Будущее уже не то , что было раньше .

—Y

ОГИ

B

ЭРРА

В каком - то смысле это и замечательно, и волнующе - оказаться во
вселенной, где господствует ничто. Структуры, которые мы можем видеть, такие как звезды и
галактики, были созданы квантовыми флуктуациями из ничего. А
средняя суммарная ньютоновская гравитационная энергия каждого объекта в нашей вселенной
равна нулю. Наслаждайтесь этой мыслью, пока вы можете, если вы к этому склонны,
потому что, если все это верно, мы живем, возможно, в худшей из всех вселенных, в которых
можно жить, по крайней мере, в том, что касается будущего жизни.

Вспомните, что всего лишь столетие назад Эйнштейн впервые разработал свою
общую теорию относительности. Общепринятая мудрость тогда утверждала, что наша
вселенная статична и вечна. На самом деле Эйнштейн не только высмеял Леметра
за предположение о Большом взрыве, но и изобрел космологическую постоянную
, чтобы вселенная была статичной.

Теперь, столетие спустя, мы, ученые, можем чувствовать себя самодовольными, обнаружив
лежащее в основе расширения Вселенной, космический микроволновый
фон, темную материю и темную энергию.

Но что принесет нам будущее?
Поэзия... в некотором роде...
Вспомним, что господство расширения нашей вселенной энергией

из кажущегося пустым пространства был сделан вывод о том, что это расширение
ускоряется. И, как и в случае с инфляцией, описанной в предыдущей главе, наша
наблюдаемая Вселенная находится на пороге расширения быстрее, чем скорость

свет. А со временем, из - за ускоренного расширения, все будет только
хуже.

Это означает, что чем дольше мы ждем, тем меньше мы сможем увидеть.
Галактики, которые мы сейчас можем видеть, в один прекрасный день в будущем будут удаляться
от нас со скоростью, превышающей скорость света, а это означает, что они станут
невидимыми для нас. Свет, который они излучают, не сможет продвинуться против
расширения пространства, и он никогда больше не достигнет нас. Эти галактики
исчезнут с нашего горизонта.

То, как это работает, немного отличается от того, что вы можете себе представить.
Галактики не исчезают внезапно и не исчезают в ночном небе.
Скорее, по мере того, как их скорость спада приближается к скорости света, свет
от этих объектов становится все более красным. В конце концов, весь их видимый
свет перемещается в инфракрасное, микроволновое, радиоволновое и так далее, пока длина
волны света, которую они излучают, не становится больше, чем размер
видимой Вселенной, и в этот момент они становятся официально невидимыми.

Мы можем рассчитать, сколько времени это займет. Поскольку галактики в нашем
локальном скоплении галактик связаны между собой взаимным гравитационным
притяжением, они не будут отступать с фоновым расширением
Вселенной, открытым Хабблом. Галактики, находящиеся непосредственно за пределами нашей группы, находятся примерно
на 1/5000- м расстоянии от точки, где скорость спада
объектов приближается к скорости света. Им потребуется около 150 миллиардов
лет, что примерно в 10 раз больше нынешнего возраста Вселенной, чтобы добраться туда.
таким образом, весь свет от звезд внутри галактик будет иметь красное смещение
примерно в 5000 раз. Примерно к 2 триллионам лет их свет будет иметь
красное смещение на величину, которая сделает их длину волны равной размеру
видимой Вселенной, а остальная часть Вселенной буквально
исчезнет.

Два триллиона лет могут показаться долгим сроком, и это так. Однако в космическом смысле
это далеко не вечность. Самые долгоживущие звезды “ главной последовательности ”
(которые имеют ту же эволюционную историю, что и наше Солнце) имеют продолжительность
жизни намного больше, чем наше Солнце, и все еще будут светить через 2 триллиона лет (даже если
наше собственное Солнце умрет примерно через 5 миллиардов лет). И поэтому в далеком будущем
на планетах вокруг этих звезд могут появиться цивилизации, работающие на солнечной
энергии, с водой и органическими материалами. И там могут быть астрономы
с телескопами на этих планетах. Но когда они посмотрят на космос,
по сути, все, что мы сейчас видим, все 400 миллиардов галактик
, населяющих в настоящее время нашу видимую вселенную, исчезнут!

