“Perenungan kita terhadap kosmos menggugah kita,” mendiang astronom Carl Sagan pernah berkata. “Ada kesemutan di tulang belakang, suara tercekat, sensasi samar, seolah kenangan jauh akan terjatuh dari ketinggian.” Jika merenungkan alam semesta membuat Anda merinding, memikirkan tentang akhirnya dapat membuat Anda gemetar gempa.
Dalam buku barunya, Akhir dari Segalanya: (Secara Astrofisika), ahli astrofisika teoretis Dr. Katie Mack memulai dengan Big Bang — teori tentang bagaimana alam semesta dimulai. Permulaannya dapat memberi tahu para kosmolog seperti dia tentang akhir yang tak terhindarkan. Dia dengan riang membawa pembaca melalui lima kiamat astrofisika: Krisis besar, kematian akibat panas, robekan besar, peluruhan vakum, dan pantulan besar. Agar Anda tidak terjebak dalam plasma quark-gluon (jangan khawatir, jelasnya), Mack membuat semuanya mudah diakses dan komunikatif. Ini jauh lebih menyenangkan daripada yang Anda harapkan dari sebuah buku tentang akhir alam semesta. Jangan biarkan ketakutan eksistensial akan berakhirnya alam semesta membuat Anda kecewa, katanya.
Video yang Direkomendasikan
Kami berbicara dengan Mack tentang energi gelap versus materi gelap, bagaimana teleskop memungkinkan kita melihat ke masa lalu, dan keanehan ruang angkasa.
Terkait
- Hadiah Nobel diberikan kepada fisikawan yang mengubah pemahaman kita tentang kosmos
- Mesin alam semesta virtual memodelkan galaksi untuk mempelajari materi gelap
(Percakapan ini telah sedikit diedit untuk kejelasan.)
Tren Digital: Apa yang mendorong Anda menulis buku ini?
Mack: Selama bertahun-tahun, saya telah mempelajari banyak hal berbeda di bidang kosmologi secara umum. Jadi, kosmologi mencakup, Anda tahu, alam semesta secara keseluruhan beserta komponen-komponennya dan evolusinya. Saya telah mengerjakan alam semesta awal. Saya telah mengerjakan materi gelap, lubang hitam, evolusi galaksi, dan sebagainya. Dan akhir-akhir ini saya sangat tertarik dengan akhir alam semesta. dan begitulah asal muasal buku ini.
Buku Anda memberikan penjelasan yang sangat mudah dipahami tentang bagaimana kita dapat mengamati Big Bang. Bisakah Anda memandu kami melalui hal itu?
Jadi, idenya adalah jika alam semesta sedang mengembang — yang kita amati, kita akan melihat galaksi bergerak menjauh satu sama lain — maka masuk akal bahwa di masa lalu, alam semesta lebih besar terkompresi. Jadi semuanya menjadi lebih berdekatan. Dan Anda dapat memutar kembali ekstensi itu dan Anda sampai pada titik di mana segala sesuatunya berjalan di atas satu sama lain.
Jadi, ketika alam semesta mengembang, ia menjadi lebih dingin, materi menjadi lebih tersebar, dan energi menjadi lebih tersebar. Di masa lalu, suhunya pasti lebih panas dan lebih padat, dan dalam beberapa hal, lebih kecil dibandingkan saat ini. Jadi pada dasarnya itulah Teori Big Bang. Itu adalah pernyataan paling sederhana dari Teori Big Bang, hanya saja alam semesta lebih panas, lebih kecil, dan lebih padat di masa lalu.
Dan jika itu yang terjadi, maka masuk akal jika Anda melihat cukup jauh, Anda melihat semakin jauh ke masa lalu, karena waktu yang dibutuhkan cahaya untuk sampai ke Anda. Jadi, Anda seharusnya bisa sampai pada titik di mana jika alam semesta benar-benar panas dan padat di mana-mana — jika Big Bang adalah sesuatu yang terjadi di seluruh kosmos — maka Anda seharusnya bisa melihat bagian-bagian alam semesta yang begitu jauh sehingga masih dalam keadaan panas dan padat, masih dalam tahap akhir bola api primordial semacam itu. adanya.
