Теорий модели пульсирующей вселенной

Теория о пульсирующей Вселенной

Академик М.А. Марков выдвинул интересный вариант пульсирующей Вселенной. В логической рамке этой космологической модели старые теоретические трудности, если не решаются окончательно, то, по крайней мере, освещаются под новым перспективным углом зрения. Модель основана на гипотезе согласно которой при резком уменьшении расстояния константы всех физических взаимодействий стремятся к нулю. Данное предположение — следствие другого допущения, согласно которому константа гравитационного взаимодействия зависит от степени плотности вещества.

Согласно теории Маркова, всякий раз, когда Вселенная из фридмановской стадии (конечное сжатие) переходит в стадию деситтеровскую (начальное расширение), ее физико-геометрические характеристики оказываются одними и теми же. Марков считает, что этого условия вполне достаточно для преодоления классического затруднения на пути физической реализации вечно осциллирующей Вселенной.

Что же ожидает нашу Вселенную в будущем, если она будет неограниченно расширяться? О процессе продолжающегося расширения нашей Вселенной свидетельствуют почти все данные наблюдений. По мере расширения пространства материя, становится все более разреженной, галактики и их скопления все более удаляются друг от друга, а температура фонового излучения приближается к абсолютному нулю. Со временем все звезды завершат свой жизненный цикл и превратятся либо в белых карликов, остывающих до состояния холодных черных карликов, либо в нейтронные звезды или черные дыры. Эра светящегося вещества закончится, и темные массы вещества, элементарные частицы и холодное излучение будут бессмысленно разлетаться в непрерывно разряжающейся пустоте.

Впрочем, черные дыры не останутся без работы. Имея на то достаточно времени, черные дыры поглотят огромное количество вещества вселенной.

Если теория Хокинга верна, то черные дыры будут продолжать испускать излучение, но черным дырам (с массой равной массе Солнца) потребуется очень длительное время, прежде чем это заметно изменит что-то. Фоновое излучение остынет гораздо раньше, чем черные дыры начнут излучать больше, чем они будут поглощать из этого фонового излучения. Такой момент настанет тогда, когда возраст Вселенной станет примерно в десять миллионов раз больше предполагаемого на сегодня Должно пройти около 10 66 лет, прежде чем черные дыры солнечной массы начнут взрываться, выбрасывая потоки частиц и излучения.

Дж. Берроу из Оксфордского университета и Ф. Типлер из Калифорнийского университета в своих работах нарисовали картину отдаленного будущего неограниченно расширяющейся Вселенной. Даже внутри старой нейтронной звезды сохраняется еще достаточно энергии. Чтобы время от времени сообщать частицам, находящимся вблизи ее поверхности, скорость, превышающую скорость убегания. Предполагается, что в результате этого через достаточно продолжительное время все вещество нейтронной звезды должно испариться. Распадутся и черные дыры, вызвав рождение (в равных пропорциях) частиц и античастиц. По мнению Берроу и Типлера, если запас энергии во Вселенной достаточен только для того, чтобы обеспечить ее неограниченное расширение, то эффект электрического притяжения в электронно-позитронных парах перевесит и гравитационное притяжение и общее расширение Вселенной как целого. За определенное конечное время все электроны проаннигилируют со всеми позитронами. В конечном итоге последней стадии существующей материи окажутся не разлетающиеся холодные темные тела и черные дыры, а безбрежное море разреженного излучения, остывающего до конечной, повсюду одинаковой, температуры.

Источник

2 Гипотеза пульсирующей вселенной

В настоящее время обсуждается и другая гипотеза – гипотеза пульсирующей Вселенной: авторы модели пульсирующей Вселенной прибегают к помощи воображения. Они предполагают, что вместо того, чтобы сжаться в сингулярность (бесконечно сжатое пространство – то пограничное состояние, в котором пространство перестает существовать, или берет свое начало), свертывающаяся Вселенная каким-то образом перестает сжиматься и начинает новый цикл расширения. Происходит все это благодаря действию какого-то неизвестного нам маятникового механизма.

Согласно утверждению физика Роберта Дика из Принстона, бесконечное количество таких циклов расширения и сжатия Вселенной сможет «освободить нас от необходимости понимания происхождения материи на любом конечном отрезке времени в прошлом». Понятие акта сотворения становится не относящимся к делу, а наше существование может быть отнесено за счет одного удачного скачка. В конце концов, при условии бесконечного количества космических скачков, рано или поздно возникнут условия, необходимые для превращения частиц и атомов в человеческие существа.