Я пытался использовать этот аргумент с Конгрессом, чтобы призвать финансировать
космологию сейчас, пока у нас еще есть время, чтобы наблюдать все, что мы можем! Однако для
конгрессмена два года - это большой срок. Два триллиона - это
немыслимо.

В любом случае, эти астрономы в далеком будущем это будет большой
неожиданностью, если бы они только знали, что они пропали без вести, которых они не.
Не только потому, что вся остальная Вселенная исчезла, как мой
коллега Роберт Шеррер Вандербилт и я узнал несколько лет назад,
но по сути все доказательства того, что теперь говорит нам, что мы живем в расширяющейся
Вселенной, которая возникла в результате Большого взрыва тоже исчезли, вместе со всеми
свидетельства существования темной энергии в пустое пространство, которое будет
отвечать за это исчезновение.

А менее века тому назад общепринятой до сих пор считал, что
Вселенная была статичной и вечной, со звездами и планетами приходят и уходят,
но на больших масштабах Вселенная сама perduring, в далеком будущем, долго
после того, как все остатки нашей планеты и цивилизации, вероятно, ушла на
свалку истории, иллюзию, что устойчивый нашей цивилизации до 1930 года,
будет иллюзия, что вновь вернется с удвоенной силой.

Существует три основных наблюдательных столбов, которые привели к эмпирической
проверки Большого Взрыва, так что, даже если бы Эйнштейн и Леметр никогда не
жил, признание того, что Вселенная возникла в горячем и плотном состоянии бы
были навязаны нам: наблюдаемое расширение Хаббла; наблюдения
космического микроволнового фонового, и наблюдается соглашение между
обилие легких элементов — водорода, гелия, и лития — то есть
во Вселенной измеряются с суммы, по прогнозам, были произведены
в первые несколько минут в истории Вселенной.

Начнем с расширения Хаббла. Откуда мы знаем, что Вселенная
расширяется? Мы измеряем скорость спада удаленных объектов в
зависимости от их расстояния. Однако, как только все видимые объекты за пределами нашего
локального скопления (в котором мы гравитационно связаны) исчезнут с
нашего горизонта, больше не будет никаких следов расширения — ни звезд,
ни галактик, ни квазаров, ни даже больших газовых облаков, — которые наблюдатели могли бы отслеживать.
Расширение будет настолько эффективным, что оно удалит из нашего
поля зрения все объекты, которые на самом деле удаляются от нас.

Более того, в масштабе времени менее триллиона лет или около того все
галактики в нашей локальной группе объединятся в одну большую метагалактику.
Наблюдатели в далеком будущем увидят более или менее точно то, что наблюдатели в

В 1915 году им показалось, что они видят: единственная галактика, в которой находится их звезда и их планета,
окруженная огромным, пустым, статичным пространством.

Вспомним также, что все доказательства того, что пустое пространство обладает энергией, исходят из
наблюдения скорости ускорения нашей расширяющейся Вселенной. Но, опять же,
без следов расширения ускорение нашей расширяющейся Вселенной
будет ненаблюдаемым. Действительно, по странному совпадению, мы живем в
единственную эпоху в истории Вселенной, когда присутствие темной энергии
, пронизывающей пустое пространство, вероятно, будет обнаружено. Это правда, что эта эпоха длится
несколько сотен миллиардов лет, но в вечно расширяющейся Вселенной она
представляет собой всего лишь мгновение космического глаза.

