Χρειάζεστε μια αναζωογόνηση; Σκεφτείτε αυτές τις χαρούμενες πιθανότητες.
Αν δυσκολεύεστε να κοιμηθείτε τη νύχτα, έχετε προσπαθήσει να προκαλέσετε απόλυτο υπαρξιακό τρόμο, αναλογιζόμενοι το τέλος ολόκληρου του Σύμπαντος;
Αν όχι, ορίστε μια σύνοψη πέντε ιδεών που εξερευνούν το πώς το «όλα όσα υπάρχουν» θα μπορούσε να γίνει «τίποτα απολύτως».
Απολαύστε το.
Ο θερμικός θάνατος
Θα ξεκινήσουμε την έρευνά μας με το κλασικό σενάριο, αυτό που θα μπορούσατε να αποκαλέσετε ως προεπιλογή. Είναι το μέλλον που προβλέπεται να επέλθει αν όλα όσα γνωρίζουμε για το Σύμπαν είναι σε μεγάλο βαθμό σωστά και όλα αυτά τα πράγματα μέσα του συνεχίσουν να συμπεριφέρονται με τον τρόπο που συμπεριφέρονται τα τελευταία μερικά δισεκατομμύρια χρόνια. Φυσικά, αυτά που γνωρίζουμε για το Σύμπαν είναι πιθανό να είναι λανθασμένα, και το περιεχόμενο του είναι πιθανό να αλλάξει και να εξελιχθεί με τον χρόνο. Έτσι, αν και αυτό το σενάριο μπορεί να είναι το προεπιλεγμένο, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη με την αλατότητα ενός αστέρα νετρονίων. Αλλά όπως ένας μετεωρολόγος της τηλεόρασης που προσπαθεί να γράψει τις προβλέψεις για το Σαββατοκύριακο πέντε λεπτά πριν από την έναρξη της εκπομπής, είναι το καλύτερο που έχουμε με βάση τα διαθέσιμα δεδομένα.
Ζούμε σε ένα διαστελλόμενο Σύμπαν, και στα τέλη της δεκαετίας του 1990, δύο ανεξάρτητες ομάδες αστρονόμων ανακάλυψαν -προς μεγάλη τους έκπληξη- ότι η διαστολή επιταχύνεται. Ό,τι κι αν κινεί αυτή τη διαστολή ονομάστηκε «σκοτεινή ενέργεια», και ένα τέταρτο του αιώνα μετά, δεν έχουμε ακόμα ιδέα τι είναι. Αλλά ξέρουμε τι κάνει. Δεν ξέρουμε γιατί η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται, απλά ξέρουμε ότι επιταχύνεται.
Απ’ όσο μπορούμε να πούμε, αυτή η επιτάχυνση θα συνεχιστεί αμείωτη για πάντα στο μέλλον, οδηγώντας όλη την ύλη του Σύμπαντος όλο και πιο μακριά. Αυτή τη στιγμή, ο παρατηρήσιμος ορίζοντας μας απέχει περίπου 45 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Αλλά κάθε γαλαξίας που βλέπουμε και απέχει περισσότερο από περίπου 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός είναι ήδη για πάντα χαμένος για εμάς. Αυτοί οι γαλαξίες απομακρύνονται γρηγορότερα από το φως, οπότε δεν υπάρχει ελπίδα να ταξιδέψουμε ποτέ σε αυτούς. Το φως τους θα εξασθενίσει σιγά σιγά και θα μετατοπιστεί προς το ερυθρό, μέχρι να εξαφανιστούν εντελώς από το οπτικό πεδίο.
Με τη σκοτεινή ενέργεια, ο παρατηρήσιμος ορίζοντας μας μικραίνει όλο και περισσότερο με το χρόνο, παρά το αυξανόμενο μέγεθος του Σύμπαντος. Οτιδήποτε δεν είναι ήδη βαρυτικά συνδεδεμένο με τον γαλαξία μας θα απομακρυνθεί τελικά από εμάς. Για εμάς, αυτό σημαίνει ότι μόνο τα μέλη της τοπικής ομάδας θα επιβιώσουν σε αυτούς τους ταραχώδεις καιρούς. Αλλά οτιδήποτε βρίσκεται έξω από αυτή τη φούσκα, η οποία απέχει μόνο μερικά δισεκατομμύρια έτη φωτός σε μια πλευρά, θα χαθεί για πάντα. Έτσι, αν είστε κοντά και προσωπικά με έναν γαλαξία που δεν ονομάζεται Ανδρομέδα ή Τρίανθος, μπορείτε κάλλιστα να αποχαιρετιστείτε τώρα.
