Introductie
Ons universum heeft een begin. En op een dag zal er ook een einde aan komen - maar welke? Zal alles langzaam kouder en meer geïsoleerd worden naarmate de kosmos uitdijt en de sterren en sterrenstelsels zwakker worden? Zou de donkere energie die de uitdijing van het universum versnelt uiteindelijk de ruimtetijd kunnen verscheuren? Zou het mogelijk zijn dat onze wereld en de rest van het universum op een dag zonder waarschuwing zou ophouden te bestaan? In deze aflevering bespreekt Steven Strogatz de ultieme grote finale met Katie Mack, een theoretisch kosmoloog aan het Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Canada. Mack is ook de auteur van Het einde van alles (Astrofysisch gesproken), gepubliceerd in augustus 2020, waarin ze de vijf scenario's beschreef die wetenschappers hebben geïdentificeerd hoe het heelal zou kunnen eindigen.
Luister verder Apple Podcasts, Spotify, Google Podcasts, stikster, TuneIn of je favoriete podcasting-app, of je kunt stream het van Quanta.
Afschrift
Steven Strogatz (00:03): Ik ben Steve Strogatz, en dit is De vreugde van waarom, een podcast van Quanta Magazine dat je meeneemt naar enkele van de grootste onbeantwoorde vragen in wiskunde en wetenschappen van vandaag. In deze aflevering gaan we ons afvragen, hoe zal het allemaal eindigen?
(00:18) Stel je voor dat je op een dag door de stad loopt. Je baant je een weg door andere voetgangers die op het trottoir lopen. Je hoort toeterende auto's, stille gesprekken sijpelen uit coffeeshops in de buurt. Dit is onze dagelijkse wereld zoals we die kennen. Maar wat gebeurt er als die wereld op een dag gewoon implodeert en ophoudt te bestaan? Hoe zou het zijn als aan alles plotseling een einde zou komen? We weten wel dat sterren, inclusief onze eigen zon, een beperkte levensduur hebben. Ze zullen op een dag doorbranden, ook al is het niet in ons leven. Maar hoe zit het met ons sterrenstelsel? Of het hele universum? Hoe zal het einde van alles zijn? En hoe kon het gebeuren?
(01:00) Dit is niet het begin van een superheldenfilm. Dit is het soort theoretische natuurkunde waar dr. Katie Mack veel over nadenkt. Dr. Mack is theoretisch kosmoloog aan het Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Canada, ongeveer een uur buiten Toronto. Ze is de Stephen Hawking-leerstoel in Kosmologie en Wetenschapscommunicatieonderzoek, waar een van haar doelen is om natuurkunde toegankelijker te maken voor het publiek. Dr. Mack is ook de auteur van het goed ontvangen boek, Het einde van alles (Astrofysisch gesproken), gepubliceerd in augustus 2020. Het beschrijft de vijf belangrijkste theorieën over hoe wetenschappers denken dat het universum zal eindigen. Katie, bedankt dat je vandaag bij ons bent gekomen.
Katie Mack (01:47): Heel erg bedankt dat je me hebt.
Strogatz (01:48): Het is een echte traktatie voor ons. Mag ik beginnen met een persoonlijke vraag? Wat trok je aan tot dit onderwerp - nadenken over het einde van het universum? Waarom, waarom grijpt dat je aan?
Mack (01:56): Weet je, ik denk dat het slechts een onderdeel is van mijn algemene nieuwsgierigheid naar de kosmos. Ik ben opgegroeid met veel nadenken over het begin van het universum, over de oerknal. Weet je, al die grote vragen over waar komen we vandaan. En op een gegeven moment, tijdens mijn studie kosmologie, kwam ik steeds weer op de kwestie van het einde. Dus ik herinner me dat ik las over de Big Rip - een van deze mogelijkheden waarbij het universum zichzelf min of meer uit elkaar scheurt - toen ik op de middelbare school zat, en gewoon gefascineerd was door het concept dat het universum op deze echt gewelddadige manier zou kunnen eindigen. En toen, terwijl ik doorging met onderzoek in de kosmologie, kwam ik vacuümverval tegen - je weet wel, dit soort plotselinge beëindiging van het universum - en was gewoon gefascineerd door het concept dat het universum schijnbaar zonder reden kon verdwijnen. .
(02:46) En al deze onderwerpen bleven maar terugkomen in het lezen dat ik aan het doen was in mijn professionele werk. En dat wilde ik gewoon wat meer onderzoeken. En ik wilde dit verhaal vertellen waarvan ik denk dat het niet vaak wordt verteld in het soort publieke discours over kosmologie. Er wordt veel gesproken over het begin, over de oerknal, maar heel weinig over het einde.
(03:05) En ik denk dat het, het is gewoon iets dat me altijd heeft gefascineerd elke keer dat ik het tegenkwam. Ik zie gewoon de discussies over hoe de ultieme evolutie van ons universum zou kunnen worden voltooid en wat dat zegt over wat er nu gebeurt. Over de structuur van de kosmos, over de algehele vorm van het bestaan. Het is een fascinerende vraag voor mij.
Strogatz (03:27): Ja, ik bedoel, het is — ik denk dat het heel normaal is om je af te vragen. Ik denk dat de meesten van ons die enige interesse hebben in wetenschap of gewoon grote vragen over het leven, zich erover afvragen.
(03:38) Hier is er een waar we waarschijnlijk mee moeten beginnen: de hittedood, het scenario dat we de hittedood van het universum noemen, dat bestaat al een hele tijd. Vertel ons daarover, want ik begrijp dat u denkt dat dit de meest waarschijnlijke is.
Mack (03:50): Ja, dus de hittedood is degene die wordt beschouwd als de meest geaccepteerde in de natuurkunde. Het wordt in de volksmond ook wel de Big Freeze genoemd. Het idee achter de hittedood is, we weten dat het universum uitdijt en we weten dat de uitdijing versnelt. Dus de sterrenstelsels die zich in het verre universum bevinden, raken steeds verder van ons verwijderd. Ze raken steeds verder uit elkaar. En deze uitbreiding gaat door en wordt in de loop van de tijd sneller. We weten niet waarom het versnelt - daar wijs ik even op. Op dit moment is het [vermoedelijk] te wijten aan iets dat we donkere energie noemen. We weten niet wat donkere energie is, maar het is iets dat is waardoor het heelal sneller uitdijt.
(04:23) Onze ideeën over donkere energie omvatten de mogelijkheid dat donkere energie slechts een soort eigenschap van het universum is, een kosmologische constante genaamd, waarbij elk klein stukje ruimte een soort rekbaarheid heeft die er zojuist in is ingebouwd. En naarmate we meer ruimte hebben, naarmate het universum uitdijt, hebben we ook meer rekbaarheid, omdat we meer van die donkere energie hebben, meer van die kosmologische constante. En dus blijft het universum maar uitdijen en uitdijen en uitdijen.
(04:48) En als dat het geval is, als dat echt is wat er gaat gebeuren, dan krijg je dat elk sterrenstelsel of elke cluster van sterrenstelsels meer en meer geïsoleerd raakt van alle andere, en het universum krijgt meer en leeger, steeds diffuuser, kouder in de loop van de tijd. Omdat, weet je, we weten dat het universum in het allereerste begin erg heet en dicht was. Sindsdien breidt het zich uit. Het koelt af, het wordt diffuser. Dus dat gaat min of meer voor onbepaalde tijd door. En als dat gebeurt, als je je in een melkwegstelsel bevindt dat plotseling geïsoleerd is omdat alle andere sterrenstelsels zo ver weg zijn, dan is er geen interactie, geen melkwegstelsels die binnenkomen en nieuw gas brengen om nieuwe sterren te vormen. Jij als een melkwegstelsel verbrandt alle sterren die je hebt. Je verbrandt alle waterstof, dus je kunt geen nieuwe sterren maken. De sterren sterven en branden op en worden donker.
(05:36) Er zijn een stel zwarte gaten. Uiteindelijk, als je een zwart gat lang genoeg met rust laat, zal het zijn energie als het ware wegstralen - de zwarte gaten verdampen, alles vervalt in deze ongeordende energie. Dus alles wat in dit sterrenstelsel was, straalt weg. De materie vergaat en valt uiteen. En je zou alleen deze ongeordende energie hebben, gewoon een soort van afvalwarmte, als je er zo over nadenkt, van alle dingen die bestonden.