Если предположить, что энергия пустого пространства примерно постоянна, как
это было бы в случае космологической постоянной, то в гораздо более ранние времена
плотность энергии материи и излучения значительно превышала бы плотность энергии в
пустом пространстве. Это просто потому, что по мере расширения Вселенной плотность
материи и излучения уменьшается вместе с расширением, потому
что расстояние между частицами растет, поэтому в каждом объеме меньше объектов.
В более ранние времена, скажем, раньше, чем примерно 5-10 миллиардов лет назад,
плотность материи и излучения была бы гораздо больше, чем сегодня.
Таким образом, во Вселенной в это время и ранее доминировали материя и
излучение с их последующим гравитационным притяжением. В этом случае
расширение Вселенной замедлилось бы в эти ранние
времена, и гравитационное воздействие энергии пустого пространства было
бы ненаблюдаемым.

Точно так же в далеком будущем, когда Вселенной будет несколько сотен
миллиардов лет, плотность материи и излучения уменьшится
еще больше, и можно вычислить, что темная энергия будет иметь среднюю
плотность энергии, намного превышающую в тысячу миллиардов раз
плотность всей остальной материи и излучения во Вселенной. К тому времени он будет
полностью управлять гравитационной динамикой Вселенной в больших
масштабах. Однако в этом позднем возрасте ускоряющееся расширение будет иметь
стать по существу ненаблюдаемым. В этом смысле энергия пустого пространства
по самой своей природе гарантирует, что существует конечное время, в течение которого она
наблюдаема, и, что примечательно, мы живем в течение этого космологического момента.

А как насчет другого главного столпа Большого взрыва, космического микроволнового
фонового излучения, которое дает прямую детскую картину Вселенной?
Во - первых, по мере того как Вселенная будет расширяться все быстрее в будущем, температура
КМБР будет падать. Когда наблюдаемая в настоящее время вселенная составляет около 100

в разы больше, чем сейчас, температура УМБР упадет
в 100 раз, а его интенсивность, или плотность энергии, хранящейся в нем,
упадет в 100 миллионов раз, что сделает его примерно в 100 миллионов раз
труднее обнаружить, чем в настоящее время.

Но, в конце концов, мы смогли обнаружить космический микроволновый
фон среди всех других электронных шумов на Земле, и мы можем
себе представить, что наблюдатели в далеком будущем будут в 100 миллионов раз
умнее тех, которыми мы благословлены сегодня, так что вся надежда не потеряна. Увы,
оказывается, что даже самому яркому наблюдателю, которого можно себе представить, с самым
чувствительным прибором, который можно построить, все равно в
далеком будущем не повезет. Это происходит потому, что в нашей галактике (или мета - галактике, которая
образуется, когда наша галактика сливается со своими соседями, начиная с
Андромеды примерно через 5 миллиардов лет) между звездами есть горячий газ, и этот
газ ионизирован, так что он содержит свободные электроны, и при этом ведет себя как
плазма. Как я уже описывал ранее, такая плазма непрозрачна для многих видов
излучения.

Существует так называемая “ плазменная частота ”, ниже которой излучение
не может проникнуть в плазму без поглощения. Исходя из
наблюдаемой плотности свободных электронов в нашей галактике, можно оценить по плазменной
частоты в нашей галактике, и если мы это сделаем, мы обнаружим, что основная масса реликтового
излучения от Большого взрыва будет растянуто по времени Вселенной попадает
около 50 раз моложе, чтобы достаточно долго длин волн, и, следовательно,
достаточно низкой частоты, что она будет ниже наше будущее (мета -) галактики
плазменная частота в это время. После этого излучение, по существу, не
сможет попасть в нашу (мета -) галактику для наблюдения, каким бы
упорным наблюдателем он ни был. ХМБР тоже исчезнет.

Так что никакого наблюдаемого расширения, никакого остаточного послесвечения Большого взрыва. Но
как быть с обилием легких элементов — водорода, гелия и
лития, — которые также обеспечивают прямую сигнатуру Большого взрыва?