Bagaimana Alam Semesta akan berakhir? Buat masa ini, ahli kosmologi mempunyai dua senario yang sama menyedihkan untuk nasib alam semesta jangka panjang. Sebaliknya, pengembangan Alam Semesta dapat diteruskan selama-lamanya berkat percepatan tenaga gelap. Kita akan menghadapi masa depan yang dingin dan sunyi ketika galaksi lain memudar ke kejauhan. Tetamu saya hari ini adalah Eric Linder dari Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley dan dia mencadangkan eksperimen yang dapat membantu kita mengetahui yang mana dari kedua nasib ini menanti kita.
Dengarkan temu ramah: Takdir Alam Semesta (6.2 MB)
Atau melanggan Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Bolehkah anda meletakkan dua nasib yang mungkin menanti Alam Semesta kita?
Eric Linder: Baiklah, gambaran kita tentang bagaimana nasib Alam Semesta telah benar-benar berubah secara mendadak dalam 5-10 tahun terakhir. Dulu kita menganggapnya cukup sederhana, hanya soal seberapa banyak kandungan di Alam Semesta, berapa banyak isi kandungannya. Sekiranya terdapat banyak perkara, daya tarikan graviti akan menyebabkan Alam Semesta menjadi perlahan dalam pengembangannya sekarang, dan pada dasarnya akan runtuh dan kita mempunyai apa yang disebut oleh beberapa orang sebagai Big Crunch untuk mengakhiri Alam Semesta kita. Dan jika tidak ada masalah yang cukup, graviti tidak akan cukup untuk melambatkan pengembangan semasa dan ia akan menjadi semakin tersebar - tempat tinggal yang lebih sejuk dan sepi. Pada tahun 1998, kedua-dua kumpulan saintis ini menemui sangat kejadian pelik bahawa pengembangan Alam Semesta tidak melambat sama ada secara dramatik atau bahkan secara beransur-ansur, di bawah graviti perkara di Alam Semesta, tetapi sebaliknya, ia semakin cepat. Ia memecut. Seperti jika anda melemparkan besbol ke udara yang anda tahu akhirnya ia akan menjadi perlahan, mencapai puncak, dan biasanya turun kembali ke Bumi. Sekiranya anda melemparkannya dengan cukup keras, ia akan bergerak ke orbit. Tetapi di sini Universe melemparkan baseball ke udara, dan sekarang baseball semakin laju semakin pantas. Jadi ini benar-benar membingungkan para saintis, dan sama sekali bertentangan dengan apa yang kita harapkan. Di bawah gambaran baru ini, nasib Alam Semesta nampaknya hanya akan berkembang selamanya dan selamanya, menjadi lebih sejuk, lebih meresap, atom akan semakin tersebar, jarak antara galaksi akan meningkat. Dan kita akan mengalami nasib Alam Semesta ini yang kadang-kadang disebut "Heat Death", di mana semuanya menjadi sangat sejuk dan tidak bergerak dan terasing antara satu sama lain.
Tetapi bergantung pada apa yang menyebabkan pecutan ini. Itulah misteri yang hebat. Ada kemungkinan bahawa fizik yang memberi kita percepatan ini tiba-tiba hilang, dalam hal ini kita akan kembali ke gambaran sebelumnya di mana Alam Semesta mungkin runtuh. Atau boleh melakukan sesuatu yang sangat pelik dan kita tidak tahu. Oleh itu, ini adalah persoalan besar yang ingin kita ketahui. Apa nasib Alam Semesta, tetapi cuba mengetahui, apakah fizik dalam pecutan ini.
Fraser: Mengapa soalan itu belum dijawab setakat ini? Adakah kita belum mendapat gambaran yang baik tentang supernova?