В модели пульсирующей Вселенной, предложенной такими физиками, как Роберт Дик и Джон Гриббин, во Вселенной происходит бесконечная смена фаз расширения и сжатия. Гравитация тормозит расширение и приводит к последующей фазе сжатия. Предполагается, что какой-то неизвестный физический механизм каким-то образом заставляет Вселенную проскочить фазу сжатия и перейти к расширению. Считается, что характеристики фаз сжатия и расширения во времени существенно не изменяются.

В 1965 году, когда модель пульсирующей Вселенной была впервые представлена как серьезная теория, многие астрономы пустились на поиски того количества массы, которое могло бы остановить и повернуть вспять расширение Вселенной. Однако и результаты наблюдений, и теоретические изыскания свидетельствовали (и продолжают свидетельствовать) о противоположном. Даже принимая во внимание новые открытия, связанные с экзотической матери ей, общей массы все-таки недостает для запуска пульсационного механизма.

Модель пульсирующей вселенной активно разрабатывалась и известным ученым Чижевским.

Чижевский убедил научный мир в том, что космические факторы должны быть учитываемы в развитии природы, в движении материи любого уровня. Уместно было бы сравнить нашего соотечественника с Николаем Коперником. Если фромборгский каноник «заставил» Землю вращаться вокруг Солнца, то Чижевский ход всего живого на Земле — от одноклеточных организмов до биосферы в целом — связал с солнечной динамикой, которая в свою очередь пульсирует в ритмах Вселенной.

Другой известный ученый академик М.А. Марков выдвинул интересный вариант пульсирующей Вселенной. В логической рамке этой космологической модели старые теоретические трудности, если не решаются окончательно, то, по крайней мере, освещаются под новым перспективным углом зрения. Модель основана на гипотезе согласно которой при резком уменьшении расстояния константы всех физических взаимодействий стремятся к нулю. Данное предположение – следствие другого допущения, согласно которому константа гравитационного взаимодействия зависит от степени плотности вещества.

В целом, теории «бесконечно пульсирующей Вселенной», опирающиеся на общую теорию относительности. Они снимают вопрос о возникновении Вселенной и утверждают, что Вселенная не возникает, она существует вечно. Одним из видов такой модели является теория «пульсирующей Вселенной с обращением хода времени» английского астрофизика П. Девиса. Вселенная расширяется и сжимается до сингулярности, и в начале очередного цикла время обращается, поворачивает вспять, прошлое становится будущим, а будущее – прошлым, поэтому сама проблема начала лишается смысла, модели с бесконечно пульсирующей Вселенной встречаются с теоретической трудностью, которая в философском смысле сводится к тому, что не существует абсолютно тождественного повторения, каждое тождество содержит в себе и развивается в различие, и повторяющиеся циклы расширения и сжатия должны приводить к прогрессирующим изменениям. Это значит, что с каждым циклом, утверждает С. Вайнберг, «отношение числа фотонов к числу ядерных частиц или, более точно, энтропия на ядерную частицу» должно возрастать. «Сейчас это отношение велико, но не бесконечно, так что трудно увидеть, каким образом могла Вселенная испытать перед этим бесконечное число циклов».

Источник

Гипотеза о пульсирующей Вселенной расколола научный мир

29-01-2011, 11:49 | Космические исследования / Гипотезы и исследования | разместил: VP | комментариев: (0) | просмотров: (2 962)

Концентрические круги от Большого взрыва

Большой взрыв вообразить почти невозможно, но можно его просчитать.
Фото Reuters

В конце прошлого года известный физик-теоретик из Оксфорда сэр Роджер Пенроуз вместе со своим армянским коллегой Ваче Гурджадяном из Ереванского физического института взбудоражили научное сообщество заявлением, что Вселенная циклична, что Большому взрыву (Big Bang – по-английски) предшествовала эпоха (Пенроуз ее называет величественно – эон), тоже когда-то начавшаяся своим Бигбэнгом, а ему предшествовал еще эон – и так до бесконечности. Причем это заявление ученый сделал не в качестве гипотезы, а ткнул пальцем в небо и предъявил доказательство.

Это противоречит повсеместно принятой сегодня космологической теории расширяющейся Вселенной, согласно которой примерно 13,7 млрд. лет тому назад вся материя нашего мира и вообще все было сжато в точку бесконечной плотности, а потом эта точка вдруг взорвалась. Утверждают, что в той удивительной точке понятия времени не существовало, поэтому даже смысла нет говорить о том, что было ДО. Пенроуз с коллегой утверждают, что оно, это ДО, все-таки было.