(06:01) En als je het stadium bereikt waar alles wegsterft, bereik je wat maximale entropie wordt genoemd. Dus de tweede wet van de thermodynamica vertelt ons dat entropie of wanorde in de toekomst toeneemt. En weet je, [om dezelfde] reden kun je geen perpetuum mobile hebben, want als je probeert iets voor altijd te laten draaien, zal het kapot gaan, het zal wat energie verliezen aan wrijving en hitte, en het' zal uit elkaar vallen. Evenzo vervalt in het universum alles min of meer in die afvalwarmte. En daarom wordt het de hittedood genoemd. Het is dat je alles moet hebben om te vervallen in ongeordende energie, en je bereikt deze maximale entropiestaat waar geen wanorde meer kan ontstaan, waar alles zo goed als volkomen zinloos is. In wezen is het volledig, volledig structuurloos.
(06:49) Dat is de ultieme hittedood van het universum. En mensen zien het als een deprimerende manier om te gaan, omdat je eindigt met alles dat erg koud en donker en leeg en geïsoleerd is, en voor altijd aan het vergaan is.
Strogatz (07:03): Ik snap waarom je het de naam Big Freeze geeft, want door hittedood klinkt het alsof het heet gaat worden. Terwijl als ik je goed hoor, dit een beetje lauw of erger zal zijn.
Mack (07:11): Precies. Ja. En in dit geval is "warmte" een soort technische, natuurkundige betekenis van het woord, een soort afvalwarmte van de hele schepping.
(07:19) Maar de positieve kant is dat het heel lang duurt voordat dat gebeurt. Het zal dus pas over ongeveer 100 miljard jaar duren voordat we andere sterrenstelsels niet meer kunnen zien, omdat ze te ver weg zijn en te snel weggaan. Dus weet je, en dat sommige van de minst massieve sterren in onze melkweg mogelijk een biljoen jaar of zo kunnen meegaan. Dus we hebben wat tijd voordat het koud en donker en leeg wordt in ons universum, als we die kant op gaan.
Strogatz (07:41): De leegte is een ander interessant aspect hiervan, vanwege de uitgestrektheid van de ruimte. Dat het niet alleen erg flauw, homogeen en ongeordend is, maar ook erg eenzaam. Alsof alles zo verspreid is van al het andere.
Mack (07:56): Juist. En een heel interessant aspect daarvan is dat je op een bepaald punt komt waarop we geen bewijs meer hebben dat er nog andere sterrenstelsels bestaan. Er zal geen direct observatiebewijs zijn dat de oerknal heeft plaatsgevonden, omdat we dat uitdijende universum niet kunnen zien. En we zullen niet kunnen zeggen: "Nou, als het universum nu groter wordt, moet het in het verleden kleiner zijn geweest." We zullen niet het soort overgebleven licht van de oerknal, de kosmische microgolfachtergrond, kunnen zien waarmee we het heel, heel vroege heelal kunnen bestuderen. Het zal niet alleen een koud, donker en leeg universum zijn, het zal een universum zijn waar heel weinig te leren valt, omdat we de dingen buiten onze directe omgeving niet kunnen zien.
Strogatz (08:34): Ik denk dat voor het geval iemand in de war is — ik denk niet dat iemand dat zou zijn — de verwijzing naar 'wij', dat meen je niet echt, toch? We zijn niet hier, we zijn niet in de buurt om iets te zien op dat moment. We zijn ook gedesintegreerd.
Mack (08:45): We zijn allang weg. Ik bedoel, de zon zal op een gegeven moment zo helder worden dat hij van de oceanen van de aarde zal koken. En dat duurt maar ongeveer een miljard jaar. Dus we hebben, weet je, tussen een half miljard en een miljard jaar voordat de aarde volledig onbewoonbaar is. Dus ja, dit is al lang voorbij. Wat er ook na ons komt, of als we erin slagen om kleine intelligente machines te creëren die ons bewustzijn kunnen voortzetten of, of als we ons verspreiden naar de sterren en weet je, op andere plaatsen leven en gebruik maken van het weinige energie dat er nog in deze stervende sterren. Op een gegeven moment, weet je, zullen we geen dingen meer te doen hebben omdat er niet genoeg energie op de juiste manier geconcentreerd zal zijn om het te gebruiken.
Strogatz (09:26): Laten we doen alsof we dat geloven ruimte en tijd worden gekwantiseerd zoals, ala kwantumzwaartekracht in dingen op de schaal van de Planck-lengte. Als er maar een eindig aantal ruimte- en tijdpakketten is, een groot aantal maar een eindig aantal, zelfs onder het hittedoodscenario, zou er dan geen herhaling zijn waarbij elke toestand uiteindelijk — ik bedoel, onder heel, heel lange tijdschalen — terugkomen? Het zou niet het einde zijn, zelfs niet na de hittedood.
Mack (09:54): Ik praat hierover in het boek in het hoofdstuk hittedood, het idee van eeuwige herhaling. Ja, dus er is een manier om naar de hittedood te kijken, waarbij je je min of meer in deze eeuwige hittedoodtoestand bevindt waarin entropie wordt gemaximaliseerd. Maar zelfs in een maximale entropietoestand kun je willekeurige fluctuaties hebben waarbij iets samen kan komen. En er zijn interessante berekeningen geweest waarmee je, gebaseerd op een volledig homogeen, ongeordend universum, kunt berekenen hoe lang het duurt voordat een vleugel zich willekeurig in het midden van het universum verzamelt, precies in het midden van de leegte.
(10:29): En het is echt een heel groot aantal, toch? Maar als je deze echt eeuwige staat hebt, dan zal dat gebeuren. Het zal een oneindig aantal keren gebeuren op een terugkerende tijdschaal. En je kunt dat uitbreiden en zeggen: als een vleugel zichzelf in elkaar kan zetten, kan de aarde dat ook, kan de melkweg dat ook, dan kan het geheel van elke staat die ooit in het universum heeft bestaan. Dus als je op dat punt komt, kun je zeggen, nou, op dit moment, nu, de specifieke verdeling van atomen en moleculen in het universum op dit moment, op dit punt moet het mogelijk zijn dat dat opnieuw gebeurt - op een echt , erg lange tijdschaal, maar het moet mogelijk zijn dat dit zich herhaalt. En dan zal het universum vanaf dit punt gewoon weer naar de dood toe evolueren.
(11:13) En zo kom je op het idee dat elk moment dat ooit is gebeurd in de geschiedenis van het universum opnieuw kan gebeuren, een oneindig aantal keren. En het is echt een geestverruimend concept. Nu zijn er argumenten hierover in de literatuur, of dit een verstandige berekening is of niet. Maar het brengt wel een beetje terug - er is een nachtmerriescenario dat Nietzsche opschreef en dat op dit idee was gebaseerd. Dat jij, jij hetzelfde moment keer op keer voor altijd beleeft. En zou dat niet vreselijk zijn? En weet je, misschien is dat fysiek mogelijk, misschien is dat iets dat kan gebeuren. De literatuur gaat heen en weer over de vraag of je hier wel of niet op deze manier over moet nadenken. Maar het is interessant. En het sluit ook aan bij deze mogelijkheid dat, laten we —. Als a, als een vleugel zichzelf kan samenstellen in het universum, kan een enkel brein dat denkt dat het de hele kosmos heeft ervaren, dat ook kunnen? Dit wordt de Boltzmann-hersenhypothese genoemd.
Strogatz: Oh, daar heb ik van gehoord. Ik wist niet wat dat was. Oké, gaaf.
Mack (12:12): Dus misschien is er in plaats van al het bestaande een brein dat op dit moment denkt dat het dit gesprek voert en een heel leven heeft geleefd in een universum van 13.8 miljard jaar oud. En dan zullen die hersenen op een gegeven moment gewoon verdwijnen, opnieuw, omdat het een willekeurige verzameling deeltjes was in een leeg post-heat death-universum.
Strogatz: OKÉ…
Mack (12:33): Dus jij kunt die berekening ook doen. En als je die berekening op een bepaalde manier uitvoert, merk je dat dat veel waarschijnlijker is dan het universum dat überhaupt bestaat.
Strogatz: Uh Huh.
