Tajemný vesmír - 2x18 Kosmická apokalypsa (1/2)

rubrika: 1.6 Kosmologie


Teorie zániku vesmíru: I když je v principu možné, že vesmír bude existovat věčně, dnešní struktury (jako jsou hvězdy, planety a galaxie) s nejvyšší pravděpodobností zaniknou. Možné varianty zániku vesmíru se označují jako Velký křach, Velké ochlazení a Velké rozervání. To, která z těchto možností nastane, závisí do značné míry na (zatím neznámé) podstatě temné energie - síly působící proti gravitaci, která podstatným způsobem určuje chování vesmíru.

18. epizoda 2. série amerického dokumentárního televizního seriálu Tajemný vesmír se zabývá kosmologickými teoriemi o zániku vesmíru. Vzhledem k tomu, že problematika je poměrně složitá a rozsáhlá, bude téma zde na blogu rozděleno do dvou článků.

 

Axina


1. Velký křach, nebo Ragnarök?

Píše se rok 20 miliard našeho letopočtu a s vesmírem je to opravdu špatné. Od svého explozivního zrodu se stále rozpínal, ale pokud bychom žili v této vzdálené budoucnosti a podívali se vzhůru k obloze, viděli bychom, že galaxie obrátily směr svého pohybu a ze všech směrů se řítí směrem k nám. Katastrofa je neodvratná. Vesmír kolabuje a všechno, co známe, přestává existovat. Viděli bychom hvězdy, jak se k nám přibližují ze všech směrů. Teplota začíná nezadržitelně růst. Na planetách začínají vřít oceány a tát horniny. Veškerý život je odsouzen k zániku. Bude spálen. Planety se srážejí navzájem nebo jsou pohlcovány hvězdami. Hvězdy v galaxiích se začínají srážet. Galaxie začínají kolidovat. Teplota vesmíru postupně dosáhne nesmírné hodnoty. Vesmír skončí svou existenci v podobě kosmické ohnivé koule.

 

To je vize apokalypsy podle teorie známé jako Velký křach. Co nastane při Velkém křachu? Veškerá látka ve vesmíru, galaxie a hvězdy v nich, se budou pohybovat zpět k sobě a vesmír se bude zmenšovat. Všechny objekty se budou navzájem stále více přibližovat. V současnosti náš vesmír stále expanduje a každý den jsou vzdálenosti mezi galaxiemi větší a větší. Je mezi nimi stále více prostoru. Během Velkého křachu se ale bude dít opak. Prostor mezi objekty se bude zmenšovat. Jako když halu zaplní lidé. Čím je jich více, tím je méně a méně volného prostoru. Začnou se strkat, i když se snaží navzájem vyhnout. Všechno se zahřívá a systém má čím dál více energie. Na malém prostoru dochází ke stále většímu množství událostí. A přesně totéž se ve vesmíru stane podle teorie Velkého křachu.

 

Veškeré objekty kolem nás se budou čím dál častěji navzájem srážet. Galaxie se budou přibližovat, hvězdy se navzájem ničit. Celý systém se bude zahřívat, stejně jako přeplněná hala, ve které se všichni snaží navzájem vyhnout. Jak bude proces pokračovat, teplota vesmíru bude stále růst – až do okamžiku, kdy se začnou rozpadat samotné atomy. Skončí to hmotou, tvořenou jen těmi nejzákladnějšími částicemi. A ty se za vysoké teploty budou pohybovat nesmírně rychle. Pro život jak jej známe, nebude záchrany. Nakonec náš vesmír zkolabuje do podoby mikroskopického bodu, gravitační singularity.

 

Vesmír však nakonec nemusí shořet tímto spalujícím žárem. Existují dvě paradigmata popisující konec vesmíru. První z nich předpovídá, že vesmír skončí v ohni. To je v podstatě křesťanské pojetí konce světa: Oheň a síra, a druhý příchod Krista. Druhé předpovídá, že vesmír skončí v mrazu. Severské národy mají ve svých pohanských bájích představu, které říkají Ragnarök - soumrak bohů, doprovázený obrovskou sněhovou bouří, která zahalí celý vesmír. Na nebesích vzplane mohutný zápas a dokonce sami bohové (Odin, Thor a další) pomalu, jeden po druhém, zemřou. Všichni a všechno zahyne velkým mrazem.

