Ostateczny los naszego Wszechświata od dawna jest przedmiotem gorącej debaty. Czy będzie się rozszerzać na zawsze, stając się zamarzniętą, pustą otchłanią, czy też w końcu się zapadnie, rozpoczynając nowy początek? Chociaż teoria śmierci cieplnej dominuje w myśli naukowej od dziesięcioleci, nowe dowody na temat natury ciemnej energii tchną nowe życie w starożytną ideę: kosmologię cykliczną, znaną również jako Wielkie Odbicie.
Przyciąganie cyklicznego wszechświata
Kosmologia cykliczna sugeruje, że Wszechświat funkcjonuje w nieskończonych cyklach. Zamiast pojedynczej liniowej ścieżki od Wielkiego Wybuchu do wiecznego końca, model ten zakłada, że Wszechświat rozszerza się, następnie zwalnia, kurczy się pod wpływem grawitacji („Wielki Crunch”) i ponownie eksploduje, stając się kolejnym Wielkim Wybuchem.
Dla wielu kosmologów model ten oferuje eleganckie rozwiązanie najtrudniejszych pytań fizyki:
* Problem „przed”: Jeśli Wszechświat jest cykliczny, nie musimy już wyjaśniać, co wydarzyło się przed Wielkim Wybuchem; był to po prostu wynik poprzedniego cyklu.
* Problem zbiegu okoliczności: Jak zauważa laureat Nagrody Nobla Adam Riess, model cykliczny eliminuje „niesamowity zbieg okoliczności”, że znaleźliśmy się w tak specyficznej, sprzyjającej życiu epoce. W powtarzającym się Wszechświecie takie warunki nieuchronnie pojawią się prędzej czy później.
Dlaczego teoria straciła popularność
Pomimo swego matematycznego piękna teoria Wielkiego Odbicia straciła na popularności pod koniec XX wieku. Głównym powodem było odkrycie ciemnej energii.
Obserwacje wykazały, że Wszechświat nie tylko się rozszerza, ale robi to z przyspieszeniem. Proces ten, napędzany ciemną energią, wydawał się zbyt potężny, aby grawitacja mogła kiedykolwiek zostać pokonana. Przez długi czas powszechnie panowało przekonanie, że Wszechświat nieuchronnie osiągnie „śmierć cieplną” : stan, w którym ekspansja będzie trwać w nieskończoność, aż do rozpadu materii, zgaśnięcia gwiazd i przestrzeni zamienionej w zimną, ciemną, pustą przestrzeń.
Ponadto poważną przeszkodą była Druga zasada termodynamiki, zgodnie z którą entropia (chaos) w układzie zamkniętym musi zawsze rosnąć. Jeśli Wszechświat się kurczy, jak może spaść entropia? Chociaż teoretycy tacy jak Roger Penrose zaproponowali wyrafinowane modele – takie jak kosmologia konformalna cykliczna – w celu wyjaśnienia tego procesu, idee te są trudne do udowodnienia i są traktowane przez społeczność naukową z wielkim sceptycyzmem.
Nowa zmienna: Dane DESI
Krajobraz kosmologii zmienia się dzięki nowym odkryciom dokonanym przez Instrument spektroskopowy ciemnej energii (DESI). Tworząc największą w historii trójwymiarową mapę wszechświata, DESI dostarczyło zaskakującej obserwacji: ciemna energia może nie być siłą trwałą.
Najnowsze dane wskazują, że przyspieszenie ekspansji Wszechświata może słabnąć. Nie oznacza to, że Wszechświat już się kurczy, ale zasadniczo zmienia nasze rozumienie kosmicznej trajektorii.
„Powodem, dla którego ciemna energia może się zmienić, jest to, że za 10 miliardów lat może ona osłabnąć tak bardzo, że nastąpi proces odwrotny i zacznie wszystko cofać” – mówi astronom Katherine Heymans.
Wielka nieznana
Chociaż ponownie pojawia się możliwość Wielkiego Odbicia, naukowcy pozostają ostrożni. Stoimy w obliczu ogromnej luki w wiedzy: ciemna energia stanowi prawie 70% Wszechświata, ale wciąż nie rozumiemy, czym tak naprawdę jest i jak funkcjonuje.
Bez jasnego zrozumienia natury ciemnej energii wszelkie przewidywania dotyczące długoterminowej przyszłości kosmosu pozostają domysłami. Jak zauważa Adam Riess, dopóki nie zrozumiemy „silnika” powodującego ekspansję, „wszystkie zakłady mogą zostać uznane za nieważne”*.
Wniosek
Chociaż teoria śmierci cieplnej pozostaje wiodąca, możliwość osłabienia ciemnej energii po raz kolejny otwiera drzwi do modeli cyklicznych. Wkraczamy w nową erę kosmologii, gdzie Wielkie Odbicie nie jest już zapomnianym reliktem przeszłości, ale poważnym pretendentem do scenariusza ostatecznych losów naszego Wszechświata.