Mack (12:42): Het is veel waarschijnlijker dat het een enkel brein voortbrengt dat denkt dat het zich in het universum bevindt, dan dat het een nieuwe oerknal en dan een echte kosmos produceert. Maar nogmaals, er zijn verschillende manieren om het te berekenen waarbij je verschillende antwoorden krijgt. Dus dat is een ander deel van de vraag: heeft het überhaupt zin om deze berekeningen uit te voeren? En als je deze berekening uitvoert, ontdek je dat we eerder een willekeurige gedachte zijn in een willekeurig brein, gewoon bestaand in de leegte. Het vertelt je niet per se, dat is het waarschijnlijke scenario van het universum, het vertelt je dat deze berekeningen niet bruikbaar zijn, en niet echt logisch zijn in de context van de kosmos, en er moet iets mis zijn met onze aannames. Maar hoe ga je om met deze mogelijkheid van een oneindig universum waarin alles een oneindig aantal keren kan gebeuren, is een heel interessante vraag in de kosmologie als je op deze echt, echt enorme tijdschalen komt.
Strogatz (13:36): Oké, nou, bedankt dat je me daarmee hebt verwend. OK. Maar ik wil er zeker van zijn dat we in een aantal van deze anderen terechtkomen.
Dat was Scenario #1, de hittedood, de Big Freeze, en deze mooie voetnoot over eeuwige herhaling in de, in het wild - ik wil geen paradoxen zeggen, maar echt geestverruimende soorten overwegingen die het met zich meebrengt omhoog. Oké, laten we verder gaan met #2. Wat is de grote rip?
Mack (13:58): Dus de Big Rip is een idee dat terugkomt op deze kwestie van donkere energie. We weten niet wat het is dat ervoor zorgt dat het universum sneller uitdijt. We noemen het “donkere” energie omdat we niet weten wat het is. Maar er is iets dat de uitdijing van het universum versnelt. Nu, als het gewoon een kosmologische constante is, als het gewoon een eigenschap van de kosmos is, dan weten we hoe dat gaat. Weet je, het leidt ons naar de hittedood, waar alle sterrenstelsels maximaal geïsoleerd zijn, en dan vervagen ze.
(14:23): Maar er zijn andere hypothetische mogelijkheden voor donkere energie. Er zijn er waar het in plaats van gewoon een constante achtergrond in de kosmos te zijn, iets is dat dynamisch is. Het is iets dat in de loop van de tijd kan veranderen. En specifiek, je kunt vergelijkingen opschrijven voor iets waar het in de loop van de tijd krachtiger wordt. Wat dit ook is, dat is het soort rekbaarheid dat in de kosmos is ingebouwd, het is een dynamisch veld, een energieveld, en het wordt in de loop van de tijd krachtiger. En zodat het universum steeds sneller begint uit te rekken. Niet alleen versnelling veroorzaken, maar opbouwen binnen objecten.
(14:57) Dus één ding over een kosmologische constante. Als er een kosmologische constante bestaat, is de dichtheid ervan constant in het universum. Wat dat betekent is dat als je een bol rond een bepaald gebied tekent, er een bepaalde hoeveelheid kosmologische constante in die bol zit. En zelfs als het universum uitdijt, is er nog steeds dezelfde hoeveelheid in die bol, toch? De kosmologische constante blijft hetzelfde. In een universum met wat we "fantoom" donkere energie noemen, zou de hoeveelheid donkere energie in die bol in de loop van de tijd toenemen. Als je bijvoorbeeld een melkwegstelsel in die bol had, en dat melkwegstelsel gebonden is door de zwaartekracht en alles min of meer bij elkaar wordt gehouden door de zwaartekracht, in een kosmologisch constant universum, dan is dat prima. De banen veranderen niet. Het sterrenstelsel blijft zoals het is. In een universum met fantoomdonkere energie neemt de hoeveelheid rekbaarheid in die bol toe. De donkere energie bouwt zich op en kan de melkweg uit elkaar trekken. Het zou de sterren weg kunnen trekken van de melkweg, het zou planeten weg kunnen trekken van sterren, en het zou zich gewoon opbouwen en opbouwen in objecten.
(15:55) Dus in plaats van een situatie waarin de donkere energie alleen maar verre dingen van elkaar verwijdert, gewoon meer lege ruimte creëert, zou het in feite dingen van binnenuit oprekken. Ik zeg vaak tegen mensen, zoals: "Oh, weet je, het universum breidt zich uit, wat er gebeurt is dat verre sterrenstelsels verder uit elkaar raken. Maar deze kamer breidt zich niet uit.” In een universum met fantoomdonkere energie zou deze kamer uiteindelijk uitzetten.
Strogatz: Ik snap het.
Mack (16:19): Dus wat het zou doen is, het zou beginnen met het opbouwen op echt grote schaal. Dus het zou oude clusters van sterrenstelsels uit elkaar trekken. Het zou de sterren van de rand van de melkweg trekken. Maar het zou steeds krachtiger worden, zodat het planeten van sterren zou gaan wegtrekken, manen van planeten zou gaan wegnemen en zich binnen planeten zou opbouwen en uiteindelijk zelf een planeet zou laten exploderen. En dan wordt het steeds krachtiger naarmate het verder naar beneden gaat en uiteindelijk scheur je moleculen uit elkaar, scheur je atomen uit elkaar en scheur je uiteindelijk het universum zelf uit elkaar.
Strogatz (16:50): Dus is het echt zo dat onder deze foto die je beschreef, het is alsof het afdaalt door de lengteschalen van de grootste naar de kleinste. Gaat het in die volgorde?
Mack (17:00): Nou, wat het is, is dat het steeds krachtiger wordt. Dus het is het losmaken van de meest zwak gebonden dingen eerst, de grootste dingen zijn het zwakst gebonden. En als je dan naar steeds kleinere schalen gaat, begin je atomaire binding, nucleaire binding leuk te vinden. Dus gewoon sterkere bindingen.
Strogatz: Ik zie. Ik zie.
Mack: Het bouwt zich in die zin een beetje op.
Strogatz (17:18): Wauw, dat is een interessante, dingen worden van binnenuit gescheurd, in tegenstelling tot gewoon... Zoals ik me had voorgesteld met het scenario van de hittedood en het kosmologische constante scenario, bijna zoals wanneer we het hebben over hoe het universum uitdijt, en mensen zeggen: "Nou, waar breidt het zich in uit?" En dan zegt iemand: "Nee, schilderijstippen op het oppervlak van een elastische rubberen ballon", weet je wel, of zoiets. Dit is een soort kosmologische constante. Het klinkt alsof de stippen op de ballon verder uit elkaar komen te staan. Dat zijn bijvoorbeeld de sterrenstelsels die verder uit elkaar komen te staan. Is er een foto die de ballon vervangt voor de Big Rip? Het klinkt veel gewelddadiger.
Mack (17:55): Nou, als ik een ballonmetafoor gebruik, zeg ik meestal, zoals, stel je voor, zoals, kleine mieren op het oppervlak van de maan. En naarmate de ballon groter wordt, gaan de mieren verder uit elkaar. Maar daar letten de mieren zelf niet echt op. Het zijn een soort van hun eigen kleine objecten. In het Big Rip-scenario lijkt het meer alsof je een sterrenstelsel op de ballon tekent en vervolgens de ballon uitbreidt. Zelfs het sterrenstelsel zelf wordt groter op die foto. En dus worden de objecten zelf groter. En op een gegeven moment kom je op het punt waarop de ballon zelf ontploft. Zo kwam je er niet achter.
(18:26) Er zijn problemen met de ballonanalogie wat betreft de details, maar dat is een soort beeld dat je kunt hebben.
(18:53): Nu moet ik zeggen dat de meeste kosmologen niet denken dat de Big Rip gaat gebeuren. Het overtreedt bepaalde regels over energiecondities in het universum. Dus dingen waarvan we denken dat ze waar moeten zijn over hoe energie door de kosmos beweegt, fantoomdonkere energie overtreedt die regels. En dus is het waarschijnlijk niet levensvatbaar als scenario. Maar dat gezegd hebbende, we kunnen observatie niet helemaal uitsluiten, alles wat we kunnen zeggen is dat als we kijken naar hoe het universum nu evolueert, we kunnen zeggen dat de Big Rip vrijwel zeker niet binnen de komende tijd zal plaatsvinden, laten we zeggen , 200 miljard jaar. Want je kunt nooit zeggen dat het 100% niet gaat gebeuren. Maar op basis van onze metingen kunnen we een soort limiet stellen in de tijd en we kunnen zeggen dat het vrijwel zeker niet zal gebeuren binnen een bepaald tijdsbestek.
