우주의 미래 운명은 어떻게 될까요?

우리는 운명이다!

아무리 생존과 번식을 위해 노력해도 모두 헛수고가 될 것입니다. 우리에게는 기후변화를 해결하고, 핵무기를 폐기하고, 살인적인 인공지능의 출현을 막을 수 있는 능력이 있지만, 결국 우리의 종말은 옵니다.

이 모든 것은 물리 법칙에서 비롯됩니다. 우리 집, 즉 지구, 태양계, 우주 전체의 수명은 유한하기 때문에 모든 것이 파괴될 것입니다. 우주는 거대한 폭발로 멸망할 수도 있고, 거대한 찢김으로 멸망할 수도 있다. 그러나 현재의 관찰에 따르면 우주는 우울한 암흑기로 나아갈 가능성이 더 높습니다. 천체나 원자는 더 이상 존재하지 않을 것이며 우주는 결국 어둡고 차가운 텅 빈 곳이 될 것입니다. 기본 입자의 속도와 가끔 입자가 충돌하여 희미한 빛을 생성하는 것 외에는 우주에서는 아무 일도 일어나지 않습니다.

이게 사실인가요?

지적 생명체가 개입하지 않으면 우주의 운명이 어떻게 될지 먼저 이해하는 것이 좋습니다.

지구의 종말

지구부터 분석을 시작해 보겠습니다. 지구의 나이는 약 46억년으로 태양이나 태양계의 다른 천체들과 거의 같은 나이입니다. 우리가 삶에 필요한 거의 모든 빛과 열의 원천인 태양은 이제 중년에 접어들었습니다. 이는 지구상의 생명체가 행복하게 살아갈 수 있는 기간이 아직 40억 년 이상 남았음을 시사하는 것 같습니다.

그러나 이는 사실이 아니다.

태양은 점차 자체 수소 연료를 소비하면서 점점 더 뜨거워질 것이며, 결국 이러한 온난화 추세는 지구의 생명을 위협하게 될 것입니다. 미래에는 지구의 평균 기온이 1000년마다 몇 ℃씩 올라갈 것이다. 수억 년 안에 적도 부근의 해수면 온도가 80°C에 가까워져 지구 대부분이 사람이 살 수 없게 될 것입니다. 당시의 삶은 이 큰 변화에 적응하기 위해 최선을 다하겠지만, 최악의 상황은 아직 오지 않았습니다.

10억 년 안에 우리 지구는 뜨거운 허리케인이 바다 위로 불어오는 덥고 습한 지옥이 될 것이며, 대부분의 땅은 사막이 될 것입니다. 우주에서 보면 지구는 더 이상 아름다운 푸른 행성이 아니라 옅은 노란색 행성입니다. 적도 근처에 노출된 암석은 노란색 빛을 발산하고 하늘은 노란색 먼지로 가득 차 있습니다. 서기 12억년이 되면 그때의 지구는 동물도 식물도 없고 온수 웅덩이에 사는 내열성 박테리아만 일부 존재하는 과거의 고대 지구와 똑같아질 것이다. 결국, 남은 바다는 끓게 될 것입니다. 약 50억년 후에 태양은 팽창하여 적색거성이 되어 수성과 금성을 삼키고 지구 표면까지 확장될 것입니다. 그 때에는 땅의 바위들이 붉게 빛날 것입니다. 그리고 이 시점에서 지구상의 생명의 이야기는 끝납니다.

스타의 파괴

스타는 어떨까? 별이 없으면 에너지를 공급할 수 없고 생명이 유지될 수 없습니다. 그러나 불행히도 모든 별에는 수명이 제한되어 있습니다.

큰 별의 수명은 수천만 년에서 수십억 년에 이르며, 작은 별의 수명은 수조 년을 초과할 수도 있습니다. 새로운 세대의 별들이 계속해서 탄생하겠지만, 결국 우주에서 새로운 별을 형성하기 위한 모든 원자재는 고갈될 것입니다. 마지막 별은 전체 우주의 약 85%를 차지하는 우주에서 가장 흔한 유형의 별인 저질량별, 즉 적색 왜성이 될 것입니다. 적색왜성은 수명이 매우 길다. 일부 적색왜성은 태양 수명의 2,000배가 넘는 약 20조년 동안 지속된다. 적색 왜성을 공전하는 행성은 생명체에 적합한 조건을 갖추고 있어 생명체가 충분히 오래 존재할 수 있습니다.

하지만 적색 왜성에게도 수명이 있습니다. 약 200조년 후에 마지막 적색왜성은 어두워질 것이다. 그 이후로 적색 왜성을 포함한 우주의 모든 별은 죽었고 백색 왜성, 중성자별, 블랙홀과 같은 희미한 잔재만 남았습니다. 우주는 거의 차갑고 어둡습니다. 이전에 살아남은 생명체가 있었다고 해도 햇빛이 없는 날은 견디기 어려울 것입니다.

