О сингулярности Большого взрыва
Сегодня во многих публикациях сингулярность Большого взрыва (БВ) преподносится как некая физическая сущность начального состояния Вселенной, момент её возникновения из ничтожно малой области (точки), имеющей бесконечно большие значения плотности вещества и температуры.
Такая физическая трактовка сингулярности, как начало начал возникновения Вселенной, по-существу, мало чем отличается от концепции сотворения мира Творцом из ничего.
Правда есть и другие воззрения на этот счет, в частности, о цикличности развития Вселенной, не лишенные оснований.
Порассуждаем об этом понятии – сингулярность Большого взрыва
Начнем с определений.
В Интернет-энциклопедии «Википедия» сказано следующее (привожу с сокращениями, дабы не погружаться чрезмерно в детали).
Сингулярность (от лат. singularis «единственный, особенный»). К примеру, математическая сингулярность (особенность) — точка, в которой математическая функция стремится к бесконечности или имеет какие-либо иные нерегулярности поведения.
Космологическая сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества.
Возникновение этой сингулярности при продолжении назад во времени любого решения общей теории относительности (ОТО), описывающего динамику расширения Вселенной, было строго доказано в 1967 году Стивеном Хокингом. Также он писал – «Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики».
Сингулярности не наблюдаются непосредственно и являются, при нынешнем уровне развития физики, лишь теоретическим построением. Считается, что описание пространства-времени вблизи сингулярности должна давать квантовая гравитация.
Из приведенных выше определений следует, что, первое:
сингулярности при нынешнем уровне развития физики являются лишь теоретическим построением
и второе – сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики.
Отсюда можно заключить, что
КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ СИНГУЛЯРНОСТЬ – это математическая абстракция, не имеющая достоверной физической интерпретации.
Науке пока не известно, что происходит с веществом при его, условно говоря, неограниченном сжатии, когда плотность и температура достигают Планковских значений, или возможно их превышают.
Воспроизвести на Земле условия подобного сжатия, чтобы экспериментально что-то изучить и проверить, технически невозможно, даже в обозримой перспективе.
Такого рода условия создаёт только сама Природа, её величество Гравитация, порождая во Вселенной сверхсжатые объекты, так называемые черные дыры (ЧД).
Физика процессов, происходящих с веществом внутри черной дыры, остается загадкой для науки.
Нет и теории, математического описания подобного рода процессов. Определенные надежды связывают с разработкой теории квантовой гравитации, но создать её пока не удаётся.
Зато можно, в отсутствие научной теории, выдвигать гипотезы, строить различные догадки и предположения.
Физическая трактовка сингулярности БВ – Предположение
С учетом вышеизложенного почему бы не предположить, что
Большой взрыв явился следствием перехода вещества сверхмассивной («созревшей») черной дыры в иное фазовое состояние.
Есть ли основания для такого рода предположения? Судите сами.
Первое – вещество Вселенной эволюционирует между, условно говоря, двумя полюсами: от максимально разреженного «пустого» пространства до предельно сжатого состояния черной дыры, находясь в зависимости от условий в той или иной промежуточной стадии, как-то газообразном, жидком, твердом состоянии.
Второе – в черных дырах, этих гравитационных пылесосах Вселенной, сосредоточены огромные массы материи.
По данным Википедии: масса самой тяжёлой сверхмассивной чёрной дыры, обнаруженной в галактике NGC 4889, составляет около 21 млрд солнечных масс, чёрная дыра в квазаре OJ 287 имеет массу 18 млрд и чёрная дыра в центре галактики NGC 1277 — 17 млрд солнечных масс. Эти массы вполне сопоставимы с массой целых небольших галактик.
Ещё одна сверхмассивная чёрная дыра, Q0906+6930 массой в 10 млрд масс Солнц, расположена в созвездии Большой Медведицы на расстоянии 12,7 млрд световых лет от Земли.
Третье – возраст нашей Вселенной оценивается в 13,8 млрд лет. У многих ученых возникает вопрос, как могли появиться столь массивные черные дыры на столь ранней стадии эволюции Вселенной. А если предположить, что черные дыры существовали и до Большого взрыва, который лишь привел к образованию Вселенной, как локального фрагмента Мироздания?
Четвертое – существенным является также то, что черные дыры непрерывно наращивают свою массу, как за счет поглощения ими звезд и межзвездного вещества, так и путем слияния друг с другом, и чем может завершиться такой процесс увеличения массы черных дыр никто пока достоверно не знает.
Чтобы лучше себе представлять о каких фантастических, по нашим обыденным земным представлениям, массах вещества идет речь, стоит напомнить, что масса планеты Земля оценивается приблизительно в 5,98 секстиллионов тонн. Вот как выглядит это число:
5 980 000 000 000 000 000 000 тонн или 5,98·10 24 кг.
