Wprowadzenie
Nasz wszechświat ma początek. I kiedyś to też się skończy — ale który? Czy wraz z rozszerzaniem się kosmosu i przyciemnianiem gwiazd i galaktyk wszystko będzie powoli stawało się zimniejsze i bardziej odizolowane? Czy ciemna energia, która przyspiesza ekspansję wszechświata, może w końcu rozerwać czasoprzestrzeń? Czy byłoby możliwe, aby nasz świat i reszta wszechświata pewnego dnia po prostu przestały istnieć bez ostrzeżenia? W tym odcinku Steven Strogatz omawia ostateczny wielki finał z Katie Mack, kosmolog-teoretyk w Perimeter Institute for Theoretical Physics w Waterloo w Kanadzie. Mack jest także autorem m.in Koniec wszystkiego (mówiąc astrofizycznie), opublikowanym w sierpniu 2020 r., w którym opisała pięć scenariuszy zidentyfikowanych przez naukowców jak może skończyć się wszechświat.
Nasłuchiwać Podcasty Apple, Spotify, Podcasty Google, Stitcher, Dostroić lub swoją ulubioną aplikację do podcastów, lub możesz przesyłaj strumieniowo z Quanta.
Transkrypcja
Stevena Strogatza (00:03): Jestem Steve Strogatz, a to jest Radość dlaczego, podcast z Magazyn Quanta który zabierze Cię w odpowiedzi na niektóre z największych pytań bez odpowiedzi w dzisiejszej matematyce i naukach ścisłych. W tym odcinku zadamy sobie pytanie, jak to się wszystko skończy?
(00:18) Wyobraź sobie, że pewnego dnia spacerujesz po mieście. Wchodzisz i wychodzisz z innych pieszych idących chodnikiem. Słyszysz trąbienie samochodów, ciche rozmowy sączące się z pobliskich kawiarni. To jest nasz codzienny świat, jaki znamy. Ale co się stanie, jeśli pewnego dnia ten świat po prostu imploduje i przestanie istnieć? Jak by to było, gdyby wszystko nagle się skończyło? Wiemy, że gwiazdy, w tym nasze Słońce, mają ograniczoną żywotność. Kiedyś się wypalą, nawet jeśli nie za naszego życia. Ale co z naszą galaktyką? A może cały wszechświat? Jaki będzie koniec wszystkiego? I jak to się mogło stać?
(01:00) To nie jest zadatki na film o superbohaterach. Jest to rodzaj fizyki teoretycznej, o którym dużo myśli dr Katie Mack. Dr Mack jest kosmologiem teoretykiem w Perimeter Institute for Theoretical Physics w Waterloo w Kanadzie, około godziny drogi od Toronto. Jest katedrą Stephena Hawkinga w dziedzinie kosmologii i badań nad komunikacją naukową, gdzie jednym z jej celów jest uczynienie fizyki bardziej dostępną dla publiczności. Dr Mack jest także autorem dobrze przyjętej książki pt. Koniec wszystkiego (mówiąc astrofizycznie), opublikowany w sierpniu 2020 r. Szczegółowo opisuje pięć głównych teorii na temat tego, jak naukowcy myślą o końcu wszechświata. Katie, dziękujemy, że byłaś dzisiaj z nami.
Katie Mack (01:47): Dziękuję bardzo za przyjęcie mnie.
Strogatz (01:48): To dla nas prawdziwa gratka. Czy mogę zacząć od osobistego pytania? Co przyciągnęło cię do tego tematu — myślenie o końcu wszechświata? Dlaczego, dlaczego to cię chwyta?
Mack (01:56): Wiesz, myślę, że to tylko część mojej ogólnej ciekawości kosmosu. Dorastałem, dużo myśląc o początku wszechświata, o Wielkim Wybuchu. Wiesz, te wszystkie wielkie pytania o to, skąd pochodzimy. I w pewnym momencie, podczas moich studiów kosmologicznych, ciągle napotykałem pytanie o zakończenie. Pamiętam więc, jak czytałem o Wielkim Rozdarciu — jednej z tych możliwości, w których wszechświat jakby się rozrywa — kiedy byłem na studiach i byłem po prostu zafascynowany koncepcją, że wszechświat może zakończyć się w tak brutalny sposób. A potem, gdy kontynuowałem badania w kosmologii, natknąłem się na rozpad próżni — wiesz, ten rodzaj nagłego końca wszechświata — i po prostu zafascynowała mnie koncepcja, że wszechświat może zniknąć z istnienia najwyraźniej bez powodu .
(02:46) Wszystkie te tematy po prostu pojawiały się w mojej pracy zawodowej. I chciałem po prostu zbadać to trochę więcej. I chciałem opowiedzieć tę historię, która moim zdaniem nie jest opowiadana zbyt często w tego rodzaju publicznym dyskursie o kosmologii. Dużo się mówi o początku, o Wielkim Wybuchu, ale bardzo mało o końcu.
(03:05) I myślę, że jest to coś, co zawsze mnie fascynowało za każdym razem, gdy się z tym spotkałem. Wystarczy zobaczyć dyskusje na temat tego, jak ostateczna ewolucja naszego wszechświata mogłaby się zakończyć i co to mówi o tym, co dzieje się teraz. O strukturze kosmosu, o ogólnym formacie istnienia. To dla mnie fascynujące pytanie.
Strogatz (03:27): Tak, to znaczy… Myślę, że zastanawianie się nad tym jest całkiem naturalne. Myślę, że większość z nas, którzy interesują się nauką lub po prostu interesuje się życiem, zastanawia się nad tym.
(03:38) Oto jeden, od którego chyba powinniśmy zacząć: śmierć cieplna, scenariusz, który nazywamy śmiercią cieplną wszechświata, który istnieje od dawna. Opowiedz nam o tym, bo rozumiem, że uważasz, że to może być najbardziej prawdopodobne.
Mack (03:50): Tak, więc śmierć cieplna jest uważana za najbardziej akceptowaną w fizyce. Czasami potocznie nazywa się to Wielkim Zamrożeniem. Ideą śmierci cieplnej jest to, że wiemy, że wszechświat się rozszerza i wiemy, że ekspansja przyspiesza. Więc galaktyki, które są w odległym wszechświecie, oddalają się od nas. Coraz bardziej się od siebie oddalają. Ta ekspansja trwa i z czasem staje się coraz szybsza. Nie wiemy, dlaczego przyspiesza — po prostu to zaznaczę. W tej chwili uważa się, że jest to spowodowane czymś, co nazywamy ciemną energią. Nie wiemy, czym jest ciemna energia, ale coś w tym jest sprawiając, że wszechświat rozszerza się szybciej.
(04:23) Nasze wyobrażenia o ciemnej energii obejmują możliwość, że ciemna energia jest rodzajem właściwości wszechświata zwanej stałą kosmologiczną, gdzie każdy skrawek przestrzeni ma wbudowany rodzaj rozciągliwości. A ponieważ mamy więcej przestrzeni, gdy wszechświat się rozszerza, mamy też większą rozciągliwość, ponieważ mamy więcej tej ciemnej energii, więcej tej stałej kosmologicznej. I tak wszechświat po prostu wciąż się rozszerza i rozszerza i rozszerza.
(04:48) A jeśli tak jest, jeśli naprawdę tak się stanie, wtedy każda galaktyka lub każda gromada galaktyk będzie coraz bardziej odizolowana od wszystkich innych, a wszechświat stanie się bardziej i coraz bardziej pusta, coraz bardziej rozproszona, z czasem zimniejsza. Bo wiesz, wiemy, że na samym początku wszechświat był bardzo gorący i gęsty. Od tego czasu się rozwija. Chłodzi się, robi się coraz bardziej rozproszony. Więc to trwa jakby w nieskończoność. I tak się dzieje, jeśli znajdujesz się w galaktyce, która nagle jest odizolowana, ponieważ wszystkie inne galaktyki są tak daleko, wtedy nie ma interakcji, żadne galaktyki nie przychodzą i nie dostarczają nowego gazu, aby utworzyć nowe gwiazdy. Jako galaktyka spalacie wszystkie gwiazdy, które macie. Spalasz cały wodór, więc nie możesz tworzyć nowych gwiazd. Gwiazdy umierają, wypalają się i ciemnieją.
(05:36) Jest mnóstwo czarnych dziur. W końcu, jeśli pozostawisz czarną dziurę w spokoju wystarczająco długo, będzie ona promieniować swoją energią – czarne dziury odparowują, wszystko rozpada się w tę nieuporządkowaną energię. Więc wszystko, co było w tej galaktyce, promieniuje daleko. Materia gnije i rozpada się. I mielibyście po prostu tę nieuporządkowaną energię, po prostu rodzaj ciepła odpadowego, jeśli myślicie o tym w ten sposób, wszystkich rzeczy, które istniały.
