Galerie foto (5)
Articol preluat de pe http://www.descopera.ro/stiinta/9681284-sfarsitul-universului-cum-se-va-termina-totul
Autor: Mihaela Stănescu
„Nimic nu
poate fi veşnic, odată ce s-a născut” zicea cândva un învăţat al
Antichităţii. Se gândea, desigur, în primul rând la fiinţele vii, a
căror existenţă era urmată, invariabil, inevitabil, de moarte. Apoi,
treptat, am aflat că şi entităţi lipsite de viaţă şi a căror existenţă
părea cu adevărat veşnică trec printr-un şir de prefaceri ce culminează
cu nimicirea lor. Stelele şi planetele, şi ele, se nasc şi pier. Şi
atunci, dacă modelul apariţie-existenţă-dispariţie constituie soarta
imanentă a tot ce există în Univers, ce se va întâmpla cu Universul
însuşi?
Că s-a format cândva, o ştim; că
există, iarăşi ştim. Se va sfârşi oare vreodată? Şi dacă da, când şi
cum? Religiile lumii au, fiecare, variante proprii de răspuns la această
tulburătoare nelămurire a omului.
Dar religia e doar una dintre modalităţile de cunoaştere şi înţelegere a lumii; o alta e ştiinţa.
Iar oamenii de ştiinţă s-au aplecat şi
ei asupra neliniştitorului subiect, încercând să explice, în termenii
astrofizici, ce se va întâmpla cu universul dacă şi când existenţa sa va
ajunge la final.
Studiul teoretic al sfârşitului universului a devenit posibil odată cu
elaborarea, în 1916, de către Albert Einstein, a teoriei generale a
relativităţii, capabilă să descrie fenomene fizice la scară foarte mare,
la scară cosmică. Elaborarea acestei teorii a însemnat un uriaş salt în
fizică şi astronomie; ipoteze care înainte nu puteau fi formulate în
termeni matematico-fizici au devenit explicabile şi au permis un progres
fantastic al acestor ştiinţe. Idei îndrăzneţe privind evoluţia
cosmosului au prins astfel viaţă.
În termenii ecuaţiilor relativităţii generale, sunt posibile mai multe soluţii, mai multe scenarii privind soarta universului.
- Un număr de soluţii/scenarii au fost propuse de fizicianul rus Alexandr Friedmann, în 1922.
- Altele au fost elaborate în 1927, de către Georges Lemaître, autorul
teoriei privind expansiunea universului şi al celei mai cunoscute şi
larg acceptate ipoteze ştiinţifice privind naşterea universului. Numită
de el ipoteza "atomului primordial", avea să capete mai târziu numele
sub care este cunoscută în prezent: teoria Big Bang.
- În 1931 un alt renumit astronom - americanul Edwin Hubble - a
publicat o serie de concluzii bazate pe studiul stelelelor variabile
numite Cefeide, din galaxii foarte îndepărtate de a noastră.
Observaţiile l-au dus la concluzia că universul se află în expansiune şi
reprezentau astfel un argument în favoarea teoriei lui Lemaître.
Şi, din acest moment, o mare parte a
comunităţii ştiinţifice a acceptat ideea că universul se extinde, că un
univers static este o imposibilitate teoretică, aşadar starea lui
actuală nu este staţionară, ci evoluează spre... altceva - orice ar fi
acel ceva - iar de aici au izvorât , firesc, preocupările legate de ceea
ce a fost şi de ceea ce urmează să fie.
Soarta universului, cred numeroşi savanţi la ora actuală, depinde de câţiva factori, intens studiaţi, dar încă puţin cunoscuţi: forma Universului
(v-aţi întrebat vreodată ce formă are imensitatea cosmică
înconjurătoare? Nu e uşor de răspuns, e un subiect dificil, ameţitor de
complicat, pe care fizica cosmologică încă nu l-a elucidat), materia neagră - asupra căreia se concentrează un mare număr de studii - şi aşa-numita ecuaţie de stare, care descrie matematic modul în care materia neagră răspunde la expansiunea universului.
Combinând factorii de mai sus, rezultă că elementul principal în
determinarea modului în care vor evolua lucrurile îl constituie densitatea Universului.
Până în acest moment, măsurătorile legate de densitate şi de rata de
expansiune a universului conduc la ideea unui univers care se va extinde
la nesfârşit, ducând la un scenariu de final în care universul se va
apropia de temperatura de zero absolut - ipoteza Big Freeze (vezi mai
jos). Dar această teorie e complicată de existenţa materiei negre,
despre care ştim realmente foarte puţine lucruri. Cercetările recente
privitoare la natura materiei negre, la relaţia acesteia cu masa şi
gravitaţia sugerează posibilitatea unor scenarii alternative, oferind o
nouă perspectivă asupra sfârşitului lumii (?!)
