Destin de l'Univers

Le sort ultime de l'univers est un sujet dans la cosmologie physique . De nombreux destins possibles sont prédites par les théories scientifiques rivales, y compris les contrats à terme de deux durée finie et infinie. Une fois l'idée que l'univers a commencé avec un Big Bang se est acceptée par un consensus des scientifiques, le sort ultime de l'univers est devenu une question cosmologique valide, une fonction des propriétés physiques de la masse / énergie de l'univers, sa densité moyenne, et le taux d'expansion. Par extension, le sort de l'univers est aussi un thème important dans science fiction.

Emerging base scientifique

Théorie

Alexander Friedman

L'exploration scientifique théorique du sort ultime de l'univers est devenu possible avec Albert Einstein 1915 la théorie de l 'de la relativité générale . La relativité générale peut être employée pour décrire l'univers sur la plus grande échelle possible. Il ya beaucoup de solutions possibles aux équations de la relativité générale, et chaque solution implique une éventuelle sort ultime de l'univers. Alexander Friedman a proposé un certain nombre de tels solutions en 1922. Dans certains de ces l'univers a été l'expansion d'une singularité initiale; ce est, essentiellement, le Big Bang .

Observation

Les données d'observation ne était pas longue à venir. En 1929, Edwin Hubble a publié sa conclusion, sur la base de ses observations Variables Céphéides dans des galaxies lointaines, que l'univers était en expansion. Dès lors, le début de l'univers et de sa possible fin ont été les sujets d'investigation scientifique sérieuse.

Big Bang et les théories l'état d'équilibre

En 1931, Georges-Henri Lemaître a établi une théorie qui a depuis venu à être appelé le Big Bang théorie de l'origine de l'univers. En 1948, Fred Hoyle a exposé sa adverse la théorie de l'état stationnaire dans lequel l'univers sans cesse élargi, mais reste statistiquement inchangées nouvelle matière est constamment créé. Ces deux théories étaient prétendants actifs jusqu'à la découverte 1965, par Arno Penzias et Robert Wilson, du fond diffus cosmologique rayonnement , ce qui est une prédiction directe de la théorie du Big Bang, et une que la théorie de l'état d'équilibre ne peut pas rendre compte. La théorie du Big Bang est immédiatement devenu l'opinion la plus répandue de l'origine de l'univers.

Constante cosmologique

Quand Einstein a formulé la relativité générale , lui et ses contemporains croyait en un univers statique. Quand Einstein a constaté que ses équations pourraient facilement être résolus de manière à permettre l'univers en expansion à l'entreprise, et de se contracter dans un avenir lointain, at-il ajouté à ces équations ce qu'il appelle une constante cosmologique, essentiellement une densité d'énergie constante affectée par aucune dilatation ou la contraction, dont le rôle était de compenser l'effet de la gravité sur l'univers dans son ensemble de manière à ce que l'univers resterait statique. Après Hubble a annoncé sa conclusion que l'univers était en expansion, Einstein a écrit que sa constante cosmologique était sa "plus grande erreur".

paramètre de densité

Un paramètre important dans le destin de la théorie de l'univers est le paramètre de densité, oméga (Ω), définie comme étant la densité moyenne de la matière de l'univers, divisé par une valeur critique de la densité. Ce sélectionne l'un des trois possibles géométries selon que Ω est égal à, inférieur ou supérieur à 1. Ce sont appelés, respectivement, le plat, ouvert et fermé univers. Ces trois adjectifs font référence à la géométrie globale de l'univers, et non à la courbure locale de espace-temps causé par les petites touffes de masse (par exemple, les galaxies et étoiles ). Si le contenu principal de l'univers est la matière inerte, comme dans le modèles de poussière populaires pour une grande partie du 20e siècle, il est un destin particulier correspondant à chaque géométrie. Ainsi cosmologistes visaient à déterminer le sort de l'univers en mesurant Ω, ou de manière équivalente la vitesse à laquelle l'expansion ralentissait.

Force répulsive

À partir de 1998, les observations de supernovae lointaines dans les galaxies ont été interprétées comme compatible avec un univers dont le taux d'expansion se accélère. Théorisation cosmologique ultérieure a été conçu de manière à permettre à cette accélération possible, presque toujours en impliquant l'énergie sombre, qui, dans sa forme la plus simple est juste une constante cosmologique positive. En général, l'énergie sombre est un terme fourre-tout pour tout champ hypothétique à pression négative, généralement avec une densité qui change que l'univers se dilate.