(06:01) A kiedy dochodzisz do etapu, w którym wszystko się rozpada, osiągasz tak zwaną maksymalną entropię. Tak więc druga zasada termodynamiki mówi nam, że entropia lub nieporządek wzrasta w przyszłości. I wiesz, [z] tego samego powodu, dla którego nie możesz mieć perpetuum mobile, ponieważ jeśli spróbujesz sprawić, by coś kręciło się wiecznie, to się zepsuje, straci trochę energii na tarcie i ciepło, i to „ rozpadnę się. Podobnie we wszechświecie wszystko rozpada się na ciepło odpadowe. I dlatego nazywa się to śmiercią cieplną. Chodzi o to, że masz wszystko, co możesz mieć, rozpadając się na nieuporządkowaną energię i osiągasz stan maksymalnej entropii, w którym nie może się już wydarzyć więcej nieporządku, gdzie wszystko jest po prostu całkowicie bez znaczenia. Zasadniczo jest całkowicie, całkowicie pozbawiony struktury.
(06:49) To ostateczna śmierć cieplna wszechświata. I ludzie myślą o tym jako o depresyjnej drodze, ponieważ kończy się to tym, że wszystko jest bardzo zimne, ciemne, puste i odizolowane, i po prostu rozpada się na zawsze.
Strogatz (07:03): Rozumiem, dlaczego nazwałeś to Big Freeze, ponieważ śmierć cieplna sprawia, że brzmi to tak, jakby miało być gorąco. Podczas gdy jeśli dobrze cię słyszę, to będzie trochę letnie lub gorsze.
Mack (07:11): Dokładnie. Tak. I w tym przypadku „ciepło” jest w pewnym sensie technicznym, fizycznym znaczeniem tego słowa, gdzie rodzaj tego ciepła marnuje całe stworzenie.
(07:19) Ale dobrą stroną jest to, że zajmuje to naprawdę dużo czasu. Tak więc dopiero za około 100 miliardów lat nie będziemy mogli zobaczyć innych galaktyk, ponieważ są one zbyt daleko i zbyt szybko się oddalają. Więc wiesz, i że niektóre z najmniej masywnych gwiazd w naszej galaktyce mogą potencjalnie przetrwać około biliona lat. Mamy więc trochę czasu, zanim w naszym wszechświecie zrobi się zimno, ciemno i pusto, jeśli idziemy w tym kierunku.
Strogatz (07:41): Pustka jest kolejnym interesującym aspektem tego, ze względu na rozciąganie przestrzeni. To nie tylko jest naprawdę mdłe, jednorodne i nieuporządkowane, ale także bardzo samotne. Jakby wszystko było tak oddzielone od wszystkiego innego.
Mack (07:56): Jasne. I naprawdę interesującym aspektem tego jest to, że dojdziesz do pewnego punktu, w którym nie będziemy mieć dowodów na istnienie innych galaktyk. Nie będzie żadnych bezpośrednich dowodów obserwacyjnych na to, że Wielki Wybuch miał miejsce, ponieważ nie będziemy w stanie zobaczyć rozszerzającego się Wszechświata. I nie będziemy w stanie powiedzieć: „Cóż, jeśli wszechświat jest teraz większy, to musiał być mniejszy w przeszłości”. Nie będziemy w stanie zobaczyć tego rodzaju światła pozostałego po Wielkim Wybuchu, kosmicznego mikrofalowego tła, które pozwala nam badać bardzo, bardzo wczesny Wszechświat. Będzie to nie tylko zimny, ciemny i pusty wszechświat, ale także wszechświat, w którym niewiele można się nauczyć, ponieważ nie będziemy w stanie zobaczyć rzeczy poza naszym bezpośrednim otoczeniem.
Strogatz (08:34): Chyba na wypadek, gdyby ktoś był zdezorientowany — nie sądzę, by ktokolwiek był — odniesienie do „my”, tak naprawdę nie masz tego na myśli, prawda? Nie jesteśmy tutaj, nie jesteśmy w pobliżu, aby cokolwiek zobaczyć w tym momencie. My też jesteśmy zdezintegrowani.
Mack (08:45): Dawno nas nie było. Mam na myśli, że w pewnym momencie słońce stanie się tak jasne, że zagotuje oceany na Ziemi. A to zajmie tylko około miliarda lat. Mamy więc od pół miliarda do miliarda lat, zanim Ziemia będzie całkowicie niezdatna do zamieszkania. Więc tak, to już dawno minęło. Cokolwiek nastąpi po nas, lub jeśli uda nam się stworzyć małe inteligentne maszyny, które mogą przenosić naszą świadomość, lub jeśli rozprzestrzenimy się w gwiazdy i wiesz, zamieszkamy w innych miejscach i wykorzystamy tę niewielką ilość energii, która pozostała w tych umierające gwiazdy. Wiesz, w pewnym momencie zabraknie nam rzeczy do zrobienia, ponieważ nie będzie wystarczającej ilości energii skoncentrowanej we właściwy sposób, aby ją wykorzystać.
Strogatz (09:26): Udawajmy, że w to wierzymy przestrzeń i czas są skwantowane jak, la grawitacja kwantowa w rzeczy w skali długości Plancka. Jeśli istnieje tylko skończona liczba działek w przestrzeni i czasie, duża liczba, ale skończona liczba, nawet w scenariuszu śmierci cieplnej, czy nie doszłoby do nawrotu, w którym każdy stan ostatecznie — to znaczy w naprawdę, bardzo długich skalach czasowych — Wróć? To nie byłby koniec, nawet po śmierci cieplnej.
Mack (09:54): Mówię o tym w książce w rozdziale o śmierci cieplnej, o idei wiecznego nawrotu. Tak, więc jest jeden sposób patrzenia na śmierć cieplną, w której znajdujesz się w stanie wiecznej śmierci cieplnej, w której entropia jest zmaksymalizowana. Ale nawet w stanie maksymalnej entropii możesz mieć przypadkowe fluktuacje, w których coś może się połączyć. Były też interesujące obliczenia, w których można obliczyć, w oparciu o całkowicie jednorodny, nieuporządkowany wszechświat, ile czasu zajmie, zanim fortepian losowo złoży się w środku wszechświata, dokładnie w środku pustki.
(10:29): I to naprawdę duża liczba, prawda? Ale jeśli macie ten naprawdę wieczny stan, wtedy tak się stanie. To się stanie nieskończoną liczbę razy w jakiejś powtarzającej się skali czasu. I można to rozszerzyć i powiedzieć, cóż, jeśli fortepian może się złożyć, to samo może zrobić Ziemia, galaktyka i całość dowolnego stanu, jaki kiedykolwiek istniał we wszechświecie. Więc kiedy dojdziesz do tego punktu, możesz powiedzieć, cóż, w tej chwili, w tej chwili, specyficzne rozmieszczenie atomów i cząsteczek we wszechświecie w tej chwili, w tym momencie, musi być możliwe, aby to się powtórzyło - w naprawdę , naprawdę długi okres czasu, ale musi być możliwe, aby to się powtórzyło. A potem wszechświat będzie po prostu ewoluował w kierunku śmierci, od tego momentu.
(11:13) I tak dochodzimy do pomysłu, że każda chwila, jaka kiedykolwiek wydarzyła się w historii wszechświata, może się powtórzyć, nieskończoną ilość razy. I to jest naprawdę oszałamiająca koncepcja. W literaturze pojawiają się spory na ten temat, niezależnie od tego, czy jest to rozsądne obliczenie. Ale to w pewnym sensie przywraca – istnieje koszmarny scenariusz, który spisał Nietzsche, który był oparty na tym pomyśle. Że ty, ty żyjesz tą samą chwilą w kółko na zawsze. I czy to nie byłoby straszne? I, wiesz, być może jest to fizycznie możliwe, może to jest coś, co może się zdarzyć. Literatura w pewnym sensie krąży w tę iz powrotem o tym, czy powinieneś myśleć o tym w ten sposób. Ale to jest interesujące. I łączy się to również z tą możliwością, że — powiedzmy —. Jeśli a, jeśli fortepian może się zmontować we wszechświecie, to czy pojedynczy mózg, który myśli, że doświadczył całego kosmosu, też może? Nazywa się to hipotezą mózgu Boltzmanna.
Strogatz: O, słyszałem o tym. Nie wiedziałem, co to było. Ok fajnie.
Mack (12:12): Więc może zamiast wszystkiego, co istnieje, istnieje mózg, który w tej chwili myśli, że prowadzi tę rozmowę i przeżył całe życie we wszechświecie, który ma 13.8 miliarda lat. A potem, w pewnym momencie, ten mózg po prostu przestanie istnieć, ponieważ był przypadkowym zbiorem cząstek w pustym wszechświecie po śmierci cieplnej.
Strogatz: OK...
Mack (12:33): Więc możesz też zrobić to obliczenie. A jeśli wykonasz te obliczenia w określony sposób, okaże się, że jest to o wiele bardziej prawdopodobne niż istnienie wszechświata w ogóle.
Strogatz: UH Huh.