 

Současná věda nezavrhuje ani jednu z uvedených možností zániku vesmíru. Vše závisí na tom, zda moment hybnosti rozpínání vesmíru překoná gravitační přitažlivost hmoty nebo ne.

 

2. Velké rozervání

Ale ani Velký křach nemusí být konec všeho. Pokud vesmír zkolabuje, tak by logicky mohl následovat další Velký třesk (Big Bang), další období expanze. Ta opět potrvá nějakou dobu a opět přejde v kolaps. Takže zde máme možnost, že je vesmír ve skutečnosti cyklický. Opakovaně expanduje a opět kolabuje. Ale co když není dostatek hmoty, která by svou gravitací rozpínání zastavila? Pak bude vesmír pokračovat v rozpínání. I tak by se však rychlost expanze měla snižovat. Pozorování však ukazují něco zcela jiného a šokujícího. Rychlost rozpínání vesmíru se zvyšuje! Zdá se, že vesmír ztratil kontrolu nad svou expanzí. Její tempo se zvyšuje, vesmír opět prochází fází inflačního rozpínání. To je možnost, kterou nikdo neočekával. Zdá se, že vesmír je předurčen k věčnému rozpínání. To znamená, že vzdálené galaxie se budou od nás vzdalovat, až je vůbec neuvidíme. Budou příliš daleko. Až budoucí generace neuvidí galaxie, vzdalující se jednu od druhé, mohou úplně ztratit představu o minulosti vesmíru. Mohou zapomenout, že byl kdysi nějaký Velký třesk. Budou si myslet, že jedinou strukturou ve vesmíru je naše Galaxie a že zbytek vesmíru je v podstatě prázdný, bez hvězd.

 

Další vědecká teorie předpokládá, že tato expanze bude probíhat ještě rychleji. Předpokládejme, že repulzivní (odpudivá) síla v prostoru stoupá s jeho objemem. Může nakonec vzrůst natolik, že postupně roztrhá i kupy galaxií, následně samotné galaxie a i hvězdy se začnou pohybovat od sebe. Gravitace už tyto struktury neudrží pohromadě. Nejprve jsou roztrhány galaxie, poté planetární soustavy, pak hvězdy a planety a nakonec i samotné atomy. Říkáme tomu Velké rozervání (Big Rip). Většina vědců této teorii však příliš nevěří.

 

Ale i když rychlost expanze nikdy nedosáhne této úrovně, budoucnost našeho vesmíru stále není nijak růžová. Teplota vesmíru bude neustále klesat a vesmír bude stále temnější. Slabé záření emitované hvězdami se bude rozptylovat do stále rozlehlejšího prostoru, takže vesmír bude čím dál chladnější a opravdu temný. Bude to smutné místo.

 

3. Kosmická doba ledová

Dnes se vědci domnívají, že vesmír samotný skončí spíše v chladu než v ohni. Domnívají se, že spíše zanikne ve velkém mrazu, tak jak předpovídají severské legendy, než Armagedonem Velkého křachu. Jestli bude vesmír pokračovat ve svém současném vývoji, směřujeme neodvratně ke kosmické době ledové, ve které se vytratí i sluneční světlo. Za nějakých 100 bilionů roků budou případné poslední zbytky lidské civilizace nuceny se s touto situací vyrovnat. Budou se choulit kolem poslední svítící hvězdy v Galaxii. A i ta jednou zhasne. Mléčná dráha, která dostala své jméno díky třpytivému pásu hvězd, už nebude rozeznatelná. Slabě zářící uhlíky temných hvězdných jader - nic víc nezbude z dříve nádherného pohledu na noční oblohu.