Rôle de la forme de l'univers

Le consensus scientifique actuel de la plupart des cosmologistes est que le sort ultime de l'univers dépend de sa forme globale, combien sombre énergie qu'il contient, et le équation d'état qui détermine la densité de l'énergie sombre répond à l'expansion de l'univers. Des observations récentes ont montré que, à partir de 7500000000 années après la Big Bang partir, le taux de l'univers d'expansion a effectivement augmenté, parallèlement à la théorie Ouvrir Univers, et la mention «Accélérer» sur le graphique.

Le sort ultime d'un univers en expansion est déterminée par le fait que Ω est supérieur, inférieur ou égal à 1.

Univers clos

Si Ω> 1, alors la géométrie de l'espace est fermé comme la surface d'une sphère. La somme des angles d'un triangle est supérieure à 180 degrés et il n'y a pas de lignes parallèles; toutes les lignes éventuellement se rencontrent. La géométrie de l'univers est, au moins sur une très grande échelle, elliptique.

Dans un univers fermé manque l'effet répulsif de l'énergie noire, la gravité se arrête finalement l'expansion de l'univers, après quoi il commence à se contracter jusqu'à ce que toute la matière dans l'univers se effondre à un point, une singularité finale appelée " Big Crunch ", par analogie avec Big Bang . Toutefois, si l'univers a une grande quantité de l'énergie sombre (comme suggéré par les résultats récents), puis l'expansion de l'univers peut continuer pour toujours - même si Ω> 1.

Univers ouvert

Si Ω <1, la géométrie de l'espace est ouvert, ce est-à courbure négative comme la surface d'une selle. Les angles d'un triangle somme à moins de 180 degrés, et les lignes qui ne répondent pas ne sont jamais à égale distance; ils ont un point de moins distance et contraire poussent dehors. La géométrie de l'univers est hyperbolique.

Même sans l'énergie sombre, un univers à courbure négative se étend à jamais, avec la gravité peine de ralentir le rythme d'expansion. Avec l'énergie sombre, l'expansion non seulement se poursuit, mais accélère. Le sort ultime d'un univers ouvert est universelle mort de la chaleur, le " Big Freeze », ou la« Big Rip, "où l'accélération provoquée par l'énergie sombre devient finalement si forte qu'elle recouvre complètement les effets de la gravitation , électromagnétique et forces de liaison faibles.

Inversement, un négatif constante cosmologique, ce qui correspondrait à une densité d'énergie négative et pression positive, ferait même un univers ouvert à se re à un big crunch. Cette option a été écartée par les observations.

Univers plat

Si la densité moyenne de l'univers est exactement égale à la densité critique de sorte que Ω = 1, alors la géométrie de l'univers est plat: comme dans la géométrie euclidienne , la somme des angles d'un triangle est de 180 degrés et des lignes parallèles à maintenir en permanence la même la distance.

Absent l'énergie sombre, un univers plat étend toujours, mais à un taux de décélération continue, avec l'expansion approcher asymptotiquement un taux fixe. Avec l'énergie sombre, le taux de l'univers d'expansion ralentit d'abord vers le bas, en raison de l'effet de la gravité, mais augmente par la suite. Le sort ultime de l'univers est le même que un univers ouvert. En 2005, le Fermion-boson sort de la théorie de l'univers a été proposé, posant qu'une grande partie de l'univers serait finalement occupé par Condensat de Bose-Einstein et la fermion quasiparticle analogique, résultant peut-être dans une implosion.

Les théories sur la fin de l'univers

Le destin de l'univers est déterminé par la densité de l'univers. La prépondérance de la preuve à ce jour, sur la base de mesures de la vitesse d'expansion et de la densité de masse, favorise un univers qui ne se effondrera pas.

Grand gel ou Heat mort

Le grand gel est un scénario dans lequel les résultats continué d'expansion dans un univers qui est trop froid pour maintenir la vie. Il pourrait, en l'absence de l'énergie noire, se produit seulement dans une géométrie plane ou hyperbolique, parce que ces géométries sont donc une condition nécessaire pour un univers qui se étend à jamais. Avec une constante cosmologique positive, il pourrait également se produire dans un univers clos. Un scénario est liée chaleur Mort, qui stipule que l'univers va à un état de maximale entropie dans lequel tout est uniformément répartie, et il n'y a pas de gradients - qui sont nécessaires pour soutenir traitement de l'information, dont une forme est la vie . Le scénario chaleur mort est compatible avec l'un des trois modèles spatiaux, mais nécessite que l'univers atteindre une température minimale éventuelle.