Mack (12:42): O wiele bardziej prawdopodobne jest wyprodukowanie pojedynczego mózgu, który myśli, że jest we wszechświecie, niż wyprodukowanie nowego Wielkiego Wybuchu, a potem prawdziwego kosmosu. Ale znowu, istnieją różne sposoby obliczania tego, gdzie otrzymujesz różne odpowiedzi. Więc to jest kolejna część pytania, czy w ogóle ma sens wykonywanie tych obliczeń? A jeśli wykonasz te obliczenia, okaże się, że bardziej prawdopodobne jest, że będziemy przypadkową myślą w przypadkowym mózgu, po prostu istniejącą w pustce. Nie mówi ci to koniecznie, taki jest prawdopodobny scenariusz wszechświata, mówi ci, że te obliczenia są bezużyteczne i tak naprawdę nie mają sensu w kontekście kosmosu, a coś w naszych założeniach musi być nie tak. Ale jak poradzić sobie z tą możliwością nieskończonego wszechświata, w którym wszystko może się zdarzyć nieskończoną liczbę razy, to naprawdę interesujące pytanie w kosmologii, kiedy dojdziesz do tych naprawdę, naprawdę ogromnych skal czasowych.
Strogatz (13:36): W porządku, dziękuję, że mi to pobłażasz. OK. Ale chcę się upewnić, że dostaniemy się do niektórych z tych innych.
To był Scenariusz nr 1, śmierć w upale, Wielki mróz i ten miły przypis o wiecznych nawrotach w dziczy — nie chcę mówić o paradoksach, ale naprawdę rozciągające umysł rozważania, które przynosi w górę. OK, przejdźmy do nr 2. Co to jest Wielkie Rozdarcie?
Mack (13:58): Więc Wielkie Rozdarcie to pomysł, który wraca do kwestii ciemnej energii. Nie wiemy, co sprawia, że wszechświat rozszerza się szybciej. Nazywamy to „ciemną” energią, ponieważ nie wiemy, czym ona jest. Ale jest coś, co przyspiesza rozszerzanie się wszechświata. Teraz, jeśli to tylko stała kosmologiczna, jeśli to tylko właściwość kosmosu, to wiemy, jak to działa. Wiesz, prowadzi nas to do śmierci cieplnej, gdzie wszystkie galaktyki są maksymalnie odizolowane, a potem zanikają.
(14:23): Istnieją jednak inne hipotetyczne możliwości dla ciemnej energii. Są takie, gdzie zamiast być tylko stałym tłem w kosmosie, jest czymś dynamicznym. To coś, co może się zmieniać w czasie. W szczególności możesz zapisać równania dla czegoś, co z czasem staje się coraz potężniejsze. Gdziekolwiek to jest, jest to rodzaj rozciągliwości wbudowanej w kosmos, jest to pole dynamiczne, pole energetyczne, które z czasem staje się coraz potężniejsze. I tak, że zaczyna rozciągać wszechświat coraz szybciej. Nie tylko powoduje przyspieszenie, ale także gromadzi się w obiektach.
(14:57) Jedna rzecz o stałej kosmologicznej. Jeśli istnieje stała kosmologiczna, jej gęstość jest stała we wszechświecie. Oznacza to, że jeśli narysujesz kulę wokół pewnego regionu, w tej kuli jest pewna ilość stałej kosmologicznej. I nawet gdy wszechświat się rozszerza, w tej sferze wciąż jest ta sama ilość, prawda? Stała kosmologiczna pozostaje taka sama. We wszechświecie z tym, co nazywamy „fantomową” ciemną energią, ilość ciemnej energii w tej sferze wzrastałaby z czasem. Jeśli na przykład masz galaktykę żyjącą w tej sferze i ta galaktyka jest związana grawitacyjnie i wszystko jest utrzymywane razem przez grawitację, we wszechświecie o stałej kosmologicznej, to w porządku. Orbity się nie zmieniają. Galaktyka zostaje taka jaka jest. We wszechświecie z fantomową ciemną energią wzrasta rozciągliwość wewnątrz tej sfery. Gromadzi się ciemna energia, która może rozdzielić galaktykę. Może odciągać gwiazdy od galaktyki, może odciągać planety od gwiazd i po prostu gromadzić się i gromadzić w obiektach.
(15:55) Więc zamiast sytuacji, w której cała ciemna energia polega na odsuwaniu odległych rzeczy od siebie, po prostu tworzeniu większej pustej przestrzeni, w rzeczywistości rozciągałaby rzeczy od wewnątrz. Często mówię ludziom, na przykład: „Och, wiesz, wszechświat się rozszerza, a odległe galaktyki oddalają się od siebie. Ale ten pokój się nie powiększa. We wszechświecie z fantomową ciemną energią ten pokój w końcu się rozszerzy.
Strogatz: Widzę.
Mack (16:19): A więc zaczęłoby się od budowania na naprawdę dużych skalach. Więc rozdzieliłoby to stare gromady galaktyk. To ściągnęłoby gwiazdy z krawędzi galaktyki. Ale stawała się coraz potężniejsza, aż zaczęła odciągać planety od gwiazd, zabierać księżyce od planet i gromadzić się w planetach, aż w końcu eksplodowała sama planeta. A potem staje się coraz potężniejszy, gdy schodzi niżej i ostatecznie rozrywasz cząsteczki, rozrywasz atomy i ostatecznie rozrywasz sam wszechświat.
Strogatz (16:50): Czy naprawdę jest tak, że pod tym obrazem, który opisałeś, wygląda to tak, jakby schodził w dół przez skalę długości od największego do najmniejszego. To pójdzie w tej kolejności?
Mack (17:00): No cóż, jest coraz potężniejszy. Tak więc najpierw rozwiązuje się najsłabiej związane rzeczy, największe rzeczy są najsłabiej związane. A kiedy dochodzisz do coraz mniejszych skal, zaczynasz lubić atomowe wiązanie, wiązanie jądrowe. Więc po prostu mocniejsze wiązania.
Strogatz: Widzę. Widzę.
Mack: To trochę się buduje w tym sensie.
Strogatz (17:18): Wow, to ciekawe, rzeczy są jakby rozdzierane od wewnątrz, a nie po prostu… Na przykład, wyobrażałem sobie scenariusz ze śmiercią cieplną i stałą kosmologiczną, prawie jak wtedy, gdy mówimy o jak wszechświat się rozszerza, a ludzie pytają: „W co się rozszerza?” A potem ktoś mówi: „Nie, maluję kropki na powierzchni rozciągliwego gumowego balonu”, wiesz, czy coś w tym stylu. To jest coś w rodzaju stałej kosmologicznej. Wygląda na to, że kropki na balonie oddalają się od siebie. Są to, powiedzmy, galaktyki oddalające się od siebie. Czy istnieje zdjęcie, które zastępuje balon dla Big Rip? Brzmi znacznie bardziej brutalnie.
Mack (17:55): Cóż, kiedy używam metafory balonu, zwykle mówię, wyobraź sobie, jak małe mrówki na powierzchni księżyca. Gdy balon staje się większy, mrówki oddalają się od siebie. Ale same mrówki tak naprawdę nie zwracają na to uwagi. Są swego rodzaju własnymi małymi obiektami. W scenariuszu Big Rip będzie to bardziej przypominać narysowanie galaktyki na balonie, a następnie rozwinięcie balonu. Na tym zdjęciu nawet sama galaktyka powiększy się. I tak same obiekty będą się powiększać. I w pewnym momencie dochodzisz do punktu, w którym sam balon jakby eksploduje. Nie domyśliłeś się w ten sposób.
(18:26) Istnieją problemy z analogią do balonu pod względem szczegółów, ale taki obraz można mieć.
(18:53): Powinienem powiedzieć, że większość kosmologów nie uważa, że nastąpi Wielki Rozdarcie. Łamie pewne zasady dotyczące warunków energetycznych we wszechświecie. Więc rzeczy, które naszym zdaniem powinny być prawdziwe o tym, jak energia porusza się w kosmosie, fantomowa ciemna energia łamie te zasady. Więc prawdopodobnie nie jest to wykonalne jako scenariusz. Ale to powiedziawszy, nie możemy całkowicie wykluczyć tego z obserwacji, wszystko, co możemy powiedzieć, to to, że kiedy patrzymy na to, jak wszechświat ewoluuje teraz, możemy powiedzieć, że Wielkie Rozdarcie prawie na pewno nie nastąpi w ciągu następnego, powiedzmy , 200 miliardów lat. Ponieważ nigdy nie można powiedzieć, że na 100% to się nie wydarzy. Ale w oparciu o nasze pomiary możemy wyznaczyć pewien limit w czasie i możemy powiedzieć, że prawie na pewno nie nastąpi to w określonych ramach czasowych.
Strogatz (19:15): Hm. Cóż, powinniśmy przejść do punktu 3? Ten, o którym słyszałem, pochodzi z rzeczy, których nauczyliśmy się w Wielkim Zderzaczu Hadronów, a plotki na ulicy mówią, że ten może być twoim ulubionym, nawet jeśli nie sądzisz, że jest to najbardziej prawdopodobne. Nazywa się to teorią rozpadu próżni.
