Bir Astrofizikçiye Göre Evrenin Sonu Böyle Olacak

“Kozmos hakkındaki düşüncelerimiz bizi heyecanlandırıyor” merhum astronom Carl Sagan bir keresinde şöyle demişti:. “Omurgada bir karıncalanma, seste bir takılma, sanki uzak bir düşme anısı varmış gibi hafif bir his var. çok yüksek bir yerden." Evreni düşünmek sizi ürpertiyorsa, onun sonunu düşünmek sizi ürpertebilir. deprem.

Yeni kitabında, Her Şeyin Sonu: (Astrofizik Konusunda)Teorik astrofizikçi Dr. Katie Mack, evrenin nasıl başladığına dair teori olan Büyük Patlama ile başlıyor. Başlangıcı, kendisi gibi kozmologlara kaçınılmaz sonu hakkında çok şey anlatabilir. Okurlarını neşeyle beş astrofizik kıyametinden geçiriyor: Büyük çatlama, ısı ölümü, büyük yarık, vakum bozunması ve büyük sıçrama. Kuark-gluon plazmasında sıkışıp kalmanızı önlemek için (endişelenmeyin, bunu açıklıyor), Mack her şeyi erişilebilir ve konuşmaya uygun tutuyor. Evrenin sonuyla ilgili bir kitaptan beklediğinizden çok daha eğlenceli. Evrenin sonu geliyor varoluşsal korkusunun moralinizi bozmasına izin vermeyin, diyor gibi görünüyor.

Mack'le karanlık enerjiye karşı karanlık madde, teleskopların tam anlamıyla geçmişe bakmamıza nasıl olanak sağladığı ve uzayın tuhaflığı hakkında konuştuk.

(Bu konuşma netlik sağlamak amacıyla hafifçe düzenlenmiştir..)

Dijital Eğilimler: Sizi bu kitabı yazmaya iten şey neydi?

- Mack: Yıllar boyunca genel anlamda kozmoloji alanında birçok farklı şey üzerinde çalıştım. Yani kozmoloji, biliyorsunuz, bir bütün olarak evreni, onun bileşenlerini ve evrimini kapsar. Erken evren üzerinde çalıştım. Karanlık madde, kara delikler, galaksi evrimi ve bunun gibi şeyler üzerinde çalıştım. Ve son zamanlarda evrenin sonuyla çok ilgilenmeye başladım. ve bu kitap da böyle ortaya çıktı.

Kitabınız Büyük Patlama'yı nasıl gözlemleyebileceğimiz konusunda oldukça anlaşılır bir açıklama sunuyor. Bunu bize anlatabilir misin?

Yani fikir şu ki, eğer evren şu anda genişliyorsa (ki bunu gözlemliyoruz), galaksileri de görüyoruz. birbirinden uzaklaşıyorsa, o zaman evrenin geçmişte daha büyük olduğu anlaşılır. sıkıştırılmış. Yani her şey birbirine daha yakındı. Ve bu dahili numarayı bir nevi geri çevirebilirsiniz ve her şeyin üst üste geldiği bir noktaya gelirsiniz.

Yani evren genişledikçe soğur, madde daha fazla yayılır, enerji daha fazla yayılır. Geçmişte bugün olduğundan daha sıcak, daha yoğun ve bir bakıma daha küçük olmalıydı. Yani bu temelde Büyük Patlama Teorisidir. Bu, Büyük Patlama Teorisinin en basit ifadesidir; sadece evrenin geçmişte daha sıcak, daha küçük ve daha yoğun olduğu yönündeydi.

Ve eğer durum buysa, o zaman yeterince uzağa bakarsanız, ışığın size ulaşması için zaman gerektiğinden, zamanda giderek daha geriye bakıyorsunuz demektir. Ve böylece öyle bir noktaya gelebilmelisiniz ki, eğer evren gerçekten her yerde sıcak ve yoğunsa - eğer Büyük Patlama tüm kozmosta meydana gelen bir şeyse - o zaman siz de Evrenin o kadar uzaktaki kısımlarını görebilmeli ki hâlâ o sıcak, yoğun durumdalar, hâlâ bu tür bir ilkel ateş topunun son aşamalarındalar. varoluş.

