A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
Kozmológia |
Vesmír · Veľký tresk · Vek vesmíru · Chronológia vesmíru
Skorý vesmír
Expanzia vesmíru
Vznik štruktúry
Budúcnosť vesmíru
Komponenty
História kozmologických teórií
Experimenty
Vedci
Sociálny dopad
|
Konečný osud vesmíru je témou fyzikálnej kozmológie. Rôzne teórie predpokladajú rôzne smerovanie vesmíru a zahŕňajú aj konečné aj nekonečné trvanie.
Hneď potom, ako teóriu Veľkého tresku prijala väčšina vedcov,[1] tak sa konečný osud vesmíru stal kozmologickou otázkou, ktorá závisí na fyzikálnych vlastnostiach hmoty/energie vo vesmíre, jej priemernej hustoty a rýchlosti rozpínania. Medzi kozmológmi sa rozširuje zhoda, že vesmír bude pokračovať v rozpínaní naveky.[2]
Vznikajúci vedecký základ
Teória
Teoretický vedecký výskum konečného osudu vesmíru umožnila v roku 1916 Einsteinova teória všeobecnej relativity. Všeobecná relativita sa dá využiť na opis vesmíru v najväčšej možnej mierke. Existuje mnoho riešení rovníc všeobecnej relativity a každé riešenie predstavuje možný osud vesmíru. Alex Friedman navrhol, v roku 1922, množstvo riešení a rovnako v roku 1927 aj Georges Lemaitre.[3] V niektorých z nich sa vesmír rozpínal z počiatočnej singularity, čo v podstate predstavuje Veľký tresk.
Pozorovanie
Edwin Hubble publikoval v roku 1931 svoj záver, založený na pozorovaniach Cefeíd, premenných hviezd vo vzdialenej galaxii, že vesmír sa rozpína. Odvtedy sa začiatok vesmíru a jeho možný koniec považujú za predmet vedeckého výskumu.
Teórie Veľkého tresku a ustáleného stavu
Georges Lemaître vytvoril v roku 1927 teóriu, neskôr nazývanú teória Veľkého tresku.[3] V roku 1948 vytvoril Fred Hoyle inú teóriu, teóriu ustáleného stavu, v ktorej vesmír pokračoval v rozpínaní, ale štatistický zostal rovnaký, pretože neustále vznikala nová hmota. Tieto dve teórie medzi sebou súperili až do roku 1965, kedy Arno Penzias a Robert Wilson objavili žiarenie kozmického mikrovlnného pozadia, čo bolo priamym dôsledkom teórie Veľkého tresku a teória ustáleného stavu to nezahŕňala. Následkom tohoto objavu sa teória Veľkého tresku rýchlo stala väčšinovou teóriou o vzniku vesmíru.
Kozmologická konštanta
V čase keď Einstein vytvoril všeobecnú relativitu, tak vedci verili v statický vesmír. Keď Einstein zistil, že jeho rovnice sa dajú ľahko vyriešiť spôsobom, ktorý predpokladal rozpínajúci sa alebo sťahujúci sa vesmír, tak pridal do svojich rovníc kozmologickú konštantu. Kozmologická konštanta v podstate predstavuje konštantnú hustotu energie, na ktorú expanzia alebo kontrakcia nemali vplyv. Jej úlohou bolo vyrovnávanie gravitácie vo vesmíre a tým by zabezpečila statický vesmír. Po Hubblovom objave rozpínania vesmíru Einstein napísal, že kozmologická konštanta bola "najväčší omyl môjho života".[4]
Parameter hustoty
Dôležitý parameter teórie osudu vesmíru je parameter hustoty, omega (Ω), definovaný ako podiel priemernej hustoty hmoty vo vesmíre a kritickej hodnoty tej hustoty. Tento parameter určuje tvar vesmíru. Podľa toho či je Ω rovná, menšia alebo väčšia ako 1 je vesmír plochý, otvorený alebo zatvorený. Tieto tri názvy popisujú celkovú geometriu vesmíru a nie miestne zakrivenie časopriestoru zhlukmi hmoty. Ak je pôvodný vesmír tvorený nereagujúcou hmotou, tak každej z týchto geometrií zodpovedá iný osud. Preto sa kozmológovia zamerali na určenie osudu vesmíru pomocou meraní Ω.
Odpudivá sila
Pozorovania supernov vo vzdialených galaxiách od roku 1998 sú v súlade z s vesmírom, ktorého rozpínanie zrýchľuje. Následne kozmologické teórie navrhnuté, tak aby povoľovali toto zrýchľovanie, takmer vždy používajú tmavú energiu, ktorá vo svojej najjednoduchšej forme predstavuje pozitívnu kozmologickú konštantu. Vo všeobecnosti sa termínom tmavá energia označujú hocijaké hypotetické polia s negatívnym tlakom a ich hustota sa zvyčajne mení s postupom rozpínania.
