Может ли моя развитая цивилизация остановить расширение вселенной?

Это, безусловно, вопрос, над которым много думали. Хупер (2018) предположил, что цивилизация типа III может быстро перемещаться из своего дома и строить сферы Дайсона вокруг звезд в других скоплениях галактик. Идеальный диапазон – звезды$0.2M_{\odot}<M<1M_{\odot}$, так как они живут достаточно долго, чтобы быть полезными, но достаточно массивны, чтобы не производить незначительное количество энергии. Хупер подсчитал, что, если предположить, что эффективность сферы Дайсона составляет$\eta=1$, цивилизация могла захватывать и возвращать звезды в настоящее время до$d=65\text{ Mpc}$прочь, если предположить, что они движутся наружу со скоростью$v=0.1c$. Это сделало бы большую часть сверхскопления Девы доступной.

Некоторые недостатки:

1. Это всего лишь план смягчения расширения, а не его прекращения. Это значительно увеличило бы количество материала, которое цивилизация могла бы удерживать гравитационно связанными после того, как другие галактические скопления начнут удаляться, но это эффективно только в ограниченном объеме пространства.
2. Он не затрагивает небарионную материю (темную материю и темную энергию) или такие объекты, как газовые облака — другими словами, подавляющее большинство Вселенной. Мы можем получить только избранное подмножество звезд и все, что находится на орбите вокруг них. Это та же самая проблема, с которой вы сталкиваетесь, когда пытаетесь переместить всю галактику, просто перемещая звезды .$^{\dagger}$

С другой стороны, реальное прекращение расширения Вселенной потребовало бы изменения плотности энергии Вселенной во всех точках пространства. Средняя плотность должна быть ниже критической плотности, и мы не можем просто вызвать материю или энергию из воздуха (разреженного вакуума?) — это закон физики. Цивилизация может смягчить последствия расширения, только увеличивая доступную ей материю с течением времени до бесконечности — и, как показал Хупер, это может быть значительным, возможно, увеличив массу Местной группы на три порядка! Но в бесконечной вселенной проблема кажется неразрешимой.

$^{\dagger}$Что касается двигателей Шкадова, Хупер отмечает, что их эффективность будет слишком низкой, чтобы этот маршрут был возможным в нашем сценарии.

Общая теория относительности утверждает, что расширение Вселенной обусловлено космологической постоянной, однородным распределением энергии повсюду во Вселенной; Я понятия не имею, как цивилизация может попытаться повлиять на эту плотность энергии, как и никто другой. Втянуть несколько галактик во взаимное гравитационное влияние (чтобы они не разлетелись) кажется вполне выполнимым для цивилизации с достаточным количеством шкадовских двигателей и силы воли; в конце концов, предполагается, что дочерняя галактика Млечный Путь/Андромеда не будет разорвана на части, поэтому все, что вам нужно сделать, это повторить это с таким количеством галактик, сколько вы сможете захватить, прежде чем более далекие уйдут слишком далеко, чтобы вернуться из них. .

Однако на самом деле это не предотвращает тепловую смерть.

Если бы однажды Вселенная внезапно прекратила расширяться, естественное физическое развитие ее содержимого все равно было бы направлено к термодинамическому равновесию. Звезды по-прежнему сгорают, все горячее выравнивается с температурой окружающей среды, у Вселенной заканчиваются пригодные для использования цивилизациями градиенты тепла, из которых можно извлечь работу, и в конечном итоге она входит в состояние однородной температуры и максимальной энтропии.

Сфера Дайсона не может быть идеально изолирована и, за исключением какой-то экстраординарной технологии хранения энергии далекого будущего, будет выделять энергию в виде тепла. Даже если у вас есть волшебные батареи бесконечной продолжительности, если цивилизация вообще хочет что-то делать с этой энергией, ей придется прогонять ее через некоторые процессы, эффективность которых будет далеко не идеальной (второй закон термодинамики ограничивает КПД тепловой машины на основе температура; теоретически было бы идеально при абсолютном нуле, но вы не можете достичь этого). И если вы не используете энергию для чего-то, зачем вам держать ее при себе?