¿Cuál es el destino final del universo?
En cuanto al destino final del universo, debemos pensar en el universo como un todo. Debemos saber que el universo incluye tiempo, espacio, materia, energía, etc. Según la opinión generalizada actual, el universo nació en una gran explosión.
Al comienzo del Big Bang, el universo se encontraba en un estado de temperatura extremadamente alta. Posteriormente, gradualmente aparecieron partículas materiales, es decir, los familiares leptones como los quarks y los electrones, y luego bariones como los protones. y neutrones. Cuando el universo tenía 380.000 años, se había enfriado lo suficiente como para formar estructuras atómicas. Sin embargo, aquí hay que destacar un punto: durante todo el proceso del Big Bang, incluido el desarrollo inicial del universo, el espacio del universo se ha ido expandiendo violentamente. Especialmente durante el período de inflación, si pensamos en el universo como un grano de arena, probablemente se expandirá hasta el tamaño del universo observable (93 mil millones de años luz de diámetro), y luego lo consideraremos como un grano de arena. y luego se expandirá a un tamaño observable. El universo fotométrico es tan grande que se ha duplicado 100 veces (2^100) por día y se ha expandido a 10^30 veces su tamaño original.
Cuando se formaron las partículas de materia, el universo comenzó a entrar en una era dominada por la materia, y la gravedad de la materia se convirtió en un factor muy importante. Como resultado, la tasa de expansión del universo comenzó a disminuir bajo la influencia de la gravedad, lo que muestra el efecto de desacelerar la expansión. (Además, la gravedad aquí no es solo la gravedad de nuestra materia observable, sino que la materia oscura en realidad contribuye más).
Pero, de hecho, hay algo en el universo que no podemos observar. A esto lo llamamos energía oscura. Podemos entenderla como energía del vacío (de hecho, este también es otro nombre para la energía oscura). Por este nombre, probablemente podamos entender que la energía oscura está relacionada con el vacío y su efecto en el universo es exactamente opuesto a la gravedad, que es una fuerza repulsiva.
Al principio, debido a que el universo era demasiado pequeño, la energía oscura no dominaba, pero sí la gravedad, por lo que el universo comenzó a desacelerarse y expandirse. Posteriormente, hace 4.500 millones de años, el universo se expandió hasta cierto punto y la energía oscura empezó a dominar. Como resultado, la fuerza repulsiva es mayor que la fuerza gravitacional y la expansión del universo comienza a acelerarse.
Por supuesto, esto está respaldado por evidencia observacional. En 1998, dos grupos científicos observaron de forma independiente supernovas de tipo Ia y obtuvieron el resultado de que la expansión del universo se está acelerando, y ganaron el Premio Nobel en 2011. Premio de Física.
Entonces, a partir de aquí, podemos sacar la conclusión de que el futuro del universo probablemente esté relacionado con la gravedad y la repulsión. Básicamente, se compara la cantidad total de materia y materia oscura con la cantidad de energía oscura. Actualmente, la energía oscura es la dominante, por lo que su expansión se está acelerando.
Sin embargo, esta proporción no es fija. Cómo cambiará puede requerir que los científicos estudien más a fondo la materia y la energía oscuras para descubrirlo. Entonces, ¿cómo sabemos el futuro del universo?
De hecho, aquí se utiliza una teoría de la densidad media del universo. Según los últimos resultados de observación, podemos conseguir que el universo no es curvo y plano a gran escala, que es lo que es. como se muestra en la siguiente figura.
Así, podemos obtener una fórmula de densidad del universo. Cuando un universo dominado por materia apenas se expande o la tasa de expansión es muy pequeña, la densidad crítica del universo obtenida por esta fórmula es 0,9*10^. (-29)g/cm^3, lo que equivale al nivel de un solo átomo de hidrógeno en un metro cúbico.
El destino final del universo
Hacemos una relación entre la densidad media medida del universo y esta densidad crítica. Esta relación se representa con el símbolo Ω. Por lo tanto, podemos obtener los dos resultados siguientes:
Si Ω>1, entonces lo más probable es que el fin del universo sea una gran contracción. Para decirlo sin rodeos, la gravedad domina y el universo primero se desacelera y se expande. , y luego se expande La velocidad es cero y luego la contracción comienza a acelerarse.
Por supuesto, algunas personas creen que debido a que la energía del Big Crunch es particularmente grande, es suficiente para desencadenar el segundo Big Bang del universo, por lo que proponen la hipótesis del Big Bounce. Con la hipótesis del Big Bounce, podemos fácilmente preguntarnos si el universo está en un ciclo de expansión, contracción, big bang, expansión y contracción, que es un ciclo de movimiento perpetuo.
Pero en este caso, al menos en nuestro universo actual, si todavía hay seres vivos para entonces, estarán en el proceso de gran contracción, que en realidad es un proceso de rápido calentamiento de estos seres vivos. Las cosas serán: o fue quemado hasta morir, o escaldado hasta morir, y finalmente apretado en una punta.
Si Ω≤1, entonces el fin del universo es un gran desgarro. Para decirlo sin rodeos, la repulsión es la fuerza dominante y el universo continúa expandiéndose sin sentido. Al final, las galaxias se desgarran. , luego las estrellas, los planetas y finalmente las moléculas, los átomos, los núcleos...
Esta situación es exactamente lo contrario del gran apretón. Es un proceso de muerte fría, lo que significa que la temperatura continuará. caer. Además del Big Rip, también se propuso la teoría de la muerte por calor basada en la segunda ley de la termodinámica, que es la ley del aumento de entropía. Esta teoría de la muerte por calor también se establece cuando la expansión del universo es dominante. Específicamente, si el universo continúa, lo más probable es que termine en un estado de equilibrio térmico, lo que significa que la temperatura es la misma en todas partes del universo. Entonces no habrá transferencia de calor ni de información, y el universo caerá. en un silencio de muerte.
Aún no tenemos forma de determinar cuál es. Según los resultados de observación actuales, es Ω≤1, que es el de Big Tear y Heat Death. Pero, de hecho, esto es sólo el resultado de las observaciones y teorías actuales. Es muy probable que necesitemos más datos y una comprensión más profunda de la materia y la energía oscuras antes de que podamos tener una comprensión más profunda del fin del universo.