Mack (19:33): Tak. Tak więc rozpad próżni jest czymś, o czym dowiedziałem się mniej więcej w czasie, gdy Wielki Zderzacz Hadronów odkrył bozon Higgsa. A powodem, dla którego o tym usłyszałem, było to, że ludzie zaczęli pisać artykuły o rozpadzie próżni w odpowiedzi na odkrycie bozonu Higgsa. Ponieważ właściwości bozonu Higgsa sugerowały, że rozpad próżni może faktycznie być możliwy.
(19:56) Ideą tego jest to. To dość techniczna historia, ale spróbuję ją uprościć. Chodzi o to, że interesującą rzeczą w bozonie Higgsa nie jest sama cząstka. Faktem jest, że bozon Higgsa implikuje istnienie pola Higgsa. Teraz pole Higgsa jest rodzajem pola energetycznego, które rozciąga się w całej przestrzeni. Zasadniczo Wielki Zderzacz Hadronów wzbudził to pole energii, wzbudził cząstkę z tego pola energii i cząstka została zidentyfikowana. Ale to oznacza, że istnieje pole energii, które istnieje we wszechświecie. A to pole energetyczne ma jakąś wartość. I nazywamy to pole energetyczne polem Higgsa. I jest cała historia o tym, jak cząstki oddziałujące z tym polem energii określają, jak niektóre cząstki mają masę. I to jest powiązane z tym całym obrazem.
(20:43) Ale z punktu widzenia fizyki, ważną rzeczą dotyczącą pola Higgsa jest to, że w bardzo, bardzo wczesnym wszechświecie miał miejsce proces, w którym pole Higgsa się zmieniło. Więc w bardzo, bardzo wczesnym wszechświecie pole Higgsa miało inną wartość. To trochę tak, jakby to było pole, które ma wartość w tym sensie, że temperatura w tym pokoju ma wartość wszędzie. Możesz zdefiniować pole temperatury, które ma różne wartości, niezależnie od tego, czy jesteś blisko okna, blisko drzwi, cokolwiek. Pole Higgsa byłoby polem, w którym wszędzie ma tę samą wartość, ale jest to pole o określonej wartości w całej przestrzeni. Wiąże się z tym pewna energia.
(21:15) Jaka wartość przyjmuje pole Higgsa ma związek z tym, jak fizyka cząstek elementarnych działa we wszechświecie. Więc w bardzo, bardzo wczesnym wszechświecie pole Higgsa było inne. Cząstki oddziaływały z nim inaczej, a we wszechświecie istniał inny zestaw cząstek. Żaden z nich nie miał masy. I we wszechświecie zachodziły różne interakcje. Mieliśmy, zamiast, wiesz, elektryczności i magnetyzmu oraz silnych i słabych oddziaływań jądrowych, mieliśmy inny zestaw sił. Istniał rodzaj kombinacji sił, istniały różne cząstki i żadna z nich nie miała masy. A potem było zdarzenie zwane łamaniem symetrii, gdzie zmieniło się pole Higgsa, przybrało inną wartość. A kiedy to się stało, pozwoliło to na istnienie wszystkich cząstek i paliw, które rozumiemy teraz we wszechświecie. Wiecie, elektrony i kwarki, a to pozwoliło na istnienie siły elektromagnetycznej oraz silnych i słabych oddziaływań jądrowych. Wszystko ułożyło się w rodzaj fizyki, której doświadczamy dzisiaj. I to było dobre, ponieważ oznacza to, że możemy mieć atomy i cząsteczki i możemy istnieć.
Strogatz (22:16): Przepraszam, musiałem przerwać, ponieważ brzmiało to bardzo biblijnie. „I to było dobre”, prawda? Tak jest napisane, prawda? "Niech stanie się światłość. I Bóg widział, że to było dobre”.
Mack (22:26): Cóż, w tym przypadku jesteśmy bardzo szczęśliwi, że pole Higgsa się zmieniło, że to zdarzenie przełamujące symetrię miało miejsce, ponieważ pozwoliło nam istnieć. To znaczy, możesz mówić o tym, wiesz, gdyby to się nie wydarzyło, nie istnielibyśmy, by być z tego powodu szczęśliwi. Tam jest cała kłótnia. Ale w każdym razie tak się stało; teraz istniejemy.
(22:41) Problem polega na tym, że kiedy odkryto bozon Higgsa, pomiary masy pola Higgsa i mas innych cząstek dają nam wskazówki, co robi pole Higgsa z ewolucją pola Higgsa. A te wskazówki wydają się wskazywać na możliwość, że pole Higgsa może się ponownie zmienić. Byłoby to naprawdę złe w taki sam sposób, jak za pierwszym razem zmiana była dobra. Gdyby to się zmieniło, zmieniłoby nas w sytuację, w której nie możemy istnieć, w której nasze cząsteczki nie trzymają się razem. Zmieniłyby się stałe natury. Byłyby różne siły i różne cząstki. Zmieniłoby to nas w tzw prawdziwy stan próżni. Nie mam na myśli „próżni” w sensie, że nic nie istnieje. Stany próżni to zasadniczo różne stany działania fizyki. Więc mówimy o tym, że jesteśmy w pewnym stanie próżni. Może istnieć inny stan próżni. Więc jeśli pole Higgsa naprawdę ma taką możliwość zmiany, oznacza to, że stan próżni, w którym się znajdujemy, nazywa się próżnią fałszywą. Prawdziwa próżnia byłaby stanem próżni, w którym wszechświat wolałby być, w którym raczej znajdowałoby się pole Higgsa. I byłoby tak, że w końcu, jeśli poczekasz wystarczająco długo, pole Higgsa zmieni się na takie inną wartość i w pewnym sensie ewoluuje w stan prawdziwej próżni.
(24:01) A sposób, w jaki to się dzieje, jest trochę… dramatyczny. Możesz więc myśleć o tym jako o wszechświecie, który jest w pewnym sensie metastabilny, co oznacza „nie do końca stabilny” w taki sam sposób, jak na przykład, jeśli postawisz filiżankę kawy na krawędzi stołu, będzie tam siedzieć, ale coś może zapukać go zdjąć i mógłby spaść, a tak naprawdę wolałby leżeć na podłodze. I możesz myśleć o naszym polu Higgsa jako potencjalnie znajdującym się w tego rodzaju stanie, w którym wszystko, czego potrzebujesz, to aby przesunąć je do tego innego stanu, musisz bezpośrednio zakłócić pole Higgsa w taki sam sposób, jak mógłby, wiesz, strącić filiżankę kawy ze stołu. Albo po prostu musiałbyś polegać na idei, że wszystkie te cząstki i pola opierają się na mechanice kwantowej, zasadach mechaniki kwantowej, a mechanika kwantowa mówi, że czasami twoja filiżanka kawy i tak może spaść na podłogę, prawda? Niepewność mechaniki kwantowej mówi, że raz na jakiś czas, jeśli umieścisz cząstkę po jednej stronie ściany, po prostu pojawi się ona po drugiej stronie. Nazywa się to tunelowaniem kwantowym. Jest to zjawisko, które cały czas obserwujemy w skali subatomowej. Dotyczy to również pola Higgsa.
(25:03) A więc istnieje pewien rodzaj czasu zaniku związanego z polem Higgsa w stanie, w którym jeśli pozostawimy pole Higgsa w spokoju wystarczająco długo, w końcu jeden bit tego pola Higgsa gdzieś we wszechświecie wykona tunel kwantowy do tego innego stanu . I to może nie być problemem jako stan w skali subatomowej. Ale niestety, jeśli jedna część pola Higgsa przechodzi do tego nowego stanu, przechodzi do prawdziwej próżni, to całe pole Higgsa wokół niej również spada do prawdziwej próżni.
Strogatz (24:33): Och, naprawdę? Więc jest coś w rodzaju reakcji łańcuchowej, jakby to wszystko zapalało.
Mack: Dokładnie. Dokładnie.
Strogatz: Nie wiem, czy to właściwe słowo. Ale tak.
Mack (25:35): Tak, tak, to byłoby tak, jakbyś miał łańcuch na stole i jedno ogniwo spadło ze stołu, pociągnęłoby to za sobą wszystkie pozostałe ogniwa. I przydarzyłoby ci się coś takiego. Miałbyś taką kaskadę, w której gdy tylko zdarzenie ma miejsce w jednym punkcie, dzieje się wokół niego i tworzy bańkę prawdziwego stanu próżni, która rozszerza się we wszechświecie z prędkością bliską prędkości światła.
Strogatz: Och.
