Net ir prieš Didįjį Sprogimą erdvė nebuvo tuščia. Kas ten buvo? ()
Visa materija, kurią matome šiandien, atsirado Didžiojo sprogimo metu. Tačiau net ir prieš šį įvykį kosmosas nebuvo iš tikrųjų tuščias ir niekada nebus tuščias ateityje.
© Needpix (atvira licencija) | https://www.needpix.com/photo/download/1747079/universe-astronomy-space-sky-star-starry-sky-astronautics-science-cosmos
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Visata, toliau plėsdamasi, galiausiai ištuštės, bet niekada nebus visiškai tuščia. Kadangi Visatos plėtimąsi greitina tamsioji energija, erdvėje visada bus foninė spinduliuotė. Net ir tolimoje praeityje, kosminės infliacijos laikotarpiu prieš karštąjį Didįjį Sprogimą, ši foninė spinduliuotė egzistavo.
Karšta ir šalta Visata
Dabar Visatą užpildo materija, spinduliuotė, antimaterija, neutrinai, tamsioji materija ir tamsioji energija. Tačiau net jei pašalintume iš Visatos kiekvieną energijos kvantą, Vistata neliktų tuščia.
Visata visada generuos naujas energijos formas. Kad ir kaip dirbtinai paverstume besiplečiančią Visatą „tuščia“, pats jos plėtimosi faktas vis tiek savaime ir neišvengiamai generuotų spinduliuotę. Net prieš Didįjį Sprogimą Visata niekada nebuvo išties tuščia, ir tokia bus tolimoje ateityje.
Pasauliniu mastu mūsų Visatos audinys, erdvėlaikis, plečiasi. Tai reiškia, kad jei erdvėlaikyje pastatysite bet kuriuos du toli vienas nuo kito esančius „taškus“, pamatysite, kad teisingas atstumas tarp šių taškų, laikas, per kurį šviesa sklinda tarp jų, ir šviesos bangos ilgis, sklindantis iš vieno taško į kitą, laikui bėgant didės.
|
Visata ne tik plečiasi, bet ir dėl plėtimosi vėsta. Šviesai pereinant prie ilgesnių bangos ilgių, ji taip pat pereina prie mažesnės energijos ir žemesnės temperatūros. Visata praeityje buvo karštesnė, o ateityje taps šaltesnė. Ir visą tą laiką objektai, turintys masę ir (arba) energiją, traukia vienas kitą, sudarydami didžiulį kosminį tinklą.
Jei kažkaip pavyktų pašalinti visą materiją ir visą spinduliuotę, kas liktų? Tam tikra prasme, turėtume tiesiog tuščią erdvę, kuri toliau plečiasi, vis dar paklūsta fizikos dėsniams ir vis dar negali išvengti kvantinių laukų, persmelkiančių Visatą.
Tai yra artimiausia įmanoma fizinė būsena tikrajai „nieko“ būsenai, tačiau ji vis dar turi paklusti fizikos dėsniams. Tai reiškia, be kita ko, kad tamsioji energija vis tiek egzistuotų šioje „nieko Visatoje“.
Nulinės energijos erdvė
Teoriškai galima paimti kiekvieną Visatos kvantinį lauką ir jį sukonstruoti į žemiausios energijos konfigūraciją. Jei tai padarytumėte, gautumėte tai, ką fizikai vadina „nulinės energijos“ erdve. Tai reiškia, kad iš jos nebeįmanoma išgauti energijos ir panaudoti ją kokiam mechaniniam darbui atlikti. Visatoje su tamsiąja energija arba nulinės energijos kvantiniais laukais nėra jokios priežasties manyti, kad nulinė energija iš tikrųjų būtų lygi nuliui.
Labai tolimoje ateityje, po milijardų metų, Visata elgsis taip, tarsi joje būtų likęs tik šis nulinis energijos lygis. Visos žvaigždės sudegs, jų likučiai atvės iki absoliutaus nulio, o likusios kelios juodosios skylės išaugs iki milžiniškų dydžių. Galiausiai net ir jos išnyks dėl Hokingo spinduliuotės.