Big Rip: durée de vie limitée

Dans le cas particulier de fantôme énergie sombre, qui a une pression encore plus négative que la constante cosmologique simple, la densité de l'énergie augmente sombres avec le temps, entraînant le taux d'accélération pour augmenter, conduisant à une augmentation constante de la constante de Hubble . En conséquence, tous les objets matériels dans l'univers, à commencer par les galaxies et éventuellement (en un temps fini) toutes les formes de la vie, ne importe comment petit, va se désintégrer en non liée particules élémentaires et rayonnement, déchiré par la force de l'énergie fantôme et le tir les uns des autres. L'état de l'univers de fin est une singularité, comme le taux de densité d'énergie noire et l'expansion devient infinie. Pour un calendrier possible sur la base de théories physiques actuelles, voir 1 E19 s et plus encore.

Big Crunch

The Big Crunch. L'axe vertical peut être considéré comme étant plus ou moins de temps.

La théorie du Big Crunch est une vue symétrique du sort ultime de l'univers. Tout comme le Big Bang a commencé une expansion cosmologique, cette théorie postule que la densité moyenne de l'univers est assez pour arrêter son expansion et commencer traitance. Le résultat final est inconnue; une simple extrapolation aurait toute la matière et l'espace-temps dans l'effondrement de l'univers dans une dimension singularité, mais à ces échelles effets quantiques inconnus doivent être envisagée (voir La gravité quantique).

Ce scénario permet au Big Bang avoir été précédée de la Big Crunch d'un univers précédent. Si cela se produit à plusieurs reprises, nous avons une univers oscillatoire. L'univers pourrait alors consister en une suite infinie d'univers finis, chaque univers fini terminant par un Big Crunch qui est aussi le Big Bang de l'univers suivant. Théoriquement, l'univers oscillant ne pouvait pas être concilié avec la seconde loi de la thermodynamique : l'entropie serait construire à partir de l'oscillation d'oscillation et la cause mort de la chaleur. D'autres mesures ont suggéré l'univers ne est pas fermée. Ces arguments ont causé cosmologistes d'abandonner le modèle de l'Univers oscillant. Une idée quelque peu similaire est embrassé par la modèle cyclique, mais cette idée échappe mort de la chaleur, en raison d'une expansion de la branes qui dilue entropie accumulée dans le cycle précédent.

Big Bounce

The Big Bounce est un modèle scientifique théorisé liées à la création de l'Univers connu. Elle découle de l'univers oscillant ou cyclique interprétation de répétition du Big Bang où le premier événement cosmologique était le résultat de l'effondrement d'un univers précédent.

Selon une version de la théorie du Big Bang de la cosmologie, dans le début de l'univers avait une densité infinie. Cette description semble être en contradiction avec tout le reste de la physique, et surtout la mécanique quantique et de son principe d'incertitude. Il ne est pas surprenant, donc hausse, que la mécanique quantique a donné à une version alternative de la théorie du Big Bang. En outre, si l'univers est fermé, cette théorie permettrait de prévoir qu'une fois que cet univers se effondre il va produire un autre univers à un événement semblable à la Big Bang après une singularité universelle est atteinte ou une répulsion des causes de force quantique ré-expansion.

Multiverse: pas de fin complète

L'hypothèse multivers déclare que notre univers ne est qu'un univers parmi infinie univers parallèles, éventuellement avec des lois physiques différentes. Quel que soit le sort ultime de notre univers peut être, presque tous les univers parallèles auront des destins différents. Et tandis que beaucoup d'univers peuvent être fermées, beaucoup d'autres peuvent être ouverts. Le multivers dans son ensemble ne peut jamais finir complètement.

Faux vide

Si le vide ne est pas dans son état d'énergie le plus bas (a Faux vide), il pourrait tunnel dans un état d'énergie plus faible. Ceci est appelé le événement de métastabilité à vide. Cela a le potentiel de modifier fondamentalement notre univers; dans les scénarios plus audacieux même les différents constantes physiques pourraient avoir des valeurs différentes, affectant gravement les fondements de la matière , l'énergie , et l'espace-temps. Il est également possible que toutes les structures seront détruits instantanément, sans avertissement préalable.

Théorie d'Everett de la mécanique quantique

Selon le des mondes multiples interprétation de la mécanique quantique , l'univers ne finiront pas de cette façon. Au lieu de cela, à chaque fois qu'un événement se produit quantique qui provoque la décomposition de l'univers d'une fausse vide à une véritable état de vide, l'univers se divise en plusieurs nouveaux mondes. Dans certains des nouveaux mondes de l'univers décroît; dans certains autres l'univers continue comme avant.