Význam tvaru vesmíru
V súčasnosti sa väčšina kozmológov zhoduje v tom, že konečný osud vesmíru závisí na jeho celkovom tvare, na obsahu tmavej energie a na stavových rovniciach, ktoré určujú správanie hustoty tmavej energie počas rozpínania.[2] Súčasné pozorovania ukázali, že od 7,5 miliardy rokov po Veľkom tresku sa rýchlosť rozpínania vesmíru zvyšuje. Merania sondy WMAP potvrdili, že vesmír je plochý.[5]
Uzatvorený vesmír
Ak je Ω > 1, tak potom je geometria vesmíru uzatvorená, podobne ako povrch gule. Súčet uhlov trojuholníka presahuje 180 stupňov, neexistujú žiadne paralelné línie. Geometria vesmíru vo veľkej mierke je eliptická.
V uzatvorenom vesmíre, bez odpudivého účinku tmavej energie, gravitácia nakoniec zastaví rozpínanie. Následne sa začne všetka hmota gravitačne priťahovať a vesmír skolabuje do bodu konečnej singularity, ktorý sa nazýva Veľký kolaps. Napriek tomu ak vt vesmír obsahoval dostatočné množstvo tmavej energie, tak by rozpínanie pokračovalo aj pri Ω > 1.[6]
Otvorený vesmír
Ak je Ω < 1, tak potom je geometria vesmíru je otvorená, tzn. negatívne zakrivená ako povrch sedla. Súčet uhlov trojuholníka je menší ako 180 stupňov a línie, ktoré sa nikdy nepretnú nie sú nikdy rovnako vzdialené. V jednom bode sú k sebe najbližšie a inde vzdialenosť rastie. Geometria takého vesmíru je hyperbolická.
Negatívne zakrivený vesmír sa nekonečne rozpína aj bez tmavej energie a gravitácia expanziu nespomaľuje. Ak obsahuje tmavú energiu tak rozpínanie zrýchľuje. Osudom takéhoto vesmíru je buď tepelná smrť, Veľký mráz alebo Big rip, kde zrýchľovanie spôsobené tmavou energie dosiahne takú silu, že prekoná väzobné účinky gravitácie, elektromagnetizmu a aj silnej interakcie.
Plochý vesmír
Ak by priemerná hustota vesmíru bola rovnaká ako kritická hustota a tak Ω = 1, tak potom je geometria vesmíru plochá: a tak ako v euklidovskej geometrii, súčet uhlov trojuholníka je 180 stupňov a paralelné línie si zachovávajú rovnakú vzdialenosť. Výsledky meraní sondy WMAP, s toleranciou chýb len 0,4%, potvrdili, že vesmír je plochý.[5]
Plochý vesmír bez tmavej energie sa rozpína do nekonečna, ale rýchlosť rozpínania sa postupne znižuje s blíži sa nule. V plochom vesmíre s tmavou energiou rýchlosť rozpínania najskôr, kvôli účinkom gravitácie klesá, a následne stúpa. Konečný osud plochého vesmíru je rovnaký ako pri otvorenom vesmíre.
Teórie o konci vesmíru
Hustota vesmíru určuje jeho osud. Prevažná väčšina súčasných dôkazov, založených na meraniach rýchlosti rozpínania a hustoty hmoty, predpokladá vesmír, ktorý sa bude donekonečna rozpínať. Výsledkom bude Veľký mráz, scenár opísaný nižšie.[7] Stále existujú aj iné alternatívy, pretože pozorovania nie sú konečné.[8]
Veľký mráz alebo tepelná smrť
Veľký mráz je scenár, v ktorom pokračujúce rozpínanie spôsobí, že teplota vesmíru sa priamočiaro približuje absolútnej nule. Ak vesmír neobsahuje tmavú energiu, tak toto môže nastať len pri plochom alebo hyperbolickom vesmíre. Pri uzatvorenom vesmíre môže táto situácia nastať len v prípade, ak je hodnota kozmologickej konštanty pozitívna. Tento model je medzi vedcami momentálne najviac akceptovaný.[9] Podobný model je tepelná smrť, ktorý tvrdí, že vesmír dosiahne stav maximálnej entropie, v ktorom bude všetko rozložené rovnomerne a nebudú existovať žiadne gradienty – tie sú potrebné na udržanie spracovania informácií, ktorého jednou formou je aj život. Model tepelnej smrti je kompatibilný s každým z troch priestorových modelov, ale vyžaduje, aby teplota vesmíru dosiahla minimum.[10]
Big Rip
V špeciálnom prípade fantómovej tmavej energie, ktorej hodnota negatívneho tlaku je väčšia ako kozmologická konštanta, sa hustota tmavej energie zvyšuje. To spôsobuje zrýchľovanie rozpínania a rovnomerný nárast Hubblovej konštanty, následkom toho sa postupne všetka hmota, hocijako malá, rozpadne na neviazané základné častice a žiarenie a sila fantómovej energie ich roztrhá na kúsky. Konečným stavom je singularita, keďže hustota tmavej energie a rýchlosť rozpínania bude nekonečná.