Ve oraya ulaşmak için evrenin büyük olduğunu ve her zaman geniş bir şey olduğunu varsaymanız gerekir ki biz de buna inanıyoruz. Büyük Patlama'nın her yerde olan bir şey olduğunu düşünüyoruz. Tek bir başlangıç ​​noktası yoktur. Ve eğer bu mantığı takip ederseniz, arka planda ışık olması gerekir. Her yönden, en uzak yerlerden, görebildiğimiz en uzak yerden bize ışık gelmeli. Evrenin o ateşli durumunun son soğumasından arta kalan ışık olan ışık olmalı.

Kitap evrenin sonunun gelebileceği beş olası yolu araştırıyor. Neden gidebileceği bu kadar çok farklı yol var?

Pekâlâ, birkaç şeye bağlı. Birincisi, evrenin şu anki haliyle genişlemesine neyin sebep olduğunu tam olarak anlamıyoruz. Bir zamanlar bunun oldukça basit olacağını düşündük çünkü iyi bir yerçekimi teorimiz ve genel görelilik vardı. Evrenin genişleme hızını ölçebiliyorduk ve evrendeki her şeyin evreni nasıl yavaşlatması gerektiğini biliyorduk. genleşme. Ve o zaman mesele sadece genişleme ile yerçekimi arasındaki dengeyi bulmaktı.

Yani eğer genişleme tüm yerçekimine göre çok hızlı olsaydı, onu yeterince yavaşlatmazdı ve sonsuza kadar genişlerdi. Ve eğer genişleme yeterince hızlı olmasaydı ya da çok fazla yer çekimi olsaydı, o zaman yer çekimi kazanırdı, genişlemeyi yavaşlatır, durdururdu ve bir yeniden çöküş yaşardık, büyük çöküş. Ve bir süreliğine mantıklı olan tek seçenek bunlardı.

Ancak daha sonra evrenin aslında genişleme hızının arttığı keşfedildiğinde, evrene yeni bir bileşen eklemek zorunda kaldık. Anlayışımızı gözden geçirmemiz ve karanlık enerji denen şeyi dahil etmemiz gerekiyordu. Ve karanlık enerji evrenin daha hızlı genişlemesini sağlayan bir şeydir. Ancak karanlık enerjiyi gerçekten anlamadığımız için işlerin oraya doğru gittiğini kesin olarak söyleyemeyiz. İşte bu yüzden büyük yırtılma ya da büyük kriz gibi şeyler hala masada ve doğru gidiyor gibi göründüğümüz şey sıcak ölüm.

Ve iki tuhaf fikir, vakum bozunması ve sıçrayan kozmolojiler, evrenin erken dönemleri ve parçacık fiziği hakkında hâlâ anlamaya çalıştığımız pek çok şeyin olduğu gerçeğinden kaynaklanıyor. Yani sıçrayan kozmoloji şu fikirden ortaya çıktı: Belki de evrenin çok erken dönemlerine, yani bu şişme aşamasına ilişkin mevcut en iyi tahminimiz, belki de hikayenin tamamı bu değildir. Belki bu gerçekleşmedi. Belki de evrenin erken dönemlerinde bugün gördüğümüz koşullara yol açan başka bir evrim söz konusuydu. Ve eğer bu doğruysa, o zaman bu fikirlerden bazıları bu garip döngüsel kozmolojilere yol açabilir.