Încă o noţiune importantă care apare în viziunile fizicienilor asupra soartei universului este singularitatea gravitaţională (sau singularitatea spaţiu-timp),
descrisă ca o zonă a continuumului spaţiu-timp în care măsurile
cantitative ce descriu cîmpul gravitaţional devin infinite. Descrierea
acestor zone nu este posibilă în cadrul relativităţii generale, care
poate totuşi prezice - în termeni matematici - formarea unor asemenea
regiuni în univers. De exemplu, formarea unei găuri negre este însoţită
de apariţia unei singularităţi gravitaţionale în interiorul ei. Mai pe
înţeles, câmpul gravitaţional aici ar fi atât de puternic, încât nici
n-ar putea fi măsurat. Ar fi, pur şi simplu, la o intensitate ce
depăşeşte nu doar scala de măsuri utilizată la ora actuală, ci însăşi
imaginaţia noastră.
Nu e uşor de operat mintal cu asemenea
noţiuni, ce depăşesc mult sfera normală în care se mişcă gândirea
noastră în viaţa de zi cu zi. E dificil de închipuit un univers în care
geometria nu înseamnă linii, puncte, figuri şi corpuri geometrice, ci
ceva prea vast pentru a fi cuprins cu mintea şi în care distincţia - de
obicei destul de clară pentru noi, intuitiv -, între timp şi spaţiu se
şterge, iar timpul devine el însuşi o (a patra) dimensiune a ceea ce
există în univers. De aceea se şi vorbeşte despre spaţiu-timp, despre
continuumul spaţiu-timp, văzut ca un ansamblu de dimensiuni care,
împreună, în mod indisociabil unele de celelate, descriu starea
universului la un moment dat, la scara colosală pe care o presupune o
astfel de descriere. E, într-adevăr, greu de cuprins cu mintea.
Dar să nu disperăm. Chiar dacă sfârşitul
universului nu eset câtuşi de puţin aproape şi este, de fapt, o
problemă de fizică teoretică, pare totuşi interesant să încercăm să
înţelegem cum văd savanţii, în termenii complicatei lor viziuni
matematico-fizice, acest sfârşit.
Prin urmare, pentru oamenii de ştiinţă, scenariul sfârşitului lumii nu
este o problemă de imaginaţie, ci mai degrabă una de calcule. Abordând
matematicile complexe ale fenomenului prin prisma a ceea ce se ştie până
acum despre forma universului (alte calcule complexe), despre materia
neagră (despre care mai e foarte mult de aflat), despre expansiune şi
despre densitatea Universului, oamenii de ştiinţă au elaborat o serie de
scenarii care se vor preciza ori infirma pe măsură ce aflăm mai multe
despre marile necunoscute ale cosmosului. Şi iată, mai jos, câteva
dintre aceste scenarii.
Big Freeze:
expansiunea continuă a universului va face ca el, în cele din urmă, să
se apropie asimptotic (adică să se tot apropie, dar fără a o atinge
vreodată) de temperatura de zero absolut (minus 273 grade Kelvin, după
cum am învăţat la fizică). Ar fi necesare anumite condiţii legate de
geometria universului, dar, una peste alta, e vorba despre faptul că, pe
măsură ce s-ar extindem, universul s-ar tot răci, până când ar deveni
atât de rece încât n-ar mai putea găzdui viaţă.
Un scenariu înrudit este moartea termică a universului: acesta ar evolua
spre o stare - numită stare de entropie maximă - în care energia ar fi
uniform distribuită, n-ar mai exista diferenţe de energie de la o zonă
la alta, iar în absenţa unor astfel de diferenţe, nicio formă de
mişcare, de transfer al informaţiei, n-ar mai fi posibilă. E ca şi când
am pune în contact două obiecte care au aceeaşi temperatură: nu se
întâmplă nimic, din punct de vedere termodinamic. Dacă unul dintre
obiecte are o tenperatură diferită de a celuilalt, atunci are loc un
transfer de căldură, de energie, de la un corp la altul. Dar, în lipsa
oricărei diferenţe, totul rămîne nemişcat, inert, mort. Transpus la
scara cosmică, acest scenariu ilustrează unul dintre destinele posibile
ale universului: moartea termică.
Big Rip:
acesta este un scenariu recent elaborat (2003) care introduce în ecuaţie
o formă specială de energie, energia neagră fantomă. (Sună absolut
înfricoşător. Bine că n-o să se întâmple prea curând.)
Termenul de energie fantomă desemnează o formă ipotetică de energie
înzestrată cu o particularitate surprinzătoare: densitatea ei în univers
ar creşte pe măsură ce universul se extinde, ceea ce contrazice,
aparent, legile fizici, ba chiar şi pe cele ale logicii bunului-simţ.
Dar, cum la scara nemăsurată a cosmosului nu se aplică întotdeauna
legile logicii bunului simţ, ba nici chiar ale fizicii cunoscute la un
moment dat (să ne amintim că Einstein a inventat o fizică nouă pentru a
descrie ceea ce se întâmplă la scara universului), şi acest scenariu,
deşi încalcă vreo câteva principii acceptate până în prezent (şi de
aceea e considerat de mulţi cam.. speculativ), ar putea, peste o vreme,
să devină mai larg acceptat, pe măsură ce aflăm mai multe despre cosmos,
inclusiv despre misterioasa energie fantomă.