Mack (25:58): To źle z kilku powodów. Po pierwsze, krawędź bańki, ściana bąbelków ma pewną energię związaną z tym, że jeśli ściana bąbelków cię uderzy, natychmiast cię spali. Ponadto, jeśli przejdziesz do bańki, znajdziesz się w prawdziwym stanie próżni, w którym prawa fizyki są inne, a twoje cząsteczki nie trzymają się już razem. Co więcej, w latach 1980. wykonano obliczenia, które sugerowały, że gdy już znajdziesz się w prawdziwym stanie próżni, przestrzeń tam jest zasadniczo niestabilna grawitacyjnie. I tak natychmiast zapadłbyś się w czarną dziurę.
Strogatz: Stary, dostajesz to z każdej strony.
Mack (26:34): Dokładnie, dokładnie. Więc jeśli to nastąpi, jeśli to zdarzenie kwantowe wydarzy się w jednym punkcie wszechświata, wtedy ta bańka rozszerzy się z prędkością bliską prędkości światła i po prostu zniszczy wszystko we wszechświecie. A ponieważ to się dzieje, to była prędkość światła, nie widać tego. Zanim dotrze do ciebie sygnał, jest już na tobie. Ale z drugiej strony nie czułbyś tego, bo wiesz, twoje impulsy nerwowe nie przemieszczają się tak szybko, tak naprawdę nie zauważyłbyś, że to się stało. Ale po prostu zniknąłbyś z istnienia.
Strogatz (27:04): Chodzi mi o to, że prędkość światła czyni to interesującą rzeczą, ponieważ wszechświat jest bardzo duży, nawet w stosunku do prędkości światła. Więc to może się dziać gdzieś daleko, 13 miliardów lat świetlnych stąd, prawda?
Mack (27:16): Jasne, jasne. To z pewnością prawda, że istnieją części wszechświata, które są odciągane od nas szybciej niż prędkość światła przez rozszerzanie się wszechświata. A więc jeśli bańka pojawi się w jednym z tych odległych regionów, to ta bańka do nas nie dotrze. Ale ponieważ jest to rodzaj losowego zdarzenia z tym samym tempem rozpadu wszędzie, jeśli bańka zdarzy się naprawdę daleko, jest równie prawdopodobne, że wydarzy się w pobliżu.
Strogatz: Aha. Dobra uwaga.
Mack (27:40): Na szczęście czas rozpadu, który możemy oszacować na podstawie naszych aktualnych danych, wynosi około 10 do potęgi 100 lat. Więc nie jest to coś, co naszym zdaniem mogłoby się wydarzyć w najbliższym czasie. Jeśli myślimy, że to się stanie, to prawie na pewno upłynie bardzo, bardzo długi czas. Ale ponieważ jest to zdarzenie kwantowe, jest zasadniczo nieprzewidywalne, kiedy dokładnie to nastąpi, w ten sam sposób, w jaki nie można przewidzieć, kiedy określony atom ulegnie rozpadowi w procesie rozpadu radioaktywnego. Możesz podać coś w rodzaju okresu półtrwania tylko dla kawałka rzeczy. Podobnie we wszechświecie, nie możemy powiedzieć z całą pewnością, że nie wydarzy się to tutaj, wiesz, w ciągu najbliższych pięciu minut. Możemy po prostu powiedzieć, że najprawdopodobniej w naszym obserwowalnym wszechświecie nie wydarzy się to w ciągu następnych 10 do potęgi 100 lub 10 do potęgi 500 lat.
(28:25) Innym zastrzeżeniem, o którym należy pamiętać, jest to, że obliczenia te opierają się na bardzo poważnym potraktowaniu tego, co wiemy o Modelu Standardowym fizyki cząstek elementarnych. A model standardowy fizyki cząstek elementarnych, który jest naszym sposobem rozumienia, jak cząstki działają we wszechświecie, jest, jak sądzimy, niekompletny. Nie obejmuje ciemnej materii; nie zawiera ciemnej energii. Jesteśmy prawie pewni, że są w nim dziury. A gdybyśmy naprawdę mieli pełniejszy obraz fizyki cząstek elementarnych, mógłby w ogóle nie uwzględniać możliwości rozpadu próżni.
Strogatz: OK.
Mack (28:58): Tak więc rozpad próżni jest pomysłem, który pojawia się, gdy dokonujemy ekstrapolacji poza to, co uważamy za granicę słuszności naszych teorii. Ale to fascynująca możliwość. Powodem, dla którego podoba mi się to tak bardzo jako pomysł, jest to, że jest to bardzo, bardzo głęboki związek między najmniejszymi skalami, bardzo, bardzo wczesnym wszechświatem i zniszczeniem całego kosmosu.
Strogatz (29:21): Nieźle. Prawidłowy. To znaczy, to jest bardzo…. Po prostu jest coś fundamentalnego w tym mechanizmie, w którym wszystkie prawa fizyki zmieniają się w mgnieniu oka. Ale także to, co za obraz tego wyobrażenia o krawędzi bańki próżniowej, czy jakkolwiek to nazwaliście, zbliża się do was…. Tak.
Mack: Tak.
Strogatz (29:42): Teoria nr 4, czas na teorię nr 4, aby wkroczyć na pole tutaj. To jest scenariusz znany jako Big Crunch, który z pewnością brzmi brutalnie i interesująco. Co to jest Wielki Kryzys?
Mack (29:56): Cóż, Big Crunch to pomysł, który istnieje już od dłuższego czasu. To był pomysł, który był najbardziej akceptowany jako prawdopodobny w latach sześćdziesiątych. Ideą Wielkiego Kryzysu jest to, że zaobserwowaliśmy, że wszechświat się rozszerza. Musimy zadać sobie pytanie: czy wszechświat będzie się rozszerzał w nieskończoność? A może za jakiś czas ponownie się zawali? Wiemy więc, że wszechświat był mały, gorący i gęsty na samym początku. I od tego czasu się rozwija. I w całej tej historii powinno być jakieś wzajemne oddziaływanie między ekspansją a grawitacją, prawda? Tak więc, gdy galaktyki są odciągane od siebie przez rozszerzanie przestrzeni, grawitacja również przyciąga je do siebie. Tak więc istnienie materii we wszechświecie powinno po prostu spowolnić rozszerzanie się poprzez fakt, że wszystko jest przyciągane do wszystkiego innego.
(30:41) Przez lata próbowano ustalić, czy rozszerzenie wygra? A może grawitacja zwycięży? I teraz wiemy, że ekspansja ma duże szanse na wygraną, ponieważ widzimy, że ekspansja faktycznie przyspiesza, ponieważ ciemna energia przyspiesza ekspansję. Dlatego nie widzimy jasnego sposobu, w jaki wszechświat mógłby się zatrzymać i ponownie zapaść. Ale w latach sześćdziesiątych nie wiedzieliśmy o tym, a wstępne dane zdawały się sugerować, że grawitacja jest większa niż ekspansja w tym sensie, że wszechświat przestanie się rozszerzać i ostatecznie ponownie się zapadnie.
(31:13) Powinienem też powiedzieć, że nie uważamy, że jest to obecnie ulubiony pomysł. Ale ponieważ nie wiemy, czym jest ciemna energia, nie wiemy na pewno, czy nie jest to coś, co mogłoby się odwrócić. Wiesz, wiemy, że to powoduje ekspansję teraz. Nie wiemy, że to nie jest coś, co może się zmienić, może to być jakieś dynamiczne pole, które w pewnym momencie spowodowałoby kompresję zamiast ekspansji.
(31:34) Więc nie wiemy na pewno, ale myślę, że jest to scenariusz, który wydaje mi się najbardziej przerażający, chociaż w pewnym sensie może być jednym z najmniej prawdopodobnych, ponieważ wydaje się sprzeczny z obecnymi danymi. Pomysł, że wszechświat mógłby zacząć kompresować wszystko, jest naprawdę, bardzo niepokojący. Ponieważ, wiecie, teraz widzimy oddalające się galaktyki. Widzimy, jak wszechświat ochładza się i opróżnia. Gdyby wszechświat zaczął się kurczyć, zobaczylibyśmy wszystkie te odległe galaktyki pędzące w naszym kierunku. Galaktyki zderzałyby się ze sobą cały czas, ale odległe galaktyki zbliżałyby się do nas i wszechświat stałby się bardzo, bardzo gęsty i zatłoczony.
(32:12) Co gorsza, całe promieniowanie we wszechświecie również uległoby kompresji. Oznacza to nie tylko, że zrobi się cieplej, tylko dlatego, że więcej promieniowania znajduje się w mniejszej przestrzeni. Ale także całe promieniowanie zostałoby utwardzone w promieniowanie o wyższej energii, promieniowanie o wyższej częstotliwości. Istnieje więc proces, który zachodzi we wszechświecie podczas ekspansji zwany przesunięciem ku czerwieni, w którym promieniowanie jest rozciągane na dłuższe fale. Więc wiesz, światło widzialne staje się podczerwonym, staje się radiem. Gdybyśmy mieli kompresję, to całe widzialne światło ze wszystkich gwiazd, które kiedykolwiek pojawiły się we wszechświecie, zaczęłoby być kompresowane do ultrafioletu, do promieniowania rentgenowskiego, do promieniowania gamma. I zacząłby po prostu gotować wszechświat w ten bardzo głęboki sposób.
