esittely
Universumillamme on alku. Ja jonain päivänä sekin tulee loppumaan – mutta mikä? Kun kosmos laajenee ja tähdet ja galaksit himmenevät, tuleeko kaikesta hitaasti kylmempää ja eristäytynempää? Voisiko maailmankaikkeuden laajenemista kiihdyttävä pimeä energia lopulta hajottaa avaruus-ajan? Voisiko maailmamme ja muu maailmankaikkeus jonakin päivänä vain lakata olemasta ilman varoitusta? Tässä jaksossa Steven Strogatz keskustelee äärimmäisestä suuresta finaalista Katie Mack, teoreettinen kosmologi Perimeter Institute for Theoretical Physicsissä Waterloossa, Kanadassa. Mack on myös kirjoittanut Kaiken Loppu (Astrofyysisesti puhuen), julkaistiin elokuussa 2020, jossa hän kuvaili viisi skenaariota, jotka tutkijat ovat tunnistaneet miten maailmankaikkeus voi päättyä.
Kuuntele Apple Podcastit, Spotify, Google Podcastit, nitoja, Kääntää tai suosikki podcasting-sovelluksesi, tai voit suoratoista se osoitteesta Quanta.
Jäljennös
Steven Strogatz (00:03): Olen Steve Strogatz, ja tämä on The Joy of Why, podcast osoitteesta Quanta-lehti joka vie sinut joihinkin matematiikan ja luonnontieteen tämän hetken suurimmista vastaamattomista kysymyksistä. Tässä jaksossa aiomme kysyä, miten se kaikki päättyy?
(00:18) Kuvittele, että kävelet eräänä päivänä kaupungissa. Kukottelet sisään ja ulos muista jalkakäytävällä kävelevistä jalankulkijoista. Kuulet autojen huminaa, hiljaisia keskusteluja tihkuvan läheisistä kahviloista. Tämä on jokapäiväinen maailmamme sellaisena kuin sen tunnemme. Mutta mitä tapahtuu, jos jonain päivänä tuo maailma yksinkertaisesti romahtaa ja lakkaa olemasta? Miltä tuntuisi, jos kaikki yhtäkkiä päättyisi? Tiedämme, että tähdillä, mukaan lukien oma aurinkomme, on rajallinen elinikä. Ne palavat loppuun jonakin päivänä, vaikka se ei olisikaan meidän elinaikanamme. Mutta entä galaksimme? Tai koko universumi? Millainen on kaiken loppu? Ja kuinka se voisi tapahtua?
(01:00) Tämä ei ole supersankarielokuvan luonne. Tämä on teoreettisen fysiikan tyyppi, jota tohtori Katie Mack ajattelee paljon. Dr. Mack on teoreettinen kosmologi Perimeter Institute for Theoretical Physicsissa Waterloossa, Kanadassa, noin tunnin matkan päässä Torontosta. Hän on Stephen Hawkingin kosmologian ja tieteen viestintätutkimuksen johtaja, jossa yksi hänen tavoitteistaan on tehdä fysiikasta helpommin yleisön saatavilla. Dr. Mack on myös kirjoittanut hyvän vastaanoton kirjan, Kaiken Loppu (Astrofyysisesti puhuen), julkaistiin elokuussa 2020. Siinä kuvataan viisi pääteoriaa siitä, kuinka tiedemiehet ajattelevat maailmankaikkeuden päättyvän. Katie, kiitos että liityit joukkoomme tänään.
Katie Mack (01:47): Kiitos paljon, että sain minut.
Strogatz (01:48): Se on todellinen herkku meille. Voinko aloittaa henkilökohtaisella kysymyksellä? Mikä sai sinut tähän aiheeseen – maailmankaikkeuden loppua ajatteluun? Miksi, miksi se tarttuu sinuun?
Mack (01:56): Tiedätkö, luulen sen olevan vain osa yleistä uteliaisuuteni kosmosta kohtaan. Kasvoin ajatellut paljon maailmankaikkeuden alkua, alkuräjähdystä. Tiedätkö, kaikki nämä suuret kysymykset siitä, mistä olemme kotoisin. Ja jossain vaiheessa kosmologian opintojeni kautta törmäsin jatkuvasti tähän loppuun liittyvään kysymykseen. Joten muistan lukeneeni suuresta repeämisestä – yhdestä näistä mahdollisuuksista, joissa universumi tavallaan repeytyy itsekseen – kun olin ylioppilaskoulussa, ja olin vain kiehtonut ajatus siitä, että maailmankaikkeus voisi päättyä tällä todella väkivaltaisella tavalla. Ja sitten, kun jatkoin kosmologian tutkimusta, törmäsin tyhjiöhajoamiseen – tiedätkö, tämänkaltaiseen universumin äkilliseen loppumiseen – ja kiehtoi vain ajatus, että maailmankaikkeus voisi välähtää pois olemassaolosta ilmeisesti ilman syytä. .
(02:46) Ja kaikki nämä aiheet vain nousivat esiin ammatillisessa työssäni tekemässäni lukemisessa. Ja halusin vain tutkia sitä lisää. Ja halusin kertoa tämän tarinan, jota ei mielestäni kerrota kovin usein sellaisessa julkisessa keskustelussa kosmologiasta. Paljon puhutaan alusta, alkuräjähdyksestä, mutta hyvin vähän lopusta.
(03:05) Ja luulen, että se on vain jotain, joka on aina kiehtonut minua aina kun olen kohdannut sen. Vain nähdä keskusteluja siitä, kuinka universumimme lopullinen evoluutio voisi viedä päätökseen ja mitä se kertoo siitä, mitä nyt tapahtuu. Kosmoksen rakenteesta, olemassaolon yleisestä muodosta. Se on minusta kiehtova kysymys.
Strogatz (03:27): Joo, tarkoitan, se on - mielestäni on melko luonnollista ihmetellä. Luulen, että useimmat meistä, jotka ovat kiinnostuneita tieteestä tai vain suuria kysymyksiä elämästä, ihmettelevät sitä.
(03:38) Tässä on yksi, josta meidän pitäisi mielestäni aloittaa: lämpökuolema, skenaario, jota kutsumme universumin lämpökuolemaksi, joka on ollut olemassa jo pitkään. Kerro meille siitä, koska ymmärrän, että se saattaa olla sinun mielestäsi todennäköisin.
Mack (03:50): Joo, lämpökuolema on siis se, jota pidetään fysiikassa hyväksytyimpänä. Sitä kutsutaan joskus puhekielessä Big Freezeksi. Lämpökuoleman taustalla on ajatus, että tiedämme, että maailmankaikkeus laajenee, ja tiedämme, että laajeneminen kiihtyy. Joten galaksit, jotka ovat ulkona kaukaisessa universumissa, ovat tulossa kauemmaksi meistä. He ovat yhä kauempana toisistaan. Ja tämä laajentuminen jatkuu, ja se kiihtyy ajan myötä. Emme tiedä miksi se kiihtyy - osoitan vain sen. Tällä hetkellä sen [arvataan] johtuvan jostain, jota kutsumme pimeäksi energiaksi. Emme tiedä mitä pimeä energia on, mutta se on jotain saa maailmankaikkeuden laajenemaan nopeammin.
(04:23) Ajatuksemme pimeästä energiasta sisältävät mahdollisuuden, että pimeä energia on vain eräänlainen maailmankaikkeuden ominaisuus, jota kutsutaan kosmologiseksi vakioksi, jossa jokaiseen avaruuteen on rakennettu jonkinlainen venyvyys. Ja kun meillä on enemmän tilaa, kun maailmankaikkeus laajenee, meillä on myös enemmän joustavuutta, koska meillä on enemmän sitä pimeää energiaa, enemmän tuota kosmologista vakiota. Ja niin universumi vain laajenee ja laajenee ja laajenee.
(04:48) Ja jos näin on, jos näin todella tulee tapahtumaan, saat jokaisen galaksin tai galaksijoukon yhä enemmän eristyksissä kaikista muista, ja maailmankaikkeudesta tulee enemmän. ja tyhjempi, enemmän ja enemmän hajanainen, kylmempää ajan myötä. Koska tiedäthän, tiedämme, että aivan alussa maailmankaikkeus oli hyvin kuuma ja tiheä. Se on laajentunut siitä lähtien. Se jäähtyy, se hajaantuu. Tämä siis jatkuu loputtomiin. Ja näin tapahtuu, jos olet galaksissa, joka on yhtäkkiä eristetty, koska kaikki muut galaksit ovat niin kaukana, silloin ei ole vuorovaikutusta, galakseja ei tule sisään ja tuo uutta kaasua muodostamaan uusia tähtiä. Sinä galaksina poltat kaikki tähdet, jotka sinulla on. Poltat kaiken vedyn läpi, joten et voi tehdä uusia tähtiä. Tähdet kuolevat, palavat ja pimenevät.
(05:36) Siellä on joukko mustia aukkoja. Lopulta, jos jätät mustan aukon yksin riittävän pitkäksi aikaa, se tavallaan säteilee energiaansa pois – mustat aukot haihtuvat, kaikki hajoaa tähän epäjärjestyneeseen energiaan. Joten kaikki, mikä oli tässä galaksissa, säteilee pois. Aine hajoaa ja hajoaa. Ja sinulla olisi vain tämä epäjärjestynyt energia, vain eräänlainen hukkalämpö, jos ajattelet sillä tavalla, kaikista olemassa olevista asioista.