Tęsinys kitame puslapyje:Kodėl juodosios skylės dingsta? Nes jos spinduliuoja energiją, gaunamą iš juodosios skylės masės, paversdamos masę energija, pagal Einšteino lygtį \(E = mc²\). Netoli juodosios skylės įvykių horizonto (nematomos ribos, už kurios materija ir šviesa nebegali ištrūkti patekusios į juodąją skylę) erdvė yra labiau išlenkta. Kuo toliau nuo įvykių horizonto, tuo mažiau ji išlenkta. Šis išlinkimo skirtumas atitinka skirtumą tarp to, kokia yra nulinė erdvės energija. Žmogus, esantis arti įvykių horizonto, matys, kad jo „tuščia erdvė“ skiriasi nuo toliau esančio žmogaus „tuščios erdvės“, ir tai yra problema, nes kvantiniai laukai yra ištisiniai ir užpildo visą erdvę.
Visatos kosminis horizontas
Besiplečianti Visata neturi įvykių horizonto, nes tai nėra juodoji skylė. Tačiau ji turi kosminį horizontą. Jei būtumėte bet kuriame erdvėlaikio taške ir žiūrėtumėte į stebėtoją kitame erdvėlaikio taške, manytumėte, kad galite matyti šviesą, jungiančią tuos du taškus. Tačiau besiplečiančioje Visatoje tai nebūtinai yra tiesa. Jūs turite būti pakankamai arti vienas kito, kad erdvėlaikio plėtimasis tarp šių dviejų taškų nesutrukdytų šviesai pasiekti savo tikslo.
Šiuolaikinėje Visatoje tai atitinka maždaug 18 milijardų šviesmečių atstumą. Jei dabar skleistume šviesą, bet kuris stebėtojas, esantis 18 milijardų šviesmečių atstumu nuo mūsų, galiausiai galėtų ją pagauti. Bet kuris toliau esantis stebėtojas niekada negalėtų to padaryti dėl nuolatinio Visatos plėtimosi. Mes galime matyti toliau, nes daugelis šviesos šaltinių buvo skleisti seniai. Ankstyviausia šviesa, atkeliavusi dabar, praėjus 13,8 milijardo metų po Didžiojo Sprogimo, sklinda iš taško, kuris dabar yra maždaug už 46 milijardų šviesmečių. Tai yra kosminis horizontas.
Ir lygiai taip pat, kaip juodosios skylės įvykių horizonto egzistavimas lemia Hokingo spinduliuotės atsiradimą, kosminio horizonto egzistavimas taip pat turėtų sukelti spinduliuotę. Šiuo atveju prognozuojama, kad Visata užpildyta itin mažos energijos spinduliuote.
Kodėl Visata nebuvo tuščia prieš Didįjį Sprogimą ir ar ji nebus tuščia tolimoje ateityje?
Visatai toliau plečiantis ir vėstant, tolimoje ateityje ateis laikas, kai ši spinduliuotė taps dominuojanti už visas kitas materijos ir spinduliuotės formas Visatoje. Tik tamsioji energija išliks dominuojančiu komponentu.
Tolimoje praeityje Visatoje taip pat dominavo kažkas kita nei materija ir spinduliuotė, ir tai įvyko kosminės infliacijos metu, kuri buvo prieš Didįjį Sprogimą. Prieš Didįjį Sprogimą mūsų visata plėtėsi milžinišku greičiu. Kosmosą veikė infliacijos energijos laukas.
Nors infliacija tempia Visatą ir išstumia visas joje jau esančias daleles, tai nebūtinai reiškia, kad temperatūra sparčiai artėja prie absoliutaus nulio. Tai reiškia, kad jei kada nors norėsite atvėsinti Visatą iki absoliutaus nulio, turėsite visiškai sustabdyti jos plėtimąsi. Kol pati erdvės struktūra turės ne nulinę vidinę energiją, ji ir toliau plėsis. Visatai plečiantis, bus sričių, atskirtų tokiais dideliais atstumais, kad šviesa, kad ir kiek lauktume, negalės pasiekti vienos tokios srities iš kitos. Ir kol tam tikros sritys bus nepasiekiamos, mūsų Visatoje egzistuos kosmologinis horizontas ir kaupsis mažos energijos spinduliuotė, kurios neįmanoma pašalinti. Dar reikia išsiaiškinti, ar ši spinduliuotės forma sukels mūsų Visatos tamsiosios energijos skilimą.
Kol Visatoje yra energijos, net ir kvantinio vakuumo nulinės energijos pakanka, visada bus kažkokia spinduliuotės forma, kurios neįmanoma pašalinti. Visata niekada nebuvo visiškai tuščia, ir kol tamsioji energija visiškai nesuirs, ji niekada tokia ir nebus.