Strogatz (19:15): Huh. Zullen we doorgaan naar nummer 3? Deze die ik heb gehoord, komt voort uit dingen die we hebben geleerd bij de Large Hadron Collider en het gerucht op straat is dat deze misschien wel je favoriet is, ook al denk je niet dat dit de meest waarschijnlijke is. Het heet vacuümvervaltheorie.
Mack (19:33): Ja. Dus vacuümverval is iets waar ik pas achter kwam rond de tijd dat de Large Hadron Collider het Higgs-deeltje ontdekte. En de reden dat ik er toen over hoorde, is omdat mensen artikelen begonnen te schrijven over vacuümverval als reactie op de ontdekking van het Higgs-deeltje. Omdat de eigenschappen van het Higgs-deeltje suggereerden dat vacuümverval een mogelijkheid zou kunnen zijn.
(19:56) Het idee erachter is dit. Het is nogal een technisch verhaal, maar ik zal proberen het te vereenvoudigen. Het idee is dus dat het interessante aan het Higgs-deeltje niet het deeltje zelf is. Het is het feit dat het Higgs-deeltje het bestaan van het Higgs-veld impliceert. Het Higgs-veld is een soort energieveld dat zich door de hele ruimte bevindt. En in wezen, wat de Large Hadron Collider deed, was dat het dat energieveld opwekte, een deeltje uit dat energieveld opwekte en het deeltje was het ding dat werd geïdentificeerd. Maar het betekent dat er een energieveld is dat door het universum bestaat. En dat energieveld heeft enige waarde. En dat energieveld noemen we het Higgs-veld. En er is een heel verhaal over hoe deeltjes die interageren met dat energieveld, is hoe bepaalde deeltjes massa hebben. En het is verbonden met dat hele plaatje.
(20:43) Maar vanuit natuurkundig oogpunt is het belangrijkste aan het Higgs-veld dat er een proces plaatsvond in het zeer, zeer vroege universum waarin het Higgs-veld veranderde. Dus in het zeer, zeer vroege universum had het Higgs-veld een andere waarde. Het is alsof het een veld is dat een waarde heeft zoals in de zin dat de temperatuur in deze kamer overal een waarde heeft. Je kunt een temperatuurveld definiëren en het heeft verschillende waarden, of je nu dicht bij het raam bent, dicht bij de deur, wat dan ook. Het Higgs-veld zou een veld zijn waar het overal dezelfde waarde heeft, maar het is een veld met een bepaalde waarde in de hele ruimte. Er is wat energie mee verbonden.
(21:15) Welnu, welke waarde dat Higgs-veld aanneemt, heeft een relatie met hoe deeltjesfysica werkt in het universum. Dus in het heel, heel vroege universum was het Higgs-veld anders. De deeltjes gingen er anders mee om, en er was een andere set deeltjes in het universum. Geen van hen had massa. En er waren verschillende interacties in het universum. We hadden, in plaats van, weet je, elektriciteit en magnetisme en de sterke en zwakke kernkrachten, hadden we een andere reeks krachten. Er bestond een soort combinatie van krachten, en er bestonden verschillende deeltjes en geen van hen had massa. En toen was er een gebeurtenis genaamd symmetriebreking, waarbij het Higgs-veld veranderde, het kreeg een andere waarde. En toen dat gebeurde, zorgde dat voor het bestaan van alle deeltjes en brandstoffen die we nu in het universum begrijpen. Dus je weet wel, elektronen en quarks, en het zorgde voor het bestaan van de elektromagnetische kracht en sterke en zwakke kernkrachten. Alles heeft zich min of meer gevestigd in het soort fysica dat we vandaag ervaren. En dat was goed, want dat betekent dat we atomen en moleculen kunnen hebben en kunnen bestaan.
Strogatz (22:16): Het spijt me, ik moest even pauzeren, want dat klonk erg bijbels. “En dat was goed”, toch? Dat staat er toch? "Laat er licht zijn. En God zag dat het goed was.”
Mack (22:26): Nou, ik bedoel, in dit geval zijn we erg blij dat het Higgs-veld is veranderd, dat deze symmetrie-brekende gebeurtenis plaatsvond omdat het ons in staat stelde te bestaan. Ik bedoel, je kunt erover praten, weet je, als het niet was gebeurd, zouden we niet bestaan om er blij mee te zijn. Er is een heel argument daar. Maar het is in ieder geval gebeurd; nu bestaan we.
(22:41) Het probleem is dat toen het Higgs-deeltje werd ontdekt, metingen van de massa van het Higgs-veld en de massa's van andere deeltjes ons hints gaven over wat het Higgs-veld doet met hoe het Higgs-veld is geëvolueerd. En die hints lijken te wijzen op de mogelijkheid dat het Higgs-veld opnieuw zou kunnen veranderen. Dat zou heel slecht zijn, net zoals de eerste keer dat de verandering goed was. Als het weer zou veranderen, zou het ons in een situatie veranderen waarin we niet kunnen bestaan, waarin onze deeltjes niet bij elkaar blijven. De constanten van de natuur zouden veranderen. Er zouden verschillende krachten en verschillende deeltjes zijn. Het zou ons veranderen in wat heet een echte vacuümtoestand. Ik bedoel niet "vacuüm" in de zin van niets bestaands. Vacuümtoestanden zijn in wezen verschillende toestanden van hoe natuurkunde werkt. Dus we praten erover dat we ons in een bepaalde vacuümtoestand bevinden. Er kan een andere vacuümtoestand zijn. Dus als het Higgs-veld echt deze mogelijkheid heeft om te veranderen, dan betekent dat dat de vacuümtoestand waarin we ons bevinden het valse vacuüm wordt genoemd. En het echte vacuüm zou de vacuümtoestand zijn waarin het universum zich liever zou bevinden, waarin het Higgs-veld zich liever zou bevinden. En het zou zijn dat uiteindelijk, als je lang genoeg wacht, het Higgs-veld zal veranderen in dat andere waarde, en zal min of meer evolueren naar de echte vacuümtoestand.
(24:01) En de manier waarop het gebeurt is nogal... dramatisch. Je kunt het dus zien als het universum dat min of meer metastabiel is, wat betekent "niet helemaal stabiel", net zoals wanneer je bijvoorbeeld een koffiekopje op de rand van een tafel zet, het daar blijft staan, maar er iets kan kloppen. het eraf, en het zou naar beneden kunnen vallen, en het zou eigenlijk liever op de grond liggen. En je kunt je voorstellen dat ons Higgs-veld zich potentieel in een dergelijke toestand bevindt, waarbij alles wat je nodig hebt om het naar die andere toestand te brengen, ofwel het Higgs-veld rechtstreeks moet verstoren op dezelfde manier waarop je zou, weet je, een koffiekopje van de tafel kunnen slaan. Of je zou gewoon moeten vertrouwen op het idee dat al deze deeltjes en velden afhankelijk zijn van de kwantummechanica, de regels van de kwantummechanica, en de kwantummechanica zegt dat je koffiekopje soms toch gewoon op de grond kan vallen, toch? De kwantummechanische onzekerheid zegt dat als je af en toe een deeltje aan de ene kant van een muur plaatst, het gewoon aan de andere kant verschijnt. Dat heet kwantumtunneling. Dat is iets dat gebeurt dat we de hele tijd op subatomaire schaal waarnemen. En dat geldt ook voor het Higgs-veld.
(25:03) En dus is er een soort vervaltijd geassocieerd met het Higgs-veld in de toestand waarin, als je het Higgs-veld lang genoeg met rust laat, uiteindelijk een stukje van dat Higgs-veld ergens in het universum kwantumtunnelt naar deze andere toestand . En dat is misschien geen probleem als een staat op subatomaire schaal. Maar helaas, als een stuk van het Higgs-veld naar deze nieuwe staat gaat, naar het echte vacuüm gaat, valt dat hele Higgs-veld eromheen ook naar het echte vacuüm.
Strogatz (24:33): Oh, echt? Dus er is een soort kettingreactie alsof het de hele zaak doet ontbranden.
Mack: Precies. Precies.
Strogatz: Ik weet niet of dat het juiste woord is. Maar ja.
