Краткое погружение в тепловую смерть Вселенной

Сеттинг: Современная Земля; технология не более продвинута, чем то, что разумно в течение следующих тридцати лет.

Предпосылка: На Земле обнаружено доисторическое (и сломанное) инопланетное устройство, и исследователи определяют, что оно было построено для путешествий во времени или телепортации (или того и другого).

Ученые реконструируют устройство, чтобы создать грубую (и функциональную) версию. Они посылают объекты и могут их получить.

Технические характеристики: Человеческая версия устройства на самом деле отправляет объекты в далекое будущее (т. е. на 1 х 10 гуголов в степени гуголтов), далеко за пределы тепловой смерти Вселенной. Они появляются в пустом (межгалактическом) пространстве и вытесняют любые атомы, которые могут там присутствовать.

Вопрос: Какие эффекты/силы будут испытывать эти объекты в мертвой вселенной и какой эффект их внезапное присутствие окажет на вселенную, которая уже давно достигла стабильной/максимальной энтропии?

Точнее, сможет ли астронавт в современном скафандре продержаться в такой среде больше нескольких секунд?

Я рекомендую книгу Стивена Бакстера « Время многообразия» , в которой фактически исследуется, на что может быть похожа такая концепция.
Очень интересный вопрос. Хороший!
Чую противоречие. Вы сказали, что они способны извлекать объекты после тепловой смерти Вселенной? Один живой человек означает, что тепловой смерти Вселенной еще не произошло, просто потому, что наше дыхание — это химическая реакция, производящая тепло/энергию, не говоря уже о многих других телесных процессах, которые происходят постоянно.
Вы говорите, что через 10 ^ 10 ^ 100 лет? Потому что, согласно некоторым теориям, новый Большой взрыв может произойти примерно через 10^10^56 лет из-за случайных квантовых флуктуаций или квантового туннелирования.
Он имеет в виду, что вселенная уже находится в состоянии тепловой смерти за мгновение до появления астронавта. Так что технически вселенная перестанет находиться в состоянии тепловой смерти, когда появится астронавт, и вернется к тепловой смерти, когда он вернется. На самом деле это была бы очень страшная ситуация: ни света, ни точки отсчета, ни показаний ваших датчиков или приборов, ничего …
Здесь может быть интересен рассказ Джорджа Р. Р. Мартина «Ни разноцветные огни звездного кольца» , хотя совпадение здесь лишь приблизительное (не буду портить рассказ объяснением возможной разницы).
@XandarTheZenon Я имею в виду, что они отправляют объект из настоящего с помощью устройства, а затем возвращают его в настоящее время с помощью того же устройства.
А, это имеет больше смысла.

Ответы (4)

Если Теория Великого Объединения верна , то к тому времени, которое вы упомянули, во Вселенной вообще не осталось бы атомов. Это произойдет из-за распада протона .

К этому времени, вероятно, все черные дыры также испарятся из-за явления, известного как излучение Хокинга . Возможно, даже фотоны могут распадаться на более легкие частицы.

Если эти теории верны, то Вселенной вообще не осталось бы. Возможно, даже не пространство и время. Согласно некоторым теориям пространство и время не могут существовать без материи, в то время как другие утверждают, что ткань пространства-времени может существовать независимо от существования материи. Мы просто еще не знаем.

Если бы некоторые из теорий о внутренней реальности материи и пространства-времени оказались верными, все физические объекты (включая фотоны) испарились бы , и сама ткань пространства-времени была бы обернута к тому времени.

Что говорит о том, что к тому времени Вселенная уже перестала бы существовать.

Также прочитайте эту статью. Я нашел это очень информативным.

Примечание. Эта статья (упомянутая выше) была написана в 2010 году. Несмотря на то, что она очень интересна и информативна, не делайте поспешных выводов, основываясь только на этой статье. Прочтите ее, чтобы расширить свои общие знания о математических моделях судьбы Вселенной.

