Здравый смысл подсказывает, что если Вселенная расширяется, значит, когда-то она должна была быть сжатой. С другой стороны, модели Фридмана дают, что в некий момент времени характерные размеры Вселенной были равны нулю. Значение R = 0 лежит где-то в районе 1020 миллиардов лет назад (время зависит от выбранной топологии).
Поскольку R определяет масштаб расстояний между любыми двумя галактиками, то в момент R = 0 все галактики должны были быть собраны в одной точке. Доводя эти рассуждения до крайности, следует считать, что весь теперешний объём пространства был сжат в ничто, а плотность материи была бесконечно большой. Такая точка в общей теории относительности называется сингулярностью. Однако в условиях сингулярности, при бесконечной плотности вещества уравнения общей теории относительности уже не могут адекватно описывать физические процессы. Возможно, даже, в таких условиях теряет силу и пространственно-временное описание.
Если пространство-время при сингулярности не может существовать, то момент времени R = 0 во фридмановских моделях соответствует моменту, когда пространство-время впервые возникает. Поэтому наличие в теории фридмановской сингулярности привело к широко распространённому представлению о том, что начало расширения и представляет собой рождение («сотворение») Вселенной. На самом деле сингулярность с точки зрения современной науки есть понятие, наиболее близкое к «акту творения». Если сингулярность на самом деле имела место, то мы не в состоянии продолжить ход физических рассуждений на более ранний этап существования Вселенной. Иначе говоря, до начала расширения Вселенной не могло быть ничего, что имело бы физическое отношение (согласно современным представлениям) к наблюдаемой Вселенной.
Если модели Фридмана принимать буквально, то не только пространство-время, но и вся материя во Вселенной должна начать своё существование в момент, соответствующий сингулярности.
Важной чертой такой картины рождения мира является то, что здесь одновременно возникает как материя, так и пространство-время.
Альтернативы гипотезы первоначальной сингулярности
Согласно одной из гипотез, Вселенная начала расширяться хаотически и беспорядочно, а затем, под действием некоторого механизма диссипации (затухания) возникла определённая упорядоченность. Такое предположение о полном первичном хаосе в противовес полной первичной симметрии привлекательно тем, что здесь не требуется «творить» Вселенную в каком-либо строго определённом состоянии. Если учёным удастся подыскать подходящий механизм затухания, то это позволит согласовать с наблюдаемым теперь видом Вселенной весьма обширный круг начальных условий.
Одна из наиболее распространённых гипотез о механизме диссипации — это гипотеза рождения частиц и античастиц из энергии, которую дают приливные эффекты в гравитационном поле. Частицы и античастицы рождаются искривлённым «пустым» пространством (аналогично случаю пространства, искривлённого чёрной дырой), и пространство реагирует на такое рождение уменьшением кривизны. Чем сильнее искривлено пространство-время, тем интенсивнее происходит рождение частиц и античастиц. В неоднородной Вселенной такие эффекты должны были всё выравнивать, создавая состояние однородности. Возможно, даже, что вся материя во Вселенной возникла именно таким путём, а не из сингулярности. Такой процесс не требует рождения материи без антиматерии, как в первоначальной сингулярности. Трудность этой гипотезы, однако, состоит в том, что пока не удалось найти механизма разделения материи и антиматерии, который не позволял бы большей их части снова аннигилировать.
С одной стороны, существование неоднородностей могло бы нас избавить от сингулярности, но Джордж Эллис и Стивен Хоукинг при помощи математических моделей показали, что при учёте некоторых весьма правдоподобных положений о поведении материи, при больших давлениях нельзя исключить существование хотя бы одной сингулярности, даже если допустить отклонения от однородности.
Поведение анизотропной и неоднородной Вселенной в прошлом вблизи сингулярности могло быть очень сложным, и здесь очень трудно строить какие либо модели. Проще воспользоваться моделями Фридмана, которые предсказывают поведение Вселенной от рождения до гибели (в случае сферической топологии). Хотя отклонения от однородности и не избавляют нашу Вселенную от сингулярности в пространстве-времени, тем не менее, возможно, что большая часть имеющейся на сегодняшний день материи Вселенной не попадала в эту сингулярность. Такого рода взрывы, когда материя, имеющая сверхвысокую, но не бесконечную плотность, появляется по соседству с сингулярностью, были названы «скулёжем». Однако, для выполнения теоремы Хоукина-Эллиса требуется, чтобы энергия и давление оставались положительными. Нет никакой гарантии, что при сверхвысоких плотностях материи эти условия выполняются.
Есть предположение, что квантовые эффекты, но уже не в материи, а в пространстве-времени (квантовая гравитация), которые становятся очень существенными при высоких значениях кривизны пространства-времени, могли бы предотвратить исчезновение Вселенной в сингулярности, вызывая, например, «отскок» материи при достаточно большой плотности. Однако, ввиду отсутствия удовлетворительной теории квантовой гравитации, рассуждения не дают чётких выводов.
Если принять гипотезу «скулёжа» или квантового «отскока», то это означает, что пространство и время существовали и до этих событий.
В настоящее время большинство учёных принимают первоначальную сингулярность, как физическое выражение «акта творения Вселенной». Отчасти верно сравнение первоначальной сингулярности с сингулярностью внутри чёрной дыры, но материя не коллапсирует в сингулярность, а выбрасывается из неё.
Практически невозможно заглянуть в прошлое дальше, чем на 105 лет, поскольку до этого момента космологическое вещество было не прозрачно для излучения.
Первоначальная сингулярность (большой взрыв): 1 комментарий
Об абсурдности «большого взрыва».
Если причиной «большого взрыва» /как начала ПРОЦЕССА ЦЕНТРОБЕЖНОЙ РАССРЕДОТАЧИВАЕМОСТИ (пЦБР) чего-то, что примем за материальное/ является момент достижения «сингулярности» /т.е. предела в ПРОЦЕССЕ ЦЕНТРОСТРЕМИТЕЛЬНОЙ СОСРЕДОТАЧИВАЕМОСТИ (пЦСС) чего-то, что уже должны принять за нематериальное/, то началом для пЦСС должно стать момент достижения предела пЦБР, т.е. завершения дематериализации материального, и мы должны постулировать заданность в пределах изотропно однородно расширяющейся Вселенной абсурдной «антитемпературы» понятийно противостоящей даже температурной шкале в отрицательном значении /отметим заслугу С. Хоукинга заметившего перебор с «бесконечной» плотностью предположенный наряду с «бесконечной» температурой для объяснения причин «большого взрыва» и, тем самым, освободившим нас от необходимости рассуждения заодно ещё об одном абсурдном понятии как «антиплотности»/ вместо «температуры» или же принять за причину «большого взрыва» достижение критического уровня «антитемпературой» стремившейся к своей бесконечности…
Невозможно маскировать нелепые домыслы «о самопроисхождении Вселенной» даже приняв за их основу абсурдную «сингулярностную» бомбу с термическим часовым механизмом.
[Ответить]
Обсуждение закрыто.