Veľký kolaps
Teória veľkého kolapsu predstavuje symetrický pohľad na osud vesmíru. Tak ako veľký tresk odštartoval kozmologickú expanziu, tak táto teória predpokladá, že priemerná hustota vesmíru je dostatočná na to, aby zastavila rozpínanie a vesmír sa začal zmenšovať. Konečný výsledok nie je známy. Jednoduchý odhad hovorí, že všetka hmota a časopriestor vesmíru skolabuje do bezrozmernej singularity, ale v tejto mierke treba vzať do úvahy aj zatiaľ neznáme kvantové efekty.
Tento scenár umožňuje aby Veľký tresk nastal hneď po Veľkom kolapse predchádzajúceho vesmíru. Ak by sa toto dialo opakovane, dostali by sme cyklický model známy tiež ako oscilujúci vesmír. V tom prípade by mohol vesmír pozostávať z nekonečného radu konečných vesmírov a každý veľký kolaps by bol zároveň veľkým treskom ďalšieho vesmíru. Cyklický vesmír sa teoreticky nedá zjednotiť s druhým termodynamickým zákonom, pretože entropia by rástla od cyklu k cyklu a spôsobila tepelnú smrť. Iné merania naznačujú, že vesmír nie je uzatvorený. Tieto argumenty spôsobili, že vedci upustili od modelu cyklického vesmíru.
Big Bounce
Big Bounce je teoretický model odvodený z oscilujúceho vesmíru alebo z cyklickej interpretácie Veľkého tresku, kde prvá kozmologická udalosť je výsledkom kolapsu predchádzajúceho vesmíru.
Podľa jednej verzie Veľkého tresku mal vesmír na začiatku nekonečnú hustotu. Takýto opis je v rozpore so všetkým ostatným vo fyzike a zvlášť s kvantovou mechanikou a princípom neurčitosti. A preto na základe kvantovej mechaniky vznikla alternatívna verzia Veľkého tresku. Táto teória taktiež predpokladá, že hneď ako vesmír skolabuje tak vytvorí ďalší vesmír prostredníctvom udalosti, ktorá sa podobá na Veľký tresk a to tak, že po dosiahnutí singularity odpudivá kvantová sila spôsobí opätovnú expanziu.
Jednoducho povedané, vesmír opakovane vzniká vo Veľkom tresku a nasleduje Veľký kolaps a stále dokola.
Multiverzum: Bez úplného konca
Jedna hypotéza multiverza hovorí, že pozorovateľný vesmír je len jedným z nekonečného množstva rozpínajúcich sa oblastí normálneho priestoru v rámci väčšieho objemu inflačného priestoru.
V ranom vesmíre nastalo obdobie kozmickej inflácie, kedy sa priestor veľmi rýchlo rozpínal. Konvenčný model kozmickej inflácie predpokladá, že stav celého vesmíru sa zmenil z inflačného na neinflačný naraz v jednom okamihu. Na rozdiel od toho model večnej inflácie predpokladá, že stav rôznych častí vesmíru sa zmenil v rôznych časoch. Výsledkom čoho je, že vznikajú mnohé oblasti normálneho priestoru, ktoré sú obklopujú oblasti, kde inflácia stále prebieha.
Falošné vákuum
Ak vákuum nie je v najnižšom energetickom stave (tzv. falošné vákuum), tak by sa jeho stav mohol zmeniť na tento nižší energetický stav. To sa nazýva udalosť metastability vákua. To má potenciál zmeniť základy nášho vesmíru: v odvážnejších modeloch môžu fyzikálne konštanty nadobúdať iné hodnoty, z ktorých niektoré ovplyvňujú základy hmoty, energie a časopriestoru. Je tiež možné, že všetky štruktúry by boli okamžite zničené.