Причем, с каждым годом Земля становится все тяжелее: на нее оседает примерно тридцать тысяч тонн космической пыли в год. Масса же Солнца превышает массу Земли почти в 333 тысячи раз, и составляет приблизительно 1,99·10 30 кг. Черные дыры, упомянутые выше, в миллиарды, десятки миллиардов раз по массе больше Солнца.
Для наглядности, если принять за единицу массу Земли, то в сравнении получаем:
| Земля | Солнце | Черная дыра (20 млрд масс Сoлнца) |
| 1 | 333 000 | 6 660 000 000 000 000 |
Что уж тогда говорить о массе вещества всей наблюдаемой Вселенной, оцениваемой более чем в 10 50 тонн? Трудно себе представить, чтобы все это вещество появилось из ничтожно малой точки – сингулярности Большого взрыва.
Пятое – если переместиться во времени обратно к начальной точке БВ, или, как говорят в кинематографе, отмотать пленку назад, то получим то, что называется Большое сжатие — один из возможных сценариев будущего Вселенной. По этому сценарию расширение Вселенной со временем меняется на сжатие, и Вселенная коллапсирует, в конце концов «схлопываясь в сингулярность (из Википедии)».
Сжимающаяся Вселенная будет разбиваться на отдельные изолированные группы. Вся материя коллапсирует в чёрные дыры, которые затем будут срастаться, создавая в результате единую чёрную дыру – сингулярность Большого сжатия (из Википедии).
И вот эта черная дыра с массой всей Вселенной превращается в стремящуюся к нулю точку с бесконечными плотностью вещества и температуры? То есть в то, что выше определено, как «схлопываясь в сингулярность»? Впечатляет, но едва ли способствует пониманию физической природы такого процесса.
СИНГУЛЯРНОСТЬ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА – это математически абстрактное (вырожденное) описание центральной точки черной дыры в момент достижения ею под действием гравитационных сил сжатия критических значений плотности и температуры, достаточных для возникновения и развития процесса скачкообразного перехода материи (вещества) черной дыры в иное фазовое состояние.
Такой переход материи в иное фазовое состояние будет сопровождаться высвобождением колоссальной энергии в виде сгустка излучения, распространяющегося со световой (фотоны) скоростью.
Последователи модели БВ могут сказать, что Большой взрыв совсем не то, что обычно понимается как резкое возрастание давления с внезапным высвобождением энергии в определенной точке или области пространства, а это взрыв, который произошел одновременно везде, заполнив с самого начала все пространство.
Но что значит ВЕЗДЕ? Если Вселенная, следуя модели БВ, вначале занимала небольшой объем, а затем произошло её резкое (экспоненциально ускоренное) инфляционное расширение, то логично считать, что ВЕЗДЕ – это в относительно небольшой изначальной области, предшествующей последующему инфляционному расширению.
Также и для сверхгигантской черной дыры, вобравшей в себя всё вещество Вселенной (а возможно, только локального фрагмента или локальной Вселенной, или части локальной Вселенной), взрыв будет ВЕЗДЕ в пределах занимаемого ЧД объема, который может быть весьма значительным.
При этом распространяющаяся со световой скоростью область взрыва – излучение с температурой в тысячи миллиардов градусов чем это не инфляционное расширение?
В дальнейшем же, по мере остывания этой расширяющейся области излучения, рождаются и взаимодействуют различные элементарные частицы с последующим образованием из них вещества, звезд, планет и т.д., всё в соответствии с космологической моделью Большого взрыва.
Приведенная физическая интерпретация начального момента БВ представляется мне не совсем лишенной смысла, и к тому же более естественной для восприятия, чем просто математически абстрактное понятие сингулярности.
Мнение ученого
Известный ученый-космолог, знаменитый физик, Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг в своих книгах «Первые три минуты», «Мечты об окончательной теории» подробно и доходчиво объясняет физику процессов, происходивших начиная с одной сотой доли секунды после Большого взрыва, процессов, которые в итоге привели к образованию нашей сегодняшней Вселенной. Однако столь же ясное физическое понимание того, что происходило в более ранний (до одной сотой секунды) промежуток времени, по его мнению, является затруднительным в силу ряда причин. Вот как об этом пишет сам С. Вайнберг (фрагменты из его книги «Первые три минуты»):
Незнание микроскопической физики стоит как пелена, застилающая взор при взгляде на самое начало.
Тем не менее мы можем, по крайней мере, вообразить момент времени, когда гравитационные силы были столь же велики, как и сильные ядерные взаимодействия… . При сверхвысоких температурах энергия частиц в тепловом равновесии может стать так велика, что силы тяготения между ними станут такими же большими, как и любые другие силы. Можно оценить, что такое положение будет достигнуто при температуре около 100 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов градусов (10 32 К). (А.Ч.: 10 32 К – Планковская температура).
Мы слишком мало знаем о квантовой природе гравитации даже для того, чтобы делать разумные предположения об истории Вселенной до этого времени.