(06:01) Ja kun pääset vaiheeseen, jossa kaikki on rappeutunut, saavutat niin sanotun maksimientropian. Joten termodynamiikan toinen pääsääntö kertoo meille, että entropia tai häiriö lisääntyy tulevaisuudessa. Ja tiedäthän, [samasta] syystä sinulla ei voi olla ikuista liikkuvaa konetta, koska jos yrität saada jotain pyörimään ikuisesti, se hajoaa, se menettää energiaa kitkan ja lämmön vuoksi, ja se hajoaa. Samoin universumissa kaikki hajoaa hukkalämmöksi. Ja siksi sitä kutsutaan lämpökuolemaksi. Se on, että sinulla on kaikki hajoamiseen epäjärjestyneeksi energiaksi, ja saavutat tämän maksimaalisen entropiatilan, jossa ei enää voi tapahtua epäjärjestystä, missä kaikki on vain tavallaan täysin merkityksetöntä. Pohjimmiltaan se on täysin, täysin rakenteeton.
(06:49) Se on universumin lopullinen lämpökuolema. Ja ihmiset pitävät sitä masentavana tapana edetä, koska päädyt siihen, että kaikki on hyvin kylmää ja pimeää, tyhjää ja eristettyä ja vain rappeutuu ikuisesti.
Strogatz (07:03): Ymmärrän miksi annat sille nimen Big Freeze, koska lämpökuolema saa sen kuulostamaan siltä, että siitä tulee kuuma. Jos taas kuulen sinua oikein, tämä on haaleaa tai pahempaa.
Mack (07:11): Aivan. Joo. Ja tässä tapauksessa "lämpö" on tavallaan sanan teknistä, fysikaalista merkitystä, jossa eräänlainen koko luomakunnan hukkalämpö.
(07:19) Mutta valoisa puoli on, että kestää todella kauan ennen kuin se tapahtuu. Joten vasta noin 100 miljardin vuoden kuluttua emme voi nähdä muita galakseja, koska ne ovat liian kaukana ja liikkuvat liian nopeasti. Tiedät siis, että jotkin galaksimme vähiten massiivisista tähdistä voivat kestää noin biljoonaa vuotta. Meillä on siis aikaa, ennen kuin universumissamme tulee kylmää, pimeää ja tyhjää, jos menemme siihen suuntaan.
Strogatz (07:41): Tyhjyys on toinen mielenkiintoinen puoli tässä tilan venymisen vuoksi. Se ei ole vain todella mieto, homogeeninen ja sekava, vaan se on myös hyvin yksinäinen. Kuten kaikki on niin erillään kaikesta muusta.
Mack (07:56): Aivan. Ja todella mielenkiintoinen näkökohta siinä on, että pääset tiettyyn pisteeseen, jossa meillä ei ole todisteita muiden galaksien olemassaolosta. Ei tule olemaan suoria havaintoja siitä, että alkuräjähdys tapahtui, koska emme pysty näkemään sitä laajenevaa maailmankaikkeutta. Emmekä voi sanoa: "No, jos maailmankaikkeus kasvaa nyt, sen on täytynyt olla pienempi ennen." Emme pysty näkemään sellaista alkuräjähdystä jäänyttä valoa, kosmista mikroaaltotaustaa, jonka avulla voimme tutkia hyvin, hyvin varhaista universumia. Se ei ole vain kylmä, pimeä ja tyhjä universumi, se on universumi, jossa on hyvin vähän opittavaa, koska emme pysty näkemään asioita välittömän ympäristömme ulkopuolella.
Strogatz (08:34): Luulen, että jos joku on hämmentynyt - en usko, että kukaan olisi - viittaus "meihin", et todella tarkoita sitä, vai mitä? Emme ole täällä, emme ole lähellä nähdäksemme mitään siinä vaiheessa. Olemme myös hajotettuja.
Mack (08:45): Olemme kauan poissa. Tarkoitan, että aurinko tulee jossain vaiheessa niin kirkkaaksi, että se kiehuu pois maan valtameristä. Ja se vie vain noin miljardi vuotta. Meillä on siis puoli miljardia ja miljardi vuotta ennen kuin maapallo on täysin asumiskelvoton. Niin, tämä on jo kauan ohi. Mitä tahansa tuleekaan jälkeenmme, tai jos onnistumme luomaan pieniä älykkäitä koneita, jotka voivat jatkaa tietoisuuttamme, tai jos leviämme tähtiin ja tiedättekö, asumme muissa paikoissa ja hyödynnämme sitä vähän energiaa, joka näissä on jäljellä. kuolevia tähtiä. Jossain vaiheessa, tiedäthän, meillä loppuu tekemistä, koska energiaa ei ole riittävästi keskitetty oikealla tavalla sen käyttämiseen.
Strogatz (09:26): Oletetaan, että uskomme siihen tila ja aika kvantisoidaan kuten, a la kvanttipaino asioihin Planckin pituuden mittakaavassa. Jos on olemassa vain rajallinen määrä avaruus- ja aikapaketteja, suuri määrä, mutta rajallinen määrä, jopa lämpökuoleman skenaariossa, eikö tapahtuisi toistumista, jossa jokainen tila lopulta - tarkoitan todella, todella pitkien aikaskaalojen alla - tule takaisin? Se ei olisi loppu edes lämpökuoleman jälkeen.
Mack (09:54): Puhun tästä kirjan lämpökuoleman luvussa, ikuisen toistumisen ideasta. Joo, joten on yksi tapa tarkastella lämpökuolemaa, jossa olet tavallaan tässä ikuisessa lämpökuoleman tilassa, jossa entropia on maksimoitu. Mutta jopa maksimaalisessa entropiatilassa sinulla voi olla satunnaisia vaihteluita, joissa jotain voi tulla yhteen. Ja on ollut mielenkiintoisia laskelmia, joissa voit laskea täysin homogeenisen epäjärjestyneen universumin perusteella, kuinka kauan kestää, ennen kuin flyygeli kokoontuu satunnaisesti keskelle universumia, aivan tyhjyyden keskelle.
(10:29): Ja se on todella, todella iso luku, eikö niin? Mutta jos sinulla on tämä todella ikuinen tila, niin se tapahtuu. Se tapahtuu äärettömän monta kertaa jollain toistuvalla aikaskaalalla. Ja voit laajentaa sitä ja sanoa, että jos flyygeli voi koota itsensä, niin voi kokoaa myös maapallo, niin voi myös galaksi, niin voi koko maailmankaikkeudessa koskaan ollut tila. Joten kun pääset siihen pisteeseen, voit sanoa, että tällä hetkellä, juuri nyt, atomien ja molekyylien erityinen jakautuminen maailmankaikkeudessa juuri nyt, tässä vaiheessa, sen täytyy olla mahdollista tapahtua uudelleen - todella , todella pitkä aika, mutta tämän on oltava mahdollista toistua. Ja sitten maailmankaikkeus vain kehittyy kohti kuolemaa jälleen, tästä pisteestä.
(11:13) Ja niin pääset tähän ajatukseen, jossa jokainen hetki, joka on koskaan tapahtunut universumin historiassa, voi toistua, äärettömän monta kertaa. Ja se on todella mieleenpainuva konsepti. Nyt tästä on kirjallisuudessa väitteitä, onko tämä järkevä laskelma vai ei. Mutta se tuo tavallaan takaisin – Nietzsche kirjoitti muistiin painajaisskenaarion, joka perustui tähän ajatukseen. Että sinä elät saman hetken yhä uudelleen ja uudelleen ikuisesti. Ja eikö se olisi kauheaa? Ja tiedätkö, ehkä se on fyysisesti mahdollista, ehkä se on asia, joka voi tapahtua. Kirjallisuus kiertää tavallaan edestakaisin siitä, pitäisikö sinun ajatella tätä tällä tavalla vai ei. Mutta se on mielenkiintoista. Ja tähän mahdollisuuteen liittyy myös se, että -. Jos a, jos flyygeli voi koota itsensä maailmankaikkeudessa, niin voivatko yksittäiset aivot, jotka luulevat kokeneensa koko kosmoksen? Tätä kutsutaan Boltzmannin aivohypoteesiksi.
Strogatz: Voi, olen kuullut siitä. En tiennyt mikä se oli. OK, siistiä.
Mack (12:12): Joten ehkä kaiken olemassa olevan sijasta on aivot, jotka tällä hetkellä luulevat käyvänsä tätä keskustelua ja ovat eläneet koko elämän 13.8 miljardia vuotta vanhassa universumissa. Ja sitten jossain vaiheessa tuo aivot vain välkkyvät pois olemassaolosta, koska se oli satunnainen kokoelma hiukkasia tyhjässä lämpökuoleman jälkeisessä universumissa.
Strogatz: OK…
Mack (12:33): Voit siis tehdä tämänkin laskelman. Ja jos teet tämän laskelman tietyllä tavalla, huomaat sen olevan paljon todennäköisempää kuin maailmankaikkeuden olemassaolo.
Strogatz: Huh huh.
