Kako će umrijeti svemir?

O početku svemira može se raspravljati čitave dane, semestre ili karijere, ovisno o tome sjede li za stolom fizičari, filozofi, teolozi, matematičari, astronomi, astrolozi ili randomizirana pivska ekipa iz kvarta. To je jedno od onih pitanja koja isprva zvuče kao simpatična tema za kraćenje vremena, ali već nakon prve tri rečenice odvedu razgovor u kvantnu gravitaciju, singularnosti, tamnu energiju, crne rupe, multiverzume i glavobolju. Posebice ako se nakon žučne i plodonosne rasprave koja se skoro završila konsenzusom još postavi i čuveno potpitanje: „Dobro, ali što je bilo prije Velikog praska?”

Jedna takva rasprava – s pivskom ekipom, naravno – natjerala me da malo ozbiljnije zavirim u to što suvremena znanost zapravo zna, pretpostavlja i još uvijek pokušava dokučiti o nastanku i mogućem kraju svemira.Ne tvrdim da sam potompostao stručnjak za kozmologiju. Daleko od toga. Ali dok sam čitao i pokušavao pohvatati konce, učinilo mi se da je tema dovoljno zanimljiva da ono što sam usput naučio podijelim i s vama.

Odakle smo krenuli, kamo idemo i gdje smo sada

Koliko sam uspio shvatiti, Veliki prasak (Big Bang) nije bio onakav kakvim se često laički zamišlja: nije neizmjerno nagla i snažna eksplozija ekstremno komprimirane kugle materije u nekakav već postojeći prazan prostor, nije snažna kozmička petarda koja je prasnula u beskrajnu noć.

Veliki prasak je naziv za vrlo ranu, vrlo vruću, vrlo gustu fazu svemira iz koje se prostor-vrijeme nastavilo širiti i pritom hladiti. Današnji najbolje potkrijepljeni podaci kažu da je od te rane faze prošlo oko 13,8 milijardi godina ^[1]. To ne znači da znamo „što je bilo prije”, niti znači da je fizika time riješila pitanje apsolutnog početka. Znači samo da smo našu spoznaju o satu koji mjeri svemirsko vrijeme – točnije, prostor-vrijeme – uspjeli vratiti jako, jako daleko unatrag, ali baš nismo pouzdano sigurni kako je došlo do njegova prvog otkucaja.

No postoji i drugo, možda još zanimljivije pitanje od onoga što i kada je bio početak svemira: ako se već ne zna sasvim pouzdano kako je sve počelo, zna li se barem kako će završiti?

Odgovor, u najboljoj znanstvenoj tradiciji, glasi otprilike: zna se dovoljno da bude zanimljivo, ali ne dovoljno da bi se čovjek mogao pouzdano okladiti na jedan scenarij. Svemir bi – po sadašnjim teorijama – mogao završiti na nekoliko načina: hladnim razrjeđivanjem, velikim trganjem, velikim urušavanjem, kvantnim raspadom vakuuma ili nečim za što današnja fizika još nema dovoljno dobar izbor argumenata i opisa. Ukratko, kraj svemira za sada nije jedan definirani događaj, nego cijeli katalog mogućih kozmičkih završnica.

A mi? Mi smo negdje na toj vremenskoj crti između Big Banga i Big završetka, kakav god bio. Agdje točno – to ovisi o tome koji se scenarij pokaže točnim (znam, znam… ovo zvuči kao da će itko ikada svjedočiti završetku svemira). Ako svemir čeka toplinska smrt, sada smo praktički u njegovom ranom djetinjstvu. Ako su točni neki novi modeli prema kojima bi se svemir mogao urušiti već za dvadesetak milijardi godina, tada smo „neugodno blizu” sredini njegova trajanja; ne baš blizu samom kraju, ali u onom dijelu filma kadse radnja sprema razrješavati prema odjavnoj špici.

Svemir se širi sve brže, kažu

Prva važna stvar koju treba uzeti kao neumitnu kozmološku činjenicu jest – svemir se širi; galaksije se u pravilu neprekidno udaljavaju jedna od druge. To ne znači da se Zemlja, Sunce ili Mliječna staza šire kao dizano tijesto. Gledajući lokalno, gravitacija, elektromagnetske sile i ostala pravila i zakoni fizike drže sve– nas, Zemlju, Sunčev sustav i galaksiju–stabilno na okupu. Ali, na najvećim mjernim skalama, prostor-vrijeme se vrlo jasno i zamjetno širi.