 

Jedním z účinných nástrojů, které k predikci vývoje vesmíru vědci používají, jsou zákony termodynamiky. První termodynamický zákon říká, že celkové množství energie je konstantní. Jinými slovy, nemůžete vytvořit něco z ničeho. Nic není zadarmo. Znamená to, že v celém systému se hmota a energie nemůže ani vytvořit, ani ztratit. Mohou se pouze přeměňovat do jiné podoby, ale jejich součet je vždy stejný. Jestliže tedy celkové množství energie a hmoty zůstává stejné, mohlo by z toho vyplývat, že vesmír bude mít navždycky energii a bude existovat věčně. Druhý termodynamický zákon však tuto možnost vyvrací. Říká, že celková neuspořádanost systému, takzvaná entropie, se vždy jen zvyšuje. Jinými slovy: Věci rezavějí, rozkládají se, všechno stárne, případně se rozpadá či hnije. V tomto smyslu je druhý termodynamický zákon něco jako rozsudek smrti pro samotný vesmír. Protože kvůli druhému zákonu musí všechno jednou skončit. Všudypřítomná zásoba energie ve vesmíru se nevyhnutelně rozptýlí. Stane se chaotickou a stále méně využitelnou. Každá hvězda na obloze jednoho dne prostě vyhasne.

 

Ve hvězdách se jádra atomů spolu srážejí a slučováním vytvářejí nová jádra. Přitom přeměňují malé množství hmoty do podoby zářivé energie, kterou vidíme a cítíme. Stejný proces probíhá ve všech hvězdách ve vesmíru. Hvězdy spalují vodík na hélium a díky tomu vodíku postupně ubývá. Popel vždy obsahuje menší množství energie než původní látka, a proto je také obtížnější jej spálit. Jinak řečeno, při jeho dalším hoření se uvolňuje stále menší množství energie. A to je nejspíš úděl i našeho Slunce. Jak stárne, nafukuje se a stále více se zahřívá. Přijde čas, kdy se oceány vyvaří, rostliny a živočichové zahynou. Slunce bude produkovat tak obrovské množství světla a energie, že se začnou odpařovat i horniny. Bude to pro Zemi příšerná smrt. Všude ve vesmíru musejí hvězdy podobné našemu Slunci čelit stejnému osudu. Dochází jim palivo. Nafukují se a způsobují problémy planetám, které kolem nich obíhají. Není těžké si představit, že existuje mnoho míst ve vesmíru, kde se život vyvinul a vzkvétal, ale musel vyhasnout. A stejně jako každá hvězda musí čelit účinkům entropie, je jim vystaven i samotný vesmír. Hvězdy přirozeně zvyšují entropii vesmíru tím, že vyzařují světlo a teplo.

 

Nyní žijeme v poměrně stabilním období vývoje vesmíru, kdy se rodí nové hvězdy, žijí své životy a zanikají, přičemž vrací část hmoty zpět do okolí a pomáhají vytvářet nové generace hvězd. Ale počet hvězd, vznikajících ve vesmíru, se s časem bude výrazně snižovat. A jak budou staré hvězdy spotřebovávat své palivo a dohořívat, nebude se rodit dostatek nových hvězd, které by je nahradily. Až dojde plyn pro tvorbu nových hvězd, bude to znamenat, že zaniklé hvězdy už žádné nové nenahradí. Takže i galaxie, které jsou obrovskými skupinami hvězd, s postupem času zeslábnou. Jak bude vesmír stárnout, život závislý na slunečních paprscích začne velmi rychle vymírat. Bude stále méně a méně zdrojů, poskytujících životadárnou energii. Až bude vesmír asi 100 bilionů let starý, nebudou už existovat žádné svítící hvězdy. Vesmír bude chladným a temným místem.

 

Zdálo by se, že ty nejhmotnější hvězdy, tedy ty s největším množstvím paliva, vydrží zářit nejdéle. Ve skutečnosti je tomu ale právě naopak. Čím více paliva hvězda má, tím rychleji je spálí. Poslední paprsky světla vyzáří ve vesmíru červení trpaslíci. Tyto miniaturní hvězdy mají 10x menší hmotnost než Slunce a jejich teplota je o tisíce stupňů nižší. Červení trpaslíci hospodaří s palivem mnohem úsporněji. I když na počátku obsahují méně hmoty, jejich život bude o poznání delší než našeho Slunce. Typický červený trpaslík může zářit až 14 bilionů let. To je 1000x déle, než je současný věk vesmíru. Nakonec však i tyto šetrné hvězdy začnou vyhasínat. Až bude naše Galaxie 10 bilionů let stará, zbude v ní pouze několik posledních červených trpaslíků. Pokud nějaké civilizace do té doby přežijí, začnou se shlukovat kolem těchto zbývajících zdrojů energie. Pokusí se tak prodloužit dobu své existence. Červení trpaslíci se mohou stát oázami života v obrovské nehostinné poušti vesmíru. Ale planeta, která by chtěla získat ze svého červeného trpaslíka stejné množství energie, jako dostává Země od Slunce, musela by jej obíhat v tak malé vzdálenosti, že by jí 1 oběh trval jen 6 pozemských dní. Obloha na takové planetě by byla spíše světle červená než modrá. Červení trpaslíci totiž vydávají tak málo modrého světla, že nemohou vytvořit tak hezky modrou oblohu, jakou máme na Zemi. Ale nic v tomto vesmíru nebude teplejší a jasnější. Přijde doba, kdy v Galaxii zbude jen několik zářících červených trpaslíků. Nakonec budou jen tři, dva, jeden. A i ten zhasne.