Mack (12:42): On paljon todennäköisempää tuottaa yksittäiset aivot, jotka luulevat olevansa universumissa, kuin uuden alkuräjähdyksen ja sitten todellisen kosmoksen. Mutta jälleen kerran, on olemassa erilaisia tapoja laskea se, jolloin saat erilaisia vastauksia. Joten tämä on toinen osa kysymystä, onko edes järkeä tehdä näitä laskelmia? Ja jos teet tämän laskelman, huomaat, että olemme todennäköisemmin satunnaisia ajatuksia satunnaisissa aivoissa, jotka ovat vain olemassa tyhjiössä. Se ei kerro sinulle välttämättä, se on maailmankaikkeuden todennäköinen skenaario, se kertoo sinulle, että nämä laskelmat eivät ole hyödyllisiä, eivätkä ne todellakaan ole järkeä kosmoksen kontekstissa, ja jotain olettamuksistamme täytyy olla pielessä. Mutta kuinka käsitellä tätä mahdollisuutta äärettömästä universumista, jossa mitä tahansa voi tapahtua äärettömän monta kertaa, on todella mielenkiintoinen kysymys kosmologiassa, kun pääset näihin todella, todella suuriin aikaskaaloihin.
Strogatz (13:36): Selvä, no, kiitos, että annoit minulle sen. OK. Mutta haluan varmistaa, että pääsemme joihinkin näistä muista.
Se oli skenaario #1, lämpökuolema, Big Freeze ja tämä mukava alaviite ikuisesta toistumisesta luonnossa, luonnossa - en halua sanoa paradokseja, mutta todella mieltä painavia pohdintoja, joita se tuo mukanaan. ylös. OK, siirrytään kohtaan #2. Mikä on Big Rip?
Mack (13:58): Joten Big Rip on idea, joka palaa tähän pimeän energian kysymykseen. Emme tiedä, mikä saa maailmankaikkeuden laajenemaan nopeammin. Kutsumme sitä "pimeäksi" energiaksi, koska emme tiedä mitä se on. Mutta on jotain, joka nopeuttaa maailmankaikkeuden laajenemista. Jos se on vain kosmologinen vakio, jos se on vain kosmoksen ominaisuus, niin tiedämme kuinka se menee. Tiedätkö, se johtaa meidät lämpökuolemaan, jossa kaikki galaksit ovat maksimaalisesti eristettyjä, ja sitten ne haalistuvat.
(14:23): Mutta pimeällä energialla on muitakin hypoteettisia mahdollisuuksia. On joitakin, joissa sen sijaan, että se olisi vain jatkuva tausta kosmoksessa, se on jotain dynaamista. Se on jotain, joka voi muuttua ajan myötä. Ja erityisesti, voit kirjoittaa yhtälöitä jollekin sellaiselle, joka tehostuu ajan myötä. Missä tahansa tämä on sellainen joustavuus, joka on rakennettu kosmokseen, se on dynaaminen kenttä, energiakenttä, ja se voimistuu ajan myötä. Ja niin, että se alkaa venyttää maailmankaikkeutta yhä nopeammin. Ei vain aiheuta kiihtyvyyttä, vaan rakentuu esineiden sisällä.
(14:57) Yksi asia siis kosmologisesta vakiosta. Jos kosmologinen vakio on olemassa, sen tiheys on vakio universumissa. Se tarkoittaa, että jos piirrät pallon tietyn alueen ympärille, siinä on tietty määrä kosmologista vakiota. Ja vaikka maailmankaikkeus laajenee, sillä alalla on edelleen sama määrä, eikö niin? Kosmologinen vakio pysyy samana. Maailmankaikkeudessa, jossa on niin sanottu "fantomi" pimeä energia, pimeän energian määrä kyseisessä sfäärissä kasvaisi ajan myötä. Jos sinulla olisi esimerkiksi galaksi, joka asuisi tuolla pallolla ja se on gravitaatiosidonnaisesti sidottu ja kaikki on tavallaan koossa painovoiman vaikutuksesta, kosmologisessa vakiouniversumissa, se on hyvä. Radat eivät muutu. Galaksi pysyy sellaisena kuin se on. Maailmankaikkeudessa, jossa on haamupimeää energiaa, tämän pallon sisällä oleva venyvyys kasvaa. Pimeä energia kerääntyy ja se voi repiä galaksin erilleen. Se voisi vetää tähdet pois galaksista, se voisi vetää planeettoja pois tähdistä, ja se vain rakentuisi ja rakentuisi esineiden sisällä.
(15:55) Joten sen sijaan, että tilanne, jossa kaikki pimeä energia tekee vain siirtämällä kaukaisia asioita pois toisistaan, luoden vain lisää tyhjää tilaa, se itse asiassa venyttäisi asioita sisältäpäin. Sanon usein ihmisille, kuten: "Voi, tiedätkö, maailmankaikkeus laajenee, mitä tapahtuu, kun kaukaiset galaksit ovat etääntymässä toisistaan. Mutta tämä huone ei laajene." Universumissa, jossa on haamupimeää energiaa, tämä huone laajenee lopulta.
Strogatz: Näen.
Mack (16:19): Joten mitä se tekisi, se alkaisi rakentaa todella suuria mittakaavoja. Joten se repiisi vanhat galaksijoukot erilleen. Se vetäisi tähdet pois galaksin reunalta. Mutta siitä tulisi yhä voimakkaampi, niin että se alkaisi vetää planeettoja pois tähdistä, alkaisi viedä kuuta pois planeetoilta ja rakentaa planeettojen sisään ja lopulta räjäyttää planeetan itse. Ja sitten se muuttuu yhä voimakkaammaksi, kun se menee alaspäin, ja lopulta repitään molekyylejä, atomeja ja lopulta repeytetään itse maailmankaikkeus.
Strogatz (16:50): Onko siis todella niin, että tämän kuvaamasi kuvan alla se on kuin laskeutuisi pituusasteikkojen läpi suurimmasta pienimpään. Meneekö siinä järjestyksessä?
Mack (17:00): No, mitä se on, se voimistuu. Joten se purkaa heikoimmin sidotut asiat ensin, suurimmat asiat ovat heikoimmin sidottuja. Ja sitten kun saavutat yhä pienempiä mittakaavoja, alat pitää atomisidonnasta, ydinsidoksesta. Joten vain vahvemmat siteet.
Strogatz: Näen. Näen.
Mack: Se tavallaan kerääntyy siinä mielessä.
Strogatz (17:18): Vau, se on mielenkiintoinen tapaus, asiat revitään sisältäpäin, toisin kuin vain… Kuten olin kuvitellut lämpökuoleman ja kosmologisen jatkuvan skenaarion kanssa, melkein kuin silloin, kun puhumme kuinka universumi laajenee, ja ihmiset sanovat: "No, mihin se laajenee?" Ja sitten joku sanoo: "Ei, kuvaa maalaamalla pisteitä venyvän kumipallon pinnalle", tiedäthän, tai niin. Tämä on eräänlainen kosmologinen vakio. Kuulostaa siltä, että ilmapallon pisteet ovat kauempana toisistaan. Ne ovat esimerkiksi galaksit, jotka etääntyvät toisistaan. Onko olemassa kuvaa, joka korvaa Big Rip -ilmapallon? Se kuulostaa paljon väkivaltaisemmalta.
Mack (17:55): No, kun käytän ilmapallometaforaa, sanon yleensä, kuten, kuvittele, kuten pieniä muurahaisia kuun pinnalla. Ja kun ilmapallo kasvaa, muurahaiset pääsevät kauemmaksi toisistaan. Mutta muurahaiset eivät itse kiinnitä siihen huomiota. Ne ovat omia pieniä esineitään. Big Rip -skenaariossa se on enemmän kuin piirrät galaksin ilmapallolle ja laajennat sitten ilmapalloa. Jopa itse galaksi tulee suuremmaksi tässä kuvassa. Ja siten itse esineet kasvavat. Ja jossain vaiheessa pääset siihen pisteeseen, jossa itse ilmapallo räjähtää. Et päässyt selvittämään tuota tapaa.
(18:26) Ilmapallo-analogiassa on ongelmia yksityiskohtien suhteen, mutta se on sellainen kuva, jonka voit saada.
(18:53): Nyt minun pitäisi sanoa, että useimmat kosmologit eivät usko, että Big Rip tulee tapahtumaan. Se rikkoo tiettyjä sääntöjä maailmankaikkeuden energiaolosuhteista. Joten asioiden, joiden mielestämme pitäisi olla totta energian liikkumisesta kosmoksen läpi, aavepimeä energia rikkoo näitä sääntöjä. Ja siksi se ei todennäköisesti ole käyttökelpoinen skenaario. Emme kuitenkaan voi täysin sulkea pois havainnointia. Voimme vain sanoa, että kun tarkastelemme maailmankaikkeuden kehitystä nyt, voimme sanoa, että Big Rip ei läheskään varmasti tapahdu lähitulevaisuudessa. , 200 miljardia vuotta. Koska et voi koskaan sanoa, että se ei 100% tapahdu. Mutta mittaustemme perusteella voimme asettaa aikarajan ja voimme sanoa, että se ei läheskään varmasti tapahdu tietyn ajan sisällä.