Dan untuk mencapainya, Anda harus berasumsi bahwa alam semesta itu besar dan selalu merupakan sesuatu yang luas, dan kami yakin hal itu. Kami berpendapat bahwa Big Bang adalah sesuatu yang terjadi di mana-mana. Tidak ada titik asal tunggal. Jadi jika Anda mengikuti alasan tersebut, maka seharusnya ada cahaya latar belakang. Seharusnya ada cahaya yang datang kepada kita dari segala arah, dari jangkauan terjauh, terjauh yang bisa kita lihat. Seharusnya ada cahaya yang merupakan sisa cahaya dari pendinginan akhir kosmos yang berapi-api.
Buku ini mengeksplorasi lima kemungkinan cara alam semesta berakhir. Mengapa ada begitu banyak cara berbeda?
Ya, itu tergantung pada beberapa hal. Salah satunya adalah kita tidak sepenuhnya memahami apa yang membuat alam semesta mengembang seperti sekarang ini. Ada suatu masa ketika kami mengira hal ini akan cukup sederhana karena kami memiliki teori gravitasi, relativitas umum, dan kami memiliki teori yang bagus. bisa mengukur laju perluasan alam semesta, dan kita tahu bagaimana seharusnya semua benda di alam semesta memperlambat laju ekspansi ekspansi. Jadi, yang penting hanyalah mencari keseimbangan antara ekspansi dan gravitasi.
Jadi, jika pemuaian terlalu cepat untuk semua gravitasi, maka ia tidak akan cukup memperlambatnya dan akan mengembang selamanya. Dan jika ekspansi tidak cukup cepat atau jika terdapat terlalu banyak gravitasi, maka gravitasilah yang akan menang, memperlambat ekspansi, menghentikannya, dan kita akan mengalami kemunduran – krisis besar. Jadi untuk sementara waktu, hanya itulah pilihan yang masuk akal.
Salah satunya adalah kita tidak sepenuhnya memahami apa yang membuat alam semesta mengembang seperti sekarang ini.
Namun kemudian, ketika diketahui bahwa alam semesta sebenarnya mengalami percepatan dalam perluasannya, kita harus menambahkan komponen baru pada alam semesta. Kami harus merevisi pemahaman kami dan memasukkan hal yang disebut energi gelap. Dan energi gelap adalah sesuatu yang membuat alam semesta mengembang lebih cepat. Namun karena kita tidak benar-benar memahami energi gelap, kita tidak dapat mengatakan dengan pasti bahwa itulah yang sedang terjadi. Jadi, itulah mengapa hal-hal seperti kehancuran besar atau krisis besar masih belum terjadi dan kematian akibat panas adalah salah satu yang tampaknya sedang kita tuju.
Dan kemudian dua gagasan aneh, peluruhan vakum dan kosmologi yang memantul, berasal dari fakta bahwa masih banyak yang kita coba pahami tentang alam semesta awal dan fisika partikel. Jadi kosmologi yang memantul ini muncul dari gagasan bahwa mungkin tebakan terbaik kita saat ini mengenai alam semesta awal, fase inflasi ini, mungkin bukan itu keseluruhan ceritanya. Mungkin itu tidak terjadi. Mungkin ada evolusi lain di awal alam semesta yang menghasilkan kondisi seperti yang kita lihat sekarang. Dan jika itu benar, maka beberapa gagasan tersebut dapat mengarah pada siklus kosmologi yang aneh ini.