Με αρκετό χρόνο (και το Σύμπαν έχει αρκετό από αυτόν), οι γαλαξίες διαλύονται ως αστέρια και οι πλανήτες εκσφενδονίζονται σε περίεργες τροχιές μέσω αμέτρητων αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους. Με ακόμη περισσότερο χρόνο, ακόμη και όλα τα μακροσκοπικά αντικείμενα εξατμίζονται μέσω κβαντικής σήραγγας και οι μαύρες τρύπες συρρικνώνονται λόγω της εκπομπής ακτινοβολίας Χόκινγκ.
Αρκετά μακριά στο μέλλον, ας πούμε σε10100 χρόνια από τώρα, αυτό που αποκαλούμε Σύμπαν θα αποτελείται από ένα διαστελλόμενο λουτρό υποατομικών σωματιδίων που θα ψύχονται αργά στο δρόμο προς το απόλυτο μηδέν.
Αυτό ονομάζεται «θερμικός θάνατος» του Σύμπαντος, αλλά μπορείτε να το θεωρήσετε ως τον θάνατο της θερμότητας. Δεν θα υπάρχουν πλέον διαφορές θερμοκρασίας πουθενά, πράγμα που σημαίνει ότι η θερμοδυναμική κλείνει, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα υπάρχει πλέον η δυνατότητα να γίνει έργο. Και αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει δυνατότητα για ζωή όπως την ξέρουμε (ακόμη και για το πραγματικά τεμπέλικο είδος).
Η μεγάλη ρήξη
Ο θερμικός θάνατος του Σύμπαντος είναι μια μάλλον θλιβερή εικόνα, αλλά φαίνεται αναπόφευκτη με βάση το γεγονός ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μια σταθερά. Ανεξάρτητα από το πού και πότε βρίσκεστε στο Σύμπαν, η σκοτεινή ενέργεια είναι πάντα εκεί, φαινομενικά ποτέ δεν γίνεται ισχυρότερη, ποτέ δεν γίνεται ασθενέστερη.
Αλλά οι μετρήσεις της ισχύος της σκοτεινής ενέργειας που έγιναν τις τελευταίες δύο δεκαετίες έχουν εγείρει ερωτήματα σχετικά με αυτό το «φαινομενικά». Αντίθετα, τείνουν προς μια απειλητική κατεύθυνση, υποδεικνύοντας ότι η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να γίνεται ισχυρότερη με τον χρόνο. Ωστόσο, αυτές οι μετρήσεις δεν αρκούν για να ανακηρυχθεί αυτό ως γεγονός παρατήρησης, επειδή οι αβεβαιότητες είναι περισσότερο από αρκετά μεγάλες για να φιλοξενήσουν μια σταθερή τιμή «δεν υπάρχει τίποτα να δούμε εδώ». Έτσι, δεν υπάρχει συναγερμός (ακόμα), αλλά πάντα μου φαινόταν ενδιαφέρον το γεγονός ότι τα δεδομένα τείνουν να προτιμούν αυτό το σενάριο.
Όταν η σκοτεινή ενέργεια γίνεται ισχυρότερη με τον χρόνο, της δίνουμε ένα νέο όνομα: σκοτεινή ενέργεια-φάντασμα, επειδή (α) η πιθανότητά της παραβιάζει ορισμένες υποθέσεις σχετικά με τη φύση της ενέργειας στο Σύμπαν και (β) είναι ένα πολύ ωραίο όνομα. Σε ένα σύμπαν με φανταστική σκοτεινή ενέργεια, η επιταχυνόμενη διαστολή μεταπίπτει από τον αργό και ήρεμο ρυθμό που παρατηρούμε σήμερα σε μια ανεξέλεγκτη φρενίτιδα που κυριολεκτικά διαλύει το Σύμπαν.
