Закончится ли Вселенная остановкой времени?

Есть несколько теорий о том, как Вселенная может закончиться, когда время остановится. Проблема космологии и некоторых других разделов теоретической физики в том, что их нельзя ни доказать, ни воспроизвести, ни проверить. Это часто делает его скорее верой/религией, чем наукой. Так что, если вы заметили некоторую иронию в моем ответе, пожалуйста, это из-за этого.

Есть два типа теорий, которые фантазируют о конце вселенной к концу времен. Я свободно называю эти типы формульным типом и теориями трансцендентного типа.

Первую теорию я опишу лишь вкратце, потому что они все равно трансцендентны. Существует несколько моделей вселенной, которые описывают, как выглядит вселенная (или вселенные) и как они будут развиваться во времени. Проблема с этими моделями - переменное время. Если у вас есть бесконечное время или бесконечное количество вселенных, вы получите бесконечное количество возможностей, в результате чего все в конечном итоге произойдет. Итак, где-то во времени или во вселенной мы все станем неприлично богатыми и женимся на великолепной, умной, забавной, дружелюбной и т. д. женщине/мужчине, которая никогда не скажет «нет» (вам). Из-за этой аномалии ученые начали теоретизировать, что время должно когда-то закончиться. Если вы считаете, что эти модели верны, возможно, правы и ученые. Проблема в том, что сначала вы должны поверить, что модель верна.

Трансцендентальные теории объяснить немного сложнее, и я ненадолго перейду от астрономии к философии. В XVIII веке великий философ написал книгу о критике чистого разума (Kritik der reinen Vernunft). В этой книге он искал трансцендентальное учение о методе и элементах. Трансцендентальная часть его доктрины заключалась в том, что она должна была строиться на априорном знании, не основанном на опыте. Это была его чистая причина, потому что элементы и методы не испорчены (личным) опытом наблюдателя. Они верны сами по себе.

Почему это интересно? Потому что Кант (этот великий философ) сказал, что есть два трансцендентных элемента, пространство и время. Я пропущу место, но должен сказать что-то вовремя, потому что кто-то думает, что это может закончиться. Кант утверждает, что время есть априорный элемент знания в чистом виде. Кант использует пять причин, почему время универсально, а не эмпирически. Все они могут быть сведены к тому факту, что мы не можем видеть вещи/явления сосуществующими вместе или последовательно, когда нет концепции времени. Следовательно, время есть априорный элемент чистой формы.

Какое отношение это имеет к окончанию вселенной во времени? Теория, которую вы упомянули как тепловую смерть, является такой трансцендентной теорией. Теория утверждает, что Вселенная расширяется до тех пор, пока Вселенная не станет слишком большой, чтобы ее можно было нагреть за счет энергии, обеспечиваемой материей во Вселенной. Эта теория моделирует, что Вселенная подчиняется тем же правилам, что и любая термодинамическая система, и поэтому в определенный момент времени вся энергия, материя и температура равномерно распределяются в этой огромной Вселенной. Поскольку все распределено равномерно, звезды не образуются, и все процессы останавливаются. Поскольку состояние до, сейчас и после одинаково, ученые теперь определяют это как конец времени. Теории формул также заканчиваются тем, что делают некоторые теории о том, что время закончится.

Проблема этих теорий в том, что время никогда не закончится. По Канту, время есть априорный элемент чистого разума и будет существовать независимо от того, что мы наблюдаем. То, что состояние Вселенной не меняется, не означает, что времени не будет. Время просто остановилось. Теории, утверждающие, что время закончится, не соответствуют кантовской критике чистого разума, утверждающей, что время есть формальное условие всех явлений вообще.

Для более аналитической и гораздо менее философской версии ответа, чем у MacUserT, вот она.

Согласно MacUserT,

Какое отношение это имеет к окончанию вселенной во времени? Теория, которую вы упомянули как тепловую смерть, является такой трансцендентной теорией. Теория утверждает, что Вселенная расширяется до тех пор, пока Вселенная не станет слишком большой, чтобы ее можно было нагреть за счет энергии, обеспечиваемой материей во Вселенной. Эта теория моделирует, что Вселенная подчиняется тем же правилам, что и любая термодинамическая система, и поэтому в определенный момент времени вся энергия, материя и температура равномерно распределяются в этой огромной Вселенной. Поскольку все распределено равномерно, звезды не образуются, и все процессы останавливаются. Поскольку состояние до, сейчас и после одинаково, ученые теперь определяют это как конец времени. Теории формул также заканчиваются тем, что делают некоторые теории о том, что время закончится.

Моя проблема с этим утверждением заключается в том факте, что возможная тепловая смерть Вселенной является не столько трансцендентной теорией, сколько термодинамическим законом . Тепловая смерть Вселенной более тесно связана со временем жизни звезд во Вселенной, чем охлаждение равномерно распределенной температуры по всему пространству. По мере того, как галактики стареют, они содержат все меньше и меньше областей звездообразования, тем самым создавая все меньше и меньше звезд.

Меньше звезд означает меньше тепла, и когда последние звезды и белые карлики умрут и остынут соответственно, вся Вселенная, наконец, сможет достичь 0K. Это немаловажный временной масштаб, имейте в виду, что WD занимает около$10^{13}$лет только для того, чтобы остыть от своего исходного состояния до температуры, при которой они больше не будут излучать видимый свет, а значит, они могли бы пройти еще один$10^{20}$лет, чтобы достичь температуры, близкой к нулю Кельвина.

По поводу равномерного распределения температуры. В космосе уже есть достаточно однородное распределение тепла ~2,7К, это называется реликтовым излучением, и оно остывает со времен Большого взрыва, и нет источника тепла, который позволил бы повысить эту температуру в целом или в одном слово... энтропия. Космос слишком огромен, а источники тепла слишком... далеки... друг от друга, чтобы когда-либо влиять на что-либо, кроме чрезвычайно локальных условий.

Теперь о конце времен. Идея времени включает в себя передачу информации. Например, если вы отправляете радиопередачу на Луну и обратно, вы указываете, что с момента отправки до получения передачи прошло некоторое время. Этот процесс возможен, потому что существует температура выше 0 К, для распространения электромагнитных волн. Это означает, что когда температура всего пространства достигнет 0 К, не будет энергии для распространения электромагнитных волн. Таким образом, никакая информация не может быть передана, и время... останавливается.

Следовательно, Вселенная не закончится остановкой времени, потому что остановка времени является побочным продуктом «конца вселенной» из-за ее тепловой смерти.

Чтобы получить забавную версию ответа на этот вопрос , ознакомьтесь с рассказом Исаака Азимова « Последний вопрос » .