Dan kemudian gagasan peluruhan vakum benar-benar muncul dari fakta bahwa pengetahuan kita tentang fisika partikel tidak lengkap, dan pemahaman terbaik kita saat ini Pengetahuan fisika partikel menunjukkan bahwa cara kerja fisika partikel saat ini tidak sepenuhnya stabil, sehingga membuat alam semesta rentan terhadap peluruhan ini proses. Jadi jika kita lebih memahami fisika partikel, jika kita lebih memahami bagian awal alam semesta, maka kita bisa menjelaskan sesuatu tentang kedua model tersebut. Namun untuk saat ini, kita tidak dapat mengesampingkan atau mengatakan dengan pasti bahwa hal tersebut akan terjadi.
Dari semua skenario tersebut, manakah yang paling mungkin terjadi?
Kematian akibat panas dianggap yang paling mungkin terjadi, sebagian karena memerlukan paling sedikit hal-hal aneh tambahan. Jadi, dalam kosmologi, kami ingin membuat segala sesuatunya sesederhana mungkin. Kita tidak ingin mengasumsikan adanya komponen baru di alam semesta kecuali kita benar-benar terpaksa melakukannya. Dan skenario kematian akibat panas memiliki sejenis energi gelap yang merupakan konstanta kosmologis, sesuatu yang tidak sepenuhnya kita pahami. Tapi ini adalah ide yang sudah ada sejak Einstein, dan ini hanyalah properti ruang-waktu, yang memiliki sedikit perluasan di dalamnya.
Jadi ini memberi kita evolusi yang sangat sederhana dan lugas, di mana alam semesta terus mengalami percepatan dalam perluasannya selamanya dan semuanya menghilang begitu saja. Dan hal ini sangat masuk akal jika alam semesta memiliki materi gelap, materi biasa, dan konstanta kosmologis sebagai energi gelap. Anda tidak perlu berasumsi lebih rumit dari itu. Yang tersirat dalam hal ini adalah bahwa inflasi memang terjadi, dan itulah awal mula alam semesta. Itu adalah bagian dari apa yang disebut model kosmologi konkordansi di mana segala sesuatunya sesederhana dan membosankan seperti yang Anda bayangkan.
Namun alasan mengapa kita tidak berhenti begitu saja dan mengatakan bahwa kita sudah selesai adalah karena kita tidak mengetahui secara pasti bahwa energi gelap adalah sebuah konsep kosmologis. Dan itu menyisakan ruang. Kita juga tidak dapat mengatakan dengan pasti bahwa kita cukup memahami fisika partikel untuk mengatakan bahwa peluruhan vakum tidak akan terjadi terjadi atau bahwa evolusi alam semesta awal tidak cukup berbeda untuk menyiratkan adanya fase siklus di alam semesta akhir.
Anda menyebutkan beberapa teleskop radio baru yang akan memungkinkan para ilmuwan mengamati struktur pertama alam semesta yang terbentuk. Apa yang para ahli ingin pelajari dari hal ini?
Kita akan mendapatkan gambaran yang lebih baik tentang evolusi kosmos melalui periode antara cahaya latar dan alam semesta modern di mana kita, Anda tahu, alam semesta yang penuh dengan galaksi. Ada jangka waktu yang cukup lama di mana kita hanya mempunyai sedikit informasi tentang apa yang sedang terjadi pada saat itu. Jadi kita akan belajar banyak tentang evolusi kosmos. Kita hanya akan mengukur jumlah galaksi yang jauh lebih banyak. Jadi saya sebutkan di buku Observatorium Vera Rubin, yang akan memetakan sekitar miliaran galaksi dan tunjukkan kepada kita bagaimana mereka bergerak di alam semesta dan bagaimana mereka berevolusi seiring waktu dan bagaimana mereka berevolusi. didistribusikan. Dan hal ini akan memberi kita banyak informasi tentang tata letak alam semesta dan evolusi kosmos. Jadi itu akan menjadi petunjuk penting.