우주의 종말

별이 사라졌으니 우주는 어떨까요? 우리는 여기서 미지의 영역에 직면하고 있으며 무슨 일이 일어날지 완전히 확신할 수는 없지만 추측할 수는 있습니다.

한 가지 견해는 우주가 중력에 의한 우주 팽창을 멈출 때까지 늦출 수 있을 만큼 충분한 물질(암흑 물질 포함)과 에너지를 가지고 있어야 하며, 그러면 우주는 우주처럼 차례로 수축한다는 것입니다. 빅뱅. 이 결말은 "The Big Squeeze"라고 불립니다.

대규모 압박의 결과와 더불어 우주 팽창을 가속화하는 현재의 암흑에너지가 언젠가는 더욱 강력해질 수 있다는 전망도 나온다. 일부 과학자들은 더욱 강력해지는 암흑에너지(유령에너지)가 우주 전체를 원자 하나하나 완전히 찢을 것이라고 분석했다. 이 재앙적인 결과를 "The Great Rip"이라고합니다.

그러나 현재 관측 결과에 따르면 미래의 우주는 큰 압박이나 큰 파열도 없을 가능성이 높으며 우주는 영원히 팽창할 뿐이다. 이 우주의 결말은 온화한 것처럼 보이지만 배드 엔딩이기도 합니다. 미래의 우주는 극도로 비관적이고 지루하고 지루한 곳이 될 것입니다. 마지막 적색 왜성이 죽으면 우주에는 더 이상 별이 존재하지 않게 됩니다. 또 다른 유형의 희미한 물체인 갈색왜성(목성보다 약간 크지만 별이 되기에는 충분한 물질이 없는 행성)이 우주를 지배할 것입니다. 내부의 열은 일부 지능 문명을 수백억 년 동안 유지할 수 있습니다. 뒤에 남는 것은 백색왜성, 중성자별, 블랙홀 등 별의 죽음의 잔재입니다. 당시 광활한 우주를 탐색해 보면 가장 밝은 물체도 40와트 백열전구 정도의 밝기에 불과했다.

약 1000억년 뒤에는 갈색왜성도 죽게 된다. 우주에는 아직 백색왜성과 중성자별, 죽은 행성이 있지만 백색왜성과 중성자별, 행성을 구성하는 입자에도 수명이 있다. —— 중성자는 양성자로 붕괴되고, 양성자는 붕괴됩니다. 양성자의 붕괴주기는 매우 길지만 양성자의 반감기가 약 1041년이라면 약 3×1043년 후에 백색왜성, 중성자별, 행성은 더 기본적인 입자로 붕괴되고 블랙홀만 남게 된다. 우주는 블랙홀 시대로 접어들게 된다.

블랙홀은 우주의 마지막 보초가 될 것이지만 블랙홀도 불멸의 존재는 아닙니다. 호킹 복사를 통해 그들은 질량을 잃고 결국 우주의 마지막 가시광선 폭발인 폭발로 사라집니다. 결국, 약 1.7×10106년이 지나면 모든 블랙홀은 증발하고 우주는 "암흑시대"로 진입하게 되며, 이때에는 우주에 원자가 전혀 남지 않게 됩니다. 나머지는 광활한 공간을 여행하는 광자와 기타 기본 입자입니다. 그 외에는 더 이상 아무 일도 일어나지 않습니다.

새로운 살 곳 찾기

그렇다면 우리가 또 무엇을 할 수 있을까요? 인생은 이 슬픈 운명을 받아들여야 할까요? 우리는 이 운명을 어쩌면 무기한으로 연기할 수 있을까요? 이것은 어려운 일처럼 들리지만, 아무것도 하지 않는다면 우리는 죽음에 직면하게 될 것입니다.

애당초 태양의 변화로 인한 멸종은 피할 수 있다. 태양이 따뜻해지면 우리는 화성, 목성, 토성의 달 등 태양으로부터 더 멀리 이동할 수 있습니다. 예를 들어, 지금으로부터 약 30억 년 후, 토성의 위성 타이탄은 온화한 기후와 물이 있는 천국일 수 있으며, 두꺼운 대기는 어떤 치명적인 방사선으로부터도 보호해 줄 수 있습니다.

우리가 지구에 아주 애착을 갖고 있다면 지구를 새롭고 더 먼 궤도로 이동할 수도 있습니다. 우리는 소행성이나 혜성을 지구에 매우 가깝게 밀고 지구가 뜨거운 태양의 손아귀에서 벗어날 수 있도록 중력을 끌어당길 수 있습니다.

그러나 우리가 얻은 것은 30억~40억년에 불과하다. 태양이 죽은 후, 우리의 미래 후계자들은 여전히 ​​인간이건, 대체 종이건, 인공 지능이건 간에 새로운 에너지체가 필요할 것입니다. 하지만 적색왜성과 갈색왜성도 영원히 존재하는 것은 아닙니다. 그때까지 우리의 후계자들은 문명을 유지하기 위해 에너지를 얻기 위한 새로운 방법을 찾아야 할 것입니다.