Mack (25:35): Ja, ja, het zou zijn als, als je een ketting op een tafel had en jij - en een schakel viel van de tafel, hij alle andere schakels naar beneden zou trekken terwijl hij valt. En zoiets zou gebeuren. Je zou deze cascade hebben, waar zodra de gebeurtenis in één punt gebeurt, het overal omheen gebeurt, en het zou deze bubbel van de echte vacuümtoestand creëren die zich door het universum zou uitbreiden met ongeveer de snelheid van het licht.
Strogatz: Oh.
Mack (25:58): Dat is slecht om een aantal redenen. Ten eerste is dat het soort rand van de bel, de bellenwand heeft wat energie die ermee verbonden is, waar als de bellenwand je zou raken, het je onmiddellijk zou verbranden. En als je de bubbel binnengaat, ben je in deze echte vacuümtoestand waar de wetten van de fysica anders zijn en je deeltjes niet meer bij elkaar blijven. En bovendien was er in de jaren tachtig een berekening die suggereerde dat, als je eenmaal in de echte vacuümtoestand bent, de ruimte daar fundamenteel onstabiel is door de zwaartekracht. En dus stort je meteen in een zwart gat.
Strogatz: Man, je krijgt het van alle kanten.
Mack (26:34): Precies, precies. En als dit gebeurt, als deze kwantumgebeurtenis op een bepaald punt in het universum plaatsvindt, dan zet die luchtbel uit met ongeveer de snelheid van het licht en vernietigt gewoon alles in het universum. En omdat het gebeurt, was het de snelheid van het licht, je ziet het niet aankomen. Tegen de tijd dat het signaal ervan je bereikt, zit het al bovenop je. Maar aan de andere kant zou je het niet voelen omdat je weet dat je zenuwimpulsen niet zo snel gaan, je zou niet echt merken dat het gebeurde. Maar je zou gewoon verdwijnen.
Strogatz (27:04): Ik bedoel, de lichtsnelheid maakt het iets interessants, aangezien het universum erg groot is, zelfs in verhouding tot de lichtsnelheid. Dus het zou ergens ver weg kunnen gebeuren, 13 miljard lichtjaar verwijderd, niet?
Mack (27:16): Zeker, zeker. Het is zeker waar dat er delen van het universum zijn die door de uitdijing van het universum sneller dan de lichtsnelheid van ons worden weggetrokken. En dus als de luchtbel zich voordoet in een van die verre regio's, dan zal die luchtbel ons niet bereiken. Maar omdat het een soort willekeurige gebeurtenis is met overal dezelfde vervalsnelheid, is het net zo waarschijnlijk dat als een bel heel ver weg gebeurt, het ook dichtbij gebeurt.
Strogatz: Ah. Oké, goed punt.
Mack (27:40): Dus gelukkig is de vervaltijd die we kunnen schatten op basis van onze huidige gegevens ongeveer 10 tot de macht van 100 jaar. Het is dus niet iets waarvan we denken dat het snel zal gebeuren. Als we denken dat het gaat gebeuren, dan zal het vrijwel zeker heel, heel lang duren. Maar omdat het een kwantumgebeurtenis is, is het fundamenteel onvoorspelbaar wanneer het precies zou gebeuren, net zoals je niet kunt voorspellen wanneer een bepaald atoom gaat vervallen in een radioactief vervalproces. Je kunt alleen een soort halfwaardetijd geven voor een deel van het spul. Evenzo kunnen we met het universum niet met zekerheid zeggen dat het hier niet gaat gebeuren, weet je, in de komende vijf minuten. We kunnen gewoon zeggen dat het hoogstwaarschijnlijk in ons waarneembare universum niet zal gebeuren in de komende 10 tot de macht van 100, of 10 tot de macht van 500 jaar.
(28:25) Het andere voorbehoud om in gedachten te houden is dat deze berekeningen zijn gebaseerd op het uiterst serieus nemen van wat we weten over het Standaardmodel van de deeltjesfysica. En het standaardmodel van de deeltjesfysica, dat ons soort begrip is van hoe deeltjes in dit universum werken, is, denken we, onvolledig. Het bevat geen donkere materie; het bevat geen donkere energie. We zijn er vrij zeker van dat er gaten in zitten. En als we echt een completer beeld van de deeltjesfysica hadden, zou het de mogelijkheid van vacuümverval helemaal niet omvatten.
Strogatz: OKE.
Mack (28:58): Vacuümverval is dus een idee dat tot stand komt als we een beetje extrapoleren buiten wat we denken, weet je, de geldigheidslimiet van onze theorieën is. Maar het is een fascinerende mogelijkheid. De reden dat ik er zo van geniet als een idee, is dat het deze zeer, zeer diepe verbinding is tussen de kleinste schalen, het zeer, zeer vroege universum en de vernietiging van de hele kosmos.
Strogatz (29:21): Leuk. Rechts. Ik bedoel, het is, het is erg…. Er is gewoon zoiets fundamenteels aan dit mechanisme, waarbij de hele natuurwetten in een oogwenk voor je veranderen. Maar ook dat wat een beeld dat idee van de, de rand van de vacuümbel of hoe je het ook noemde op je afkomt…. Jakkes.
Mack: Ja.
Strogatz (29:42): Theorie #4, het is tijd voor theorie #4 om hier het veld op te gaan. Dit is het scenario dat bekend staat als de Big Crunch, dat zeker gewelddadig en interessant klinkt. Wat, wat is de Big Crunch?
Mack (29:56): Nou, de Big Crunch is een idee dat al heel lang bestaat. Het was het idee dat in de jaren zestig min of meer het meest werd geaccepteerd. Het idee achter de Big Crunch is dat we hebben waargenomen dat het universum uitdijt. En er is de vraag die we moeten stellen: zal het universum zich voor altijd blijven uitbreiden? Of zal het op een gegeven moment weer instorten? Dus we weten dat het heelal in het allereerste begin klein en heet en dicht was. En sindsdien breidt het zich uit. En er zou een wisselwerking moeten zijn tussen de expansie en de zwaartekracht in dat hele verhaal, toch? Dus terwijl de sterrenstelsels uit elkaar worden getrokken, door de uitbreiding van de ruimte, hebben ze ook zwaartekracht die naar elkaar toe trekt. En dus zou het bestaan van materie in het universum de expansie moeten vertragen door het feit dat alles naar al het andere wordt aangetrokken.
(30:41) In de loop der jaren is er geprobeerd om erachter te komen of de uitbreiding gaat winnen? Of gaat de zwaartekracht winnen? En we weten nu dat de expansie zeer waarschijnlijk zal winnen, omdat we zien dat de expansie eigenlijk versnelt, omdat donkere energie de expansie versnelt. En dus zien we geen duidelijke manier waarop het universum zou kunnen stoppen en opnieuw zou instorten. Maar in de jaren zestig wisten we het niet, en de voorlopige gegevens leken te suggereren dat er meer zwaartekracht was dan uitdijing, in die zin dat het universum zou stoppen met uitdijen en uiteindelijk weer zou instorten.
(31:13) En ik moet ook zeggen dat, weet je, we denken niet dat dit nu een favoriet idee is. Maar omdat we niet weten wat donkere energie is, weten we ook niet zeker of het niet iets is dat zich zou kunnen omdraaien. Weet je, we weten dat het nu voor expansie zorgt. We weten niet dat het niet iets is dat zou kunnen veranderen, dat zou een dynamisch veld kunnen zijn waar het op een gegeven moment een compressie zou veroorzaken in plaats van expansie.
(31:34) Dus we weten het niet zeker, maar ik denk dat dit het scenario is dat ik het meest angstaanjagend vind, ook al is het in zekere zin een van de minst waarschijnlijke omdat het de huidige gegevens lijkt tegen te spreken. Het idee dat het universum alles zou kunnen comprimeren, is echt heel verontrustend. Omdat, weet je, op dit moment zien we de sterrenstelsels verder weg worden. We zien het universum min of meer afkoelen en leeglopen. Als het universum zou beginnen samen te trekken, dan zouden we al deze verre sterrenstelsels op ons af zien komen. En sterrenstelsels zouden de hele tijd met elkaar in botsing komen, maar verre sterrenstelsels zouden naar ons toe komen en het universum zou heel, heel dicht en druk worden.