Спасибо, я даже не предполагал, что атомы могут так распадаться в такие огромные промежутки времени. Я отмечу это как ответ, если не получу другой сверхподробный ответ в течение следующих 24 часов.
Когда вы растягиваете время до таких астрономических уровней, как вы предложили в своем вопросе, все наши текущие знания исчезают в забвении и догадках. По сути, наше понимание судьбы Вселенной зависит от теории великого объединения, которая будет использовать как квантовую механику, так и общую теорию относительности. Это еще не достигнуто...
"Мы просто еще не знаем" - нет, но если мы побудем достаточно долго, то можем узнать :)
Ударение было на еще в этом предложении ;)
@AvrohomYisroel Плюсы: вам удается пережить тепловую смерть Вселенной и собрать полезные данные. Минусы: Ты сейчас очень, очень одинок. :-(
Будьте очень, очень осторожны с этой статьей National Geographic. За прошедшие с тех пор шесть лет, похоже, появилось не так уж много доказательств, подтверждающих представленные там идеи о предсказанном пороге в 5 миллиардов лет.
@corsiKa — « О, это протон? Нет. Подождите, это не так». — Повторяйте в течение следующих бесконечных лет.
@ HDE226868: Да, я с тобой согласен. Я не основывал на этом никаких критических постулатов. Я предложил OP прочитать его, так как нашел его очень информативным и интересным. И да, я согласен, что эта статья основана на слишком надуманной идее. Некоторые другие статьи помещают оценку времени конца вселенной в 10 5 0 - 10 7 0 лет или около того, когда произойдет Великий Разрыв , разорвавший все частицы, не оставив после себя ничего . = вся материя нашей вселенной вернется к своему происхождению (небытию)
@YoustayIgo Я понимаю, что вы не основывали на этом ничего важного; Я аплодирую вам за это. Я просто хотел убедиться, что люди не ошиблись. (Кстати, вы можете использовать {}для л А Т Е Икс чтобы получить более одного числа в экспоненте, так $10^{50}$что вы получите 10 50 .)
Хаха! Да, я понимаю. Без обид. Латекс для меня всегда головная боль. Да, я согласен с тем, что люди могут сделать неверное представление из этой статьи. Я думаю, что я должен добавить напоминание с ним.

Я предполагаю, что вы говорите о классической тепловой смерти, а не о каких-либо других теориях, возникающих время от времени (например, о «большом разрыве»). В этом случае для всех практических целей Вселенная после тепловой смерти мало чем отличалась бы от космического вакуума, существующего сегодня.

Основные отличия заключались бы в том, что (i) не было бы ни звездного света, ни света, ни какой-либо материи, и (ii) не было бы обнаруживаемого космического микроволнового фонового излучения или вообще какого-либо обнаруживаемого излучения любого рода. Все излучение на самом деле все еще там, просто Вселенная сильно расширилась с сегодняшнего дня, и излучение расширилось вместе с ним, преобразовав его в такие огромные длины волн и низкую интенсивность, что его невозможно было бы обнаружить. С другой стороны, материи действительно больше нет. Все это очень давно превратилось в черные дыры, которые затем испарились в электромагнитное излучение в течение триллионов и триллионов лет; это излучение с тех пор растянулось вместе со всем другим излучением.

Таким образом, вселенная, которую они найдут, будет черной — полностью и совершенно черной за пределами всякого представления о черноте, и холодной — полностью и совершенно холодной за пределами всякого представления о холоде. Но поскольку в наше время космос уже довольно холодный и черный, скафандры, которые у нас уже есть, вполне подойдут для выживания в нем какое-то время.

Что касается влияния астронавтов на Вселенную: ну, они излучают много инфракрасного излучения вместе со своими радиосигналами и любым видимым светом от ламп, которые у них с собой. Это излучение будет распространяться от их положения со скоростью света и продолжать распространяться практически вечно, хотя, по общему мнению, не пройдет много времени, прежде чем оно также растянется до необнаружимо длинных длин волн и до всех практических возможностей. цели исчезают.

Они также, скорее всего, оставят после себя несколько атомов, даже если каким-то образом вернутся из-за утечек газа, топлива, частиц пыли и тому подобного. В отсутствие каких-либо черных дыр эти атомы будут жить довольно долго, но, вероятно, в конечном итоге они распадутся на электромагнитное излучение в результате того или иного процесса. Хотя, если они оставили общий заряд, может остаться несколько электронов, которые никогда не смогут распасться, потому что во всей остальной Вселенной не осталось протонов. Это крошечный след, который можно оставить во Вселенной, но он останется на всю вечность.

«Хотя, если они оставили общий заряд, может остаться несколько электронов, которые никогда не смогут распасться, потому что во всей остальной Вселенной не осталось протонов» — если они это сделают, тогда должно быть соответствующий положительный заряд где- то еще в остальной части будущей Вселенной. А именно, положительный дисбаланс, возникающий в результате их повторного появления в наши дни с меньшим количеством электронов, чем они ушли!
«полностью и совершенно холоден за пределами всякого представления о холоде» — вакуум не холоден. В нем нет ничего, что могло бы быть холодным. Если бы вы были в вакууме, вам пришлось бы гораздо больше беспокоиться о перегреве, чем о переохлаждении.
@RobWatts: ну, вселенная тепловой смерти холодна в том смысле, что если бы вы находились с ней в тепловом равновесии, ваша температура была бы чрезвычайно низкой (энергия нулевой точки или что-то еще - космическое фоновое излучение ничего не стоит). Он не кажется холодным, потому что вы никогда не будете близки к тепловому равновесию с ним до тех пор, пока вы не умрете.
@SteveJessop отличное замечание! Так что в конце концов все их следы будут потеряны!
@RobWatts, в этом что-то есть - космический микроволновый фон. В настоящее время это около 3 кельвинов (т.е. 3 градуса выше абсолютного нуля), и объект, находящийся вдали от галактик, будет очень медленно приходить в равновесие с этим. Через десять с лишним лет эта радиация все еще будет там, просто станет намного холоднее.
Гугол - это не число! Я принимаю это как протест. (Пожалуйста, не отвечайте на этот комментарий, моя стойка может быть изменена.)
@SteveJessop, хотя вполне может быть, что эти положительные заряды находятся за пределами космического горизонта отрицательных зарядов, оставленных астронавтами, и в этом случае они действительно будут длиться вечно.
@Nathaniel: Мне было интересно об этом, а также о том, может ли это случиться даже без путешествий во времени, что положительный и отрицательный заряды будут разделены таким образом.