Druga važna stvar: prema današnjem standardnom modelu kozmologije, širenje svemira se ubrzava, što je otkriće koje je u svijetu znanosti krajem 20. stoljeća bilo veliko iznenađenje. Očekivalo se da bi gravitacija, kao veliki svemirski kočničar, trebala usporavati širenje, no umjesto toga su opažanja udaljenih supernova tipa Ia, provedena velikim zemaljskim teleskopima i teleskopom Hubble, pokazala da se širenje ubrzava. Za tu su spoznaju 2011. Nobelovu nagradu za fiziku dobili Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt i Adam G. Riess.

Da bi se objasnilo zašto se svemir širi sve brže, uveden je pojam tamne energije. Naziv je sjajan jer zvuči tajanstveno darkerski, kao nekakav gotički ilisteampunk motiv iz znanstvene fantastike, ali u stvarnosti znači vrlo jednostavnu činjenicu: „Ne znamo točno što je, premda vidimo što radi.” Dakle, ta je energija „tamna” jer nam ključne činjenice o njoj još uvijek čuče u tami neznanja.

Prema standardnom modelu ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), odnosno modelu s kozmološkom konstantom i hladnom tamnom tvari, svemir se sastoji od malo obične tvari i dosta tamne tvari, a ponajviše od – tamne energije. Planckova mjerenja kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja jako dobro podupiru takav model: svemir je vrlo blizu prostorno ravnome, star je oko 13,8 milijardi godina i u velikoj slici ponaša se upravo onako kako ΛCDM predviđa ^[2].

A zašto je važna? E, zato što baš ta tamna energija odlučuje kakav će nam biti kraj. Ako je tamna energija doista Einsteinova kozmološka konstanta – nešto što kroz vrijeme ostaje nepromijenjeno – tada svemir najvjerojatnije ide prema hladnoj, razrijeđenoj, dugotrajnoj smrti. Ali ako tamna energija s vremenom postaje sve jača, moguća je kozmička verzija nasilnog razvlačenja, sve do pucanja. Ako pak slabi, širenje bi se moglo usporiti i naposljetku stati, pa možda čak i okrenuti u kolaps. Dakle, sudbina svega što postoji ovisi o nečemu što zovemo „tamno” upravo zato što zasad o tome znamo manje nego što bismo voljeli priznati.

Verzija A – Toplinska smrt: svemir koji se potroši

Najmirniji i trenutno najkonzervativniji scenarij zove se toplinska smrt svemira, Big Freeze ili, u drugoj, recimo manje dramatičnoj verziji, Heat Death – u kojem svemir ne nestaje s rasapom, spektakularnim pucanjem neba i apokaliptičkim orkestrom koji svira kraj svijeta. Toplinska smrt je kraj u kojem se svemir beskonačno širi, sve se više udaljava, zvijezde se gase, a nove sve rjeđe nastaju, galaksije nestaju jedna drugoj iz vidokruga, a sve što postoji postaje hladnije, rjeđe i dosadnije. Svemir se raspe i razrijedi do u beskonačnost (kao da već sada nije dovoljno beskonačan).

Danas je svemir još uvijek toplo, bogato i živahno mjesto: ima puno zvijezda, planeta, supernova, crnih rupa, galaksija koje se sudaraju, oblaka plina koji rađaju nove zvijezde i – u jednom beznačajnom kutku jedne sasvim prosječne galaksije – jednu osrednje veliku zvijezdu oko koje kruži plavkasta kuglica naseljena bićima koja se pitaju što će biti za nekoliko milijardi bilijuna godina, iako nemaju pojma ni gdje su ostavila punjač za mobitel.

Ali to je trenutno, sadašnje stanje. Na jako dugim vremenskim skalama gorivo za stvaranje zvijezda se ipak troši, troši i – potroši: zvijezde završavaju kao neutronske zvijezde, bijeli patuljci ili crne rupe. Crne rupe bi, prema teoriji, na nezamislivo dugim vremenskim skalama mogle isparavati Hawkingovim zračenjem. Na kraju ostaje svemir bez temperaturnih razlika, bez novih struktura, bez svjetla.

