte térmica del universo imaginado por los científicos como Lord Kelvin en ese momento, que consiste en la desaparición progresiva del Sol a una brasa roja agotado y una visión de la Tierra como una fría y sosa erosionado desierto, a tan reciente como 2007 en el doctor Who episodio Utopía, con los últimos vestigios de la sociedad que lucha por sobrevivir en un universo sin estrellas y pocos planetas todavía aptas para la vida.
La religión no está totalmente excluida de las exploraciones de la ciencia ficción de finales de nuestro universo. 1953 el cuento de Arthur C. Clarke " Los nueve mil millones de nombres de Dios "trata a la escatología no científico serio Su famosa última línea narra ominosamente el fin del universo según lo observado por la humanidad:. En lo alto, sin ninguna queja, las estrellas se apagan..
Isaac Asimov historia corta 's " La última pregunta ", fue publicado en 1959. La humanidad construye una serie de supercomputadoras para resolver la cuestión de cómo detener la entropía, pero no tienen éxito hasta mucho después de que el universo (y la humanidad) ha sucumbido a la muerte térmica (el único escenario final cosmológica articulado . en el momento) Un equipo construido en el hiperespacio finalmente descubre cómo revertir el proceso y lo hace: "' HÁGASE LA LUZ! ' Y no había iluminación ".
La Big Crunch como el destino del Universo fue explorado en la ciencia ficción ya en 1970 la novela de Poul Anderson Tau Zero que postula un universo cíclico donde el big crunch estará rodeado por una nube de hidrógeno, y que una nave podía navegar un curso para evitar la singularidad y emerger en el nuevo universo después del Big Bang posterior.
El fin del universo se ha utilizado para el efecto satírico y cómico. En Douglas Adams serie de ciencia-ficción 's La guía , el " Restaurante del fin del Universo "y sus patrocinadores se proyecta a través del tiempo hasta el fin del universo, para que los clientes ven el evento como la cena entretenimiento.
El concepto de un fin del universo ha inspirado a algunos autores a explorar los temas más humano-céntricas de destino y libre albedrío, En La clásica novela de Kurt Vonnegut Matadero Cinco, el personaje principal es un veterano de guerra que está en contacto con los extraterrestres de la Tralfamadore planeta que afirman que uno de sus científicos destruirá accidentalmente el universo mientras se prueba un nuevo tipo de combustible de la nave espacial. Tralfamadorianos son conscientes de este evento porque perciben que todo el tiempo de forma instantánea, de manera similar a cómo alguien podría observar toda una cadena de montañas en un instante.