(32:57) Był też, jak sądzę, fascynujący artykuł astronoma Martina Reesa z 1969 roku, w którym obliczył, że w tym scenariuszu Wielkiego Kryzysu w pewnym momencie temperatura otoczenia w kosmosie, promieniowanie w kosmosie z to skompresowane światło gwiazd wystarczyłoby do wywołania reakcji termojądrowych wzdłuż powierzchni gwiazd i ugotowałoby gwiazdy z zewnątrz, właśnie z promieniowania kosmicznego. I wiesz, w tym momencie, jak nic nie jest do przeżycia. Więc jest to pomysł, który osobiście uważam za dość niepokojący, pomysł, że promieniowanie kosmiczne może nas po prostu ugotować, gdy wszechświat zapada się wokół nas.
Strogatz (33:38): Cóż, tak, ciekawe, że to właśnie najbardziej cię wkurza, bo to znaczy, wszystkie mają swoje…. Wiesz, chcesz nagle iść? Czy chcesz gotować? Czy chcesz zamrozić?
Mack (33:49): Jasne. Prawidłowy. To znaczy, żadne z nich nie kończy się dobrze, prawda? Ale przy śmierci cieplnej masz naprawdę dużo czasu. Więc to miłe. Wiesz, to wszystko jest delikatne. Wraz z rozpadem próżni nie widzisz, jak nadchodzi. Więc jak, cokolwiek, nawet nie zauważasz.
Strogatz: OK.
Mack (34:04): Z perspektywy świadomej istoty to raczej nie-zdarzenie. Ale zarówno Big Rip, jak i Big Crunch, można było zobaczyć, co nadchodzi, i to jest dość przerażające.
Strogatz (34:13): Aha. Wydaje mi się, że jesteśmy już na ostatniej pozycji, Bounce, czyli coś, co pamiętam jako dziecko nazywało się Pulsującym Wszechświatem. Czy to ten sam pomysł?
Mack (34:23) W tym przypadku wrzucam kilka różnych pomysłów do jednej szerokiej kategorii cyklicznego wszechświata lub odbijającego się wszechświata. Pomysł polega na tym, że zasadniczo próbuje wyjaśnić sam początek wszechświata…. Więc wiesz, są pewne aspekty wczesnego wszechświata, które są trudne do wyjaśnienia w naszej obecnej kosmologii. Jak to się stało, że było tak ustawione? Dlaczego nasz wszechświat ma taki kształt, jaki jest, jeśli chodzi o rodzaj kształtu przestrzeni? Dlaczego w przeszłości entropia naszego wszechświata była na tyle niska, że entropia może rosnąć w przyszłości do stanu, w jakim jest teraz?
(34:54) To wszystko są głębokie pytania dotyczące samego początku. I było kilka prób odpowiedzi na te pytania, mówiąc: „Cóż, może początek nie był początkiem. Może przed początkiem istniało coś, co stworzyło warunki dla istniejącego dzisiaj wszechświata”. Te prowadzą do tych cyklicznych kosmologii. Albo pomysł, w którym istniał poprzedni wszechświat, który ewoluował w Wielki Wybuch, którego doświadczyliśmy, a następnie ewoluował w nasz obecny wszechświat. Lub po prostu tam, gdzie mamy po prostu ciągły cykl wszechświatów, gdzie coś było przed nami, coś będzie po nas. A niektóre z tych pomysłów obejmują rodzaj kompresji do nowego Wielkiego Wybuchu, niektóre obejmują coś w rodzaju śmierci cieplnej, a następnie nowy Wielki Wybuch, który z tego wychodzi. Niektóre są w rodzaju: „była poprzednia faza, która ewoluuje w naszą fazę, ale nic się nie wydarzy w przyszłości”. Więc to są wszelkiego rodzaju pomysły, które są zbierane wokół możliwości dla przyszłości naszego wszechświata lub końca poprzedniego wszechświata prowadzącego do naszego.
Strogatz (35:48): Wydaje mi się, że w tym momencie lubię założyć mój… nie tak naprawdę kapelusz sceptyka, ale kapelusz naukowca. Wygląda na to, że jest dużo nauki w tym, co mówisz, w tym, że łączysz to z tym, co wiemy o kwantowej teorii pola lub ogólnej teorii względności. Ale co z obserwacjami?
Mack (36:05): Tak, chodzi mi o to, że zasadniczo nigdy nie będziemy w stanie odpowiedzieć z całkowitą pewnością na pytanie „jak skończy się wszechświat?” Ponieważ oczywiście, jeśli tak się stanie, nie jesteśmy tam, aby spisać odpowiedź. Ale jest kilka różnych sposobów podejścia do tego pytania, zasadniczo to, co próbujemy zrobić, to ekstrapolacja tego, co wiemy o wszechświecie teraz i jego ewolucji z przeszłości w przyszłość. I na tym kończy się rozgałęzienie różnych możliwości. Ponieważ istnieje kilka różnych kierunków, w których moglibyśmy pójść i my moglibyśmy pójść w przyszłości, które są zgodne z dotychczasową ewolucją wszechświata.
(36:37) Jeśli chodzi o rzeczy obserwacyjne, których możemy się dowiedzieć, które mogą nam powiedzieć więcej o tym, która z tych ścieżek jest bardziej prawdopodobna, istnieje kilka różnych sposobów podejścia. Jednym z nich jest próba zrozumienia ciemnej energii. Tak więc trzy z tych scenariuszy w dużym stopniu zależą od tego, czym jest ciemna energia i jak będzie działać. Więc jeśli możemy dowiedzieć się, czy ciemna energia jest naprawdę stałą kosmologiczną? A może jest to coś, co się zmienia? I to może być samo w sobie niemożliwe pytanie, ponieważ stała kosmologiczna jest szczególnym przypadkiem szerszej klasy idei ciemnej energii, gdzie nigdy nie możesz być w 100% pewien, że jesteś dokładnie w tym stanie.
(37:16) To trochę — obserwacyjnie trudno jest być tam z całkowitą pewnością, ale możemy uzyskać coraz większą pewność co do zachowania ciemnej energii. I może moglibyśmy znaleźć coś w rodzaju teoretycznej podstawy dla ciemnej energii. Może będzie jakiś inny wynik eksperymentalny, który powie nam, że to jest naprawdę odpowiedź na pytanie, czym jest ciemna energia. Tak więc próba zrozumienia ciemnej energii poprzez obserwacje kosmologiczne lub testy eksperymentalne, które mogą dotrzeć do możliwego rodzaju fundamentalnej fizyki ciemnej energii. To są wszystkie drogi, które możemy zbadać i spróbować odróżnić śmierć cieplną, Big Rip, Big Crunch – tego rodzaju pomysły, które zależą od dynamiki ekspansji.
(37:55) Jeśli chodzi o coś takiego jak rozpad próżni, jeśli lepiej zrozumiemy pole Higgsa i jego powiązania z innymi cząstkami i innymi polami w fizyce cząstek elementarnych, uzyskamy lepsze pojęcie o tym, czy pole Higgsa jest parzyste. zdolne do zepsucia się w ten sposób. I czy rozpad próżni jest możliwy, jak zmienia się potencjał Higgsa w różnych skalach. Wszystkie te rzeczy są aktywnie badane za pomocą eksperymentów, takich jak Wielki Zderzacz Hadronów.
(38:22) A kiedy mówimy o cyklicznych wszechświatach, naprawdę musimy zrozumieć początek, prawda? Jeśli zdobędziemy więcej informacji o bardzo, bardzo wczesnym Wszechświecie poprzez obserwacje, poprzez sprytną analizę danych z wczesnego Wszechświata, poprzez poszukiwanie rzeczy takich jak pierwotne fale grawitacyjne i co może nam to powiedzieć o tym, czy kosmiczna inflacja miała miejsce na początku , lub poprzez lepsze zrozumienie teorii cząstek elementarnych poprzez takie rzeczy, jak eksperymenty z cząsteczkami, które mogłyby nam powiedzieć, czy model standardowy fizyki cząstek elementarnych jest naprawdę ważny, lub co jeszcze może się za nim kryć, gdyby istniały wyższe wymiary przestrzeni? To kolejny aspekt tego pytania.
(38:59) Wszystkie te miejsca są więc miejscami, których możemy szukać, próbując zrozumieć, czy cykliczne wszechświaty to właściwy kierunek. I czy przed Wielkim Wybuchem było coś, co stworzyło warunki dla dzisiejszego wszechświata.
Strogatz (39:11): Wygląda więc na to, że wiele różnych ścieżek w ramach fizyki fundamentalnej jest tutaj najlepszym rozwiązaniem. Porozmawiajmy tylko o teleskopie Webba, ponieważ jestem pewien, że wiele osób o tym myśli, ponieważ zwłaszcza to, o czym wspomniałeś w ostatnim przypadku o cyklicznym wszechświecie, to pytanie o to, co dzieje się we wczesnym wszechświecie. . A teleskop Webba mówi nam coś o wczesnym wszechświecie, ale zgaduję, że nie wystarczająco wcześnie. Czy to prawda?