To je zapravo termodinamički kraj: svemir ne nestaje, nego gubi sposobnost da u njemu nastaje išta zanimljivo; zapravo i išta nezanimljivo. To nije umiranje kao u prometnoj nesreći kozmičkih dimenzija, nego kao u zamrzivaču namještenom na apsolutnu nulu, koji radi još milijardama milijardi godina, no u njemu više nema ničega osim jednog starog, smrznutog i osušenog pljesnivog komada sira.

Verzija B – Big Rip: preambiciozno širenje

Postoji i znatno dramatičniji scenarij: Big Rip, što se može prevesti kao Veliko rastrgnuće. To bi se događalo ako tamna energija nije samo konstantna pozadinska osobina prostora, nego nešto nezgodnije – takozvana fantomska energija. U tom modelu gustoća tamne energije s vremenom raste. Što se svemir više širi, ta energija postaje dominantnija, a širenje sve agresivnije.

U jednom trenutku više ne bi bilo dovoljno reći da se galaksije udaljavaju. Prvo bi se raspali skupovi galaksija, zatim same galaksije, potom planetarni sustavi, pa planeti. Na kraju bi širenje nadjačalo i sile koje drže materiju zajedno. Materija bi se raspala, molekule razletjele, atomi izgubili smisao za zajedništvo. To je kozmički scenarij u kojem svemir ne umire od umora ili hladnoće, nego od pretjeranog ekspanzionizma.

Caldwell, Kamionkowski i Weinberg opisali su taj scenarij još 2003. godine, pokazujući da bi tamna energija s povećanjem svoje gustoće mogla u konačnom vremenu dovesti do doslovnog raspadanja svih vezanih struktura ^[3]. Danas Big Rip nije glavni favorit za scenarij kraja svemira, ali nije ni besmislena fantazija. On je matematički ozbiljna mogućnost u određenim modelima tamne energije. Problem je samo u tome što za sada nemamo dovoljno dobar dokaz da se tamna energija ponaša baš tako.

No u kozmologiji je to česta situacija: teorija otvara čitav niz mogućnosti, ali opažanja i mjerenja još nisu dovoljno jasna da bi pokazala koja od njih doista opisuje stvarnost.

Verzija C – Big Crunch: povratak stare priče

Prije otkrića ubrzanog širenja, Big Crunch – po naški: Veliki kolaps – je imao elegantnu jednostavnost. Svemir naglo nastane i širi se, ali ga gravitacija pomalo usporava sve do trenutka kada ga jednom zaustavi, pa povuče natrag. Privučene gravitacijom, galaksije se približavaju, temperatura raste, gustoća raste… i sve završava u velikom kolapsu. Big Bang, ali unatrag. Kozmički film pušten na rewind.

No nakon otkrića ubrzanog širenja Big Crunch je pao u drugi plan. Ako tamna energija stalno gura svemir prema sve bržem širenju, tada se teško vraćati ideji završnog urušavanja. Svemir se ne ponaša kao lopta bačena okomito u zrak, pa će se jednom vratiti jer ju je povukla gravitacija, nego – protivno logici – nakon bacanja sve više ubrzava prema gore.

Ipak, posljednjih godina Big Crunch se polako vratio u rasprave, ne kao verzija u kojoj gravitacija pobjeđuje širenje, nego kao posljedica mogućnosti da tamna energija nije konstanta. U tome je važnu ulogu odigrao DESI, Dark Energy Spectroscopic Instrument, golemi projekt koji izrađuje trodimenzionalnu kartu milijuna galaksija i kvazara. DESI-jevi rezultati iz 2025. pokazuju da standardni ΛCDM model još stoji, ali kada ga se kombinira s drugim kozmološkim mjerenjima postoje naznake da bi tamna energija mogla evoluirati kroz vrijeme ^[4].

Još jedan noviji model, temeljen na aksionskoj tamnoj energiji i mogućnosti negativne kozmološke konstante, izračunava da bi svemir mogao imati ukupni životni vijek od oko 33 milijarde godina. Budući da je sada star oko 13,8 milijardi godina, to bi značilo da nije na samom početku, nego negdje blizu sredine svoje životne priče; širenje bi se nastavilo još otprilike 11 milijardi godina, a zatim bi krenuo kolaps, s konačnim krajem za oko 20 milijardi godina ^[5].

To zvuči spektakularno. I jest spektakularno. Ali to je model, dakle teorija koja ovisi o pretpostavkama. A u znanosti ima puno lijepih teorija i modela koji su se raspali nakon prvog konkretnog sraza s izravnim mjerenjima.