Ve sonra vakum bozunması fikri aslında parçacık fiziği bilgimizin eksik olmasından ve şu andaki en iyi anlayışımızın ortaya çıkmasından kaynaklanmaktadır. Parçacık fiziği bilgisi, parçacık fiziğinin şu anda çalışma şeklinin tam olarak kararlı olmadığını ve bunun da evreni bu bozulmaya karşı savunmasız bıraktığını öne sürüyor. işlem. Yani parçacık fiziğini daha iyi anlarsak, evrenin çok çok erken dönemlerini daha iyi anlarsak, o zaman bu iki model hakkında bir şeyler söyleyebilirdik. Ancak şimdilik bunları göz ardı edemeyiz ya da işlerin böyle gideceğini kesin olarak söyleyemeyiz.

Tüm senaryolar arasında en muhtemel olanı hangisi?

Kısmen, en az ek tuhaf şeyi gerektirdiğinden, ısı ölümü en muhtemel olanı olarak kabul edilir. Dolayısıyla kozmolojide işleri mümkün olduğunca basit tutmayı seviyoruz. Kesinlikle mecbur kalmadıkça evrenin yeni bileşenlerini varsaymamayı seviyoruz. Ve ısı ölümü senaryosu, kozmolojik sabit olan bir tür karanlık enerjiye sahip ki bu da tam olarak anlamadığımız bir şey. Ama bu Einstein'dan beri var olan bir fikir ve bu sadece uzay-zamanın bir özelliği, içinde biraz genişleme var.

Bu bize evrenin sonsuza kadar genişlemeye devam ettiği ve her şeyin sönüp gittiği çok basit, doğrudan bir evrimi veriyor. Ve eğer evrende karanlık madde, düzenli madde ve karanlık enerji gibi kozmolojik bir sabit varsa bu çok mantıklı olur. Bundan daha karmaşık bir şey varsaymanıza gerek yok. Bunda örtülü olan şey, enflasyonun gerçekleştiği ve bunun evrenin başlangıcı olduğudur. Bu, her şeyin hayal edebileceğiniz kadar basit ve sıkıcı olduğu kozmolojinin sözde uyum modelinin bir parçası.

Ancak bununla yetinmememizin ve işimizin bittiğini söylemememizin nedeni, karanlık enerjinin kozmolojik bir kavram olduğundan gerçekten emin olamamamızdır. Bu da biraz yer bırakıyor. Ayrıca parçacık fiziğini vakum bozunumunun gerçekleşmeyeceğini söyleyecek kadar anladığımızı da kesin olarak söyleyemeyiz. gerçekleştiğini ya da erken dönem evren evriminin döngüsel bir aşamayı ima edecek kadar farklı olmadığını son.

Bazılarından bahsediyorsun yeni radyo teleskopları Bu, bilim adamlarının evrenin ilk yapılarını izlemesine olanak tanıyacak. Uzmanlar bundan ne öğrenmeyi umuyor?

Arka plan ışığı ile galaksilerle dolu bir evren olduğumuz modern evren arasındaki bu dönem boyunca kozmosun evriminin daha iyi bir resmini elde edeceğiz. O zamanlar neler olup bittiğine dair çok az bilgiye sahip olduğumuz makul büyüklükte bir zaman dilimi var. Böylece evrenin evrimi hakkında çok şey öğreneceğiz. Sadece çok daha fazla galaksinin ölçümlerini alacağız. Kitapta milyarlarca şeyin haritasını çıkaracak olan Vera Rubin Gözlemevi'nden bahsetmiştim. galaksiler ve bize evrende nasıl hareket ettiklerini, zaman içinde nasıl geliştiklerini ve nasıl geliştiklerini gösterin dağıtıldı. Ve bu bize evrenin düzeni ve kozmosun evrimi hakkında pek çok bilgi verecek. Yani bunlar önemli ipuçları olacak.