(32:12) En erger dan dat, alle straling in het universum zou ook worden gecomprimeerd. Dat betekent niet alleen dat het heter wordt, maar ook omdat er meer straling in een kleinere ruimte is. Maar ook alle straling zou min of meer verhard worden tot straling met een hogere energie, straling met een hogere frequentie. Er is dus een proces dat plaatsvindt in het universum tijdens expansie, roodverschuiving genaamd, waarbij straling wordt uitgerekt tot langere golflengten. Dus weet je, zichtbaar licht wordt infrarood, wordt radio. Als je compressie had, dan zou al dat zichtbare licht van alle sterren die ooit in het universum zijn verschenen, beginnen te worden gecomprimeerd tot ultraviolet, tot röntgenstraling, tot gammastraling. En het zou het universum gewoon op deze zeer diepgaande manier beginnen te koken.
(32:57) En er was een heel fascinerend artikel uit, denk ik, 1969 van astronoom Martin Rees, waarin hij berekende dat in dit Big Crunch-scenario op een gegeven moment de omgevingstemperatuur van de ruimte, de straling in de ruimte van alle dat sterlicht dat wordt samengedrukt, zou voldoende zijn om thermonucleaire reacties langs de oppervlakken van sterren te veroorzaken, en zou de sterren van buiten naar binnen koken, gewoon door de straling van de ruimte. En weet je, op dat moment, alsof niets te overleven is. Dus het is een idee dat ik persoonlijk behoorlijk verontrustend vind, het idee dat we gewoon kunnen worden gekookt door de straling van de ruimte terwijl het universum overal om ons heen instort.
Strogatz (33:38): Nou, ja, interessant dat dat degene is waar je het meeste last van hebt, want ik bedoel, ze hebben allemaal hun eigen…. Weet je, wil je plotseling gaan? Wil je koken? Wil je invriezen?
Mack (33:49): Juist. Rechts. Ik bedoel, geen van hen loopt goed af, toch? Maar met de hittedood heb je echt een lange tijd. Dus dat is fijn. Weet je, het is allemaal zachtaardig. Met vacuümverval zie je het niet aankomen. Dus zoals, wat dan ook, je merkt het niet eens.
Strogatz: OKE.
Mack (34:04): Het is een soort non-gebeurtenis, vanuit het perspectief van een bewust wezen. Maar zowel de Big Rip als de Big Crunch zou je zien aankomen, en dat is best eng.
Strogatz (34:13): Uh huh. Ik denk dat we nu bij de laatste zijn, de Bounce, of wat ik me me herinner als kind heette vroeger het pulserende universum. Is dat hetzelfde idee?
Mack (34:23) Dus in dit geval breng ik een paar verschillende ideeën op één hoop in één brede categorie van cyclisch universum of stuiterend universum. Het idee daar is dat in wezen wordt geprobeerd het allereerste begin van het universum te verklaren…. Er zijn dus bepaalde aspecten van het vroege universum die moeilijk te verklaren zijn in onze huidige kosmologie, weet je. Hoe is het opgezet zoals het was? Waarom is ons universum zoals het is, in termen van het soort vorm van de ruimte? Waarom was de entropie in ons universum in het verleden zo laag dat de entropie in de toekomst kan toenemen tot de staat waarin het nu is?
(34:54) Dit zijn allemaal diepgaande vragen over het allereerste begin. En er zijn enkele pogingen gedaan om deze vragen te beantwoorden door te zeggen: 'Nou, misschien was het begin niet het begin. Misschien was er vóór het begin iets dat de voorwaarden schiep voor het universum dat vandaag bestaat." Die leiden tot deze cyclische kosmologieën. Ofwel een idee waar er een eerder universum was dat evolueerde naar de oerknal die we hebben meegemaakt en vervolgens evolueert naar ons huidige universum. Of gewoon waar je gewoon een constante cyclus van universums hebt, waar er iets voor ons was, zal er iets na ons zijn. En sommige van die ideeën houden een soort compressie in voor de nieuwe oerknal, sommige houden een soort hittedood in, en dan komt er een nieuwe oerknal uit. Sommige zijn een soort van: "er was een vorige fase en die evolueert naar onze fase, maar er gaat niets gebeuren in de toekomst." Dit zijn dus allerlei ideeën die worden uitgekozen voor mogelijkheden voor de toekomst van ons universum, of het einde van een eerder universum dat naar het onze leidt.
Strogatz (35:48): Op dit punt, denk ik, zet ik graag mijn … niet echt mijn sceptici-hoed op, maar mijn wetenschappers-hoed. Het lijkt erop dat er veel wetenschap zit in wat je zegt, in die zin dat je het verbindt met wat we weten over de kwantumveldentheorie of over de algemene relativiteitstheorie. Maar hoe zit het met waarnemingen?
Mack (36:05): Ja, ik bedoel, dus fundamenteel zullen we nooit in staat zijn om met volledige zekerheid de vraag te beantwoorden "hoe het universum zal eindigen?" Want als het gebeurt, zijn we er natuurlijk niet om het antwoord op te schrijven. Maar er zijn een paar verschillende manieren waarop we deze vraag benaderen. Wat we in wezen proberen te doen, is extrapoleren wat we nu weten over het universum en zijn evolutie van het verleden naar de toekomst. En dat is waar je eindigt met deze vertakking van verschillende mogelijkheden. Omdat er verschillende richtingen zijn die zouden kunnen gaan en wij zouden kunnen gaan in de toekomst die consistent zijn met de evolutie van het universum tot nu toe.
(36:37) In termen van observatie-dingen die we kunnen leren en die ons meer kunnen vertellen over welk van deze paden waarschijnlijker is, zijn er een paar verschillende manieren om het te benaderen. Een daarvan is om te proberen donkere energie te begrijpen. Dus drie van deze scenario's hangen erg af van wat donkere energie is en hoe het zal werken. Dus als we erachter kunnen komen of donkere energie echt een kosmologische constante is? Of is het iets dat varieert? En dat is op zichzelf misschien een onmogelijke vraag, omdat een kosmologische constante een soort speciaal geval is van een bredere klasse van ideeën over donkere energie, waarvan je nooit 100% zeker kunt zijn dat je precies in die staat verkeert.
(37:16) Het is een beetje — waarneembaar is het moeilijk om daar met volledige zekerheid te zijn, maar we kunnen steeds meer zekerheid krijgen over het gedrag van donkere energie. En misschien kunnen we een soort theoretische basis vinden voor donkere energie. Misschien komt er op een andere manier een experimenteel resultaat dat ons zal vertellen dat dit echt het antwoord is op wat donkere energie is. Dus proberen donkere energie te begrijpen, hetzij door kosmologische waarnemingen, hetzij door experimentele tests die tot de mogelijke fundamentele fysica van donkere energie kunnen komen. Dat zijn allemaal wegen die we kunnen verkennen en proberen onderscheid te maken tussen hittedood, Big Rip, Big Crunch - dat soort ideeën die afhangen van de uitbreidingsdynamiek.
(37:55) In termen van vacuümverval: als we het Higgs-veld en zijn verbindingen met andere deeltjes en andere velden in de deeltjesfysica beter begrijpen, krijgen we een beter idee of het Higgs-veld al dan niet even is op deze manier kunnen vergaan. En of vacuümverval een mogelijkheid is, hoe het Higgs-potentieel op verschillende schalen verandert. Dit zijn allemaal dingen die actief worden onderzocht met experimenten zoals de Large Hadron Collider.
(38:22) En als we het dan hebben over cyclische universums, daar moeten we gewoon echt het begin begrijpen, toch? Als we meer informatie krijgen over het heel, heel vroege heelal door observaties, door een soort slimme analyse van vroege heelalgegevens, door te zoeken naar zaken als oerzwaartekrachtgolven, en wat dat ons zou kunnen vertellen over het al dan niet optreden van kosmische inflatie in het begin , of door een beter begrip van de deeltjestheorie door zaken als deeltjesexperimenten die ons zouden kunnen vertellen of het standaardmodel van de deeltjesfysica echt geldig is, of wat er nog meer aan ten grondslag zou kunnen liggen, als er hogere dimensies van de ruimte zouden kunnen zijn? Dat is een ander aspect van deze vraag.
(38:59) Dus dat zijn allemaal plaatsen waar we naar kunnen zoeken om te proberen te begrijpen of cyclische universums de juiste richting zijn om op te gaan. En of er vóór de oerknal iets was dat de voorwaarden voor ons universum van vandaag heeft geschapen.