 

4. Kosmický kalendář

Život na Zemi v 21. století se odehrává ve vesmíru, ve kterém uběhlo sotva 14 miliard let od počátku jeho existence – od Velkého třesku. To ale není žádný věk ve srovnání s tím, jak dlouhý život vesmír ještě čeká. Pokud bychom existenci vesmíru porovnali s životem člověka, je vesmír stále dítětem. Snaha o uchopení času, který už uplynul, i věků, které teprve mají přijít, nám může přivodit závrať. Abychom získali alespoň nějakou představu o časových měřítcích kosmu, řekněme, že současný věk vesmíru, 14 miliard let, bude představovat 1 rok. Říkejme tomu kosmický kalendář. Takže Velký třesk nastal na Nový rok 1. ledna. V tomto měřítku naše Galaxie vznikla koncem ledna a Sluneční soustava se vytvořila začátkem srpna. O něco později, ale stále v srpnu, vznikl i život na Zemi. Lidé se však vyvinuli teprve během 31. prosince. Samozřejmě se tímto způsobem můžeme podívat i do budoucnosti. Koncem ledna následujícího roku se Země stane neobyvatelnou a zhruba v květnu zanikne Slunce.

 

Ve vesmíru jsou však některé málo hmotné hvězdy, které budou existovat ještě v roce 10 000 tohoto kosmického kalendáře. Takže potrvá 10 000x déle, než je současný věk vesmíru, dokud nevyhasnou i ty nejdéle žijící hvězdy. Ale co bude potom? Pokud uvažujeme o té nejvzdálenější budoucnosti, jsou to doslova nepředstavitelná časová měřítka. Čas měříme v trilionechkvadrilionech let a vše se stává tak neskutečným, že je potřeba vytvořit úplně nový koncept, abychom s těmito měřítky mohli vůbec pracovat.

 

Vědci proto vytvořili ideu kosmologických dekád. Každá následující dekáda je 10x delší než ta předchozí. Můžete si to představit jako jakési schodiště. Ale ne to běžné. V tomto případě je každý další schod 10x vyšší, než ten předchozí. Po tomto schodišti můžete postupovat stále dál do vyšších a vyšších kosmologických dekád. V současnosti žijeme v 10. kosmologické dekádě. Typickými znaky 10. kosmologické dekády jsou jasně zářící hvězdy a počátek vývoje života a inteligence na povrchu planet. Dalším důležitým znakem tohoto období je rovněž počátek zrychlené expanze vesmíru. Během trvání této dekády se nám všechny ostatní galaxie ztratí z dohledu a hvězdy začnou vyhasínat, aniž by byly nahrazeny jinými. V závěru této éry bude v Galaxii existovat asi 50 svítících hvězd. Bude to poslední záchvěv existence světa tohoto typu – s planetami a s dalšími objekty, které jsou nám běžně známé. A jak bude vesmír vstupovat do dalších a dalších dekád, všechny hvězdy vyhasnou a nastane nový neznámý svět.

 

 

Výše uvedené video je bohužel blokováno (více v komentářích k článku). G (návštěvník blogu) objevil na YouTube video s velmi příbuznou tématikou: "Temná budoucnost Slunce". Dal na něj odkaz v komentářích, ale ne každý návštěvník blogu čte všechny komentáře. Uvádím proto video na konci článku spolu s dalším tématicky relevantním videem "Zánik vesmíru". A na úplný závěr připojuji ještě další dvě - především hudební - videa. Informačně epizodu z cyklu "Tajemný vesmír" sice nenahradí, ale jsou krásná. Připomínají, že máme to štěstí, že žijeme v ranné fázi existence vesmíru a nad námi je stále ještě obloha plná hvězd...