Ayrıca fiziğin diğer yönlerini de öğrenebiliriz. Bu büyük radyo teleskop dizilerinden bazılarıyla ilgileniyorum çünkü eğer karanlık madde uzak evrende yok oluyorsa, bize karanlık madde hakkında bir şeyler söyleyebilirler. Bu, ilk yıldızların ve galaksilerin evrimleşme şeklini değiştirebilir ve bu bize parçacık fiziğindeki bir sonraki adıma dair bazı ipuçları verebilir. Ve eğer elimizde çok daha fazla veri varsa, doldurabileceğimiz pek çok şey var. uzak evren, erken evren, diğer galaksiler - galaksi çağının bir nevi şafağı, söylemek. Bu aslında daha iyi bir haritaya sahip olmak, daha iyi bir geçmişe sahip olmak ve sürprizler aramak meselesi. Biliyorsunuz, giderek daha fazla veri elde ettikçe yeni ve ilginç olgular göreceğimizi gerçekten umuyoruz.

Arasındaki farkı açıklayabilir misiniz? karanlık enerji Ve karanlık madde?

Evet, yani karanlık madde ve karanlık enerji evren üzerinde oldukça zıt yönlerde etki gösteriyor. İkisi arasında, eğer uzun vadeli evrimi düşünüyorsanız, bunlar evrenin en önemli yönleridir. Yani karanlık enerji evrenin daha hızlı genişlemesini sağlayan bir şeydir. Bir nevi alanı genişletiyor. Gerçekten de şu andan itibaren kozmosun evrimini yönetiyor. Belki beş milyar yıl önce gerçekten çok önemli olmaya başladı. Ve artık bir nevi evreni ele geçiriyor. Ve bundan böyle kozmosun evrimi açısından onun insafına kalmış durumdayız.

Ancak karanlık madde, evrendeki tüm yapı oluşumundan, yani galaksilerin ve galaksi kümelerinin büyümesinden sorumlu olan şeydir. Bunların hepsi karanlık maddenin iskelesi üzerine inşa edilmiştir. Yani karanlık madde bir tür görünmez maddedir, fakat evrendeki maddenin çoğunu oluşturur ve bazı özelliklere sahiptir. bir araya gelmesini ve diğer tüm maddelerin üzerinde duracağı iskeleyi inşa etmesini kolaylaştıran özellikler inşa edildi. Ve madde olduğu için, evrendeki maddenin çoğu olduğu için, evrenin genişlemesini yavaşlatmaya çalışıyor. Ve bir süreliğine evrenin genişlemesini yavaşlatıyordu ve yaklaşık beş milyar yıl öncesine kadar evren o kadar büyümüştü ki karanlık enerji kontrolü ele geçirmemişti.

Kitapta coşkunuz çokça görülüyor, özellikle de Hubble yarıçapı gibi şeylerden bahsederken. Alanınızda diğer insanlarla paylaşabileceğiniz kadar heyecan verici olan diğer şeyler nelerdir?

Demek istediğim, geçmişi doğrudan görebiliyor olmamız bile aklımı başımdan almaya devam ediyor. Büyük Patlama'nın son aşamalarını teleskoplarla, mikrodalga alıcılarıyla doğrudan görebildiğimiz gerçeği. Büyük Patlama'nın son aşamalarından gelen ışığı her yönden alıyoruz. Evrene bakıp geçmişi görebilmemiz ve dolayısıyla kendi tarihimizi öğrenebilmemiz gerçeği bence bu inanılmaz bir şey. Bu beni her zaman şaşırtıyor. Ve biliyorsunuz, kozmolojinin tüm bu tuhaf yönleri var, fizikteki tuhaf şeyler genişleyen ve görelilik tarafından yönetilen bir evrendeyseniz ortaya çıkıyor. Bir noktada galaksilerin artık daha küçük görünmeye son verdiğinden bahsettiniz. Bilirsiniz, aynı büyüklükteki bir galaksi, uzaklaştıkça daha büyük görünmeye başlar ki bu da tuhaftır.