Verzija D – Kvantni kraj svemira: vakuum koji to možda i nije

Postoji još jedan mogući kraj svemira, koji ne dolazi iz astronomije, nego iz fizike čestica: raspad lažnog vakuuma.

Vakuum se obično zamišlja kao praznina. Ništa. Prazan prostor. Ali u kvantnoj teoriji polja vakuum nije jednostavno „ništa”. On je najniže energetsko stanje polja – ili barem ono stanje za koje mislimo da je najniže. Problem nastaje ako naš vakuum nije apsolutno stabilan, nego metastabilan. Meta-što??? Ma nije tako komplicirano: zamislite kuglicu koja stabilno miruje u maloj udubini, ali negdje niže postoji još dublja dolina. Kuglica može jako, jako dugo stajati tamo gdje jest. Ali kvantna fizika dopušta da, uz dovoljno vremena i prave uvjete, prijeđe u niže stanje – i time se pokaže da prethodno stanje kuglice ustvari nije bilo baš tako stabilno. Nego je bilo – metastabilno.

U slučaju svemira, to bi značilo da se negdje može pojaviti mjehur „pravog”, apsolutnog vakuuma koji se širi brzinom bliskom brzini svjetlosti. Razlog širenju bio bi taj što bi prijelaz u energetski povoljnije stanje oslobađao golemu količinu energije, pa bi se granica tog mjehura spontano širila u okolni prostor poput fronte koja osvaja sve više područja. A unutar tog mjehura fizikalni zakoni kakve poznajemo mogli bi biti drukčiji: zvijezde, planeti, kemija i biologija možda više ne bi mogli postojati u obliku kakav danas poznajemo.

Povrh svega, to nije događaj koji bismo mogli unaprijed primijetiti ili predvidjeti. Budući da bi se takav mjehur širio gotovo brzinom svjetlosti, nikakva informacija o njegovu dolasku ne bi mogla stići prije njega. Kad bi zahvatio neko područje svemira, promjena bi nastupila odmah. Kao da je Thanos pucnuo prstima i u trenutku izbrisao pola života u svemiru – samo bez Rukavice i Kamenova beskonačnosti i bez dramatične glazbene kulise.

Mjerenja mase Higgsova bozona i top-kvarka smještaju Standardni model blizu granice između stabilnog i metastabilnog vakuuma. Radovi nakon otkrića Higgsa pokazali su da apsolutna stabilnost možda nije zajamčena, iako to nipošto ne znači da je raspad vakuuma izgledan u bilo kojem ljudski, biološki ili civilizacijski relevantnom vremenu ^[6]. To je više podsjetnik da svemir možda nema samo astronomske načine završetka, nego i kvantne.

A ako vam u svemu tome treba utjeha: ako se tako nešto ikada dogodi, nitko neće imati vremena biti razočaran.

Jesmo li na sredini svemira?

Najzanimljivije pitanje možda nije kako će svemir završiti, nego gdje smo sada na njegovoj vremenskoj crti. Odgovor na njega ovisi o tome koji kraj svemira uzmemo kao realnu mogućnost.

Ako je toplinska smrt točna, tada je 13,8 milijardi godina gotovo ništa u usporedbi s budućnošću. Zvijezde će nastajati još vrlo dugo, crveni patuljci gorjet će milijardama i bilijunima godina, crne rupe trajat će nezamislivo dulje, a konačno termodinamičko mrtvilo leži toliko daleko da ljudska intuicija jednostavno nema alat za takve brojke. U tom scenariju živimo u ranoj, svijetloj, gotovo raskošnoj fazi svemira. Jutarnji kozmički program „Dobro jutro, Hrvatska i ostatak svemira” tek je započeo.

Ako je Big Rip točan, vrijeme do kraja svemira moglo bi biti konačno, ali ovisi o tome kakva je tamna energija i koliko se razlikuje od kozmološke konstante. A ako je Big Crunch u nekom od novih modela točan, mogli bismo biti blizu sredine ukupnog životnog vijeka svemira. I naposljetku, ako je raspad vakuuma moguć, pitanje „kada” postaje nezahvalno, jer kvantni procesi nemaju uredan raspored termina kao narudžba kod frizerke.