Το σενάριο που ονομάζεται κατάλληλα «Big Rip» (Μεγάλο Σκίσιμο), το χρονοδιάγραμμα των γεγονότων εξαρτάται από το πόσο ισχυρή μπορεί να γίνει η σκοτεινή ενέργεια. Στη χειρότερη περίπτωση, η διασκέδαση θα μπορούσε να ξεκινήσει σε λίγα μόνο δισεκατομμύρια χρόνια (πράγμα τρομακτικά σύντομο αν σκεφτεί κανείς ότι το ίδιο το Σύμπαν έχει ηλικία μόλις 13 και πλέον δισεκατομμυρίων ετών). Ακόμη και οι βαρυτικά συνδεδεμένες δομές δεν θα επιβιώσουν από την επακόλουθη φανταστική αποκάλυψη. Η τοπική ομάδα θα διαλυθεί, μαζί με τον Γαλαξία μας, ακολουθούμενη από το ηλιακό μας σύστημα, ακολουθούμενη από τους πλανήτες….ακολουθούμενη από εσάς, εμένα, τα κύτταρά μας, τα μόρια μας, τα άτομά μας, τα πάντα.
Και αυτό δεν λέγεται απλώς Μεγάλη Ρήξη επειδή η ύλη διαλύεται. Το διάστημα αυτοκαταστρέφεται. Αν επιλέξετε δύο τυχαία σημεία, ανεξάρτητα από το πόσο κοντά είναι μεταξύ τους, σε αρκετά σύντομο χρονικό διάστημα, θα απέχουν απείρως. Αυτό καταρρίπτει όλα όσα γνωρίζουμε για την κανονικότητα του ιστού του χωροχρόνου, οπότε το Μεγάλο Σκίσιμο είναι σαν μια εσωτερική ιδιομορφία: Ολόκληρο το Σύμπαν γίνεται παράλογο, με όλες τις έννοιες των αποστάσεων να καταστρέφονται.
Η μεγάλη σύνθλιψη
Το Σύμπαν διαστέλλεται- ο Έντουιν Χαμπλ το διαπίστωσε αυτό τη δεκαετία του 1920. Αλλά δεν χρειαζόταν να διαστέλλεται. Όταν ο Άλμπερτ Αϊνστάιν διατύπωσε για πρώτη φορά τη γενική σχετικότητα και εφάρμοσε αυτές τις εξισώσεις στην εξέλιξη του Σύμπαντος (γιατί, γιατί όχι;), ανακάλυψε ότι η φυσική κατάσταση του σύμπαντος ήταν να βρίσκεται σε κίνηση. Προσπάθησε να το διορθώσει αυτό προσθέτοντας μια κοσμολογική σταθερά, επειδή εκείνη την εποχή όλοι πίστευαν ότι το Σύμπαν ήταν στατικό, αλλά αυτό είναι μια άλλη ιστορία.
Όμως το ίδιο το Σύμπαν δεν το ένοιαζε αν διαστέλλεται ή συστέλλεται- όσο ήταν δυναμικό, η γενική σχετικότητα έλεγε ότι ήταν μια χαρά. Ένας Ρώσος φυσικός, ο Αλεξάντερ Φρίντμαν, ανακάλυψε ότι η εξέλιξη του Σύμπαντος εξαρτιόταν από το περιεχόμενό του. Αν ξεκινήσουμε με μια αρχική διαστολή, η αμοιβαία βαρύτητα όλων των υλικών μέσα στο Σύμπαν μπορεί να αλλάξει αυτή τη διαστολή, ανάλογα με το από τι είναι φτιαγμένα αυτά τα υλικά και πόσα υλικά υπάρχουν.
Οι σημερινές παρατηρήσεις του σύμπαντος αποκαλύπτουν ότι δεν υπάρχει ούτε κατά διάνοια αρκετή ύλη για να επιβραδύνει, πόσο μάλλον να αντιστρέψει, τη διαστολή του. Και αυτό χωρίς καν να ληφθεί υπόψη η σκοτεινή ενέργεια, η οποία επιταχύνει την ίδια διαστολή.
Αλλά υπάρχουν πολλά που δεν γνωρίζουμε για τη σκοτεινή ενέργεια – όπως, για παράδειγμα, τι είναι, γιατί κάνει αυτό που κάνει και τι θα κάνει στο μέλλον. Είναι πολύ πιθανό η σκοτεινή ενέργεια όχι απλώς να εξελιχθεί, αλλά να αλλάξει, να διασπαστεί σε κάποιο άλλο είδος ενέργειας ή ακόμη και σε σωματίδια, αυξάνοντας την ύλη στο Σύμπαν μας (κάτι τέτοιο συμβαίνει συνεχώς στην κβαντική θεωρία πεδίου, οπότε δεν αποκλείεται).