Energia neagră fantomă, dacă există, ar fi responsabilă de accelerarea expansiunii universului, care, aşadar, nu s-ar lăbărţa
extinde cu viteză constantă, ci din ce în ce mai repede, mai ameţitor,
mai nebuneşte, apăsând din ce în ce mai tare pe acceleraţie... iar toată
materia din univers, toate corpurile cereşti, mari şi mici, apoi
moleculele şi atomii, toate s-ar îndepărta progresiv unele de altele, cu
viteze şi la distanţe imposibil de măsurat, până când totul s-ar
disloca, s-ar sfărâma, s-ar distruge complet sub acţiunea forţei
colosale, de neoprit, care le-ar smulge pe unele de lângă celelalte.
Big Crunch:
acesta ar reprezenta un fel de fenomen invers Big Bang-ului: ajuns la o
anumită densitate, universul ar începe să se contracte treptat, pînă
când ar cădea în el însuşi; întreaga materie - stele şi planete,
asteroizi de piatră şi comete de gheaţă, nori de praf cosmic şi
misterioasa materie neagră -, dimpreună cu continuumul spaţiu-timp, s-ar
reduce la o singularitate adimensională, cu alte cuvinte, la ceva
infinit de mic, de unde fusese ceva infinit de mare. Cum ziceam, invers
decât Big Bang-ul, în care s-a trecut de la ceva infinit de mic la ceva
fără seamăn de mare şi care se tot extinde şi în momentul de faţă. Nu se
ştie cum ar arăta rezultatul final al unui Big Crunch, dar acest
scenariu aduce în vizor posibilitatea teoretică a unui
scenariu ciclic,
repetat la nesfîrşit: contractarea extremă a universului ar fi urmată
de o nouă destindere şi expansiune... şi tot aşa, o succesiune infinită
de evenimente Big Bang şi Big Crunch, care ne mulţumeşte cel puţin
ideea, adânc înrădăcinată în mentalul colectiv, că de fapt, nu se
termină niciodată, că viaţa este o succesiune fără sfîrşit de creare,
distrugere şi iar creare, că totul merge în cerc, totul se repetă, ceea
ce a fost va mai fi, iar moartea este totodată sfârşit unei vieţi şi
premisa alteia. Este vorba, deci, de un model ciclic, numit de fizicieni
universul oscilant.
În această viziune, evenimenul Big Bang care a dat naştere universului
cunoscut (ăsta al nostru) a fost rezultatul morţii, colapsului, sau cum
vrem să-i spunem, unui univers precedent. În acest model teoretic, numit
Big Bounce, Universul nostru de azi a luat locul
altuia, în ciclul infinit al naşterii şi morţii lumii. Şi uite-aşa
fizica cosmologică şi filosofia se întîlnesc şi devin una, precum
spaţiul şi timpul în nemărginirea Universului.
Multiversul:
acesta e un alt scenariu optimist, dintre cele care spun că nu se
termină niciodată de tot. Universul nostru, cel în care trăim azi, ar fi
doar unul dintr-o infinitate de astfel de alcătuiri, de "versuri"
diferite, toate la un loc formând multiversul. Fiecărui "vers" (hai să-i
zice, totuşi, univers, că vers prea sună a altceva) alcătuit din
materie îi corespunde unul similar din antimaterie; dacă presupunem că
toate aceste universuri se comportă la fel ca al nostru, adică se
extind, atunci pe măsură ce se extind ajung, la un moment dat, să se
ciocnească îmtre ele, materia şi antimateria se neutralizează, se
anihilează reciproc, iar respectivul ansamblu vremelnic de două
universuri dispare, eliberând, în proces, o uriaşă cantitate de energie.
În termenii acestei ipoteze, Big Bang-ul "nostru", cel ce a dat naştere
universului în care trăim, a fost doar unul dintr-o succesiune fără
sfârşit de Big Bang-uri, ce se desfăşoară fără încetare într-un spaţiu
de asemenea nesfârşit - o reacţie în lanţ, în care moarte unor
universuri vechi e urmată de naşterea unora noi, în veci vecilor. Deci,
nu se termină nicicând; multiversul, în ansamblul său, nu are sfârşit.
Deci, pe acestă notă optimistă, să ne amintim că înainte de a putea şti
cum va fi soarta din umră a Universului nostru, trebuie să mai aflăm
multe despre el -
dacă vom putea.
Trebuie să aflăm ce e cu misterioasa materie neagră, cu la fel de
misterioasa energie neagră, cu antimateria, cu ameţitoarea geometrie
implicată de forma universului şi cu multe alte elemente, pentru a putea
aduna într-o ecuaţie - care să pară simplă măcar specialiştilor -
uriaşa cunoaştere pe care o presupune prevederea destinului final al
universului. Suntem încă deparate de acea cunoaştere şi poate că nu e
întâmplător faptul că universului e şi el el departe de a se sfârşi.
Poate că, într-adevăr, în tot şi între toate există o legătură, iar noi
mai avem treabă de făcut în acest Univers care, de aceea, mai durează.