Kann meine fortgeschrittene Zivilisation die Expansion des Universums aufhalten?

Dies ist sicherlich eine Frage, über die viel nachgedacht wurde. Hooper (2018) schlug vor, dass eine Typ-III-Zivilisation schnell von ihrer Heimat nach außen reisen und Dyson-Sphären um Sterne in anderen Galaxienhaufen bauen könnte. Die ideale Reichweite ist Sterne von$0.2M_{\odot}<M<1M_{\odot}$, da sie lange genug leben, um nützlich zu sein, aber massiv genug sind, um keine unbedeutenden Mengen an Energie zu produzieren. Hooper berechnete dies unter der Annahme einer Dyson-Sphäreneffizienz von$\eta=1$, könnte die Zivilisation derzeit Sterne erobern und zurückbringen$d=65\text{ Mpc}$weg, vorausgesetzt, sie fahren mit einer Geschwindigkeit von nach außen$v=0.1c$. Dies würde einen Großteil des Virgo-Superhaufens zugänglich machen.

Einige Mängel:

1. Dies ist nur ein Plan, um die Expansion abzumildern , nicht zu beenden. Es würde die Menge an Material dramatisch erhöhen, die eine Zivilisation gravitativ gebunden halten könnte, nachdem sich andere Galaxienhaufen zu entfernen beginnen, aber es ist nur über ein begrenztes Raumvolumen wirksam.
2. Nicht-baryonische Materie (dunkle Materie und dunkle Energie) oder Objekte wie Gaswolken – mit anderen Worten der überwiegende Teil des Universums – sind davon nicht betroffen. Wir können nur eine ausgewählte Teilmenge von Sternen und alles in der Umlaufbahn um sie herum erhalten. Dies ist das gleiche Problem, auf das Sie stoßen, wenn Sie versuchen, eine ganze Galaxie zu bewegen, wenn Sie nur Sterne bewegen .$^{\dagger}$

Um die Expansion des Universums tatsächlich zu stoppen, müsste andererseits die Energiedichte des Universums an allen Punkten im Raum geändert werden. Die mittlere Dichte müsste unter die kritische Dichte gebracht werden, und wir können Materie oder Energie nicht einfach aus der Luft (dünnes Vakuum?) heraufbeschwören – das ist ein Gesetz der Physik. Eine Zivilisation kann die Auswirkungen der Expansion nur abmildern, indem sie die ihr zur Verfügung stehende Materie erhöht, wenn die Zeit ins Unendliche geht – und wie Hooper gezeigt hat, kann dies erheblich sein und möglicherweise die Masse der Lokalen Gruppe um drei Größenordnungen erhöhen! Aber in einem unendlichen Universum scheint das Problem unlösbar.

$^{\dagger}$Für den Fall von Shkadov-Triebwerken stellt Hooper fest, dass die Wirkungsgrade viel zu niedrig wären, als dass dies in unserem Szenario eine praktikable Route wäre.

Die Allgemeine Relativitätstheorie geht davon aus, dass die Expansion des Universums von einer kosmologischen Konstante angetrieben wird, einer gleichmäßigen Energieverteilung überall im Universum; Ich habe keine Ahnung, wie eine Zivilisation versuchen könnte, diese Energiedichte zu beeinflussen, und auch sonst niemand. Ein paar Galaxien in gegenseitigen Gravitationseinfluss zu ziehen (damit sie nicht auseinander getrieben werden) scheint für eine Zivilisation mit genügend Shkadov-Triebwerken und Willenskraft durchaus machbar zu sein; Schließlich soll die Milchstraße/Andromeda-Kindergalaxie nicht auseinandergerissen werden, also müssten Sie das nur mit so vielen Galaxien wiederholen, wie Sie greifen können, bevor die weiter entfernten zu weit entfernt sind, um zurückzukehren .

Das verhindert aber nicht wirklich den Hitzetod.

Wenn das Universum eines Tages plötzlich aufhören würde, sich auszudehnen, würde die natürliche physikalische Entwicklung seines Inhalts immer noch in Richtung eines thermodynamischen Gleichgewichts gehen. Die Sterne brennen immer noch aus, alles Heiße gleicht sich der Temperatur seiner Umgebung an, dem Universum gehen die nutzbaren Wärmegradienten aus, aus denen Zivilisationen Arbeit gewinnen können, und es tritt schließlich in einen Zustand einheitlicher Temperatur und maximaler Entropie ein.

Eine Dyson-Kugel kann nicht perfekt isoliert werden und wird, abgesehen von einer außergewöhnlichen Energiespeichertechnologie der fernen Zukunft, Energie in Form von Wärme abgeben. Selbst wenn Sie magische Batterien mit unbegrenzter Lebensdauer haben, muss eine Zivilisation, wenn sie überhaupt etwas mit dieser Energie anfangen will, sie durch einige Prozesse führen, die nicht ganz so effizient sind (der zweite Hauptsatz der Thermodynamik begrenzt die Effizienz von Wärmekraftmaschinen basierend auf Temperatur; theoretisch wäre es am absoluten Nullpunkt perfekt, aber das kann man nicht erreichen). Und wenn Sie die Energie nicht für etwas verwenden, warum wollen Sie sie dann behalten?