Mack (39:35): Tak. Tak więc teleskop Webba może nam wiele powiedzieć o najwcześniejszej generacji galaktyk. Dla mnie osobiście jest to bardzo ekscytujące, ponieważ jako badacz ciemnej materii wpływ ciemnej materii na te pierwsze galaktyki może być naprawdę różny w różnych modelach ciemnej materii. Możemy więc wiele dowiedzieć się o pewnych aspektach fundamentalnej fizyki, o rzeczach takich jak ciemna materia, zasadniczo o ciemnej energii, obserwując bardzo odległe galaktyki. i potencjalnie uzyskać lepszy pomiar geometrii Wszechświata, gdy zdobędziemy więcej tych galaktyk. Z pewnością możemy się wiele dowiedzieć o galaktykach i wielkoskalowej strukturze Wszechświata, dzięki tego rodzaju obserwacjom uzyskamy trochę informacji od JWST.
Mack (40:15): Jeśli chodzi o bardzo, bardzo wczesny wszechświat, to tak naprawdę obserwacje takich rzeczy jak kosmiczne mikrofalowe tło. Więc ten rodzaj światła z bardzo wczesnego wszechświata, gdzie wszechświat wciąż płonął. Ale wciąż jest w takiej gorącej fazie promieniowania, jarzył się ciepłem i promieniowaniem z tej pierwotnej plazmy. Dzięki teleskopom mikrofalowym możemy zobaczyć tę poświatę. A to może dać nam naprawdę ważne informacje o bardzo, bardzo, bardzo wczesnym wszechświecie.
Strogatz (40:42): Co sądzisz o dziedzinie badań nad końcem wszechświata? Jakieś przemyślenia na temat tego, dokąd zmierza w ciągu najbliższych 10-20 lat? Czy po prostu będziemy dalej skupiać się na podstawach fizyki i to będzie nasza największa nadzieja na prawdziwy postęp?
Mack (40:58): Myślę, że to prawda. Myślę, że w miarę jak będziemy coraz więcej poznawać fundamentalną naturę kosmosu, zarówno w sensie struktury kosmosu, kształtu przestrzeni, jak i potencjału — być może istnieje więcej wymiarów przestrzeni. Może przestrzeń i czas wyłaniają się z jakiegoś bardziej abstrakcyjnego zjawiska. Może dowiemy się tego dzięki holografii i czarnym dziurom. Jest jeszcze cała inna dziedzina, w którą możemy się zagłębić, ale nie chcę się teraz za bardzo zagłębiać. Wiesz, więc może dowiemy się czegoś o fundamentalnych strukturach rzeczywistości. Może dowiemy się, czym jest ciemna energia. Może dowiemy się, czym jest ciemna materia. Może te rzeczy wpłyną na nasze rozumienie fundamentalnej fizyki cząstek elementarnych. Być może zdobędziemy więcej informacji o bardzo, bardzo wczesnym wszechświecie i dowiemy się czegoś o tym, jak ukształtowały się warunki początkowe naszego wszechświata.
(41:45) Wszystkie są super ekscytujące na swój sposób, prawda? Każdy element tego jest czymś niezwykle ważnym dla fizyki, co zrewolucjonizowałoby nasz sposób myślenia o wszechświecie w naprawdę ważny sposób. A jako efekt uboczny dowiedzieliśmy się trochę o tym, jak może skończyć się nasz wszechświat, jaki może być nasz ostateczny los. Więc myślę, że jest bardzo niewielu ludzi, których głównym celem jest to, co stanie się z wszechświatem? Jak skończymy? Naprawdę, to te inne pytania dotyczą fundamentalnej natury rzeczywistości, ewolucji kosmosu, pochodzenia kosmosu. I to wszystko wpływa na te wielkie pytania o to, dokąd zmierzamy? Co będzie dalej?
Strogatz (42:27): Cudownie. Cóż, rozmawialiśmy z kosmologiem teoretykiem Katie Mack, autorką książki Koniec wszystkiego (mówiąc astrofizycznie). Dziękujemy bardzo za dołączenie do nas dzisiaj. Katie,
Mack (42:38): Dzięki za przyjęcie mnie. To była naprawdę zabawna rozmowa.
Spiker (42: 40)
Magazyn Quanta to niezależna redakcyjnie publikacja internetowa wspierana przez Fundację Simonsa w celu zwiększenia publicznego zrozumienia nauki.
Strogatz (42: 57): Radość dlaczego jest podcastem z Magazyn Quanta, niezależna redakcyjnie publikacja wspierana przez Fundację Simonsa. Decyzje o finansowaniu podejmowane przez Simons Foundation nie mają wpływu na wybór tematów, gości lub inne decyzje redakcyjne w tym podkaście lub w Magazyn Quanta. Radość dlaczego jest produkowany przez Susan Valot i Polly Stryker. Naszymi redaktorami są John Rennie i Thomas Lin, przy wsparciu Matta Carlstroma, Annie Melchor i Allison Parshall. Naszą muzykę przewodnią skomponował Richie Johnson. Specjalne podziękowania dla Berta Odoma-Reeda ze studia nadawczego Cornell. Nasze logo jest autorstwa Jaki King. Jestem twoim gospodarzem, Steve Strogatz. Jeśli masz do nas jakieś pytania lub uwagi, napisz do nas na adres Dziękuję za słuchanie.
- Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
- Platoblockchain. Web3 Inteligencja Metaverse. Wzmocniona wiedza. Dostęp tutaj.
- Źródło: https://www.quantamagazine.org/how-will-the-universe-end-20230222/
- 10
- 100
- 11
- 200 mld
- 2020
- 28
- 39
- a
- Zdolny
- O nas
- o tym
- O kwantach
- ABSTRACT
- przyspieszenie
- dostępny
- w poprzek
- działać
- aktywnie
- faktycznie
- Po
- przed
- Wszystkie kategorie
- pozwala
- sam
- już
- zawsze
- Rozproszone
- ilość
- analiza
- i
- Inne
- odpowiedź
- odpowiedzi
- ktoś
- osobno
- Aplikacja
- Apple
- podejście
- argument
- argumenty
- na około
- aspekt
- aspekty
- powiązany
- atom
- Próby
- Uwaga
- przyciąga
- Sierpnia
- autor
- z powrotem
- tło
- Łazienka
- na podstawie
- podstawa
- bo
- stają się
- staje się
- zanim
- Początek
- za
- jest
- uwierzyć
- BEST
- Ulepsz Swój
- pomiędzy
- Poza
- Duży
- Wielki Wybuch
- większe
- Najwyższa
- Miliard
- wiążący
- Bit
- Czarny
- Black Hole
- czarne dziury
- książka
- Odbić się
- Granica
- Mózg
- przerwa
- Przełamując
- przerwy
- Jasny
- przynieść
- Bringing
- Przynosi
- szeroki
- nadawanie
- szerszy
- bańka
- błędy
- budować
- Budowanie
- Buduje
- wybudowany
- Pęczek
- palić
- obliczać
- obliczony
- obliczenie
- Obliczenia
- wezwanie
- nazywa
- Może uzyskać
- Kanada
- nie może
- zdolny
- nieść
- Kontynuować
- samochody
- wodospady
- walizka
- Kategoria
- Spowodować
- spowodowanie
- pewien
- na pewno
- pewność
- łańcuch
- Krzesło
- zmiana
- Zmiany
- wymiana pieniędzy
- Rozdział
- dziecko
- Miasto
- klasa
- jasny
- Zamknij
- Grupa
- Kawa
- Zawalić się
- kolekcja
- połączenie
- jak
- przyjście
- komentarze
- Komunikacja
- kompletny
- w składzie
- Stężony
- pojęcie
- Warunki
- zmieszany
- Podłączanie
- połączenie
- połączenia
- łączy
- świadomy
- Świadomość
- Rozważania
- za
- zgodny
- stały
- kontekst
- kontynuować
- ciągły
- kontynuując
- umowa
- Rozmowa
- rozmowy
- gotowany
- Chłodny
- Kosmologia
- kosmos
- mógłby
- Para
- Stwórz
- stworzony
- Tworzenie
- tworzenie
- schrupać
- Kubek
- ciekawość
- Aktualny
- Ciemny
- Ciemna materia
- dane
- dzień
- sprawa
- Śmierć