Простой ответ заключается в том, что мы просто не знаем.

Скорее всего, вы окажетесь в самом жестком вакууме из когда-либо измеренных, какое-то время поживете в своем скафандре, а затем исчезнете.

Как только вы исчезнете, слегка заряженная область, из которой вы сбросили кучу атомов, фотонов и тому подобного, постепенно рассеется и вернется обратно к тепловой смерти в виде короткого и слабого импульса чего-то на фоне бескрайнего небытия.

С другой стороны, если к тому времени вся вселенная перестала существовать... ну, этого явно не могло произойти, поскольку вы куда-то путешествовали...

Зачем тебе исчезать? Из-за чего это произошло?
Это было бы хорошо для сюжета рассказа. Тот факт, что вы куда-то путешествовали, означает, что вы только что подтвердили то, что раньше было невозможно проверить. Это все равно, что войти в горизонт событий черной дыры и вернуться невредимым.
@Michael: Тим не имеет в виду, что среда тепловой смерти заставит вас исчезнуть, он просто имеет в виду предпосылку вопроса. Объект отправляется вперед во времени, а затем извлекается . Таким образом, с точки зрения пункта назначения он появляется, а затем исчезает.
Да, @SteveJessop сделал это за один раз :)

Точнее, сможет ли астронавт в современном скафандре продержаться в такой среде больше нескольких секунд?

Ох уж этот бедный космонавт.

В дополнение к другим превосходным ответам о состоянии вселенной (или отсутствии состояния) в далеком будущем, есть еще проблема Большого разрыва .

Расширение Вселенной ускоряется. Это означает , что пространство между всем становится больше , как поверхность расширяющегося воздушного шара, за исключением того, что поверхность представляет собой трехмерное пространство. Если он будет продолжать ускоряться, как кажется, в конце концов он будет ускоряться так быстро, что преодолеет фундаментальные силы, удерживающие все вместе .

Во-первых, гравитация будет преодолена. Галактики развалятся. Затем солнечные системы. Тогда звезды, планеты и другие тела, удерживаемые гравитацией, распадутся.

Тогда электромагнитные связи между молекулами будут преодолены и сложные структуры, такие как люди, будут разорваны. Тогда сами молекулы будут разорваны на атомы. Тогда их электроны будут потеряны.

В конце концов ускорение станет настолько быстрым, что сильное ядерное взаимодействие не сможет удерживать атомы вместе. Тогда протоны и нейтроны разделятся на кварки...

Вы поняли идею. В конечном счете, если ускорение продолжится, Вселенная будет расширяться быстрее скорости света. (Это нормально, потому что «скорость света» на самом деле является максимальной скоростью передачи информации между двумя точками в пространстве , само пространство не имеет такого ограничения). В этот момент никакая информация не может быть передана между двумя точками в пространстве, они слишком быстро удаляются друг от друга. Вселенная мертва.

Что это значит для нашего путешествующего во времени астронавта? Они тут же разрываются на облако элементарных частиц, разлетающихся во всех направлениях быстрее скорости света. Хорошая эпитафия. То же самое для любых инструментов, которые вы отправляете.

Это все согласно нашему нынешнему пониманию , и многое из этого является гипотетическим. Это понимание изменилось за последние несколько десятилетий из-за «открытия» Темной Энергии и Темной Материи , которые составляют около 95% энергии во Вселенной.

Мы уверены, что темная материя существует, мы можем видеть ее гравитационные эффекты, но мы не знаем, что это такое, но у нас есть несколько кандидатов. С другой стороны, темная энергия, мы понятия не имеем, что это может быть. «Темная энергия» на самом деле является заполнителем для «вселенная расширяется слишком быстро, и мы не знаем, почему».

На самом деле ответ таков: прямо сейчас мы не уверены в том, как будет выглядеть далекая Вселенная, потому что мы не знаем, что составляет около 95% Вселенной .

Ускорение происходит из-за уменьшения плотности, сдерживающего его обычной гравитацией. Идея «большого разрыва» давно устарела и повторяется в научных шоу только потому, что звучит круто.
@ JDługosz Нет, Большой разрыв определенно возможен. Вот профессор физики Эд Коупленд из Ноттингемского университета, говорящий о темной энергии и Большом разрыве . Он справится с задачей лучше, чем я, объясняя, почему на столе стоит Большой Разрыв. Это видео 2014 года, совсем свежее. Он начинает говорить конкретно о текущих наблюдениях, подтверждающих Большой Разрыв, примерно в 15:00, хотя и надеется, что они неверны.
Краткое погружение в тепловую смерть Вселенной
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v