Naukowcy przewidują Wielki Chłód. Zimną apokalipsę o kosmicznej skali
Przy zaledwie kilkunastostopniowych mrozach można było usłyszeć, że to "zimowy armagedon". Ta, przyznajmy, nieco przerysowana metafora jest jednak bardzo daleką i skromną kuzynką innego apokaliptycznego określenia z zimnem w tle. Chodzi o Wielki Chłód. I o koniec naszego wszechświata.
2026-02-23, 08:00
Czy wyczekiwany (przecież już końcówka lutego) kres zimy może stanowić okazję do przypomnienia – w największym skrócie i koniecznym uproszczeniu – hipotezy dotyczącej przyszłości kosmosu? Czemu nie. Zwłaszcza że teoria ta zakłada niewyobrażalną śmierć cieplną wszechświata: martwą apokalipsę, zimny kosmiczny cmentarz, rozpad niemalże wszystkiego.
Ale o jaki zimny koniec tu chodzi i jak się do niego możemy przygotować? (Uprzedźmy od razu: to drugie pytanie jest czysto retoryczne i służy jedynie dramaturgii – nie, nie możemy się przygotować).
Uwaga na entropię
Być może wszystko to przez drugą zasadę termodynamiki. Już w swoim najprostszym ujęciu nie brzmi ona niewinnie: w izolowanym układzie entropia (miara nieuporządkowania danego układu) nie maleje. Przykładem wzrostu entropii może być choćby wyrównanie temperatur – kiedy ciepło przepływa od ciał cieplejszych do zimniejszych.
W kontekście wszechświata, tego układu nad układami, ta termodynamiczna zasada zakłada nieuniknioną tendencję do rozpraszania energii i do zaniku energetycznych różnic. A kiedy entropia wszechświata osiągnęłaby swoje możliwe maksimum, zostałby również osiągnięty stan równowagi, równomiernego rozproszenia – kosmicznej martwoty.
Wybuch i jego skutki
Wizja tego opartego na drugiej zasadzie termodynamiki nieodwracalnego "energetycznego stygnięcia" sprawiła, że w połowie XIX wieku fizycy – Hermann Helmholtz czy William Thomson, znany bardziej jako lord Kelvin – zaczęli mówić o "śmierci cieplnej wszechświata". I już wówczas, na wiele dekad przed teorią Wielkiego Wybuchu, snuto rozważania (a przynajmniej robił to lord Kelvin) o tym, że teoretycznie musiał w historii kosmosu istnieć punkt początkowy owego "stygnięcia".
Intuicje te potwierdziły odkrycia z pierwszej połowy XX wieku: że wszechświat jest nieporównywalnie większy, niż dotychczas sądzono, i że ma swój przyprawiający o zawrót głowy zagadkowy początek. Teoria Wielkiego Wybuchu, bo o ten kosmiczny początek rzecz jasna chodzi, dodała do przewidywań o śmierci cieplnej kolejne argumenty.
Od Wielkiego Wybuchu, tego pierwotnego niewyobrażalnego stanu, który był zaczynem znanego nam kosmosu – jego czasoprzestrzeni, jego energii i materii – wszechświat podlega nieustannej ekspansji. Przestrzeń się rozszerza we wszystkich kierunkach. Ale wynika z tego niepokojąca konsekwencja. "Płaskie lub otwarte wszechświaty, rozszerzając się bez końca, ulegają oziębianiu", przypominał amerykański fizyk Paul Halpern.
Fot. PAP Wielki Krach vs. Wielki Chłód
Dla tych, którzy z dwojga złego woleliby inny scenariusz – stopniowe zwalnianie ekspansji wszechświata, zatrzymanie i ruch odwrotny, aż do wielkiego kolapsu – badacze nie mają dobrej wiadomości. Owszem, ten tak zwany Wielki Krach jest jedną z hipotez końca wszechświata, ale (choć sytuacja jest zmienna, o czym na koniec) mało prawdopodobną. Do zapadnięcia się wszechświata raczej nie dojdzie, argumentują uczeni, gdyż wynika to przede wszystkim z szacowanej gęstości całej kosmicznej materii. Siły grawitacji nie będą w stanie zatrzymać ekspansji.
Bardziej prawdopodobna z takiego punktu widzenia byłaby więc śmierć cieplna wszechświata ochrzczona poetycko i zimowo Wielkim Chłodem, a nawet Wielkim Zamrożeniem.
Za Wielkim Chłodem pośrednio przemówiło coś jeszcze. Chodzi o zaskakujące odkrycie z końca XX wieku, a uhonorowane Nagrodą Nobla w 2011 roku, że wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Wizja nieustającej ekspansji kosmicznej przestrzeni, wzrostu entropii i "stygnięcia" zyskała nowe paliwo. Ale, jakby było mało komplikacji, do zbioru widzialnych i niewidzialnych elementów wszechświata dodano coś jeszcze: by wyjaśnić osobliwe coraz szybsze rozszerzanie się kosmosu, naukowcy przyjęli hipotezę istnienia pewnej formy energii nazwanej "ciemną".