Linder: Betul, seperti yang saya katakan, percepatan pengembangan ini hanya ditemui pada tahun 1998. Dan orang-orang tidak duduk di tangan mereka, mereka telah berusaha menjawab soalan ini dengan penuh semangat. Dengan mendapatkan lebih banyak supernova, kita dapat menggunakan bintang-bintang yang meletup ini seperti bunga api di Alam Semesta. Sekiranya kita tahu bahawa bunga api selalu padam dengan tenaga yang sama, dengan kecerahan yang sama, kita dapat mengetahui sejauh mana jaraknya dengan seberapa terang mereka kelihatan hari ini. Oleh itu, kita memerlukan lebih banyak supernova ini, dan kita memerlukan lebih banyak yang lebih jauh, sehingga kita dapat memetakan sejarah Alam Semesta; pengembangan Alam Semesta dalam jangka masa yang lebih besar. Dan orang secara beransur-ansur melakukan itu. Terdapat beberapa projek yang sangat besar sedang dijalankan dengan teleskop di tanah yang berusaha mendapatkan apa yang hanya puluhan supernova, sekarang kami berusaha mendapatkan ratusan supernova. Tetapi akhirnya, untuk benar-benar menjawab persoalan asas ini, kita memerlukan ribuan supernova pada jarak yang sangat jauh. Untuk mendapatkannya, kita memerlukan pemerhatian dari angkasa, jadi pada masa ini kita mempunyai satu teleskop ruang angkasa - Teleskop Angkasa Hubble - yang sesuai untuk pengamatan semacam ini, dan ini sangat bagus. Ia melihat supernova paling jauh yang belum kita temui; kira-kira 10 bilion tahun dalam sejarah ruang angkasa, tetapi hanya dapat melihatnya satu persatu. Oleh itu, apa yang dicadangkan oleh para saintis ialah kita membina sebuah balai cerap angkasa baru, sebuah teleskop baru di angkasa, yang disebut SNAP (Supernova Acceleration Probe), dan ini akan dapat memperoleh ribuan supernova dengan sangat cekap, sangat cepat, melihat mereka sangat lemah dan sangat dalam. Dan ini benar-benar menarik imaginasi masyarakat sains. Terdapat beberapa cadangan dari Akademi Sains Nasional, dari pelbagai organisasi profesional, bahawa semacam ruang pemerhatian seperti ini akan difahami: apakah fizik misteri ini yang menyebabkan pecutan yang sangat luar biasa ini yang bertindak bertentangan dengan graviti? Jadi ada seperti versi graviti menjijikkan yang benar-benar akan menulis semula semua buku teks fizik. Oleh itu, banyak orang berpendapat bahawa kita benar-benar perlu meneruskan pemerhatian ini, pemerhatian yang lebih tepat dan banyak lagi pemerhatian, seperti yang anda bicarakan. Kita hanya perlu memperbaiki data yang sudah kita miliki, dan teknologinya cukup baik sehingga kita dapat keluar dan melakukan ini. Ini hanya memerlukan kita duduk dan membina perkara itu, dan melancarkannya dan berusaha mencari jawapan ini.
Fraser: Sekarang saya telah mendengar beberapa cadangan mengenai bagaimana tenaga gelap ini. Apa jenis perkara yang anda cari dalam pemerhatian anda yang mungkin dapat memetakan beberapa teori yang telah dikemukakan?
Linder: Jadi cucu dari semua konsep tenaga gelap dikemukakan oleh Albert Einstein sepanjang tahun 1917, yang disebutnya pemalar kosmologi. Dan itu tidak setuju dengan pemerhatian pada masa itu, dan jadi berhenti untuk sementara waktu. Dan setiap beberapa dekad, para saintis membawanya kembali untuk mengatakan, mungkin itu dapat menjelaskan beberapa pemerhatian lain yang telah kami buat. Dan kemudian kembali ke persaraan kerana ia tidak begitu sesuai. Tetapi sekarang ini mungkin sudah waktunya, untuk membawa kembali konsep berusia 90 tahun ini dari Einstein, kerana dapat memberikan percepatan pengembangan Alam Semesta ini. Ini adalah gambaran yang sangat mudah untuk bagaimana anda dapat memperoleh pecutan ini, tetapi tidak menyelesaikan semuanya. Terdapat beberapa aspek yang sangat membingungkan. Apa yang anda fikirkan jika anda melakukan perhitungan naif adalah bahawa ia harus mempercepat Alam Semesta, tetapi semestinya sudah mulai mempercepat Alam Semesta sejak dari saat pertama, dan kita tidak akan mempunyai Alam Semesta yang kita lihat hari ini jika itu berlaku . Sebenarnya, kita tidak akan dapat memperoleh bintang dan galaksi serta struktur yang kita lihat di Alam Semesta. Oleh itu, untuk beberapa sebab harus jauh