Гипотеза о пульсирующей Вселенной далеко не нова. Она понадобилась в свое время, чтобы объяснить одну теоретическую нестыковку, связанную с Большим взрывом. У теоретиков выходило, что в первые моменты после него Вселенная отличалась низкой энтропией (то есть высокой упорядоченностью), и с точки зрения теории одного-единственного Большого взрыва это было необъяснимо. Пульсирующая Вселенная противоречие каким-то образом снимала, но до сих пор оставалась недоказанной и, как многие считали, даже недоказуемой гипотезой, потому что точка, сжатая до бесконечной плотности, подобно полному форматированию жесткого диска на компьютере, уничтожает всю информацию о предыдущих состояниях мира, если даже они и были.

Оказалось – не всю. Оказалось, что если Пенроуз и Гурджадян правы, то Вселенная, подобно богу Озирису, только и делает, что умирает и возрождается, а вдобавок она еще и не полностью умирает, оставляя следующему эону что-то вроде послевкусия. Ученые пришли к этому выводу, когда стали изучать данные о реликтовом излучении, полученные космическим зондом Wilkinson Microwave Background Probe’s (WMAP), и обнаружили там некие концентрические круги – области, где температурные флуктуации реликтового излучения оказались намного ниже, чем ожидалось.

Реликтовое излучение – это очень слабый электромагнитный фон с температурой 2,725 кельвина (примерно минус 270 градусов по Цельсию), обнаруженный в 60-х годах. Поначалу считалось, что он везде одинаков, но в начале 90-х годов было обнаружено, что в нем есть еле заметные флуктуации, которые не превышают одной тысячной процента. Эти флуктуации не противоречили теории Большого взрыва, правда, при одном условии, которое до сих пор всегда выполнялось, – по всему пространству Вселенной они должны распределяться совершенно случайным образом, то есть равномерно.

Концентрические круги, обнаруженные Пенроузом и Гурджадяном, это условие нарушали. По мнению авторов открытия, эти круги есть свидетельство давнего столкновения двух сверхмассивных черных дыр, которое привело к почти мгновенному выбросу аномально громадного количества энергии. А самое главное – часть внутренних кругов этой странной структуры свидетельствует о событии, которое произошло задолго до Большого взрыва.

Сказать подобное вслух без достаточных оснований непозволительно даже сэру Роджеру, поэтому для начала ученые решили исключить возможность инструментальной ошибки – изучили данные другого зонда, телескопа на воздушном шаре BOOMERanG98 – и там тоже оказались эти круги! Убедившись, что ошибка исключена, ученые поместили в arXiv.org (онлайновый сборник научных сообщений) статью со своей, более чем сенсационной, интерпретацией их появления.

Похоже, что ученые сами испугались своего открытия и сделанных ими выводов. Они были в них уверены, иначе вообще промолчали бы, но все-таки не решились поместить свою статью в каком-нибудь из главных научных журналов типа Science или Nature, в которых сэр Роджер Пенроуз, в 1994 году посвященный королевой в рыцари, давно уже чувствует себя как дома (последнее время, правда, он туда практически ничего не пишет, в основном там пишут о нем), а вывесили ее в нереферируемом, хотя и очень популярном, портале, где опубликоваться может каждый желающий. Но и это не помогло – уничтожающая критика обрушилась на них сразу же.

Тут же, в том же arXiv.org, появились два сообщения от двух весьма уважаемых групп, где авторов открытия обвиняли чуть ли не в неграмотности. Пенроуз и Гурджадян моментально ответили, элегантно все возражения отведя. Следом с разгромной статьей выступил журнал Nature.

Нам, пожалуй, остается только ждать каких-то более веских научных вердиктов.

К Пенроузу, несмотря на его уникальные научные заслуги и рыцарский титул, не все ученые относятся с благоговением – корреспонденту «НГ» довелось разговаривать с видным ученым, который считает сэра Роджера «несколько легкомысленным теоретиком». Академик Анатолий Черепащук, директор Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ им. М.В.Ломоносова, относится к нему с куда большим уважением и в разговоре с корреспондентом «НГ» заявил, что к сообщениям, где в списке авторов фигурирует Пенроуз, следует относиться с доверием.

Однако, считает он, выводы настолько нетривиальны, а флуктуации реликтового излучения настолько незначительны, не выше четвертого знака после запятой, что с окончательным итогом следует подождать, пока «реликтовую» карту Вселенной не нарисует какой-нибудь более чувствительный аппарат. Черепащук надеется, что если не точки над «i», то хотя бы существенные уточнения в это дело внесет куда более чувствительный космический телескоп Plank, который был запущен в 2009 году и в этом году должен закончить картирование.

Так что события развиваются не только неожиданно, но и быстро.

Источник