- Decyzje
- opisane
- detale
- ZROBIŁ
- Umierać
- różne
- Wymiary
- kierować
- kierunek
- bezpośrednio
- odkryty
- odkrycie
- dyskusje
- rozróżniać
- 分配
- Nie
- robi
- nie
- Drzwi
- na dół
- dramatycznie
- rysować
- podczas
- Umierający
- dynamika
- każdy
- Wcześnie
- Wczesny Wszechświat
- Ziemia
- krawędź
- Zespół redakcyjny
- efekt
- bądź
- elektryczność
- elektrony
- energia
- cieszyć się
- dość
- Cały
- całkowicie
- całość
- środowiska
- równania
- szczególnie
- istotnie
- oszacowanie
- Parzyste
- wydarzenie
- ostatecznie
- EVER
- Każdy
- codzienny
- wszystko
- dowód
- ewolucja
- ewoluuje
- ewoluowały
- ewoluuje
- dokładnie
- przykład
- podniecony
- ekscytujący
- Przede wszystkim system został opracowany
- istnieje
- Rozszerzać
- rozszerzenie
- rozszerza się
- ekspansja
- doświadczenie
- doświadczony
- Wyjaśniać
- Wybucha
- odkryj
- rozciągać się
- rozsuwalny
- rozbudowa
- niezwykle
- oko
- blaknąć
- Spadać
- Spada
- fascynujący
- FAST
- szybciej
- Moja lista
- kilka
- pole
- Łąka
- Postać
- Znajdź
- w porządku
- natura
- i terminów, a
- pierwszy raz
- piętro
- Wahania
- Skupiać
- wytrzymałość
- Siły
- na zawsze
- Nasz formularz
- format
- na szczęście
- Fundacja
- Zamrażać
- Częstotliwość
- tarcie
- od
- w pełni
- zabawa
- fundamentalny
- zasadniczo
- Finansowanie
- Ponadto
- przyszłość
- Galaktyki
- Galaktyka
- GAS
- Ogólne
- generacja
- łagodny
- otrzymać
- miejsce
- Dać
- Go
- Gole
- Dobry
- Goes
- będzie
- dobry
- chwycić
- grawitacyjny
- Fale grawitacyjne
- powaga
- Rosnąć
- gości
- Pół
- ręka
- zdarzyć
- się
- Wydarzenie
- dzieje
- Zaoszczędzić
- Ciężko
- kapelusz
- mający
- słyszeć
- wysłuchany
- przesłuchanie
- Trzymany
- tutaj
- wyższy
- Zawias
- wskazówki
- historia
- Dobranie (Hit)
- przytrzymaj
- Otwór
- Dziury
- holografia
- nadzieję
- gospodarz
- HOT
- W jaki sposób
- HTTPS
- olbrzymi
- Uwodornienia
- CHORY
- pomysł
- pomysły
- zidentyfikowane
- Natychmiastowy
- natychmiast
- Rezultat
- ważny
- niemożliwy
- in
- W innych
- zawierać
- Włącznie z
- Zwiększenia
- wzrastający
- niezależny
- Nieskończony
- inflacja
- wpływ
- Informacja
- początkowy
- zamiast
- Instytut
- Inteligentny
- interakcji
- Interakcje
- odsetki
- ciekawy
- angażować
- odosobniony
- problemy
- IT
- samo
- John
- Johnson
- łączący
- Dołącz do nas
- Trzymać
- Uprzejmy
- król
- Wiedzieć
- znany
- duży
- na dużą skalę
- większe
- największym
- Nazwisko
- Prawo
- Laws
- prowadzić
- prowadzący
- Wyprowadzenia
- UCZYĆ SIĘ
- dowiedziałem
- Pozostawiać
- Resztki
- Długość
- życie
- długość życia
- dożywotni
- lekki
- Prawdopodobnie
- LIMIT
- Ograniczony
- LINK
- linki
- Słuchanie
- literatura
- mało
- relacja na żywo
- życie
- logo
- długo
- długi czas
- dłużej
- Popatrz
- poszukuje
- stracić
- Partia
- niski
- maszyna
- maszyny
- Magnetyzm
- Główny
- robić
- WYKONUJE
- Dokonywanie
- mężczyzna
- zarządzanie
- Martin
- Masa
- Masy
- masywny
- matematyka
- Materia
- maksymalny
- znaczenie
- znaczy
- Pomiary
- mechaniczny
- mechanika
- mechanizm
- wzmiankowany
- metastabilny
- Środkowy
- może
- nic
- zagadkowy
- minut
- model
- modele
- moment
- Księżyc
- Księżyce
- jeszcze
- większość
- ruch
- ruch
- porusza się
- film
- przeniesienie
- Muzyka
- Nazwa
- Naturalny
- Natura
- koniecznie
- Potrzebować
- Nowości
- Następny
- jądrowy
- numer
- obiekty
- obserwować
- miejsce
- Stary
- ONE
- Online
- przeciwny
- zamówienie
- Inne
- Pozostałe
- zewnętrzne
- ogólny
- własny
- Papier
- Papiery
- część
- szczególny
- strony
- Przeszłość
- zwracając
- Ludzie
- Wieczny
- osobisty
- Osobiście
- perspektywa
- fantom
- faza
- zjawisko
- Fizycznie
- Fizyka
- doborowy
- obraz
- kawałek
- Miejsca
- planeta
- Planety
- Plazma
- plato
- Analiza danych Platona
- PlatoDane
- Proszę
- Podcast
- Podcasting
- punkt
- Punkt widzenia
- możliwości
- możliwość
- możliwy
- potencjał
- potencjalnie
- power
- mocny
- przewidzieć
- bardzo
- poprzedni
- prawdopodobnie
- Problem
- wygląda tak
- produkować
- Wytworzony
- profesjonalny
- profesjonalna robota
- Postęp
- niska zabudowa
- własność
- chroniony
- publiczny
- Publikacja
- opublikowany
- ciągnięcie
- położyć
- Magazyn ilościowy
- Kwant
- Mechanika kwantowa
- kwarki
- pytanie
- pytania
- szybko
- radio
- przypadkowy
- Kurs
- RAY
- dosięgnąć
- reakcja
- Reakcje
- Czytający
- real
- Rzeczywistość
- powód
- Przyczyny
- nawrót
- region
- regiony
- związek
- szczątki
- pamiętać
- Badania naukowe
- badacz
- odpowiedź
- REST
- dalsze
- zrewolucjonizować
- zgrywanie
- Zgrywanie
- Pokój
- Zasada
- reguły
- run
- Powiedział
- taki sam
- mówią
- Skala
- waga
- scenariusz
- scenariusze
- Szkoła
- nauka
- Naukowiec
- Naukowcy
- druga
- widzenie
- wydawało się
- wydaje
- wybór
- rozsądek
- Sekwencja
- zestaw
- Osiadły
- kilka
- Shape
- przesunięcie
- sklepy
- powinien
- pokazać
- pokazane
- bok
- Signal
- Podobnie
- upraszczać
- po prostu
- ponieważ
- pojedynczy
- sytuacja
- Sceptycy
- powolny
- Powoli
- mały
- mniejszy
- So
- dotychczas
- kilka
- pewnego dnia
- Ktoś
- coś
- gdzieś
- Dźwięk
- Zabrzmiał
- Typ przestrzeni
- Przestrzeń i czas
- Mówiąc
- specjalny
- specyficzny
- swoiście
- prędkość
- Spotify
- rozpiętość
- STAGE
- standard
- Gwiazdy
- początek
- rozpoczęty
- rozpocznie
- Stan
- Zjednoczone
- Ewolucja krok po kroku
- Stephen
- Steve
- Nadal
- Stop
- Historia
- ulica
- silny
- silniejszy
- Struktura
- badania naukowe
- studia
- Badanie
- nagły
- Niedz
- Wspaniały
- wsparcie
- Utrzymany
- Powierzchnia
- Susan
- Przełącznik
- stół
- Brać
- trwa
- biorąc
- Mówić
- rozmawiać
- Techniczny
- teleskop
- teleskopy
- mówi
- REGULAMIN
- Testy
- Podziękowania
- Połączenia
- Państwo
- ich
- motyw
- sami
- teoretyczny
- Tam.
- rzecz
- rzeczy
- Myślący
- Myśli
- myśl
- trzy
- Przez
- poprzez
- Związany
- czas
- ramy czasowe
- czasy
- do
- już dziś
- razem
- także
- Top
- aktualny
- tematy
- Toronto
- w kierunku
- podróżować
- leczyć
- ogromnie
- Trylion
- prawdziwy
- SKRĘCAĆ
- ostateczny
- Ostatecznie
- Niepewność
- dla
- zasadniczy
- zrozumieć
- zrozumienie
- Wszechświat
- nieobliczalny
- us
- posługiwać się
- zazwyczaj
- Odkurzać
- wartość
- Wartości
- wykonalne
- Zobacz i wysłuchaj
- widoczny
- czekać
- chodzący
- poszukiwany
- ostrzeżenie
- Marnotrawstwo
- fale
- sposoby
- webp
- Co
- Co to jest
- czy
- który
- Podczas
- KIM
- cały
- Dziki
- będzie
- wygrać
- w ciągu
- bez
- wspaniale
- słowo
- Praca
- działa
- świat
- by
- napisać
- pisanie
- rentgenowski
- lat
- You
- Twój
- zefirnet