Strogatz (39:11): Dus het klinkt alsof veel verschillende wegen binnen de fundamentele natuurkunde hier onze beste kans zijn. Laten we het gewoon hebben over de Webb-telescoop, want ik weet zeker dat veel mensen daar over nadenken, aangezien vooral wat je zojuist noemde in het laatste geval over het cyclische universum, is dat het zozeer een vraag is over wat er gebeurt in het vroege universum . En de Webb-telescoop vertelt ons iets over het vroege heelal, maar ik vermoed niet vroeg genoeg. Is dat juist?
Mack (39:35): Ja. De Webb-telescoop kan ons dus veel vertellen over de vroegste generatie sterrenstelsels. En dat is super opwindend voor mij persoonlijk, want als donkere materie-onderzoeker kan de impact van donkere materie op die eerste sterrenstelsels heel anders zijn in verschillende soorten donkere materie-modellen. Er is dus veel dat we zouden kunnen leren over bepaalde aspecten van de fundamentele fysica, over zaken als donkere materie, in wezen over donkere energie als we zeer verre sterrenstelsels observeren. en krijgen mogelijk een betere meting van de geometrie van het universum naarmate we meer van deze sterrenstelsels krijgen. Dus we kunnen zeker veel leren over de sterrenstelsels en over de grootschalige structuur van het universum, we gaan wat informatie krijgen van de JWST van dat soort waarnemingen.
Mack (40:15): In termen van het heel, heel vroege universum zijn het echter echt waarnemingen van zaken als de kosmische microgolfachtergrond. Dus dit soort licht uit het heel vroege heelal waar het heelal nog in brand stond. Maar het bevindt zich nog steeds in dit soort hete stralingsfase, het gloeide van de warmte en van de straling van dit oerplasma. En met microgolftelescopen kunnen we die gloed zien. En dat kan ons heel belangrijke informatie geven over het heel, heel, heel vroege heelal.
Strogatz (40:42): Wat vind je van het studiegebied van het einde van het universum? Enig idee waar het heen gaat in de komende 10-20 jaar? Is het gewoon dat we doorgaan met fundamentele natuurkunde, en dat zal onze beste hoop zijn om hier echt enige vooruitgang te boeken?
Mack (40:58): Ik denk dat dat waar is. Ik denk dat naarmate we meer leren over de fundamentele aard van de kosmos, zowel in de zin van, weet je, de structuur van de kosmos, de vorm van de ruimte en het potentieel voor - misschien zijn er meer dimensies van ruimte. Misschien zijn ruimte en tijd ontstaan uit een meer abstract fenomeen. Misschien komen we daar achter door zaken als holografie en zwarte gaten. En er is een heel ander gebied waar we op in kunnen gaan en waar ik nu niet te groot op wil ingaan. Weet je, dus misschien leren we iets over de fundamentele structuren van de werkelijkheid. Misschien leren we wat donkere energie is. Misschien leren we wat donkere materie is. Misschien zullen die dingen ons begrip van fundamentele deeltjesfysica informeren. Misschien krijgen we meer informatie over het heel, heel vroege heelal en leren we iets over hoe de beginvoorwaarden voor ons heelal tot stand kwamen.
(41:45) Die zijn allemaal super opwindend op hun eigen manier, toch? Elk onderdeel daarvan is iets dat enorm belangrijk zou zijn voor de natuurkunde, dat een revolutie teweeg zou brengen in hoe we over het universum denken op echt belangrijke manieren. En als bijwerking zouden we iets leren over hoe ons universum zou kunnen eindigen, wat ons uiteindelijke lot zou kunnen zijn. Dus ik denk dat er maar heel weinig mensen zijn die, weet je, echt, hun belangrijkste focus is wat er met het universum gaat gebeuren? Hoe gaan we eindigen? Echt, het zijn deze andere vragen die de fundamentele aard van de werkelijkheid raken, de evolutie van de kosmos, de oorsprong van de kosmos. En die dragen allemaal bij aan deze grote vragen over waar gaan we heen? Wat gaat er nu gebeuren?
Strogatz (42:27): Geweldig. Nou, we hebben gesproken met theoretische kosmoloog Katie Mack, auteur van het boek Het einde van alles (Astrofysisch gesproken). Heel erg bedankt dat je vandaag bij ons bent gekomen. Katie,
Mack (42:38): Bedankt dat je me hebt. Dit was echt een leuk gesprek.
Omroeper (42: 40)
Quanta Magazine is een redactioneel onafhankelijke online publicatie die wordt ondersteund door de Simons Foundation om het publieke begrip van wetenschap te vergroten.
Strogatz (42: 57): De vreugde van waarom is een podcast van Quanta Magazine, een redactioneel onafhankelijke publicatie ondersteund door de Simons Foundation. Financieringsbeslissingen van de Simons Stichting hebben geen invloed op de selectie van onderwerpen, gasten of andere redactionele beslissingen in deze podcast, of in Quanta Magazine. De vreugde van waarom wordt geproduceerd door Susan Valot en Polly Stryker. Onze redacteuren zijn John Rennie en Thomas Lin, met ondersteuning van Matt Carlstrom, Annie Melchor en Allison Parshall. Onze themamuziek is gecomponeerd door Richie Johnson. Speciale dank aan Bert Odom-Reed in de Cornell-uitzendstudio's. Ons logo is van Jaki King. Ik ben je gastheer, Steve Strogatz. Als u vragen of opmerkingen voor ons heeft, kunt u ons mailen op Bedankt voor het luisteren.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- Bron: https://www.quantamagazine.org/how-will-the-universe-end-20230222/
- 10
- 100
- 11
- 200 miljard
- 2020
- 28
- 39
- a
- in staat
- Over
- over het
- Over Quantum
- SAMENVATTING
- versnellen
- beschikbaar
- over
- Handelen
- actief
- werkelijk
- Na
- tegen
- Alles
- toestaat
- alleen
- al
- altijd
- Ambient
- bedragen
- analyse
- en
- Nog een
- beantwoorden
- antwoorden
- iedereen
- uit elkaar
- gebruiken
- Apple
- nadering
- argument
- argumenten
- rond
- verschijning
- aspecten
- geassocieerd
- atoom
- pogingen
- aandacht
- aangetrokken
- Augustus
- auteur
- terug
- achtergrond
- slecht
- gebaseerde
- basis
- omdat
- worden
- wordt
- vaardigheden
- Begin
- achter
- wezen
- geloofd wie en wat je bent
- BEST
- Betere
- tussen
- Verder
- Groot
- Big Bang
- groter
- Grootste
- Miljard
- verbindend
- Beetje
- Zwart
- Zwart Gat
- zwarte gaten
- boek
- Stuiteren
- Gebonden
- Hersenen
- Breken
- Breaking
- breaks
- Helder
- brengen
- Bringing
- Brengt
- breed
- uitzenden
- bredere
- zeepbel
- bugs
- bouw
- Gebouw
- bouwt
- bebouwd
- Bos
- brandwond
- berekenen
- berekend
- het berekenen van
- berekeningen
- Bellen
- Dit betekent dat we onszelf en onze geliefden praktisch vergiftigen.