Η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να εξελιχθεί με τέτοιο τρόπο ώστε η τρέχουσα φάση της επιταχυνόμενης διαστολής να είναι απλώς μια παροδική μόδα και, κάποια στιγμή στο μέλλον, η διαστολή του Σύμπαντος θα επιβραδυνθεί, θα σταματήσει και στη συνέχεια θα αντιστραφεί. Αν υποθέσουμε ότι θα συνεχίσει αμείωτη αυτή τη νέα, αντίστροφη πορεία, τότε το σύμπαν θα εισέλθει σε αυτό που ονομάζεται Μεγάλη Κρίση.
Μια μάλλον περιγραφική ονομασία, η Μεγάλη Κρίση θα σημάνει την αντιστροφή όλων αυτών των δισεκατομμυρίων ετών κοσμικής ιστορίας: Ο κοσμικός ιστός θα συρρικνωθεί, οι γαλαξίες θα συγκρουστούν μεταξύ τους, οι θερμοκρασίες και οι πιέσεις θα αυξηθούν και θα μετατρέψουν την ύλη σε πλάσμα, τα άτομα και οι πυρήνες θα συντριβούν, η σούπα των υποατομικών σωματιδίων θα μετατραπεί σε καταστάσεις υψηλότερης ενέργειας, και τότε…
Λοιπόν, δεν είμαστε σίγουροι τι θα συμβεί τότε. Όπως δεν καταλαβαίνουμε τις αρχικές στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης, έτσι δεν καταλαβαίνουμε και τις τελευταίες στιγμές της Μεγάλης Σύνθλιψης. Η απάντηση βρίσκεται πιθανότατα στον κόσμο της κβαντικής βαρύτητας, η οποία παραμένει ένα άλυτο πρόβλημα της φυσικής. Ίσως να υπάρχει μια μικρότερη δυνατή κβαντική κατάσταση που μπορεί να επιτύχει το Σύμπαν και να αναπηδήσει από αυτήν. Ίσως τα branes (υψηλότερης διάστασης εκδοχές των χορδών) να αναπηδούν το ένα από το άλλο σε αυτή την ακραία κατάσταση, πυροδοτώντας μια νέα Μεγάλη Έκρηξη.
Ή ίσως αυτό να είναι το τέλος: μια βαρυτική ιδιομορφία, ένα σημείο άπειρης πυκνότητας, η μόνη ταφόπλακα για το σύμπαν που ξέρουμε και αγαπάμε.
Η μετάβαση φάσης
Αν αυτό δεν ήταν αρκετά δυσάρεστο για εσάς, σκεφτείτε αυτό: Ίσως το Σύμπαν να φτάσει κάποια περίεργη φυσική στα άκρα και να διαλυθεί σε μια λάμψη ενέργειας. Το καλύτερο μέρος; Δεν θα το καταλάβουμε καν ότι έρχεται.
Το πρώιμο σύμπαν υπέστη μια σειρά από ταραχώδεις μεταβάσεις φάσεων, καθώς οι θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης διαχωρίστηκαν η μία από την άλλη. Το τελευταίο τέτοιο γεγονός διαχώρισε την ασθενή πυρηνική από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη, αφήνοντας πίσω του ένα σύμπαν γεμάτο με τα σωματίδια και την ακτινοβολία που γνωρίζουμε και αγαπάμε σήμερα.
Αλλά μπορεί να μην έχει τελειώσει.
Προφανώς, η τελευταία μετάβαση οδήγησε σε μια κάπως σταθερή κατάσταση, καθώς τα πράγματα δεν έχουν αλλάξει (τουλάχιστον σε θεμελιώδες κβαντικό επίπεδο) εδώ και πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά αυτό δεν εγγυάται ότι η σημερινή διαμόρφωση του κβαντικού κενού είναι η πραγματική κατάσταση με τη χαμηλότερη ενέργεια, η πιο σταθερή κατάσταση. Θα μπορούσαμε να είμαστε απλώς μετασταθής, που σημαίνει ότι το κενό είναι σταθερό όσο δεν συμβαίνει τίποτα σοβαρό.
Δυστυχώς, διάφορα πράγματα συμβαίνουν συνεχώς στο Σύμπαν, και οι τυχαίες κβαντικές ταλαντώσεις θα μπορούσαν να στείλουν το κενό με ορμή στην πραγματική βασική του κατάσταση, η οποία θα ερχόταν με μια συλλογή δυνάμεων, σωματιδίων και πεδίων που είναι η διαμόρφωση με τη χαμηλότερη δυνατή ενέργεια – και δεν σχετίζεται με τα σωματίδια και τις δυνάμεις στο σημερινό μας Σύμπαν. Αυτή η μετάβαση φάσης θα ξεκινούσε σε κάποιο τυχαίο σημείο του σύμπαντος και θα έτρεχε προς τα έξω με την ταχύτητα του φωτός, περιλαμβάνοντας μέσα της ένα ολοκαίνουργιο είδος σύμπαντος, σχεδόν σίγουρα ασύμβατο με το είδος της ζωής, της χημείας, ακόμη και της ατομικής φυσικής που το Σύμπαν μας έχει καταφέρει να επινοήσει.