Strogatz (19:15): Huh. No, pitäisikö meidän siirtyä numeroon 3? Tämä, jonka olen kuullut, johtuu asioista, joita olemme oppineet Large Hadron Colliderissa, ja kadulla on kuultu, että tämä saattaa olla suosikkisi, vaikka et pidä sitä todennäköisimpänä. Sitä kutsutaan nimellä tyhjiöhajoamisteoria.
Mack (19:33): Joo. Joten tyhjiöhajoaminen on jotain, josta opin vasta juuri silloin, kun Suuri hadronitörmätin löysi Higgsin bosonin. Ja syy, miksi kuulin siitä silloin, on se, että ihmiset alkoivat kirjoittaa artikkeleita tyhjiöhajoamisesta vastauksena Higgsin bosonin löytämiseen. Koska Higgsin bosonin ominaisuudet viittasivat siihen, että tyhjiöhajoaminen voisi todella olla mahdollista.
(19:56) Sen taustalla on tämä idea. Se on melko tekninen tarina, mutta yritän yksinkertaistaa sitä. Joten ajatus on, että mielenkiintoinen asia Higgsin bosonissa ei ole itse hiukkanen. Se tosiasia, että Higgsin bosoni viittaa Higgsin kentän olemassaoloon. Nyt Higgsin kenttä on eräänlainen energiakenttä, joka on kaikkialla avaruudessa. Ja pohjimmiltaan se, mitä Suuri hadronitörmätin teki, oli se, että se tavallaan kiihotti tuon energiakentän, viritti hiukkasen ulos energiakentästä ja hiukkanen oli se asia, joka tunnistettiin. Mutta se tarkoittaa, että universumin kautta on olemassa tämä energiakenttä. Ja sillä energiakentällä on jotain arvoa. Ja me kutsumme sitä energiakenttää Higgsin kenttään. Ja siellä on kokonainen tarina siitä, kuinka hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa tuon energiakentän kanssa, miten tietyillä hiukkasilla on massa. Ja se on sidottu siihen koko kuvaan.
(20:43) Mutta fysiikan näkökulmasta tärkeä asia Higgsin kentässä on, että hyvin, hyvin varhaisessa universumissa tapahtui prosessi, jossa Higgsin kenttä muuttui. Joten hyvin, hyvin varhaisessa universumissa Higgsin kentällä oli erilainen arvo. Se on tavallaan ikään kuin se olisi kenttä, jolla on jonkinlainen arvo siinä mielessä, että tämän huoneen lämpötilalla on arvo kaikkialla. Voit määrittää lämpötilakentän, ja sillä on erilaisia arvoja, olitpa lähellä ikkunaa, lähellä ovea tai mitä tahansa. Higgsin kenttä olisi kenttä, jossa sillä on sama arvo kaikkialla, mutta se on kenttä, jolla on tietty arvo koko avaruudessa. Siihen liittyy jonkin verran energiaa.
(21:15) Higgsin kentän arvo liittyy siihen, miten hiukkasfysiikka toimii maailmankaikkeudessa. Joten hyvin, hyvin varhaisessa universumissa Higgsin kenttä oli erilainen. Hiukkaset olivat vuorovaikutuksessa sen kanssa eri tavalla, ja maailmankaikkeudessa oli erilainen joukko hiukkasia. Kenelläkään heistä ei ollut massaa. Ja universumissa oli erilaisia vuorovaikutuksia. Meillä oli sähkön ja magnetismin ja vahvojen ja heikkojen ydinvoimien sijaan, meillä oli eri joukko voimia. Oli olemassa eräänlainen voimien yhdistelmä, ja erilaisia hiukkasia oli olemassa, eikä millään niistä ollut massaa. Ja sitten tapahtui tapahtuma nimeltä symmetrian breaking, jossa Higgsin kenttä muuttui, se sai eri arvon. Ja kun se tapahtui, se mahdollisti kaikkien nyt ymmärtämiemme hiukkasten ja polttoaineiden olemassaolon universumissa. Joten tiedäthän, elektronit ja kvarkit, ja se mahdollisti sähkömagneettisen voiman ja vahvojen ja heikkojen ydinvoimien olemassaolon. Kaikki asettui sellaiseen fysiikkaan, jonka koemme tänään. Ja se oli hyvä, koska se tarkoittaa, että meillä voi olla atomeja ja molekyylejä ja voimme olla olemassa.
Strogatz (22:16): Anteeksi, minun piti pysähtyä siihen, koska se kuulosti hyvin raamatulliselta. "Ja se oli hyvä", eikö niin? Niinhän siinä lukee, eikö niin? "Tulkoon valo. Ja Jumala näki, että se oli hyvä."
Mack (22:26): No, tarkoitan tässä tapauksessa, olemme erittäin iloisia siitä, että Higgsin kenttä muuttui, että tämä symmetriaa rikkova tapahtuma tapahtui, koska se antoi meille mahdollisuuden olla olemassa. Tarkoitan, voit puhua, tiedäthän, jos sitä ei olisi tapahtunut, emme olisi olemassa ollaksemme siitä onnellisia. Siellä on kokonainen väite. Mutta joka tapauksessa se tapahtui; nyt olemme olemassa.
(22:41) Ongelmana on, että kun Higgsin bosoni löydettiin, Higgsin kentän ja muiden hiukkasten massojen mittaukset antavat meille vihjeitä siitä, mitä Higgs-kenttä tekee Higgsin kentän kehittymisestä. Ja nuo vihjeet näyttävät viittaavan siihen mahdollisuuteen, että Higgsin kenttä voi muuttua uudelleen. Se olisi todella huono samalla tavalla kuin ensimmäisellä kerralla muutos oli hyvä. Jos se muuttuisi uudelleen, se muuttaisi meidät tilanteeseen, jossa emme voi olla olemassa, jossa hiukkasemme eivät pysy yhdessä. Luonnon vakiot muuttuisivat. Siellä olisi erilaisia voimia ja erilaisia hiukkasia. Se muuttaisi meidät ns todellinen tyhjiötila. En tarkoita "tyhjiötä" siinä mielessä, ettei mitään ole olemassa. Tyhjiötilat ovat pohjimmiltaan erilaisia tiloja siitä, miten fysiikka toimii. Puhumme siis siitä, että olemme tietyssä tyhjiötilassa. Voi olla erilainen tyhjiötila. Joten jos Higgsin kentällä todella on tämä mahdollisuus muuttua, se tarkoittaa, että tyhjiötilaa, jossa olemme, kutsutaan vääräksi tyhjiöksi. Ja todellinen tyhjiö olisi tyhjiötila, jossa universumi mieluummin olisi, että Higgsin kenttä mieluummin olisi. Ja lopulta, jos odotat tarpeeksi kauan, Higgsin kenttä muuttuu sellaiseksi. muu arvo, ja se tavallaan kehittyy todelliseen tyhjiötilaan.
(24:01) Ja tapa, jolla se tapahtuu, on tavallaan… dramaattista. Joten voit ajatella sitä universumin olevan tavallaan metastabiili, mikä tarkoittaa "ei täysin vakaata" samalla tavalla kuin jos laitat kahvikupin pöydän reunalle, se istuu siellä, mutta jokin voi koputtaa. se irti, ja se voi pudota, ja se olisi todella mieluummin lattialla. Ja voit ajatella, että Higgs-kenttämme on mahdollisesti sellaisessa tilassa, jossa tarvitset vain sen siirtämiseksi toiseen tilaan, sinun täytyy joko häiritä Higgsin kenttää suoraan samalla tavalla kuin sinä voisitko kaataa kahvikupin pöydältä. Tai sinun pitäisi vain luottaa siihen ajatukseen, että kaikki nämä hiukkaset ja kentät luottavat kvanttimekaniikkaan, kvanttimekaniikan sääntöihin, ja kvanttimekaniikka sanoo, että joskus, joskus kahvikuppisi saattaa vain pudota lattialle joka tapauksessa, eikö niin? Kvanttimekaaninen epävarmuus sanoo, että silloin tällöin, jos laitat hiukkasen seinän toiselle puolelle, se vain ilmestyy toiselle puolelle. Sitä kutsutaan kvanttitunnelointiksi. Se on asia, jota havaitsemme subatomisella asteikolla koko ajan. Ja tämä koskee myös Higgsin kenttää.
(25:03) Ja niinpä Higgsin kenttään liittyy jonkinlainen vaimenemisaika siinä tilassa, jossa jos jätät Higgsin kentän yksin riittävän pitkäksi aikaa, lopulta yksi osa tuota Higgsin kenttää jossain universumissa kvanttitunnelii tähän toiseen tilaan. . Ja se ei ehkä ole ongelma subatomisen asteikon tilana. Mutta valitettavasti, jos yksi osa Higgsin kentästä menee tähän uuteen tilaan, menee todelliseen tyhjiöön, niin myös kaikki sitä ympäröivä Higgsin kenttä putoaa todelliseen tyhjiöön.
Strogatz (24:33): Ai, todellako? Joten siellä on jonkinlainen ketjureaktio, kuin se sytyttäisi koko asian.
Mack: Tarkalleen. Tarkalleen.
Strogatz: En tiedä onko se oikea sana. Mutta joo.