L'incertitude Cosmic

Chaque possibilité décrite jusqu'à présent est basé sur le formulaire très simple pour l'équation de l'énergie sombre de l'état. Mais comme le nom est censé impliquer, nous ne savons presque rien de la vraie physique de la l'énergie sombre. Si la théorie de l'inflation est vrai, l'univers a connu un épisode dominé par une forme différente de l'énergie noire dans les premiers instants du Big Bang; mais l'inflation a pris fin, indiquant une équation d'état beaucoup plus compliqué que ceux qui sont prévus à ce jour pour aujourd'hui l'énergie sombre. Il est possible que l'équation de l'énergie sombre de l'état pourrait changer à nouveau résultant en un événement qui aurait des conséquences qui sont extrêmement difficiles à paramétrer ou à prévoir.

Contraintes observationnelles sur les théories

Choisir parmi ces scénarios rivales se fait par «pesant» l'univers, par exemple, mesurer les contributions relatives de la matière , rayonnement, la matière noire et l'énergie noire à la densité critique. Plus concrètement, les scénarios concurrents sont évalués par rapport aux données sur les regroupement de galaxies et distant supernovae , et sur les anisotropies du fond diffus cosmologique .

La vie dans un univers mortel

Hypothèse de l'intelligence éternelle de Dyson propose une civilisation avancée pourrait survivre pendant une période de temps infinie efficace tout en consommant seulement une quantité limitée d'énergie. Une telle civilisation serait alterner brèves périodes d'activité avec des périodes d'hibernation jamais plus.

John Barrow et Frank Tipler (1986) proposent une Principe anthropique final: l'émergence de la vie intelligente est inévitable, et une fois que cette vie se met en place quelque part dans l'univers, il ne sera jamais mourir. Barrow et Tipler vont même plus loin: le sort éventuel de la vie intelligente est de pénétrer et de contrôler l'univers entier à tous les égards, mais une: l'intelligence ne peut pas mettre fin à la Big Crunch. En outre, il ne voudra pas le faire parce que la principale source d'énergie dans un univers subir un Big Crunch sera un point chaud dans le ciel résultant d'une contraction asymétrique de l'univers. Ils spéculent que l'asymétrie nécessaire sera conçu par une certaine forme de vie intelligente.

Tipler de Point Oméga scénario (Tipler 1994) conclut que l'inverse du scénario de l'intelligence éternelle serait le cas pour une civilisation pris dans les dernières étapes d'un Big Crunch. Une telle civilisation serait, en effet, l'expérience d'un temps infini "subjective" pendant la durée de vie limitée reste de l'univers, en utilisant l'énorme énergie du Crunch à accélérer traitement de l'information plus rapidement que l'approche de la singularité finale.

Bien que possible en théorie, il ne est pas évident de savoir se il sera jamais exister technologies qui rendront l'un de ces scénarios possible. En outre, des solutions efficaces peuvent se distinguer de l'état actuel de notre univers. En d'autres termes, si les êtres ne peuvent pas arrêter l'univers de se effondrer, au moins, ils peuvent utiliser l'énergie de l'effondrement de simuler univers futures qui ressemblent à l'univers clos, mais avec des échelles de temps artificielles ou compressés.

Des travaux récents dans la cosmologie inflationniste , la théorie des cordes , et la mécanique quantique a déplacé la discussion sur le sort ultime de l'univers dans des directions distinctes des scénarios établis par Dyson et Tipler. Le travail théorique par Eric Chaisson et David Layzer constate qu'une expansion espace-temps donne lieu à une augmentation " écart de l'entropie ", jetant le doute sur la la mort hypothèse de chaleur. Invoquant Le travail d'Ilya Prigogine sur la thermodynamique loin-de-équilibre, leur analyse suggère que cet écart d'entropie peut contribuer à l'information , et donc à la formation de la structure.

Pendant ce temps, Andrei Linde, Alan Guth, Edward Harrison, et Ernest Sternglass soutiennent que la cosmologie inflationniste suggère fortement la présence d'un Multiverse, et qu'il serait pratique même avec les connaissances d'aujourd'hui pour les êtres intelligents pour générer et transmettre des informations de novo dans un univers distinct. Alan Guth a spéculé qu'une civilisation au sommet de la Kardashev échelle pourrait créer univers affiné dans une poursuite de l' évolution dur d'exister, se développer et se multiplier. Cela a été développé par le Selfish ordre biologique hypothèse, et par la proposition que l'existence des constantes physiques fondamentales peut être soumis à une évolution darwinienne de l'univers. En outre, les récents travaux théoriques sur le suspens problème de la gravité quantique et de la Holographique principe suggère que les quantités physiques traditionnels peuvent éventuellement être eux-mêmes descriptible en termes d'échanges d'information, qui à son tour soulève des questions quant à l'applicabilité des anciens modèles cosmologiques.

