Heading

O losie wszechświata decyduje jego gęstość. Przewaga dotychczasowych dowodów, opartych na pomiarach tempa ekspansji i gęstości masy, przemawia za wszechświatem, który będzie się rozszerzał w nieskończoność, co skutkuje poniższym scenariuszem „Wielkiego Zamrożenia”. Jednak obserwacje nie są rozstrzygające, a alternatywne modele są wciąż możliwe.

Wielkie zamrożenie lub śmierć cieplnaEdit

Wielkie Zamrożenie (lub Wielkie Ochłodzenie) to scenariusz, zgodnie z którym kontynuacja ekspansji skutkuje wszechświatem, który asymptotycznie zbliża się do temperatury zera bezwzględnego. Scenariusz ten, w połączeniu ze scenariuszem Wielkiego Rozdarcia, zyskuje na popularności jako najważniejsza hipoteza. Mógłby on, przy braku ciemnej energii, wystąpić tylko w przypadku płaskiej lub hiperbolicznej geometrii. Przy dodatniej stałej kosmologicznej mógłby również wystąpić w zamkniętym wszechświecie. W tym scenariuszu oczekuje się, że gwiazdy będą powstawać normalnie przez 1012 do 1014 (1-100 bilionów) lat, ale w końcu zapas gazu potrzebnego do formowania się gwiazd zostanie wyczerpany. Ponieważ istniejącym gwiazdom kończy się paliwo i przestają świecić, wszechświat będzie powoli i nieubłaganie stawał się coraz ciemniejszy. Ostatecznie we wszechświecie dominować będą czarne dziury, które z czasem same znikną, emitując promieniowanie Hawkinga. W nieskończonym czasie nastąpiłby spontaniczny spadek entropii zgodnie z twierdzeniem rekurencji Poincarégo, fluktuacjami termicznymi i twierdzeniem fluktuacji.

Pokrewnym scenariuszem jest śmierć cieplna, która stwierdza, że wszechświat przechodzi do stanu maksymalnej entropii, w którym wszystko jest równomiernie rozłożone i nie ma gradientów – które są potrzebne do podtrzymania przetwarzania informacji, której jedną z form jest życie. Scenariusz śmierci cieplnej jest zgodny z każdym z trzech modeli przestrzennych, ale wymaga, aby wszechświat osiągnął ostateczne minimum temperaturowe.

Wielkie RozdarcieEdit

Obecna stała Hubble’a określa tempo przyspieszania wszechświata nie wystarczająco duże, aby zniszczyć lokalne struktury, takie jak galaktyki, które są utrzymywane razem przez grawitację, ale wystarczająco duże, aby zwiększyć przestrzeń między nimi. Stały wzrost stałej Hubble’a do nieskończoności spowodowałby, że wszystkie obiekty materialne we wszechświecie, począwszy od galaktyk, a ostatecznie (w skończonym czasie) wszystkie formy, bez względu na to, jak małe, rozpadłyby się na niezwiązane cząstki elementarne, promieniowanie i dalej. Gdy gęstość energii, współczynnik skali i tempo ekspansji stają się nieskończone, wszechświat kończy się jako to, co jest efektywnie osobliwością.

W szczególnym przypadku fantomowej ciemnej energii, która ma przypuszczalnie ujemną energię kinetyczną, co skutkowałoby wyższym tempem przyspieszenia niż przewidują inne stałe kosmologiczne, mogłoby nastąpić bardziej gwałtowne wielkie rozdarcie.

Big CrunchEdit

Wielki Kryzys. Oś pionowa może być traktowana jako ekspansja lub kurczenie się z czasem.

Hipoteza Big Crunch to symetryczny pogląd na ostateczne losy wszechświata. Tak jak Wielki Wybuch rozpoczął się jako kosmologiczna ekspansja, teoria ta zakłada, że średnia gęstość wszechświata będzie wystarczająca, aby zatrzymać jego ekspansję i wszechświat zacznie się kurczyć. Końcowy rezultat jest nieznany; proste oszacowanie zakłada, że cała materia i czasoprzestrzeń we wszechświecie zapadnie się w bezwymiarową osobliwość, powracając do stanu, w jakim wszechświat rozpoczął się od Wielkiego Wybuchu, ale przy takich skalach należy wziąć pod uwagę nieznane efekty kwantowe (patrz Kwantowa grawitacja). Ostatnie dowody sugerują, że ten scenariusz jest mało prawdopodobny, ale nie został wykluczony, ponieważ pomiary były dostępne tylko przez krótki okres czasu, relatywistycznie rzecz biorąc, i może się odwrócić w przyszłości.