 

 

 

Zdroje:

video "Kosmická apokalypsa" (18. epizoda 2. série amerického dokumentárního televizního seriálu Tajemný vesmír )

Wikipedie


komentářů: 41         



Komentáře (41)


Vložení nového příspěvku
Jméno
E-mail  (není povinné)
Web  (není povinné)
Název  (není povinné)
Příspěvek 
PlačícíÚžasnýKřičícíMrkajícíNerozhodnýS vyplazeným jazykemPřekvapenýUsmívající seMlčícíJe na prachySmějící seLíbajícíNevinnýZamračenýŠlápnul vedleRozpačitýOspalýAhojZamilovaný
Kontrolní kód_   

« strana 2 »

Gg
12
Gg 13.09.2018, 18:07:56
Teď narychlo nemam(náápat), du krmit, ale možná zajiskří a pak se sofórt vozvu...jů?
Potíž je vtom, že jsme fšicky pod bystrým očkem strýčka, a ten nespí, nejí ani neš..., stále na stráži, a zvlášť teď po tom zpřísnění autorizace, je fše o to složitější...
A navíc zde hrozí riziko z nahlášení malým českým konfidentem, známež své papnhajmské...
Tagže - ťéžko, anéško, ale nezoufej, určo se něco najde.

Co tagle požádat AÉčko o legální uvolňení, za účelem osvjety?
Pouze pro tento web, a třeba i časově omezený(1-2 mňesíce)?

Zatim, opatruj se, a zkus to, je to zadarmo...
GE

Axina
11
Axina 13.09.2018, 16:46:50
[10] Ano, vím. A nevím co s tím. A jsem z toho otrávená.
Na YT je několik videí s názvem "Kosmická apokalypsa", ale žádné z nich není to správné, tj. 18. epizoda 2. řady TV seriálu Tajemný vesmír. Takže jsem šla na ulozto.cz a epizodu si stáhla. Pak jsem ji uploadovala na YT. Obratem mi přišlo tebou citované upozornění. Učinila jsem ještě jeden pokus o upload (nahrála jsem video pod jiným názvem), ale výsledek je stejný.
Odkaz na video u článku zatím nechávám. Přiznávám, že kvůli sobě. Já si ho pustit mohu, za předpokladu, že jsem přihlášena ke svému Google účtu. Ale nikdo jiný. Přitom já na svých videích nevydělávám, reklamy jsem u nich zakázala. Mám altruistický cíl - rozšiřovat povědomí o astronomii, ale společnost nemá zájem něco takového podporovat.
Uvažovala jsem o tom, že umístím video k sobě na blog. Když necháme stranou licenční problémy i problémy kolem potřebného místa (cca 1 GB/epizodu), zůstává kardinální problém, na který mne upozornil webmaster tohoto blogu: Při kliknutí na příslušný link by se zahájilo STAHOVÁNÍ videa na počítač diváka, nikoli PŘEHRÁVÁNÍ videa, jak jsme zvyklí z YT.

Nějaké nápady...?

Gg
10
Gg 13.09.2018, 15:16:16
Semse těšil na pokuk a vono >

Video není k dispozici.
Video obsahuje obsah partnera A&E, který ho zablokoval na základě autorských práv.

Axina
9
Axina * Web 13.09.2018, 14:22:19
Musím se přiznat, že jsem ráda, že komentář [3] není určen mě Usmívající se
Snad ještě poznámka: Nepíšu své názory, snažím se jen tlumočit na populární úrovni názory vědců. Jsem si vědoma, že často za cenu nepřesností. Příklad: Stejně jako teď běžný smrtelník (člověk nezajímající se ani laicky o astrofyziku) není schopen posoudit, zda se galaxie od nás vzdalují nebo zda se k nám přibližují, tak toho nebude zřejmě schopen ani běžný smrtelník v daleké budoucnosti.