Kita juga mungkin belajar tentang aspek fisika lainnya. Jadi saya tertarik pada beberapa teleskop radio besar ini, karena mereka mungkin bisa memberi tahu kita sesuatu tentang materi gelap, jika materi gelap sedang musnah di alam semesta yang jauh. Hal ini dapat mengubah cara bintang dan galaksi pertama berevolusi, dan mungkin memberi kita beberapa petunjuk untuk langkah selanjutnya dalam fisika partikel. Jadi, ada banyak hal yang mungkin dapat kami isi jika kami memiliki lebih banyak data tentangnya alam semesta yang jauh, alam semesta awal, galaksi-galaksi lain - mungkin semacam awal era galaksi mengatakan. Ini benar-benar masalah mendapatkan peta yang lebih baik dan mendapatkan sejarah yang lebih baik serta mencari kejutan. Tahukah Anda, kami sangat berharap bisa melihat fenomena baru dan menarik seiring dengan semakin banyaknya data yang kami peroleh.
Bisakah Anda menjelaskan perbedaan antara energi gelap Dan materi gelap?
Ya, jadi, materi gelap dan energi gelap bekerja di alam semesta dengan cara yang sangat berlawanan. Di antara keduanya, keduanya adalah aspek terpenting dari kosmos jika Anda memikirkan evolusi jangka panjangnya. Jadi energi gelap adalah sesuatu yang membuat alam semesta mengembang lebih cepat. Ini semacam memperluas ruang. Ini benar-benar mengatur evolusi kosmos, mulai saat ini. Ini mulai menjadi sangat, sangat penting sekitar lima miliar tahun yang lalu. Dan hal ini seperti mengambil alih alam semesta sekarang. Jadi kita bergantung pada evolusi kosmos sejak saat ini.
Materi gelap dan energi gelap mempengaruhi alam semesta dengan cara yang berlawanan.
Tapi materi gelap bertanggung jawab atas semua penumpukan struktur di kosmos, serta pertumbuhan galaksi dan gugusan galaksi. Semuanya dibangun di atas perancah materi gelap. Jadi materi gelap adalah sejenis materi yang tidak terlihat, namun merupakan sebagian besar materi di alam semesta, dan ia memiliki beberapa materi sifat-sifat yang membuatnya lebih mudah untuk bersatu dan membangun perancah di mana semua materi lainnya dibangun. Dan karena ini adalah materi, karena ini adalah sebagian besar materi di alam semesta, maka ia berupaya memperlambat perluasan alam semesta. Dan untuk sementara waktu, hal ini memperlambat perluasan alam semesta, dan baru sekitar lima miliar tahun yang lalu alam semesta menjadi begitu besar sehingga energi gelap mengambil alih.
Antusiasme Anda banyak terlihat dalam buku ini, terutama ketika Anda membicarakan hal-hal seperti radius Hubble. Hal apa saja yang begitu menarik di bidang Anda sehingga Anda bisa berbagi dengan orang lain?
Maksud saya, fakta bahwa kita bisa melihat masa lalu secara langsung terus membuat saya terkagum-kagum. Fakta bahwa kita dapat melihat tahapan akhir Big Bang secara langsung dengan teleskop, dengan penerima gelombang mikro. Kami menangkap cahaya dari tahap akhir Big Bang di segala arah. Fakta bahwa kita bisa melihat ke alam semesta dan melihat masa lalu dan belajar tentang sejarah kita sendiri, menurut saya itu sangat menakjubkan. Itu mengherankan saya sepanjang waktu. Lalu, tahukah Anda, ada aspek-aspek aneh dalam kosmologi, hal-hal aneh dalam fisika yang muncul jika Anda berada di alam semesta yang mengembang dan diatur oleh relativitas. Jadi Anda menyebutkan hal ini pada titik tertentu, galaksi tidak lagi terlihat lebih kecil. Anda tahu, galaksi dengan ukuran yang sama akan mulai terlihat lebih besar, dan ini aneh, jika Anda bergerak semakin jauh.