Ayrıca evrenin genişlemesini görebilmemiz, bunun zaman içinde haritasını çıkarabilmemiz inanılmaz bir şey. Kitapta gerçekten bundan bahsettim mi onu bile bilmiyorum ama çok uzaktaki süpernovalara, güneş patlamalarına baktığımızda karşımıza çıkıyorlar. eğer uzaktalarsa daha yavaş oluyorlar çünkü evrenin genişlemesi bu gerçekten garip durumda zamanı da uzatıyor yol. Yani kozmolojiyle uğraşırken uzay ve zamanın birbiriyle etkileşimi çok kafa karıştırıcı ve tuhaf bir hal alıyor ve bu gerçekten ilginç. Bilirsiniz, görelilik her türlü bağlamda uzay ve zamana tuhaf şeyler yapar. Harika ve havalı bulduğum şey.

Kozmolojide bilinmeyen çok şey var. Çözmeyi seveceğiniz gizem nedir?

Ah, o kadar çok var ki. Bütün karanlık madde/karanlık enerji olayı çok büyük. Karanlık maddenin doğasını bilseydik, bu kesinlikle genel olarak fizik anlayışımıza büyük bir yardım olurdu.

Ancak bence belki de en etkili olacak şey enflasyonun meydana gelip gelmediğini ve ardından nasıl ve nedenini gerçekten bilmek olacaktır. Yani evrenin başlangıcındaki zamanın çok küçük bir anını doldurmak, evren resmimizle ilgili her şeyi gerçekten değiştirecektir. Bunun gerçekleştiğinden emin olsaydık, bu bize evrenin kökeni hakkında bir şeyler söylerdi ve bu da onun geleceği hakkında da bir şeyler söyleyebilmemize yardımcı olurdu. Bu gerçekten de kozmosun temel yapısına hakim olmamızı sağlar. Yani evet, enflasyonu, karanlık maddeyi, karanlık enerjiyi anlamak, bunlar en önemlileri sanırım. Ve sonra, biliyorsunuz, genel görelilik ile parçacık fiziği arasında nasıl bağlantı kurulacağını bulmak gibi şeyler var. Ancak bence enflasyonun, karanlık maddenin ve karanlık enerjinin cevaplarını bilseydik, bu bize fiziğin daha eksiksiz bir resmini nasıl bir araya getireceğimiz konusunda bize birçok ipucu verebilirdi.

Kitapta varoluşçuluk ve korku hakkında biraz yazıyorsunuz. Bu sadece bu kitabı yazdığınız için mi üzerinde düşündüğünüz bir şey, yoksa her zaman orada olan bir şey mi?

Perili miyim? Demek istediğim, bu kesinlikle kitap için uğraşmam gerektiğini hissettiğim bir şey çünkü sonsuza kadar devam etmezsek ne olur sorusunu sormanın doğal olduğunu düşünüyorum. Anlam? Mesela hayatın anlamı nedir? Bitiş tarihi varsa varoluşunun amacı nedir? Yani bu kesinlikle tüm bu büyük sorular üzerine düşünürken ortaya çıkan bir şeydi. Tüm zamanımı genel olarak hayatın anlamını düşünerek geçiren biri değilim. Genelde bu konulara pek takılmam. Ayrıca ben ölümü düşünmeyi seven biri değilim. Ölümü düşünmekten kaçınmak için çok çabaladım çünkü bunu çok rahatsız edici buluyorum. Bu kitap hakkında düşünmek ve bu büyük fikirlerin etrafında bir bağlam oluşturmaya çalışmak bana gerçekten ilham verdi, çünkü gerçek şu ki, evrene karşı duygusal bir tepkimiz var. Tamamen pratik bir bakış açısından bu mantıksız görünse bile, bu tepkiyi almaktan kaçınmak zordur.

Editörlerin Önerileri

• 5.000 'göz' karanlık enerji bulmacasına dair ipuçları bulmak için gece gökyüzünü tarayacak
• Yüz tanıma gökbilimcilerin karanlık maddenin sırlarını ortaya çıkarmasına nasıl yardımcı oluyor?
• Karanlık enerji ve karanlık maddenin gizemlerini araştırmak için uzay teleskopu