Axina
8
Axina * Web 13.09.2018, 14:08:51
[2] Chápu, Petře. Něco jako "Cogito ergo sum" Usmívající se

Axina
7
Axina * Web 13.09.2018, 14:05:14
[1] Řekla bych mu: Pane, definujte Vyšší moc Usmívající se
Pokud měl dotyčný na mysli to, co většina lidí označuje slovem Stvořitel, pak se hrubě mýlil. Pokud Stvořitel stvořil minimálně život na Zemi, pak stvořil víc, než jen osamocený mozek. (Ten je IMHO sám o sobě téměř k ničemu). Mozek je přirozenou součástí všech vyšších tvorů.

Mefi, článek bude mít pokračování. Od dob, co jsem se seznámila s teorií paralelních vesmírů, už nikdy je neopominu. Zde na blogu je jim věnován samostatný článek v rubrice Kosmologie:
http://www.axina.cz/blog/1-6-kosmologie/116-tajemny-vesmir-3x02-paralelni-vesmiry.html

mefi
5 Druhé Erratum k 3
mefi * 13.09.2018, 12:46:48
.
...Ne kvadratiké ale kvadratické hodnoty...
.
Tři měsíce jsem neseděl za klávesnicí, tudíž jsou mé příspěvky samá gramatická chyba (překlepy).

Ale ta hlavní je mezi klávesnicí a židlí...

Sorry jako.
Překvapený

mefi
4 Erratum k 3
mefi * 13.09.2018, 12:41:25
.
Omlouvám se, vypadlo mi sloveso:

...jsoucno se bude snažit kompenzovat...

Řešení otázky, jak mohly vznikat kvarky potažmo dva kvarkové antivesmíry je složitější. Zde je třeba začít uvažovat s topologií vesmíru, která může být kupříkladu rekurentní.
.

mefi
3 2CerfPV
mefi * 13.09.2018, 12:27:15
.
Představte si, že fluktuací energie vznikne slovy jeden graviton. Jsoucno se dle le Chatelierova principu snažit kompenzovat narušení symetrie tvorbou antičástice - gravitonu. Dojde k řetětězové reakci - tvorbě gravitonového vesmíru. Analogicky to platí pro všechny intermediální částice ostatních tří interakcí.

Výše uvedené není v rozporu s termodynamikou, ale je si nutné uvědomit, že termodynamické zákony platí pro střední kvadratiké hodnoty makroskopických fyzikálních veličin.

Usmívající se

2
CerfPV (neregistrovaný) * Web 13.09.2018, 08:57:17
Novou hmotu a energii sice podle příslušných zákonů nemůžeme vytvořit, ale můžeme ji - už existující a doposud přehlíženou - nalézt. Co naděláme - pokud se do budoucna rozplyne v rozpínavé častušce příslovečné "hvězdné nebe nade mnou", zbude z Kanta ještě pořád "mravní zákon ve mně" Usmívající se.

mefi
1 Co na to Jára Da Cimrman
mefi * 12.09.2018, 22:52:33
.
Když jsem byl poprvé v blázinci, potkal jsem zvláštního muže. Když jsem se mu svěřil, že doufám, že existují civilizace, které, když je jim jejich Země malá, jsou schopny stvořit Zemi novou, hezčí, mi odpověděl:

„Ne Zemi, ale celý vesmír! Ale ani Vyšší moc není schopna stvořit osamocený mozek, ale každý muž a žena (tedy pokud jsou zdrávi), jsou schopny stvořit nový život.“

Tedy abych reagoval na Váš zajímavý článek, Axino, opomíjíte možnost multiverza, Kde vesmíry jsou na sebe sic kolmé, ale existují v různých stádiích vývoje. Pak tudíž Vesmíry jsou jenom atomy světa, a operovat termodynamikou jednoho atomu v otevřeném systému (vznik, vývoj zánik) je poněkud zcestné.

Např. v rámci jiné teorie (supersymetrie) jistý pan Novikov předpokládá omezenou životnost protonu, a pak by i náš vesmír skončil ve formě vesmíru pozitronového. Chybička je ovšem v tom, že jsme zatím rozpad protonu nepozorovali.

Jsem zvědav, jak se s možností multiverza vyrovnáte v jistě zajímavém pokračování svého článku.
.
Mrkající

«   1    2     »