Επειδή αυτή η φούσκα μετάβασης φάσης διαστέλλεται με την ταχύτητα του φωτός, δεν θα υπήρχε καμία προειδοποίηση για την άφιξή της. Μια μέρα, απλά θα συνεχίζαμε τις δουλειές μας και μετά θα ανοιγόκλεινε το μάτι: Το νέο Σύμπαν παίρνει τη θέση του. Όποια σωματίδια και αν αποτελούσαν τα σώματά μας και όποιες δυνάμεις τα κρατούσαν ενωμένα θα εξαφανίζονταν, για να αντικατασταθούν από μια νέα κβαντική διαμόρφωση.
Κοιμηθείτε καλά.
Το πάρτι δεν σταματάει ποτέ
Ίσως όλος αυτός ο συντριπτικός αρνητισμός σχετικά με το τέλος του Σύμπαντος να είναι αυτός που ώθησε τον νομπελίστα Roger Penrose το 2010 να προτείνει έναν εντελώς διαφορετικό μηχανισμό για τη μακροπρόθεσμη τύχη του Σύμπαντος, κάτι που ονομάστηκε σύμμορφη κυκλική κοσμολογία ή CCC.
Αν ακολουθήσουμε τη γραμμή σκέψης πίσω από τον θερμικό θάνατο του Σύμπαντος μέχρι το τελικό του συμπέρασμα, το Σύμπαν είναι τόσο εκτεταμένο και τόσο ψυχρό που κάθε μεμονωμένο σωματίδιο απομονώνεται από όλα τα άλλα. Αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι οτιδήποτε, αλλά γενικά θα είναι τα ελαφρύτερα γνωστά υποατομικά σωματίδια: ηλεκτρόνια, νετρίνα, ίσως η σκοτεινή ύλη και τα φωτόνια μηδενικής μάζας.
Για να λειτουργήσει το CCC, το μοντέλο υποθέτει ότι όλα τα σωματίδια τελικά διασπώνται σε φωτόνια. Κανένας φυσικός δεν πιστεύει ότι αυτό είναι εφικτό (ούτε καν ο Penrose), αλλά ποιος ξέρει τι μπορεί να μαγειρέψει το Σύμπαν στο απώτερο μέλλον. Μόλις όλα τα σωματίδια μετατραπούν σε φωτόνια, μένει ένας χωροχρόνος χωρίς χαρακτηριστικά: χωρίς σημεία αναφοράς, χωρίς οδοδείκτες, χωρίς καμία έννοια με την οποία θα μπορούσατε να διακρίνετε το «εδώ» από το «εκεί» – ή πραγματικά το «οπουδήποτε».
Ο Penrose διαπίστωσε ότι η τελική κατάσταση αυτού του Σύμπαντος μπορεί να απεικονιστεί στην αρχική κατάσταση ενός νέου σύμπαντος. Στην ουσία, το απώτερο μέλλον του σύμπαντος γίνεται η μεγάλη έκρηξη ενός νέου, και το δικό μας σύμπαν είναι απλώς ένα από ένα άπειρο σκέλος που αναδύεται πάντα απρόσκοπτα το ένα από το άλλο.
Αν και το CCC είναι σχεδόν σίγουρα λάθος, όταν πρόκειται για το τέλος του Σύμπαντος, οι λανθασμένες ιδέες μπορούν ακόμα να είναι χρήσιμες και διδακτικές. Μπορεί να μάθουμε κάτι από την ιδέα αυτή, ή από οποιαδήποτε άλλη πρόταση για το συμπαντικό τέλος. Δυστυχώς (ή ευτυχώς, ανάλογα με την οπτική σας γωνία), δεν θα είμαστε εδώ για να ελέγξουμε άμεσα ποια από αυτές τις ιδέες ή τις συναφείς έννοιες είναι σωστή.
Όμως, εξακολουθεί να είναι διασκεδαστικό να το σκεφτόμαστε.