- Kan krijgen
- Canada
- kan niet
- in staat
- dragen
- voeren
- auto's
- watervallen
- geval
- Categorie
- Veroorzaken
- veroorzakend
- zeker
- zeker
- zekerheid
- keten
- Voorzitter
- verandering
- Wijzigingen
- veranderende
- Hoofdstuk
- kind
- Plaats
- klasse
- duidelijk
- Sluiten
- TROS
- Koffie
- Lees minder
- Collectie
- combinatie van
- hoe
- komst
- opmerkingen
- Communicatie
- compleet
- samengesteld
- Geconcentreerd
- concept
- voorwaarden
- verward
- Wij verbinden
- versterken
- aansluitingen
- verbindt
- bewust
- Bewustzijn
- overwegingen
- beschouwd
- consequent
- constante
- verband
- voortzetten
- blijft
- voortgezette
- contract
- Gesprek
- conversaties
- gekookt
- Coole
- Kosmologie
- Kosmos
- kon
- Koppel
- en je merk te creëren
- aangemaakt
- Wij creëren
- het aanmaken
- knarsen
- beker
- nieuwsgierigheid
- Actueel
- Donker
- Donkere materie
- gegevens
- dag
- transactie
- Dood
- beslissingen
- beschreven
- gegevens
- DEED
- De
- anders
- Afmeting
- directe
- richting
- direct
- ontdekt
- ontdekking
- discussies
- onderscheiden
- distributie
- Nee
- doen
- Dont
- Deur
- beneden
- dramatisch
- trekken
- gedurende
- Sterven
- dynamica
- elk
- Vroeg
- Vroeg heelal
- aarde
- rand
- Hoofdartikel
- effect
- beide
- elektriciteit
- elektronen
- energie-niveau
- en geniet van
- genoeg
- Geheel
- geheel
- geheel
- omgevingen
- vergelijkingen
- vooral
- in wezen
- schatting
- Zelfs
- Event
- uiteindelijk
- OOIT
- Alle
- alledaags
- alles
- bewijzen
- Evolutie
- ontwikkelen
- evolueerde
- evoluerende
- precies
- voorbeeld
- opgewonden
- opwindend
- bestaand
- bestaat
- Uitvouwen
- uit te breiden
- breidt uit
- uitbreiding
- ervaring
- ervaren
- Verklaren
- Ontploft
- Verken
- verlengen
- verlenging
- uitbreiding
- uiterst
- oog
- vervagen
- Vallen
- Falls
- boeiend
- SNELLE
- sneller
- Favoriet
- weinig
- veld-
- Velden
- Figuur
- VIND DE PLEK DIE PERFECT VOOR JOU IS
- einde
- Brand
- Voornaam*
- eerste keer
- Vloer
- schommelingen
- Focus
- Dwingen
- Krachten
- altijd
- formulier
- formaat
- Gelukkig
- Foundation
- Bevriezen
- Frequentie
- wrijving
- oppompen van
- geheel
- leuke
- fundamenteel
- fundamenteel
- financiering
- Bovendien
- toekomst
- Galaxies
- Galaxy
- GAS
- Algemeen
- generatie
- zacht
- krijgen
- het krijgen van
- Geven
- Go
- Doelen
- God
- Goes
- gaan
- goed
- Kopen Google Reviews
- grijpen
- zwaartekracht
- Zwaartekrachtgolven
- zwaartekracht
- Groeien
- gasten
- Helft
- hand
- gebeuren
- gebeurd
- Happening
- gebeurt
- gelukkig
- Hard
- hoed
- met
- horen
- gehoord
- gehoor
- Held
- hier
- hoger
- Scharnier
- hints
- geschiedenis
- Hit
- houden
- Gat
- Gaten
- holografie
- hoop
- gastheer
- Populair
- Hoe
- HTTPS
- reusachtig
- waterstof
- ZIEK
- idee
- ideeën
- geïdentificeerd
- Onmiddellijk
- per direct
- Impact
- belangrijk
- onmogelijk
- in
- Anders
- omvatten
- Inclusief
- Verhoogt
- meer
- onafhankelijk
- Oneindig
- inflatie
- beïnvloeden
- informatie
- eerste
- verkrijgen in plaats daarvan
- Instituut
- Intelligent
- interactie
- interacties
- belang
- interessant
- betrekken
- geïsoleerd
- problemen
- IT
- zelf
- John
- Johnson
- aansluiting
- met ons meedoen
- Houden
- Soort
- koning
- blijven
- bekend
- Groot
- grootschalig
- groter
- grootste
- Achternaam*
- Wet
- Wetten
- leiden
- leidend
- Leads
- LEARN
- geleerd
- Verlof
- leftover
- Lengte
- Life
- levensduur
- levensduur
- licht
- Waarschijnlijk
- LIMIT
- Beperkt
- LINK
- links
- Het luisteren
- literatuur
- Elke kleine stap levert grote resultaten op!
- leven
- leven
- logo
- lang
- lange tijd
- langer
- Kijk
- op zoek
- verliezen
- lot
- Laag
- machine
- Machines
- Magnetisme
- Hoofd
- maken
- MERKEN
- maken
- man
- beheer
- Martin
- Massa
- massa
- massief
- wiskunde
- Materie
- maximaal
- betekenis
- middel
- maten
- mechanisch
- mechanica
- mechanisme
- vermeld
- metastabiel
- Midden
- macht
- denken
- geestverruimend
- minuten
- model
- modellen
- moment
- Moon
- Moons
- meer
- meest
- beweging
- beweging
- beweegt
- filmpje
- bewegend
- Muziek
- naam
- Naturel
- NATUUR
- nodig
- Noodzaak
- New
- volgende
- nucleair
- aantal
- objecten
- waarnemen
- opgetreden
- Oud
- EEN
- online.
- gekant tegen
- bestellen
- Overige
- Overig
- buiten
- totaal
- het te bezitten.
- Papier
- papieren
- deel
- bijzonder
- onderdelen
- verleden
- het betalen van
- Mensen
- Eeuwigdurend
- persoonlijk
- Persoonlijk
- perspectief
- spook
- fase
- een fenomeen
- fysiek
- Fysica
- uitgekozen
- beeld
- stuk
- plaatsen
- vliegtuig
- Planeten
- Plasma
- Plato
- Plato gegevensintelligentie
- PlatoData
- dan
- Podcast
- Podcasting
- punt
- Oogpunt
- mogelijkheden
- mogelijkheid
- mogelijk
- potentieel
- mogelijk
- energie
- krachtige
- voorspellen
- mooi
- vorig
- waarschijnlijk
- probleem
- produceren
- geproduceerd
- professioneel
- professioneel werk
- Voortgang
- vastgoed
- eigendom
- beschermd
- publiek
- Publicatie
- gepubliceerde
- trekken
- zetten
- Quanta tijdschrift
- Quantum
- Kwantummechanica
- quarks
- vraag
- Contact
- snel
- Radio
- willekeurige
- tarief
- RAY
- bereiken
- reactie
- reacties
- lezing
- vast
- Realiteit
- reden
- redenen
- herhaling
- regio
- regio
- verwantschap
- stoffelijk overschot
- niet vergeten
- onderzoek
- onderzoeker
- antwoord
- REST
- resultaat
- revolutioneren
- geript
- Rips
- Kamer
- Regel
- reglement
- lopen
- Zei
- dezelfde
- zegt
- Scale
- balans
- scenario
- scenario's
- School
- Wetenschap
- Wetenschapper
- wetenschappers
- Tweede
- te zien
- scheen
- lijkt
- selectie
- zin
- Volgorde
- reeks
- Gevestigd
- verscheidene
- Vorm
- verschuiving
- winkels
- moet
- tonen
- getoond
- kant
- Signaal
- evenzo
- vereenvoudigen
- eenvoudigweg
- sinds
- single
- situatie
- Sceptici
- traag
- Langzaam
- Klein
- kleinere
- So
- dusver
- sommige
- someday
- Iemand
- iets
- ergens
- Geluid
- klonk
- Tussenruimte
- Ruimte en tijd
- spreken
- special
- specifiek
- specifiek
- snelheid
- Spotify
- verspreiden
- Stadium
- standaard
- Sterren
- begin
- gestart
- starts
- Land
- Staten
- Stap voor
- Stephen
- Steve
- Still
- stop
- Verhaal
- straat
- sterke
- sterker
- structuur
- studies
- studios
- Studie
- plotseling
- Zon
- Super
- ondersteuning
- ondersteunde
- Oppervlak
- Susan
- Stap over voor slechts
- tafel
- Nemen
- neemt
- het nemen
- Talk
- praat
- Technisch
- telescoop
- telescopen
- vertelt
- termen
- testen
- Bedankt
- De
- De Staat
- hun
- thema
- zich
- theoretisch
- Er.
- ding
- spullen
- het denken
- denkt
- gedachte
- drie
- Door
- overal
- Gebonden
- niet de tijd of
- tijdsbestek
- keer
- naar
- vandaag
- samen
- ook
- top
- onderwerp
- onderwerpen
- toronto
- in de richting van
- reizen
- behandelen
- enorm
- Triljoen
- waar
- BEURT
- ultieme
- Tenslotte
- Onzekerheid
- voor
- die ten grondslag liggen
- begrijpen
- begrip
- Universum
- onvoorspelbaar
- us
- .
- doorgaans
- Vacuüm
- waarde
- Values
- rendabel
- Bekijk
- zichtbaar
- wachten
- wandel
- gezocht
- waarschuwing
- Afval
- golven
- manieren
- webp
- Wat
- Wat is
- of
- welke
- en
- WIE
- geheel
- Wild
- wil
- winnen
- binnen
- zonder
- prachtig
- Woord
- Mijn werk
- Bedrijven
- wereld
- zou
- schrijven
- het schrijven van
- röntgenstraal
- jaar
- You
- Your
- zephyrnet