Одна возможность заключается в том, что на самом деле никогда не было состояния бесконечной плотности. Теперешнее расширение Вселенной могло начаться в конце предыдущей эры сжатия, когда плотность Вселенной достигала какого-то очень большого, но конечного значения.
ЕЩЁ МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
1″ :pagination=»pagination» :callback=»loadData» :options=»paginationOptions»>
Источник
Что было во Вселенной до Большого Взрыва?
В мире много загадок, над которыми до сих пор бьются самые светлые головы человечества. Однако однозначного ответа на некоторые вещи пока что людям найти не дано. Одной из таких дилемм является известная теория Большого взрыва. Узнав об этой теории, возникает естественный вопрос: а что было до Большого Взрыва? На этот счет существуют разные мнения. Некоторыми из них мы с вами поделимся.
Ничего не было?
Теория Большого взрыва гласит о том, что Вселенная появилась из бесконечно малой точки и бесконечно малой плотностью и постоянно расширяется во все стороны. Но что было до этого расширения?
Согласно одной из самых популярных теорий, до Большого взрыва не существовало ничего. Одним из главных популяризаторов этой теории являлся ныне покойный Стивен Хокинг, который объяснял ее следующим образом . По словам ученого, который придерживается подхода Евклида к квантовой гравитации, у Вселенной отсутствуют какие-либо границы. А ее начало можно сравнить с Южным полюсом, «южнее» которого нет ничего. А раз за ним ничего не существует, то и до Большого взрыва ничего не было.
Или всё-таки что-то было?
По мнению других ученых , Вселенная не могла появиться из пустоты, поэтому и Большому взрыву есть логичное объяснение. На их взгляд, наша Вселенная существовала всегда, но в один момент начала быстро расширяться и расти, порождая новые вселенные, которые можно назвать результатами таких Больших взрывов. И наша Вселенная лишь одна из множества появившихся из-за расширения Мегавселенной.
Есть еще одна теория, которая говорит о раннем существовании других Вселенных, которые предшествовали появлению нашей. Предполагается, что их было минимум две, а Большой взрыв произошел в результате их столкновения, которое породило новую Вселенную.
Одна Вселенная, затем ещё одна и так далее.
По мнению профессора Смолина из канадского Института теоретической физики наша Вселенная возникла в результате естественного отбора . Чтобы объяснить ее появление, Смолин воспользовался теорией Дарвина, перенесся ее на космологические процессы. Профессор считает, что до существования нашей Вселенной, была еще одна, а до нее, в свою очередь, другая. Появление же каждой из них ученый связывает с возникновением черных дыр. Внутри нее материя сжимается до предела, после чего происходит резкое расширение, что можно считать Большим взрывом, который и формирует новую Вселенную.
У коллеги профессора Смолина Парама Сингха на этот счет есть другое мнение. Во-первых, он считает, то, что принято называть Большим взрывом – нужно называть Большим прыжком. Во-вторых, по его мнению , Вселенная не могла появиться из ничего, следовательно, до нее существовало что-то, что можно назвать еще одной Вселенной, которая разрушилась в течение времени, но из-за Большого прыжка развернулась обратно до тех размеров, которые мы можем наблюдать сегодня.
Компьютерная симуляция
Команда доктора Слоана из Британии в конце 2018 года обнародовала новую версию того, что представлял собой мир до возникновения Большого взрыва. Стоит учесть, что теория британских ученых не противоречит теории относительности Эйнштейна, который одним из первых начал развивать вопрос о возникновении Вселенной. Они обратили внимание на то, что мы находимся внутри Вселенной, следовательно, у нас нет возможности определить ее точные размеры.
Взяв эту идею за основу, ученые воспроизвели компьютерную модель так называемой безразмерной Вселенной, пытаясь понять, как выглядела точка, из которой и возник Большой взрыв. Как выяснилось, за этой точкой продолжает существовать время и пространство, но они отзеркалены. То есть до возникновения Вселенной время шло в другую сторону, а пространство было расположено по-другому. А вследствие Большого взрыва уже возникла наша Вселенная с теми законами физики, которые известны нам.
«Спящая» Вселенная
Еще одна теория представляет нам модель «спящей» Вселенной. По мнению некоторых ученых, Вселенная являлась медленно эволюционирующим пространством, которое находилось в некой фазе сна. Такой тип Вселенной имеет стабильное состояние, но если его перекроет еще более стабильное, на его месте возникнет новое образование.
Существуя в таком виде, прежняя Вселенная могла являться прародительницей той, в которой живем мы. Ее стабильное состояние окончилось резким расширением, называемым Большим взрывом, что привело к новому более прочному существованию. Но если следовать этой теории, то и история нашей Вселенной может закончиться таким же образом, а вместе с ней, возможно, оборвется наша жизнь. Но это всего лишь предположение.
Источник