Mack (25:35): Joo, joo, se olisi kuin, jos sinulla olisi ketju pöydällä ja sinä - ja yksi lenkki putoaisi pöydästä, se vetäisi kaikki muut lenkit alas putoaessaan. Ja sinulle tapahtuisi jotain sellaista. Teillä olisi tämä kaskadi, jossa heti kun tapahtuma tapahtuu yhdessä pisteessä, se tapahtuu kaikkialla sen ympärillä, ja se loisi tämän todellisen tyhjiötilan kuplan, joka laajenee universumin läpi noin valon nopeudella.
Strogatz: Vai niin.
Mack (25:58): Se on huonoa muutamasta syystä. Yksi on, että sellaiseen kuplan reunaan, kuplan seinämään, liittyy jonkin verran energiaa, missä jos kuplaseinä osuisi sinuun, se tavallaan polttaisi sinut välittömästi. Lisäksi, jos siirryt kuplaan, olet tässä todellisessa tyhjiötilassa, jossa fysiikan lait ovat erilaisia, eivätkä hiukkasesi enää pysy yhdessä. Ja sitten lisäksi 1980-luvulla tehtiin laskelma, joka ehdotti, että kun olet todellisen tyhjiötilan sisällä, avaruus siellä on pohjimmiltaan gravitaatioltaan epävakaa. Ja niin romahtaisit välittömästi mustaan aukkoon.
Strogatz: Mies, saat sen joka suunnasta.
Mack (26:34): Aivan, täsmälleen. Ja jos näin tapahtuu, jos tämä kvanttitapahtuma tapahtuu jossakin pisteessä universumissa, niin tuo kupla laajenee noin valon nopeudella ja tuhoaa kaiken maailmankaikkeudessa. Ja koska se tapahtuu, se oli valonnopeutta, et näe sen tulevan. Kun signaali siitä saapuu sinulle, se on jo päälläsi. Mutta toisaalta, et tunteisi sitä, koska tiedät, että hermoimpulssi ei kulje niin nopeasti, et todellakaan huomaisi sen tapahtuneen. Mutta sinä vain vilkaisisit pois olemassaolosta.
Strogatz (27:04): Tarkoitan, valonnopeus tekee siitä mielenkiintoisen asian, koska maailmankaikkeus on hyvin suuri, jopa valonnopeuteen nähden. Joten se voi tapahtua jossain kaukana, 13 miljardin valovuoden päässä, eikö?
Mack (27:16): Totta kai. On varmasti totta, että universumissa on osia, jotka universumin laajeneminen vetää pois meistä nopeammin kuin valon nopeus. Ja jos kupla esiintyy jollakin noista kaukaisista alueista, se kupla ei saavuta meitä. Mutta koska kyseessä on satunnainen tapahtuma, jolla on sama vaimenemisnopeus kaikkialla, jos kupla tapahtuu todella kaukana, se on yhtä todennäköistä, että se tapahtuu lähellä.
Strogatz: Ahaa. OK, hyvä pointti.
Mack (27:40): Onneksi vaimenemisaika, jonka voimme arvioida nykyisten tietojen perusteella, on noin 10 - 100 vuoden potenssi. Joten se ei ole jotain, jonka uskomme tapahtuvan milloin tahansa pian. Jos uskomme, että se tulee tapahtumaan, siitä on erittäin, hyvin pitkä aika tästä hetkestä lähes varmasti. Mutta koska se on kvanttitapahtuma, on pohjimmiltaan arvaamatonta, milloin se tapahtuisi, samalla tavalla kuin et voi ennustaa, kun tietty atomi hajoaa radioaktiivisessa hajoamisprosessissa. Voit antaa puoliintumisajan vain osalle tavaraa. Samoin universumin kanssa emme voi sanoa varmuudella, ettei se tapahdu täällä, tiedäthän, seuraavan viiden minuutin aikana. Voimme vain sanoa, että mitä todennäköisimmin havaittavissa olevassa universumissamme se ei tapahdu seuraavan 10:n aikana 100:n teholla tai 10:ssä 500 vuoden teholla.
(28:25) Toinen huomioitava varoitus on, että nämä laskelmat perustuvat siihen, että otamme sen, mitä tiedämme hiukkasfysiikan vakiomallista, erittäin vakavasti. Ja hiukkasfysiikan standardimalli, joka on eräänlainen ymmärryksemme siitä, kuinka hiukkaset toimivat tässä universumissa, on mielestämme epätäydellinen. Se ei sisällä pimeää ainetta; se ei sisällä pimeää energiaa. Olemme melko varmoja, että siinä on reikiä. Ja jos meillä todella olisi täydellisempi kuva hiukkasfysiikasta, se ei ehkä sisältäisi tyhjiöhajoamisen mahdollisuutta ollenkaan.
Strogatz: OK.
Mack (28:58): Tyhjiöhajoaminen on siis ajatus, joka syntyy, kun me tavallaan ekstrapoloimme sen pidemmälle, mitä luulemme olevan teorioidemme pätevyysraja. Mutta se on kiehtova mahdollisuus. Syy miksi nautin siitä niin paljon kuin ideana on se, että se on tämä hyvin, hyvin syvällinen yhteys pienimpien asteikkojen, hyvin, hyvin varhaisen maailmankaikkeuden ja koko kosmoksen tuhon välillä.
Strogatz (29:21): Hienoa. Oikein. Tarkoitan, se on erittäin…. Se on vain, tässä mekanismissa on jotain niin perustavanlaatuista, että kaikki fysiikan lait vain muuttuvat sinussa silmänräpäyksessä. Mutta myös se, että mikä kuva tulee sinulle vastaan tästä ideasta, tyhjiökuplan reunasta tai miksi ikinä sitä kutsuitkaan…. Jep.
Mack: Joo.
Strogatz (29:42): Teoria #4, teorian #4 on aika astua kentälle täällä. Tämä on skenaario, joka tunnetaan nimellä Big Crunch, joka kuulostaa varmasti väkivaltaiselta ja mielenkiintoiselta. Mitä, mikä on Big Crunch?
Mack (29:56): No, Big Crunch on idea, joka on ollut olemassa jo pitkään. Se oli ajatus, joka hyväksyttiin todennäköisimmin 1960-luvulla. Big Crunchin taustalla on ajatus, että havaitsimme maailmankaikkeuden laajenevan. Ja meidän on esitettävä kysymys: jatkuuko maailmankaikkeus ikuisesti? Vai romahtaako se uudelleen jossain vaiheessa? Tiedämme siis, että maailmankaikkeus oli pieni, kuuma ja tiheä heti alussa. Ja se on laajentunut siitä lähtien. Ja koko tarinassa pitäisi olla jonkinlainen vuorovaikutus laajenemisen ja painovoiman välillä, eikö niin? Joten kun galakseja vedetään erilleen toisistaan, avaruuden laajeneminen, myös niiden painovoima vetää toisiaan kohti. Ja siten aineen olemassaolon maailmankaikkeudessa pitäisi vain hidastaa laajentumista sen tosiasian kautta, että kaikki vetää puoleensa kaikkea muuta.
(30:41) Vuosien varrella on yritetty selvittää, voittaako laajentuminen? Vai voittaako painovoima? Ja nyt tiedämme, että laajentuminen on erittäin todennäköistä, koska näemme, että laajentuminen itse asiassa kiihtyy, koska pimeä energia saa laajentumisen nopeuttamaan. Ja siksi emme näe selkeää tapaa, missä maailmankaikkeus voisi pysähtyä ja romahtaa uudelleen. Mutta 1960-luvulla emme tienneet, ja alustavat tiedot näyttivät viittaavan siihen, että painovoimaa oli enemmän kuin laajenemista siinä mielessä, että universumi lakkaisi laajenemasta ja lopulta romahtaa uudelleen.
(31:13) Ja minun pitäisi myös sanoa, että tiedäthän, emme usko, että tämä on suosikkiidea nyt. Mutta koska emme tiedä mitä pimeä energia on, emme tiedä varmasti, ettei se ole jotain, joka voisi kääntyä. Tiedäthän, me tiedämme, että se aiheuttaa nyt laajentumista. Emme tiedä, että se ei ole jotain, joka voisi muuttua, se voi olla jokin dynaaminen kenttä, jossa se jossain vaiheessa aiheuttaisi pakkaamisen laajentumisen sijaan.
(31:34) Emme siis tiedä varmasti, mutta mielestäni se on mielestäni pelottavin skenaario, vaikka se saattaa olla tietyssä mielessä yksi vähiten todennäköisimpiä, koska se näyttää olevan ristiriidassa nykyisten tietojen kanssa. Ajatus siitä, että universumi voisi alkaa puristaa kaikkea, on todella, todella järkyttävää. Koska, tiedäthän, juuri nyt näemme galaksien menevän kauemmaksi. Näemme maailmankaikkeuden jäähtyvän ja tyhjenevän. Jos maailmankaikkeus alkaisi supistua, näkisimme, että kaikki nämä kaukaiset galaksit ryntäävät meitä kohti. Ja galaksit törmäsivät toisiinsa koko ajan, mutta kaukaiset galaksit tulisivat meitä kohti ja maailmankaikkeudesta tulisi hyvin, hyvin tiheä ja täynnä.