Ten scenariusz pozwala, aby Wielki Wybuch nastąpił natychmiast po Wielkim Chrupnięciu poprzedniego wszechświata. Jeśli dzieje się to wielokrotnie, tworzy to model cykliczny, który jest również znany jako wszechświat oscylacyjny. Wszechświat mógłby wtedy składać się z nieskończonej sekwencji skończonych wszechświatów, z każdym skończonym wszechświatem kończącym się Wielkim Wybuchem, który jest także Wielkim Wybuchem następnego wszechświata. Problem z cyklicznym wszechświatem polega na tym, e nie da się go pogodzić z drugim prawem termodynamiki, gdy entropia narasta z oscylacji na oscylację i powoduje ostateczną śmierć cieplną wszechświata. Obecne dowody wskazują równie” na to, „e wszechświat nie jest zamknięty. To spowodowało, „e kosmolodzy porzucili model oscylującego wszechświata. Nieco podobna idea jest przyjęta w modelu cyklicznym, ale ta idea unika śmierci cieplnej z powodu ekspansji rozgałęzień, które rozcieńczają entropię nagromadzoną w poprzednim cyklu.

Wielkie OdbicieEdit

Wielkie Odbicie to teoretyzowany model naukowy związany z początkiem znanego wszechświata. Wywodzi się z interpretacji Wielkiego Wybuchu jako wszechświata oscylacyjnego lub cyklicznego powtarzania, gdzie pierwsze wydarzenie kosmologiczne było wynikiem kolapsu poprzedniego wszechświata.

Zgodnie z jedną z wersji teorii Wielkiego Wybuchu wszechświat na początku był nieskończenie gęsty. Taki opis wydaje się być sprzeczny z innymi, szerzej akceptowanymi teoriami, zwłaszcza z mechaniką kwantową i jej zasadą nieoznaczoności. Nie jest więc zaskoczeniem, że mechanika kwantowa dała początek alternatywnej wersji teorii Wielkiego Wybuchu. Ponadto, jeśli wszechświat jest zamknięty, teoria ta przewidywałaby, że po zapadnięciu się tego wszechświata, zrodziłby on inny wszechświat w wydarzeniu podobnym do Wielkiego Wybuchu po osiągnięciu uniwersalnej osobliwości lub odpychającej siły kwantowej powodującej ponowną ekspansję.

W uproszczeniu teoria ta stwierdza, że wszechświat będzie stale powtarzał cykl Wielkiego Wybuchu, po którym nastąpi Wielki Kryzys.

Big SlurpEdit

Teoria ta zakłada, że wszechświat obecnie istnieje w fałszywej próżni i że w każdej chwili może stać się prawdziwą próżnią.

Aby najlepiej zrozumieć teorię fałszywego zanikania próżni, należy najpierw zrozumieć pole Higgsa, które przenika wszechświat. Podobnie jak pole elektromagnetyczne, zmienia ono swoją siłę w zależności od potencjału. Prawdziwa próżnia istnieje tak długo, jak długo wszechświat istnieje w swoim najniższym stanie energetycznym, w którym to przypadku teoria fałszywej próżni jest nieistotna. Jeśli jednak próżnia nie znajduje się w najniższym stanie energetycznym (próżnia fałszywa), może tunelować do niższego stanu energetycznego. Nazywa się to rozpadem próżni. Ma to potencjał, aby fundamentalnie zmienić nasz wszechświat; w bardziej śmiałych scenariuszach nawet różne stałe fizyczne mogłyby mieć różne wartości, poważnie wpływając na podstawy materii, energii i czasoprzestrzeni. Możliwe jest również, że wszystkie struktury zostaną zniszczone natychmiast, bez żadnego ostrzeżenia.

Kosmiczna niepewnośćEdit

Każda z opisanych do tej pory możliwości opiera się na bardzo prostej formie równania stanu ciemnej energii. Ale jak sama nazwa ma sugerować, bardzo niewiele wiadomo obecnie o fizyce ciemnej energii. Jeśli teoria inflacji jest prawdziwa, to w pierwszych chwilach Wielkiego Wybuchu Wszechświat przeszedł epizod zdominowany przez inną formę ciemnej energii; ale inflacja zakończyła się, co wskazuje na równanie stanu o wiele bardziej złożone niż to, które dotychczas zakładano dla dzisiejszej ciemnej energii. Jest możliwe, że równanie stanu ciemnej energii może ulec ponownej zmianie, prowadząc do zdarzenia, którego konsekwencje byłyby niezwykle trudne do przewidzenia lub sparametryzowania. Ponieważ natura ciemnej energii i ciemnej materii pozostaje enigmatyczna, a nawet hipotetyczna, możliwości dotyczące ich przyszłej roli we wszechświecie są obecnie nieznane. Żadne z tych teoretycznych zakończeń wszechświata nie jest pewne.