Point de vue religieux

Beaucoup de religions ont une prédiction de fin de l'univers. L'étude théologique du sort ultime de l'univers et / ou le destin ultime de l'humanité est connu comme l'eschatologie. Beaucoup de croyances religieuses sont cataclysmique, et certains théistes ne considèrent pas les diverses théories scientifiques sur la fin de l'univers comme contredisant leurs croyances religieuses. En fait, certains soutiennent que théiste ces théories scientifiques valider les prévisions de fin de l'univers.

La fin de l'univers de la science-fiction

La spéculation scientifique sur le sort ultime de la vie dans l'univers confond presque parfaitement dans la science-fiction. De nombreux travaux décrivent la fin des exercices de l'univers-occasionnellement purement éducative décrivant les théories de la journée, le plus souvent l'exploitation de son potentiel comme l'ultime sens de l'appareil de complot étonnant, ou la satire les prétentions de l'humanité en général et les cosmologistes en particulier. Science-fiction peut essayer de suggérer une eschatologie scientifique qui cherche un sens à la face de la nouvelle connaissance. Innombrables science-fiction et œuvres de fantasy utilisent la menace de destruction de l'univers que leur appareil de complot, généralement avec un vilain mal et / ou l'incompétence de l'humanité comme la cause, et généralement avec l'ingéniosité humaine sauver la journée.

Le sujet de mort de la chaleur a été explorée dans la science-fiction dès 1895 HG Wells ' The Time Machine, qui comprend une évocation de la mort thermique de l'univers imaginé par des scientifiques comme Lord Kelvin à cette époque, consistant à la disparition de la Sun à une braise rouge épuisé et une vision de la Terre comme un rhume et fade érodé désert, aussi récemment qu'en 2007 dans le Doctor Who épisode Utopia, avec les derniers vestiges de la société luttant pour survivre dans un univers sans étoiles et quelques planètes encore capables de supporter la vie.

Religion ne est pas entièrement exclu des explorations de science-fiction de la fin de notre univers. 1953 courte histoire d'Arthur C. Clarke " Les Neuf Milliards de noms de Dieu "traite l'eschatologie non scientifique sérieux Son célèbre dernière ligne relate sinistrement la fin de l'univers comme observé par l'humanité:. Overhead, sans aucun problème, les étoiles allaient sortir..

Isaac Asimov courte histoire de l ', " La dernière question "a été publié en 1959. L'humanité construit une série de supercalculateurs pour résoudre la question de la façon d'arrêter l'entropie, mais ne réussissent pas longtemps après l'univers (et l'humanité) a succombé à la chaleur la mort (la seule fin scénario cosmologique articulé . à l'époque) Un ordinateur intégré dans l'hyperespace découvre enfin comment inverser le processus et le fait: "' QUE LA LUMIÈRE SOIT! ' Et il y avait éclairage ".

Le Big Crunch que le sort de l'Univers a été explorée dans la science-fiction dès 1970 roman de Poul Anderson Tau Zéro qui postule un univers cyclique où le big crunch sera entouré d'un nuage d'hydrogène, et qu'un vaisseau pourrait naviguer un cours pour éviter la singularité et de sortir dans le nouvel univers après le Big Bang ultérieure.

La fin de l'univers a été utilisé pour l'effet comique et satirique. Dans Douglas Adams série de science-fiction de l ' Le Guide du voyageur galactique , le " Restaurant à l'extrémité de l'Univers »et ses clients sont projetés dans le temps pour la fin de l'univers, pour les clients de regarder l'événement en tant que divertissement de dîner.

Le concept de la fin de l'univers a inspiré certains auteurs à explorer les sujets plus centrée sur l'homme de le sort et volonté libre, En Roman classique de Kurt Vonnegut Slaughterhouse Five, le personnage principal est un vétéran de la guerre qui est contacté par des extraterrestres de la planète Tralfamadore qui prétend être un de leurs scientifiques seront accidentellement détruire l'univers, tout en testant un nouveau type de carburant de vaisseau spatial. Tralfamadorians sont conscients de cet événement parce qu'ils perçoivent tout le temps instantanément, d'une manière similaire à la façon dont quelqu'un observer toute une gamme de montagnes en un instant.