lebih lemah daripada yang kita anggap sebagai nilai semula jadi. Oleh itu, mungkin itu jawapannya, tetapi kami tidak faham mengapa ia begitu lemah, berbanding dengan apa yang kami fikirkan seharusnya. Untuk mengatasinya, orang-orang datang dengan idea-idea lain ini, idea kepintaran, atau bahan ke-5 ke Alam Semesta di mana ia bertindak seperti pemalar kosmologi, tetapi ia berubah mengikut masa, dan ia dapat bermula dengan sangat lemah dan sekarang hari ini ia dapat mendominasi pengembangan Alam Semesta. Oleh itu, ini adalah idea yang menarik, tetapi tidak ada yang benar-benar mempunyai idea asas pertama tentang bagaimana membuatnya berfungsi dengan tepat. Sekarang ini adalah konsep tetapi butirannya belum dikemukakan mengenai bagaimana ia timbul dari fizik. Oleh itu, perkara lain yang sangat kami minati. Kemungkinan lain adalah cara kami menganalisis data, dengan mengatakan, baik, graviti adalah daya tarikan, ia diberikan oleh Teori Relativiti Umum Einstein. Mungkin ada yang rosak di sana. Mungkin apa yang kita lihat adalah perincian teori graviti ketika kita memahaminya. Orang-orang telah menghasilkan idea yang melibatkan dimensi tambahan misalnya. Daripada hanya tiga dimensi di ruang, mungkin ada beberapa dimensi tambahan di ruang, dan graviti itu secara beransur-ansur membocorkan ke dimensi tambahan ini di ruang dan itu menjadikannya lebih lemah dan itu akan bertindak bertentangan dengan graviti dan memberi kita percepatan . Oleh itu, kita mempunyai semua kemungkinan yang sangat menggembirakan untuk bagaimana fizik boleh berubah dan kita tidak tahu yang mana. Oleh itu, apa yang kita perlukan adalah pemerhatian yang sangat terperinci mengenai pemetaan pengembangan Alam Semesta misalnya melalui supernova, bintang-bintang yang meletup ini - dan ada kaedah lain juga - untuk benar-benar mencuba dan memutuskan, bagaimana kita akan menulis semula buku teks fizik ; ke arah mana kita perlu mula memadam dan menulis perkara baru. Oleh itu, sangat menarik bagi para saintis yang mempunyai teka-teki yang menghadapinya seperti ini.
Fraser: Bilakah misi ini dirancang untuk dilancarkan? Bilakah mereka mesti beroperasi?
Linder: Jadi NASA dan Jabatan Tenaga AS telah bersetuju untuk bekerjasama untuk meletakkan misi ke orbit. Nama umum untuk itu dipanggil Misi Tenaga Gelap Bersama. Dan kini ada kajian yang sedang dilakukan untuk bagaimana seseorang merancang teleskop ruang angkasa seperti itu. Dan kami berharap sekiranya orang ramai menunjukkan minat yang tinggi, dan masyarakat profesional - seperti Akademi Sains Nasional, yang mengesyorkan misi tersebut. Sekiranya mereka terus menyokong ini, maka kami berharap kami dapat terus maju dan melancarkannya dalam masa sekitar 6-7 tahun. Oleh itu, sangat mungkin para pelajar di sekolah sekarang mengetahui jawapan kepada perkara-perkara dalam 6-7 tahun yang pada masa ini tidak ada saintis profesional yang tahu apa jawapannya. Oleh itu, adalah sangat menggembirakan untuk dapat memberitahu pelajar dan dapat memberitahu orang ramai: anda akan mengetahui perkara 6-7 tahun dari sekarang sehingga kami tidak tahu apa jawapannya sekarang. Anda akan menjadi lebih pintar dalam 6 atau 7 tahun daripada sekarang. Oleh itu, ini adalah usaha yang sangat menarik untuk berada di tengah-tengah.
Fraser: Dan jika anda mempunyai jalan, adakah kematian panas yang panas, atau kematian yang sejuk?
Linder: Saya rasa perkara utama yang saya mahukan adalah jauh. Oleh itu, kita tahu hujung Alam Semesta tidak akan berlaku sekurang-kurangnya 10-an bilion tahun - tentang jangka masa yang kita telah lalui di Alam Semesta - jadi tidak ada masalah yang harus kita bimbangkan dalam semalam, tetapi saya tidak tahu apa yang akan menjadi penyelesaian terbaik. Anda boleh berpendapat bahawa sesuatu seperti penggulingan Teori Graviti Einstein dan kerangka fizik yang sama sekali baru, dan wilayah baru untuk diterokai. Itu mungkin hasil yang paling menarik di mana anda mungkin mempunyai pelbagai kemungkinan yang timbul. Tetapi seperti yang anda nyatakan, nasib Alam Semesta yang benar-benar menarik imaginasi kita, dari semua orang, dari para saintis hingga anak-anak sekolah.
