На перший погляд Всесвіт здається єдиним і цілісним: безмежний простір, у якому галактики, зорі та планети існують у спільній «тканині» космосу. Від часу Big Bang приблизно 14 мільярдів років тому цей простір безперервно розширюється. Але що, як ця єдність — лише ілюзія, а сам Всесвіт у майбутньому може буквально розірватися на частини?
Саме таку можливість розглядає одна з гіпотез сучасної космології — так звана теорія «великого розриву» (Big Rip). Вона передбачає, що розширення Всесвіту може настільки прискоритися, що з часом зруйнує все: спочатку галактики, потім зоряні системи, а зрештою — навіть атоми.
Втім, поки що це лише теоретичні розрахунки. Дослідники Diego Castillo та Fernando Méndez з University of Santiago вирішили глибше дослідити цю ідею, створивши математичну модель Всесвіту. У їхній моделі космос поділено на дві окремі області, які взаємодіють між собою під впливом квантових ефектів.
Коли квантова фізика зустрічає космос
У своїй роботі вчені спробували поєднати дві складні теорії: гравітацію, що описує великі масштаби, і квантову фізику, яка працює на рівні найменших частинок. Такі спроби об’єднання відомі як квантова гравітація — одна з найскладніших задач сучасної науки.
Ключовим елементом дослідження став так званий Uncertainty Principle, сформульований фізиком Werner Heisenberg. Він стверджує, що неможливо одночасно точно визначити, наприклад, положення і швидкість частинки.
На основі цієї ідеї існує розширення — узагальнений принцип невизначеності (GUP), який припускає, що у Всесвіті є мінімальна довжина, менша за яку нічого неможливо виміряти. Додавши цей принцип до своєї моделі, вчені фактично перевірили, як квантові обмеження можуть впливати на долю всього космосу.
Що показала модель
Результати моделювання виявилися доволі тривожними: за певних умов поведінка Всесвіту відповідає сценарію «великого розриву». Головну роль у цьому відіграє Dark Energy — загадкова сила, яка прискорює розширення космосу.
Якщо її вплив зростатиме, вона зможе «розірвати» гравітаційні зв’язки між об’єктами. Спочатку розпадуться галактики, потім зоряні системи, а згодом — навіть структура матерії на найменшому рівні.
Цікаво, що у моделі з двома областями Всесвіту цей процес може відбуватися ще швидше. Взаємодія між цими «частинами» космосу через квантові ефекти призводить до ще більшого прискорення розширення.
Від чого залежить кінець Всесвіту
Усе залежить від так званих параметрів деформації — умов, які визначають, як змінюється простір-час. Якщо ці параметри мають позитивні значення, розрив може статися за кінцевий час. Якщо ж вони негативні, сценарій змінюється: одна частина Всесвіту може почати стискатися, тоді як інша — «застигне» у своєму стані.
Крім того, важливу роль відіграє масштаб цих параметрів: чим вони більші, тим швидше настане гіпотетичний кінець. Менші значення, навпаки, відсувають його на значно довший час.
Чому це ще не вирок
Попри драматичність сценарію, самі автори підкреслюють: їхня модель описує ідеалізований Всесвіт без урахування звичайної матерії. У реальності ж гравітаційний вплив речовини може суттєво змінити перебіг подій — або сповільнити розрив, або навіть запобігти йому.
Дослідження опубліковане в журналі Universe, і воно є лише ще одним кроком у спробі зрозуміти майбутнє космосу.
Отже, хоча ідея того, що Всесвіт може «розірвати сам себе», звучить як сюжет наукової фантастики, наразі це лише теоретичний сценарій. Але він нагадує: навіть найбільші структури у Всесвіті можуть бути значно крихкішими, ніж здається.