Jedan od presudnih faktora u procjeni svemirskog trajanja i kraja, kako smo već istaknuli, jest rasprava o tome je li širenje svemira doista i dalje ubrzano. Jedna analiza supernova iz 2025. tvrdila je da bi dio dokaza za ubrzano širenje mogao biti posljedica pogrešnog razumijevanja supernova u različito starim zvjezdanim populacijama. Već 2026. druga analiza odgovorila je da dokazi za ubrzano širenje ipak ostaju čvrsti i dobro potkrijepljeni ^[7]. Znanstvenici se po tom pitanju trenutno nalaze u svojem prirodnom stanju: jedna skupina skeptično podigne obrvu, druga skupina provjeri stoji li ta obrva krivo ili pravo, treća provjeri je li druga skupina dobro provjerila, a četvrta već sumnjičavo podiže drugu obrvu. Za to vrijeme svemir mirno nastavlja raditi po svome.

Kraj koji možda neće biti završetak

Na kraju ostaje i ona najdosadnija mogućnost: svemir možda nema „kraj” u smislu završne scene.

– Možda uopće neće biti zadnjeg trenutka, nego će se nastaviti beskonačno razvlačenje u kojem se sve zanimljivo već odavno dogodilo.

– Možda će biti kolaps nakon kojega postoji novi ciklus, novi Big Bang, novi svemir.

– Možda postoji multiverzum u kojem je naš svemir samo jedan od mjehura u većoj strukturi.

– Možda su neka od tih pitanja pogrešno postavljena jer riječi „prije”, „poslije”, „početak” i „kraj” iz svakodnevnog života nisu predviđene za opis prostor-vremena kao cjeline.

– A možda su u šumi…

Ono što se ipak zna dovoljno dobro jest da sudbina svemira ovisi o mjerljivim stvarima – brzini širenja, raspodjeli galaksija, supernovama, kozmičkom mikrovalnom pozadinskom zračenju, tamnoj energiji, kvantnim poljima. Drugim riječima, pitanje „kako će završiti sve što postoji” nije samo pitanje za kasnonoćne razgovore uz špricer, bevandu, pivo ili pelinkovac, nego je prvenstveno namijenjeno za teleskope, spektrografe, detektore, jednadžbe i ljude koji imaju dovoljno strpljenja gledati milijune galaksija kako bi shvatili hoće li se svemir smrznuti, rastrgati ili predomisliti.

Ako mene pitate, nekako mi se kao najsigurnija oklada nameće toplinska smrt: svemir koji se širi, hladi i prazni. Najdramatičnija je svakako Big Rip: svemir koji se raspada od vlastitog ubrzanja. Stara povratnička ideja, Big Crunch, o svemiru koji se jednom prestane širiti i uruši natrag, najmanje mi „drži vodu”. A svakako najčudniji je raspad vakuuma: svemir koji iznenada otkrije da mu temeljna fizikalna podloga nije bila konačna, nego privremena beta-verzija.

Dakle, ne zna se. Ali ne zna se na vrlo zanimljiv način. Što je, uostalom, možda i najbolja definicija znanosti općenito: vrlo precizno mjerenje koliko toga još ne znamo.

Literatura

[1] NASA Science – What is Dark Energy?

[2] Planck Collaboration – Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

[3] Robert R. Caldwell, Marc Kamionkowski, Nevin N. Weinberg – Phantom Energy and Cosmic Doomsday

[4] Lawrence Berkeley National Laboratory – New DESI Results Strengthen Hints That Dark Energy May Evolve

[5] Hoang Nhan Luu, Yu-Cheng Qiu, S.-H. Henry Tye – The Lifespan of our Universe

[6] Giuseppe Degrassi et al. – Higgs mass and vacuum stability in the Standard Model at NNL

[7] Royal Astronomical Society / EurekAlert – „Crisis averted” as experts confirm universe’s expansion is accelerating

_{Igor „Doc“ Bereckije pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Pobornik teorijske i praktične primjene medicine i znanosti temeljene na dokazima, opušta se upitno ne-stresnim aktivnostima: od pisanja znanstveno-popularnih tekstovau tiskanom i online-izdanju časopisâ BUG, crtkanja računalnih i old-schoolgrafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, fejsbučkog blogiranja o životnim neistinama i medicinskim istinama, sve do kuhanja upitno probavljivih craft-piva i sasvim probavljivih jela, te neprobavljivog sviranja bluesa.}