Podľa mnohosvetovej interpretácie kvantovej mechaniky vesmír neskončí týmto spôsobom. Namiesto toho pri každej kvantovej udalosti, ktorá nastane a spôsobí rozpad vesmíru zo stavu falošného vákua do stavu pravého vákua, sa vesmír rozdelí na niekoľko nových svetov. V niektorých z nových svetov sa vesmír rozpadne, v iných pokračuje tak, ako predtým.
Kozmická neurčitosť
Každá vyššie popísaná možnosť je založená na veľmi jednoduchom tvare stavovej rovnice tmavej energie. Ale tak, ako názov naznačuje, o skutočnej fyzike tmavej energie vieme veľmi málo. Ak je inflačná teória pravdivá, tak vesmír v prvých momentoch po Veľkom tresku prešiel obdobím, v ktorom dominovala iná forma tmavej energie. Ale inflácia skončila, čo naznačuje, že stavová rovnica môže byť omnoho komplikovanejšia ako sa predpokladá. Je možné, že stavová rovnica tmavej energie sa zmení znovu. Následky tejto zmeny sú len extrémne ťažko predvídateľné a nedajú sa parametrizovať. Keďže tmavá energia a tmavá hmota sú úplne teoretické a neboli dokázané, tak možnosti spojené s nimi nie sú známe.
Pozorovateľné obmedzenia teórií
Výber medzi týmito teóriami prebieha pomocou váženia vesmíru, napríklad meraním relatívnych príspevkami hmoty, žiarenia, tmavej hmoty a tmavej energie k celkovej kritickej hustote. Presnejšie, modely sú konfrontované s údajmi o zhlukovaní galaxií,o vzdialených supernovách a rozdielmi v kozmickom mikrovlnnom pozadí.
Pozri aj
- Antropický princíp
- Šípka času
- Veľký tresk
- Big bounce
- Veľký kolaps
- Budúcnosť rozpínajúceho sa vesmíru
- Big rip
- Kozmológia
- Cyklický model
- Eschatológia
- Falošné vákuum
- Všeobecná teória relativity
- Tepelná smrť vesmíru
- Multiverzum
- Tvar vesmíru
- Chronologická tabuľka kozmologických teórií
- Chronológia vesmíru
Vedci:
Referencie
- ↑ WOLLACK, Edward J.. Cosmology: The Study of the Universe . NASA, 10 December 2010, . Dostupné online.
- ↑ a b What is the Ultimate Fate of the Universe?
- ↑ a b LEMAÎTRE, Georges. Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques. Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, 1927, s. 49 – 56. translated by A. S. Eddington: LEMAÎTRE, Georges. Expansion of the universe, A homogeneous universe of constant mass and increasing radius accounting for the radial velocity of extra-galactic nebulæ. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 1931, s. 483 – 490.
- ↑ Did Einstein Predict Dark Energy?, hubblesite.org
- ↑ a b Will the Universe expand forever?
- ↑ RYDEN, Barbara. Introduction to Cosmology. s.l. : The Ohio State University. S. 56.
- ↑ WMAP - Fate of the Universe, WMAP's Universe, NASA. Accessed online July 17, 2008.
- ↑ "Phoenix Universe", Princeton Center For Theoretical Science. Accessed online April 15, 2009.
- ↑ James Glanz (1998).Breakthrough of the year 1998. Astronomy: Cosmic Motion Revealed Science 282 (5397) pp. 2156 – 2157
- ↑ http://www.springerlink.com
Externé odkazyupraviť | upraviť zdroj
- Baez, J., 2004, "The End of the Universe".
- Caldwell, R. R., Kamionski, M., and Weinberg, N. N., 2003, "Phantom Energy and Cosmic Doomsday," Physical Review Letters 91.
- Hjalmarsdotter, Linnea, 2005, "Cosmological parameters."
- George Musser. Could Time End?. Scientific American, 2010, s. 84–91. Dostupné online. DOI: 10.1038/scientificamerican0910-84. PMID 20812485.
- Vaas, R., 2006, "Dark Energy and Life's Ultimate Future," in Burdyuzha, V. (ed.)The Future of Life and the Future of our Civilization. Springer: 231–247.
- A Brief History of the End of Everything, a BBC Radio 4 series.
- Cosmology at Caltech.
Text je dostupný za podmienok Creative Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších podmienok. Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky použitia.