Apokalipsa bez ognia
Według hipotez ciemna energia od kilku miliardów lat przyspiesza rozszerzanie się wszechświata. I ona to, jak obrazowo pisała astrofizyczka Katie Mack, może przyczynić się do zniszczenia wszystkiego. Zainicjowana przez ciemną energię apokalipsa będzie "powolna i bolesna, naznaczona rosnącą izolacją, nieubłaganym rozpadem i pochłaniającą wszystko ciemnością".
Scenariusz tej nie za wesołej przyszłości zakłada wiele niewyobrażalnie długich etapów. Wśród nich wyróżnia się wypalenie się paliwa jądrowego w gwiazdach i ich mniej lub bardziej spektakularna, w zależności od masy, śmierć. Po tej – przyjmując podział za "Ewolucją wszechświata" Freda Adamsa i Grega Laughlina – "erze gwiazdowej" nastąpi "era degeneracji". Sama już niesiląca się na optymizm nazwa mówi wszystko: można spodziewać się procesów dalszego rozpadu materii. Następnie wzejdzie "era czarnych dziur", ale nawet i te tajemnicze i potężne obiekty czeka zagłada (mówiąc najprościej: na mocy teorii o "promieniowaniu Hawkinga" czarne dziury wyparują).
Zapanuje na koniec "ciemna era", w której "kosmos zamieni się w rozcieńczoną zawiesinę superzimnych cząstek elementarnych" (Paul Halpern).
Wszystko zależy od ciemnej energii
Prof. Agnieszka Pollo z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, zapytana w radiowej audycji o teorię śmierci cieplnej wszechświata, odpowiedziała, że model wydaje się obecnie (stan na rok 2019) najbardziej prawdopodobny. – Będzie zimno i ciemno. I wszystko się będzie powoli rozpadać. Choć otwarte pytanie jest, na ile na podstawie tych marnych 14 miliardów lat istnienia wszechświata jesteśmy w stanie przewidzieć kolejnych wiele znacznie większych jednostek – podkreślała badaczka.
Kosmolożka przypomniała przy tym, że alternatywny do śmierci cieplnej model końca wszechświata zakłada tak zwane Wielkie Rozdarcie (rozerwanie przestrzeni). – Te różne wariacje modeli zależą tak naprawdę od tego, jak wyobrażamy sobie ciemną energię. A ponieważ niewiele o niej wiemy, wszystko jest otwarte – mówiła prof. Agnieszka Pollo.
Innego końca świata nie będzie
Jak to bowiem bywa w nauce w ogólności, a w kosmologii w szczególności – to, co dzisiaj jest hipotezą najchętniej przyjmowaną, może stracić swój status w wyniku nowych badań. A zagadkowa natura ciemnej energii jest przecież doskonałym kandydatem na bohatera naukowych przewartościowań.
Ciemna energia to zresztą jeden z wielu determinantów, które teorię o śmierci cieplnej wszechświata każą traktować, właśnie, jako tylko teorię. Bo pytań i wątpliwości wokół tej hipotezy jest sporo (m.in. czy krańcowy stan śmierci cieplnej trwałby bez końca? czy jednak mógłby być punktem wyjścia "nowego wszechświata"?). Ponadto sama natura rekonstruowania przyszłości odległej o niewyobrażalną liczbę lat (jedynka ze stoma zerami to tylko początek "ciemnej ery"!) wydaje się być obarczona sporym marginesem błędu.
Dlatego chroniąc się przed ostatnimi mroźnymi podmuchami tegorocznej zimy, nie powinniśmy się przejmować hipotetyczną wizją śmierci wszechświata "w samotności, w chłodzie i w ciemności". Jeśli to w ogóle nastąpi, będzie to długo po innych, bardziej wymiernych końcach świata. Wśród nich zaś tego, który w skali kosmicznej zostanie niezauważony, a który dotyczyć będzie naszego krótkiego trwania na pewnej planecie, pod pewną gwiazdą, na peryferiach jednej z nieprzeliczonych galaktyk.
Źródło: Polskie Radio/jp
Michał Heller, "Ostateczne wyjaśnienia wszechświata", Kraków 2008; Katie Mack, "Koniec wszystkiego. Scenariusze kosmicznej apokalipsy", tł. Jacek Bieroń, Poznań 2020; Paul Halpern, "Nasz inny Wszechświat. Poza kosmiczny horyzont i dalej", tł. Janusz Popowski, Warszawa 2014; Fred Adams, Grega Laughlin, "Ewolucja wszechświata", Warszawa 2000; Paul Davies, "Ostatnie trzy minuty. O ostatecznym losie wszechświata", tł. Piotr Amsterdamski, Warszawa 1995; Encyklopedia PWN.