(32:12) Ja mikä vielä pahempaa, kaikki universumin säteily myös puristuisi. Tämä ei tarkoita vain, että se kuumenee, vain siksi, että enemmän säteilyä on pienemmässä tilassa. Mutta myös kaikki säteily olisi tavallaan karkaistu korkeamman energian säteilyksi, korkeamman taajuuden säteilyksi. Joten on olemassa prosessi, joka tapahtuu universumissa laajentumisen aikana, nimeltään punasiirtymä, jossa säteily venytetään pitemmille aallonpituuksille. Joten tiedät, näkyvä valo muuttuu infrapunaiseksi, muuttuu radioksi. Jos sinulla olisi kompressio, silloin kaikki tuo näkyvä valo kaikista tähdistä, joita on koskaan näkynyt universumissa, alkaisi puristua ultraviolettisäteilyksi, röntgensäteeksi, gammasäteilyksi. Ja se alkaisi vain valmistaa maailmankaikkeutta tällä hyvin syvällisellä tavalla.
(32:57) Ja siellä oli mielestäni todella kiehtova paperi vuodelta 1969 tähtitieteilijä Martin Reesiltä, jossa hän laski, että tässä Big Crunch -skenaariossa jossain vaiheessa avaruuden ympäristön lämpötila, avaruuden säteily vain kaikesta että tähtien valon puristuminen riittäisi aiheuttamaan lämpöydinreaktioita tähtien pintoja pitkin ja kypsentäisi tähdet ulkopuolelta sisään, pelkästään avaruuden säteilystä. Ja tiedäthän, siinä vaiheessa ikään kuin mikään ei kestäisi. Joten se on ajatus, jota pidän henkilökohtaisesti melko järkyttävänä, ajatus siitä, että avaruuden säteily voisi vain keittää meidät, kun maailmankaikkeus on tavallaan romahtamassa ympärillämme.
Strogatz (33:38): No joo, mielenkiintoista, että se häiritsee sinua eniten, koska tarkoitan, että kaikilla on omansa…. Tiedätkö, haluatko mennä yhtäkkiä? Haluatko keittää? Haluatko jäätyä?
Mack (33:49): Aivan. Oikein. Tarkoitan, mikään niistä ei pääty hyvin, eihän? Mutta lämpökuoleman kanssa sinulla on todella pitkä aika. Joten se on mukavaa. Tiedätkö, kaikki on lempeää. Tyhjiöhajoamisen kanssa et näe tulevaa. Joten mitä tahansa, et edes huomaa.
Strogatz: OK.
Mack (34:04): Se on tavallaan ei-tapahtuma, tietoisen olennon näkökulmasta. Mutta sekä Big Rip että Big Crunch olisivat tulossa, ja se on melko pelottavaa.
Strogatz (34:13): Huh huh. Luulen, että olemme nyt viimeisessä, Bouncessa, tai sitä, mitä muistan lapsena, kutsuttiin sykkiväksi maailmankaikkeudeksi. Onko se sama idea?
Mack (34:23) Joten tässä tapauksessa yhdistän muutamia eri ideoita yhdeksi laajaksi syklisen universumin tai pomppivan universumin kategoriaan. Siinä on ajatus, joka pohjimmiltaan yrittää selittää maailmankaikkeuden alkua…. Joten varhaisessa universumissa on tiettyjä puolia, joita on vaikea selittää nykyisessä kosmologiassamme. Miten se järjestettiin sellaiseksi kuin se oli? Miksi universumimme on avaruuden muodon mukainen? Miksi maailmankaikkeutemme entropia oli menneisyydessä tarpeeksi alhainen, jotta entropia voi kasvaa tulevaisuudessa tilaan, jossa se on nyt?
(34:54) Nämä ovat kaikki syvällisiä kysymyksiä aivan alusta. Ja joitakin yrityksiä on yritetty vastata näihin kysymyksiin sanomalla: "No, ehkä alku ei ollut alku. Ehkä ennen alkua oli jotain, mikä loi olosuhteet nykyiselle maailmankaikkeudelle." Ne johtavat näihin syklisiin kosmologioihin. Joko ajatus siitä, missä oli edellinen universumi, joka kehittyi alkuräjähdyksessä, jonka koimme ja kehittyy sitten nykyiseksi universumiksemme. Tai yksinkertaisesti siellä, missä vain jatkuva universumien kiertokulku, missä oli jotain ennen meitä, tulee jotain meidän jälkeen. Ja joihinkin noista ideoista liittyy eräänlainen pakkaaminen uuteen alkuräjähdukseen, toisiin eräänlainen lämpökuolema ja sitten uusi alkuräjähdys, joka syntyy siitä. Jotkut ovat tavallaan, "oli edellinen vaihe, ja se kehittyy meidän vaiheeksi, mutta mitään ei tapahdu tulevaisuudessa". Joten nämä ovat kaikenlaisia ideoita, joita poimitaan mahdollisuuksista joko universumimme tulevaisuudelle tai aikaisemman universumimme loppumiselle.
Strogatz (35:48): Tässä vaiheessa taidan pukea päähäni… en varsinaisesti skeptikkohattuani, vaan tiedemieshattuani. Näyttää siltä, että sanomassasi on paljon tiedettä, koska yhdistät sen siihen, mitä tiedämme kvanttikenttäteoriasta tai yleisestä suhteellisuusteoriasta. Mutta entä havainnot?
Mack (36:05): Joo, tarkoitan niin pohjimmiltaan, että emme koskaan pysty vastaamaan täydellisellä varmuudella kysymykseen "miten maailmankaikkeus päättyy?" Koska tietenkin, jos niin tapahtuu, emme ole siellä kirjoittamassa vastausta. Mutta on olemassa muutamia eri tapoja lähestyä tätä kysymystä, sillä pohjimmiltaan yritämme ekstrapoloida sen, mitä tiedämme maailmankaikkeudesta nyt ja sen kehityksestä menneisyydestä tulevaisuuteen. Ja siihen päädyt tähän erilaisten mahdollisuuksien haarautumiseen. Koska on olemassa useita eri suuntia, jotka voisivat mennä ja voisimme mennä tulevaisuudessa, jotka ovat johdonmukaisia universumin tähänastisen kehityksen kanssa.
(36:37) Mitä tulee havainnointiin, jonka voimme oppia ja jotka voivat kertoa meille enemmän siitä, kumpi näistä poluista on todennäköisempi, on olemassa muutamia eri tapoja lähestyä sitä. Yksi on yrittää ymmärtää pimeää energiaa. Joten kolme näistä skenaarioista riippuu suuresti siitä, mitä pimeä energia on ja miten se toimii. Joten jos voimme selvittää, onko pimeä energia todella kosmologinen vakio? Vai onko se jotain vaihtelevaa? Ja se saattaa olla sinänsä mahdoton kysymys, koska kosmologinen vakio on eräänlainen erikoistapaus laajemmasta pimeän energian ideoiden luokasta, jossa et voi koskaan olla 100 % varma siitä, että olet juuri tuossa tilassa.
(37:16) Se on vähän — havainnollisesti on vaikea olla paikalla täydellisellä varmuudella, mutta voimme saada yhä enemmän varmuutta pimeän energian käyttäytymisestä. Ja ehkä voisimme löytää jonkinlaisen teoreettisen perustan pimeälle energialle. Ehkä tulee jokin kokeellinen tulos jollain muulla tavalla, joka kertoo meille, että tämä on todella vastaus siihen, mitä pimeä energia on. Yritetään siis ymmärtää pimeää energiaa joko kosmologisten havaintojen avulla tai kokeellisten testien avulla, jotka voivat päästä pimeän energian mahdolliseen perusfysiikkaan. Nämä ovat kaikki keinot, joita voimme tutkia ja yrittää erottaa lämpökuoleman, Big Ripin ja Big Crunchin välillä – sellaiset ideat, jotka riippuvat laajenemisdynamiikasta.
(37:55) Mitä tulee esimerkiksi tyhjiöhajoamiseen, jos ymmärrämme paremmin Higgsin kentän ja sen yhteydet muihin hiukkasiin ja muihin hiukkasfysiikan kenttiin, niin saamme paremman käsityksen siitä, onko Higgsin kenttä tasainen vai ei. pystyy hajoamaan tällä tavalla. Ja onko tyhjiöhajoaminen mahdollista, kuinka Higgsin potentiaali muuttuu eri mittakaavassa. Näitä kaikkia asioita tutkitaan aktiivisesti kokeilla, kuten Large Hadron Collider.
(38:22) Ja sitten kun puhumme syklisistä universumeista, meidän on vain todella ymmärrettävä alku, eikö niin? Jos saamme lisää tietoa hyvin, hyvin varhaisesta maailmankaikkeudesta havaintojen kautta, eräänlaisen varhaisen universumin datan fiksun analyysin kautta, etsimällä asioita, kuten primordiaalisia gravitaatioaaltoja, ja mitä se voisi kertoa meille siitä, tapahtuiko kosmista inflaatiota alussa vai ei. tai ymmärtämällä paremmin hiukkasteoriaa esimerkiksi hiukkaskokeilla, jotka voisivat kertoa meille, onko hiukkasfysiikan standardimalli todella pätevä, tai mikä muu voisi olla sen taustalla, jos avaruudessa voisi olla korkeampia ulottuvuuksia? Se on tämän kysymyksen toinen puoli.