Lalu ada fakta bahwa kita dapat melihat perluasan alam semesta, yang dapat kita petakan seiring berjalannya waktu, sungguh menakjubkan. Saya bahkan tidak tahu apakah saya benar-benar membicarakan hal ini di dalam buku, tetapi ketika kita melihat supernova yang sangat jauh, ledakan matahari, mereka muncul. akan terjadi lebih lambat jika jaraknya jauh, karena perluasan alam semesta juga memperpanjang waktu dalam kondisi yang sangat aneh ini. jalan. Jadi cara ruang dan waktu berinteraksi satu sama lain menjadi sangat membingungkan dan aneh ketika Anda berhadapan dengan kosmologi, dan itu sangat menarik. Anda tahu, relativitas menimbulkan hal-hal aneh pada ruang dan waktu dalam berbagai konteks. Yang menurut saya luar biasa dan keren.
Ada banyak hal dalam kosmologi yang belum diketahui. Misteri apa yang ingin kamu pecahkan?
Oh, banyak sekali. Seluruh materi gelap/energi gelap sangatlah besar. Jika kita mengetahui sifat materi gelap, itu pasti akan sangat membantu pemahaman kita tentang fisika secara umum.
Namun menurut saya, hal yang mungkin paling berdampak adalah mengetahui apakah inflasi terjadi, lalu, bagaimana, dan mengapa. Jadi mengisi momen waktu yang sangat kecil di awal mula alam semesta akan benar-benar mengubah segalanya tentang gambaran kita tentang kosmos. Jika kita mengetahui dengan pasti bahwa hal ini terjadi, hal ini akan memberi tahu kita sesuatu tentang asal usul alam semesta yang akan membantu kita untuk dapat mengatakan sesuatu tentang masa depannya juga. Hal ini akan memungkinkan kita memahami struktur fundamental alam semesta. Jadi, ya, memahami inflasi, materi gelap, energi gelap, menurut saya adalah hal-hal yang besar. Dan kemudian, Anda tahu, ada hal-hal seperti mencari tahu bagaimana menghubungkan relativitas umum dan fisika partikel. Namun menurut saya jika kita mengetahui jawaban terhadap inflasi, materi gelap, dan energi gelap, saya rasa hal tersebut akan memberi kita banyak petunjuk tentang cara menyusunnya agar mendapatkan gambaran fisika yang lebih lengkap.
Anda menulis sedikit tentang eksistensialisme dan ketakutan di dalam buku. Apakah itu hanya sesuatu yang Anda renungkan saat Anda menulis buku ini, atau memang selalu ada?
Apakah saya dihantui? Maksud saya, menurut saya itu adalah sesuatu yang saya rasa harus saya perjuangkan untuk mendapatkan buku itu, karena saya Menurutku wajar jika kita bertanya, lho, jika kita tidak melanjutkannya selamanya, apa dampaknya berarti? Seperti, apa arti hidup? Apa tujuan keberadaannya jika ada tanggal berakhirnya? Jadi itu pasti sesuatu yang muncul ketika memikirkan semua pertanyaan besar ini. Saya bukan seseorang yang menghabiskan seluruh waktu saya merenungkan makna hidup secara umum. Saya biasanya tidak terjebak dalam hal-hal itu. Dan saya juga, saya bukan orang yang suka memikirkan kematian. Saya berusaha keras untuk tidak memikirkan kematian karena menurut saya itu sangat meresahkan. Jadi hal ini benar-benar terpicu dengan memikirkan buku ini dan mencoba memberikan konteks pada ide-ide besar ini, karena kenyataannya kita mempunyai respons emosional terhadap alam semesta. Sekalipun hal tersebut tampak tidak masuk akal dari sudut pandang praktis, sulit untuk menghindari tanggapan tersebut.
Rekomendasi Editor
- 5.000 'mata' akan memindai langit malam untuk mencari petunjuk teka-teki energi gelap
- Bagaimana pengenalan wajah membantu para astronom mengungkap rahasia materi gelap
- Teleskop luar angkasa untuk menyelidiki misteri energi gelap dan materi gelap