Astrodynamika
Astrofyzika
Astrometria
Astronómia podľa štátu
Astronómovia
Astronomické úkazy
Astronomické časopisy
Astronomické cykly
Astronomické jednotky dĺžky
Astronomické novinky
Astronomické objekty
Astronomické observatóriá
Astronomické organizácie
Červený posun
Ablácia (astronómia)
Absolútna hviezdna veľkosť
Absolútna jasnosť kométy
Absorpčné čiary
Albedo
Alhidáda
Amatérska astronómia
Archeoastronómia
Areocentrická dráha
Asterizmus
Astrobiológia
Astrochémia
Astrofotografia
Astrofyzika
Astrometria
Astronóm
Astronómia
Astronómia:1000 najdôležitejších článkov
Astronómia viditeľného svetla
Astronomické súradnicové systémy
Astronomický katalóg
Astronomický kongres v Prahe
Astronomický symbol
Baldetova metóda odhadu jasnosti kométy
Baryónové číslo
Beyerova metóda odhadu jasnosti kométy
Biela noc
BOOMERanG
Centrála pre kométy a planétky
Central Bureau of the International Polar Motion Service
Chronológia vesmíru
Chronologická tabuľka kozmologických teórií
Deklinácia (astronómia)
Dichotómia (astronómia)
Dissertatio cum Nuncio Sidereo
Dopplerov jav
Družica
Družicová geodézia
Ekvidenzitometrická metóda
Ekvinokcium (súradnice)
Elementy dráhy
Epocha (astronómia)
Extrafokálna metóda odhadu jasnosti kométy
Extragalaktická astronómia
Fázový uhol
Fabryho metóda odhadu jasnosti kométy
Farebný index
Flamsteedovo označenie
Galaktická astronómia
Gama astronómia
Gaussov rok
Gravitačný parameter
Hawkingovo žiarenie
Heliaktický
Heliocentrická dráha
Hertzsprungov-Russellov diagram
Historická astronómia
Holetschkova metóda odhadu jasnosti
Hubblova konštanta
Hubblovo hlboké pole
Hubblov vesmírny ďalekohľad
Hubblov zákon
Hvězdářská ročenka
Hviezdna veľkosť
Infračervená astronómia
Institute of Space and Astronautical Science
J2000.0
Koincidencia (fyzika)
Kondenzácia (astronómia)
Konečný osud vesmíru
Kopernikovský princíp
Kozmické žiarenie
Kozmické neutrínové pozadie
Kozmické pozadie gravitačných vĺn
KOZMOS (časopis)
Kráter
Lambda-CDM model
Letopočet
Mascon
Medzihviezdna hmota
Medzinárodný rok astronómie
Meteoritika
Mikrovlnové pozadie
Milankovičov cyklus
Mimozemský život
Modul vzdialenosti
Morrisova metóda odhadu jasnosti kométy
Multiverzum
Náboženské interpretácie Veľkého tresku
Narodenie Ježiša Krista
Nebeská mechanika
Nekonvenčná astrofotografia
Neutrínová astronómia
Noc
Nukleosyntéza (kozmológia)
Obežná dráha
Obežná rovina
Objav kozmického mikrovlnného pozadia
Objekt hlbokého vesmíru
Obloha
Optická astronómia
Označenie premenných hviezd
Pól (vesmírne teleso)
Park tmavej oblohy
Planetológia
Platónsky rok
Polárna noc
Polnoc
Poludnie
Portál:Astronómia
Pozičný uhol
Pozorovacia kozmológia
Pozorovateľská astronómia
Primárne kozmické žiarenie
Protoplanetárna hmlovina
Rádioastronómia
Röntgenová astronómia
Radiálna rýchlosť
Rektascenzia
Rocheova medza
Súmrak
Sústava astronomických konštánt
Saros
Selenológia
Sférická astronómia
Sidgwickova metóda odhadu jasnosti kométy
SIMBAD
Spacewatch
Stelárna astronómia
Svetový čas
UFO
Ultrafialová astronómia
Vývoj hviezdy
Večer
Veľká polos
Veľká skupina kvazarov
Vesmír
Vlákno (galaxie)
Vysokoenergetická astronómia
Vznik a vývoj galaxií
Vznik hviezdy
World Jump Day
Západ slnka
Zdanlivá hviezdna veľkosť
Zorné pole (optika)
Text je dostupný za podmienok Creative
Commons Attribution/Share-Alike License 3.0 Unported; prípadne za ďalších
podmienok.
Podrobnejšie informácie nájdete na stránke Podmienky
použitia.
www.astronomia.sk | www.biologia.sk | www.botanika.sk | www.dejiny.sk | www.economy.sk | www.elektrotechnika.sk | www.estetika.sk | www.farmakologia.sk | www.filozofia.sk | Fyzika | www.futurologia.sk | www.genetika.sk | www.chemia.sk | www.lingvistika.sk | www.politologia.sk | www.psychologia.sk | www.sexuologia.sk | www.sociologia.sk | www.veda.sk I www.zoologia.sk