(38:59) Kaikki nämä ovat siis paikkoja, joita voimme etsiä yrittääksemme ymmärtää, ovatko sykliset universumit oikea suunta edetä. Ja oliko jotain ennen alkuräjähdystä, joka loi olosuhteet universumillemme tänään.
Strogatz (39:11): Kuulostaa siis siltä, että monet erilaiset mahdollisuudet perusfysiikassa on paras osumamme täällä. Puhutaanpa vain Webb-teleskoopista, koska olen varma, että monet ihmiset ajattelevat sitä, koska varsinkin se, mitä juuri mainitsit viimeisessä tapauksessa syklisestä maailmankaikkeudesta, on se, että kyse on niin paljon siitä, mitä varhaisessa universumissa tapahtuu. . Ja Webb-teleskooppi kertoo meille jotain varhaisesta universumista, mutta veikkaan, ettei tarpeeksi aikaisin. Onko se oikein?
Mack (39:35): Joo. Joten Webb-teleskooppi voi kertoa meille paljon aikaisimmasta galaksisukupolvesta. Ja se on minulle henkilökohtaisesti erittäin jännittävää, koska pimeän aineen tutkijana pimeän aineen vaikutus noihin ensimmäisiin galakseihin voi olla todella erilainen erilaisissa pimeän aineen malleissa. Voisimme siis oppia paljon tietyistä perusfysiikan näkökohdista, asioista, kuten pimeästä aineesta, lähinnä pimeästä energiasta, kun tarkkailemme hyvin kaukaisia galakseja. ja mahdollisesti saada vain parempi mittaus maailmankaikkeuden geometriasta, kun saamme lisää näitä galakseja. Joten voimme varmasti oppia paljon galakseista ja maailmankaikkeuden laajamittaisesta rakenteesta, saamme tietoa JWST:ltä sellaisista havainnoista.
Mack (40:15): Mitä tulee hyvin, hyvin varhaiseen universumiin, se on kuitenkin havainnointia sellaisista asioista kuin kosminen mikroaaltouunitausta. Joten tällainen valo hyvin varhaisesta universumista, jossa maailmankaikkeus oli vielä tulessa. Mutta se on edelleen tällaisessa kuuman säteilyn vaiheessa, se hehkui lämmöstä ja tämän alkuperäisen plasman säteilystä. Ja mikroaaltoteleskooppien avulla voimme nähdä tämän hehkun. Ja se voi antaa meille todella tärkeää tietoa hyvin, hyvin, hyvin varhaisesta maailmankaikkeudesta.
Strogatz (40:42): Mitä mieltä olet maailmankaikkeuden lopun tutkimuksen alasta? Onko sinulla ajatuksia siitä, mihin se menee seuraavan 10-20 vuoden aikana? Onko kyse vain siitä, että aiomme jatkaa perusfysiikkaa, ja se on paras toiveemme todella edistyä täällä?
Mack (40:58): Mielestäni se on totta. Luulen, että kun jatkamme oppimistamme lisää kosmoksen perusluonteesta, niin kosmoksen rakenteen, avaruuden muodon kuin avaruuden potentiaalin - ehkäpä avaruuden ulottuvuuksiakin - kannalta. Ehkä tila ja aika syntyvät jostain abstraktisemmasta ilmiöstä. Ehkä selvitämme sen esimerkiksi holografian ja mustien aukkojen avulla. Ja meillä on aivan toinen ala, jolle voimme mennä ja johon en halua mennä liian isoksi juuri nyt. Tiedätkö, joten ehkä opimme jotain todellisuuden perusrakenteista. Ehkä opimme, mitä pimeä energia on. Ehkä opimme, mitä pimeä aine on. Ehkä nämä asiat auttavat ymmärtämään hiukkasfysiikkaa. Ehkä saamme lisää tietoa hyvin, hyvin varhaisesta maailmankaikkeudesta ja opimme jotain siitä, kuinka universumimme alkuolosuhteet asetettiin.
(41:45) Kaikki nämä ovat super jännittäviä omalla tavallaan, eikö? Jokainen sen pala on jotain, mikä olisi äärimmäisen tärkeää fysiikassa, joka mullistaisi sen, miten ajattelemme maailmankaikkeudesta todella tärkeillä tavoilla. Ja sivuvaikutuksena oppisimme vähän siitä, kuinka universumimme saattaa päättyä, mikä voisi olla lopullinen kohtalomme. Joten luulen, että on hyvin vähän ihmisiä, jotka todella keskittyvät siihen, mitä maailmankaikkeudelle tapahtuu? Miten aiomme lopettaa? Itse asiassa nämä muut kysymykset pääsevät todellisuuden perusluonteeseen, kosmoksen kehitykseen, kosmoksen alkuperään. Ja ne kaikki ruokkivat näitä suuria kysymyksiä siitä, minne olemme menossa? Mitä tapahtuu seuraavaksi?
Strogatz (42:27): Mahtavaa. No, olemme puhuneet teoreettisen kosmologin Katie Mackin, kirjan kirjoittajan, kanssa Kaiken Loppu (Astrofyysisesti puhuen). Kiitos paljon, että liityit joukkoomme tänään. Katie,
Mack (42:38): Kiitos, että sain minut. Tämä oli todella hauska keskustelu.
Kuuluttaja (42: 40)
Quanta-lehti on toimituksellisesti riippumaton verkkojulkaisu, jota Simons Foundation tukee yleisön ymmärtämyksen lisäämiseksi tieteestä.
Strogatz (42: 57): The Joy of Why on podcast osoitteesta Quanta-lehti, toimituksellisesti riippumaton julkaisu, jota Simons Foundation tukee. Simons Foundationin rahoituspäätöksillä ei ole vaikutusta tämän podcastin aiheiden, vieraiden tai muiden toimituksellisten päätösten valintaan. Quanta-lehti. The Joy of Why on tuottanut Susan Valot ja Polly Stryker. Toimittajamme ovat John Rennie ja Thomas Lin, joita tukevat Matt Carlstrom, Annie Melchor ja Allison Parshall. Teemamusiikkimme on säveltänyt Richie Johnson. Erityinen kiitos Bert Odom-Reedille Cornellin lähetysstudioissa. Logomme on Jaki King. Olen isäntäsi, Steve Strogatz. Jos sinulla on meille kysymyksiä tai kommentteja, lähetä meille sähköpostia osoitteeseen Kiitos kuuntelemisesta.
- SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
- Lähde: https://www.quantamagazine.org/how-will-the-universe-end-20230222/
- 10
- 100
- 11
- 200 miljardia
- 2020
- 28
- 39
- a
- pystyy
- Meistä
- siitä
- Tietoja Quantum
- TIIVISTELMÄ
- kiihtyvä
- saatavilla
- poikki
- Toimia
- aktiivisesti
- todella
- Jälkeen
- vastaan
- Kaikki
- mahdollistaa
- yksin
- jo
- aina
- Ympäröivä
- määrä
- analyysi
- ja
- Toinen
- vastaus
- vastauksia
- joku
- erilleen
- sovelluksen
- omena
- lähestymistapa
- perustelu
- perustelut
- noin
- ulkomuoto
- näkökohdat
- liittyvä
- atomi
- yrityksiä
- huomio
- houkutellut
- Elokuu
- kirjoittaja
- takaisin
- tausta
- Huono
- perustua
- perusta
- koska
- tulevat
- tulee
- ennen
- Alku
- takana
- ovat
- Uskoa
- PARAS
- Paremmin
- välillä
- Jälkeen
- Iso
- Alkuräjähdys
- suurempi
- Suurimmat
- Miljardi
- sitova
- Bitti
- Musta
- Musta aukko
- mustat aukot
- kirja
- Pomppia
- sidottu
- Aivot
- Tauko
- Breaking
- taukoja
- Kirkas
- tuoda
- Tuominen
- Tuo
- laaja
- lähettää
- laajempaa
- kupla
- Bugs
- rakentaa
- Rakentaminen
- rakentaa
- rakennettu
- Nippu
- polttaa
- laskea
- laskettu
- laskettaessa
- laskelmat
- soittaa
- nimeltään
- Voi saada
- Kanada
- ei voi
- kykenee
- kuljettaa
- Jatka
- autot
- vesiputouksia
- tapaus
- Kategoria
- Aiheuttaa
- aiheuttaen
- tietty
- varmasti
- varmuus
- ketju
- Tuoli
- muuttaa
- Muutokset
- muuttuviin
- Luku
- lapsi
- Kaupunki
- luokka
- selkeä
- lähellä
- Cluster
- kahvi
- Romahdus
- kokoelma
- yhdistelmä
- Tulla
- tuleva
- kommentit
- Viestintä
- täydellinen
- kokoonpanossa