그러나 우주의 팽창이 계속 가속화된다면 시간이 지날수록 우리가 성간 공간에서 사용할 수 있는 막대한 양의 물질과 에너지는 결국 우리를 빛의 속도를 넘는 속도로 남겨두게 될 것이다. , 그리고 우리는 그것들을 결코 이용할 수 없을 것입니다. 그때가 되면 미래 인류가 사용할 수 있는 자원의 범위는 극도로 제한될 것입니다. 그럼 무엇을 해야 할까요?

에너지를 효율적으로 수확하는 방법이 있습니다. 1960년 미국 프린스턴 대학의 물리학자인 프리먼 다이슨은 진보된 지능 문명이 별의 에너지 방출의 대부분 또는 전부를 포착하고 보존하기 위해 별을 둘러싸는 거대한 구형 구조를 건설할 수 있다고 믿었습니다. 이런 건물을 '다이슨 스피어(Dyson Sphere)'라고 부른다. 우주의 블랙홀 시대에도 지적 생명체는 유사한 다이슨 구체를 만들어 블랙홀 사건 지평선의 진공 상태에서 가상 입자에 의해 생성되는 방사선의 일종인 호킹 방사선과 같은 블랙홀에서 방출되는 에너지를 수집할 수 있습니다. 매우 약한 복사입니다. 약간 더 큰 블랙홀에서 생성되는 호킹 복사는 절대 영도보다 약간 높은 온도를 가진 물체에서 생성되는 복사와 동일합니다. 하지만 어두운 미래에는 우리가 할 수 있는 모든 것을 동원해야 합니다.

그러나 앞서 언급했듯이 블랙홀은 호킹 복사로 인해 결국 사라지게 되고, 그러면 지능을 갖춘 생명체가 사용할 수 있는 에너지는 더 이상 존재하지 않게 된다. 그렇다면 미래에도 지적 생명체가 살아남을 희망이 있을까?

이 우주에서 탈출

일부 과학자들은 우리 우주가 더 이상 어떤 생명체도 생존하기에 적합하지 않을 때 새로운 우주로 이동할 수 있다고 믿습니다. 미래의 인류는 암흑시대가 오기 전에 장기적인 탈출 계획을 세워야 할 것입니다. 새로운 우주로 나아가는 것이 우리의 유일한 희망이 될 것입니다.

과학자들은 우주의 탄생은 자연적인 사건이기 때문에 일정한 물리학 법칙을 따라야 하며, 충분히 발전한 지능문명이라면 이러한 법칙을 바탕으로 새로운 우주를 창조할 수 있을 것이라고 믿고 있다. 더욱이 주류 우주론자들은 하나 이상의 우주가 있으며 빅뱅은 더 큰 시공간의 일부에서만 발생했다고 믿습니다. 이는 우리 우주가 죽으면 하나를 만들 수 있다는 것을 의미합니다. 다른 우주로 가는 웜홀.

이것이 쉽지 않습니다. 새로운 우주를 만들거나 다른 우주에 도달하기 위해 웜홀과 같은 터널을 만드는 데는 엄청난 양의 에너지가 필요합니다. 이 에너지는 태양계만큼 큰 입자 충돌기가 생성하는 에너지와 동일하거나 별 전체 또는 블랙홀의 에너지와 동일할 수 있습니다. 이러한 엄청난 양의 에너지는 진보된 지능 문명의 에너지 대부분을 소비할 수 있으며, 이를 완료하려면 수천 년, 심지어 수만 년의 작업이 필요하며 사용되는 기술은 상상할 수 없을 정도로 복잡하고 거대할 것입니다. 이것은 우주에서 가장 위대한 엔지니어링 프로젝트가 될 것입니다.

물론 다른 가능성도 있습니다. 몇 년 전, 스위스의 대형 강입자 충돌기가 열리려고 했을 때, 일부 회의론자들은 그것이 얼음이 물로 변하는 것과 유사한 공간과 시간의 구조 변화인 "상전이"를 우연히 촉발할 것이라고 믿었습니다. 지구를 빛의 속도로 변화시켜 우주 전체 자체의 구조를 변화시키고, 이는 궁극적으로 우주를 암흑시대로 향하지 않고 다시 젊게 만들 수도 있다. 그러나 대형 강입자 충돌기의 에너지가 충분히 높지 않다는 것은 분명합니다. 아마도 미래에는 진보된 지능문명이 더욱 강력한 입자가속기를 생산하여 우주의 위상변화를 촉발함으로써 우주의 미래를 다른 길로 이끌게 될 것이다.

물론 모든 계획은 실제로 우주를 구하기 위한 것이 아니라 우주의 생명을 구하기 위한 것입니다. 생명을 영원한 길로 유지하는 방법을 찾는 것은 모든 지적 생명체가 추구해야 할 궁극적인 목표입니다.