- Keskitetty
- käsite
- olosuhteet
- sekava
- Kytkeminen
- liitäntä
- Liitännät
- Yhdistää
- tajuissaan
- tajunta
- näkökohdat
- harkittu
- johdonmukainen
- vakio
- tausta
- jatkaa
- jatkuu
- jatkuu
- sopimus
- Keskustelu
- keskustelut
- keitetyt
- Viileä
- kosmologia
- Maailmankaikkeus
- voisi
- Pari
- luoda
- luotu
- Luominen
- luominen
- räsähdys
- Kuppi
- uteliaisuus
- Nykyinen
- tumma
- Pimeä aine
- tiedot
- päivä
- sopimus
- Kuolema
- päätökset
- on kuvattu
- yksityiskohdat
- DID
- Kuolla
- eri
- mitat
- ohjata
- suunta
- suoraan
- löysi
- löytö
- keskustelut
- erottaa
- jakelu
- ei
- tekee
- Dont
- Mukaan
- alas
- dramaattisesti
- piirtää
- aikana
- Kuoleva
- dynamiikka
- kukin
- Varhainen
- Varhainen universumi
- maa
- reuna
- Pääkirjoitus
- vaikutus
- myöskään
- sähkö
- elektronit
- energia
- nauttia
- tarpeeksi
- Koko
- täysin
- kokonaisuus
- ympäristöissä
- yhtälöt
- erityisesti
- olennaisesti
- arvio
- Jopa
- tapahtuma
- lopulta
- EVER
- Joka
- arjen
- kaikki
- näyttö
- evoluutio
- kehittää
- kehittynyt
- kehittyvä
- täsmälleen
- esimerkki
- innoissaan
- jännittävä
- olemassa
- olemassa
- Laajentaa
- laajenee
- laajenee
- laajeneminen
- experience
- kokenut
- Selittää
- räjähtää
- tutkia
- laajentaa
- ulottuu
- laajentaminen
- erittäin
- silmä
- häivyttää
- Pudota
- Falls
- lumoava
- FAST
- nopeampi
- Suosikki
- harvat
- ala
- Fields
- Kuva
- Löytää
- loppu
- Tulipalo
- Etunimi
- ensimmäistä kertaa
- Lattia
- vaihtelut
- Keskittää
- voima
- Joukot
- ikuisesti
- muoto
- muoto
- Onneksi
- perusta
- Jäätyä
- Taajuus
- kitka
- alkaen
- täysin
- hauska
- perus-
- pohjimmiltaan
- rahoitus
- Lisäksi
- tulevaisuutta
- galaksit
- Galaxy
- GAS
- general
- sukupolvi
- lempeä
- saada
- saada
- Antaa
- Go
- Tavoitteet
- Hyvä
- Goes
- menee
- hyvä
- napata
- painovoiman
- Painovoima -aallot
- painovoima
- Kasvaa
- vieraat
- Puoli
- käsi
- tapahtua
- tapahtui
- Happening
- tapahtuu
- onnellinen
- Kova
- hattu
- ottaa
- kuulla
- kuuli
- kuulo
- sankari
- tätä
- korkeampi
- Sarana
- vihjeitä
- historia
- Osuma
- pitää
- Reikä
- Holes
- holografia
- toivoa
- isäntä
- KUUMA
- Miten
- HTTPS
- valtava
- vety
- Minä
- ajatus
- ideoita
- tunnistettu
- Välitön
- heti
- Vaikutus
- tärkeä
- mahdoton
- in
- Muilla
- sisältää
- Mukaan lukien
- Lisäykset
- lisää
- itsenäinen
- Ääretön
- inflaatio
- vaikutus
- tiedot
- ensimmäinen
- sen sijaan
- Instituutti
- Älykäs
- vuorovaikutuksessa
- vuorovaikutukset
- korko
- mielenkiintoinen
- aiheuttaa
- yksittäinen
- kysymykset
- IT
- itse
- Johannes
- Johnson
- tuloaan
- liittyä meihin
- Pitää
- laji
- kuningas
- Tietää
- tunnettu
- suuri
- laaja
- suurempi
- suurin
- Sukunimi
- Laki
- Lait
- johtaa
- johtava
- Liidit
- OPPIA
- oppinut
- jättää
- Jäänne
- Pituus
- elämä
- elinikä
- elinikäinen
- valo
- Todennäköisesti
- RAJOITA
- rajallinen
- LINK
- linkit
- Kuunteleminen
- kirjallisuus
- vähän
- elää
- elävät
- logo
- Pitkät
- pitkä aika
- kauemmin
- katso
- näköinen
- menettää
- Erä
- Matala
- kone
- Koneet
- Magnetismi
- tärkein
- tehdä
- TEE
- Tekeminen
- mies
- hoitaa
- räystäspääsky
- Massa
- massat
- massiivinen
- matematiikka
- asia
- maksimi
- merkitys
- välineet
- mitat
- mekaaninen
- mekaniikka
- mekanismi
- mainitsi
- metastabiili
- Keskimmäinen
- ehkä
- mielessä
- mieltä mullistava
- minuuttia
- malli
- mallit
- hetki
- Kuu
- kuut
- lisää
- eniten
- liike
- liikkua
- liikkuu
- elokuva
- liikkuvat
- Musiikki
- nimi
- Luonnollinen
- luonto
- välttämättä
- Tarve
- Uusi
- seuraava
- ydin-
- numero
- esineet
- tarkkailla
- tapahtui
- Vanha
- ONE
- verkossa
- vastakkainen
- tilata
- Muut
- Muuta
- ulkopuolella
- yleinen
- oma
- Paperi
- paperit
- osa
- erityinen
- osat
- Ohi
- maksaa
- Ihmiset
- Ikuinen
- henkilöstö
- Henkilökohtaisesti
- näkökulma
- aave
- vaihe
- ilmiö
- fyysisesti
- Fysiikka
- poimitaan
- kuva
- kappale
- paikat
- kone
- Planeetat
- Plasma
- Platon
- Platonin tietotieto
- PlatonData
- Ole hyvä
- podcast
- Podcasting
- Kohta
- Näkökulma
- mahdollisuuksia
- mahdollisuus
- mahdollinen
- mahdollinen
- mahdollisesti
- teho
- voimakas
- ennustaa
- aika
- edellinen
- todennäköisesti
- Ongelma
- prosessi
- tuottaa
- valmistettu
- ammatillinen
- ammattimaista työtä
- Edistyminen
- ominaisuudet
- omaisuus
- suojattu
- julkinen
- Julkaisu
- julkaistu
- vetämällä
- laittaa
- Kvantamagatsiini
- Kvantti
- Kvanttimekaniikka
- quarks
- kysymys
- kysymykset
- nopeasti
- radio
- satunnainen
- hinta
- RAY
- tavoittaa
- reaktio
- reaktiot
- Lukeminen
- todellinen
- Todellisuus
- reason
- syistä
- toistuminen
- alue
- alueet
- yhteys
- jäännökset
- muistaa
- tutkimus
- tutkija
- vastaus
- REST
- johtua
- mullistaa
- revitty
- repii
- Huone
- Sääntö
- säännöt
- ajaa
- Said
- sama
- sanoo
- Asteikko
- asteikot
- skenaario
- skenaariot
- Koulu
- tiede
- Tiedemies
- tutkijat
- Toinen
- koska
- näytti
- näyttää
- valinta
- tunne
- Järjestys
- setti
- ratkaistu
- useat
- Muoto
- siirtää
- kaupat
- shouldnt
- näyttää
- esitetty
- puoli
- signaali
- samalla lailla
- yksinkertaistaa
- yksinkertaisesti
- koska
- single
- tilanne
- epäilijät
- hidas
- Hitaasti
- pieni
- pienempiä
- So
- niin kaukana
- jonkin verran
- jonain päivänä
- Joku
- jotain
- jonnekin
- kuulostaa
- kuulosti
- Tila
- Tila ja aika
- puhuminen
- erityinen
- erityinen
- erityisesti
- nopeus
- Spotify
- levitä
- Vaihe
- standardi
- Tähteä
- Alkaa
- alkoi
- alkaa
- Osavaltio
- Valtiot
- Vaihe
- Stephen
- Steve
- Yhä
- stop
- Tarina
- katu
- vahva
- vahvempi
- rakenne
- opinnot
- studiot
- tutkimus
- äkillinen
- aurinko
- suuri
- tuki
- Tuetut
- pinta
- Susan
- Vaihtaa
- taulukko
- ottaa
- vie
- ottaen
- Puhua
- puhuminen
- Tekninen
- teleskooppi
- kaukoputki
- kertoo
- ehdot
- testit
- Kiitos
- -
- Valtion
- heidän
- teema
- itse
- teoreettinen
- Siellä.
- asia
- asiat
- Ajattelu
- ajattelee
- ajatus
- kolmella
- Kautta
- kauttaaltaan
- tied
- aika
- aikaikkuna
- kertaa
- että
- tänään
- yhdessä
- liian
- ylin
- aihe
- Aiheet
- toronto
- kohti
- matkustaa
- kohdella
- valtavasti
- Biljoona
- totta
- VUORO
- lopullinen
- Lopulta
- Epävarmuus
- varten
- taustalla oleva
- ymmärtää
- ymmärtäminen
- CasinoUniverse
- ennalta arvaamaton
- us
- käyttää
- yleensä
- tyhjiö
- arvo
- arvot
- kannattava
- Näytä
- näkyvä
- odottaa
- kävely
- halusi
- varoitus
- Jätteet
- aallot
- tavalla
- WebP
- Mitä
- Mikä on
- onko
- joka
- vaikka
- KUKA
- koko
- Villi
- tulee
- voittaa
- sisällä
- ilman
- ihana
- sana
- Referenssit
- toimii
- maailman-
- olisi
- kirjoittaa
- kirjoittaminen
- x-ray
- vuotta
- Voit
- Sinun
- zephyrnet