Погляд у безмежність. Моделі Всесвіту

Сучасна наука, теоретично відтворивши основні етапи розвитку раннього Всесвіту, підкріпивши їх спостереженнями, дозволяє глянути по-новому на загальну картину еволюції навколишнього світу. Первісні витоки її досягають сингулярності в рамках гарячої моделі. Саме в перші хвилини був закладений фундамент усього світу, коли різко видозмінювалися фізичні стани матерії, що призводили до фундаментальних змін структури цілого Всесвіту. Які види й перспективи розвитку його розкриваються при погляді у неосяжну далечінь? Зараз вимальовуються такі дві картини майбутнього Всесвіту:

1. Інфляційна (роздувна) модель (), передбачає монотонне розширення Всесвіту, коли врешті-решт космічна речовина розсіється аж до гранично холодного й розрідженого стану (). Тоді залишаться одні лише фотони й нейтрино плюс невелика кількість електронів і позитронів, які уникли анігіляції. Галактики, зірки і планети, включаючи чорні діри, розпадуться і випаруються.

Теорія Всесвіту, що розширюється, дозволяє обрахувати температуру Т і густину речовини с в процесі розширення:

Тут t (в секундах) - час, що минув з моменту Великого Вибуху.

Ця теорія передбачає нестабільність протона, який повинен розпастися за 1032 років. Це означає, що незабаром, якщо Всесвіт буде так довго розширюватись, у ньому зовсім не залишиться речовини. Вона розпадеться. Навколо буде одне світло, нейтрино, гравітони та ще можливо електронно-позитронні пари. Це, звичайно, безмежно велика екстраполяція.

2. Зараз через 10-15 млрд років після початку розширення Всесвіту, густина матерії, як ми бачили, досить близька до критичної (). Близькість цих значень сьогодні свідчить про те, що вони по суті не відрізнялися один від одного ще з самого початку розширення. Хоча з часом буде зменшуватись, але вирішення проблем прихованої маси в космосі може помітно змінити співвідношення густин на користь осцилюючої моделі Всесвіту. Тому інтерес до неї в останні роки не спадає остаточно.

Уявімо собі: раптом вдалося з'ясувати, що . Чи можлива реально осцилююча модель Всесвіту і її цикли з погляду термодинаміки? Якщо так, то за сингулярністю повинне йти розширення, яке плавно сповільнюється і змінюється стиском, який відбувається з прискоренням і завершується колапсом. Вже в сингулярному стані колапс змінює знак і перетворюється на антиколапс, тобто стиск змінюється розширенням, ставши початком чергового циклу, що повторює попередній (рис.114,а) і т.д. Можливо, колись наш світ уже пережив купу аналогічних пульсацій? Сучасна наука на це питання відповідає негативно. Справді, якщо в минулій історії Всесвіту було здійснено кілька таких коливань (чи нескінченне їх число), то внаслідок зростання ентропії речовини, яка нагромаджувалася б, кожна наступна вібрація відбувалася б із зростаючою амплітудою. Таке розкачування пульсацій Всесвіту показано на рис.114,б, де максимальне значення радіуса кривизни простору R зростає в кожному наступному циклі. Врешті-решт ця гігантська замкнена система стала б усе одно відкритою, бо Всесвіт знову перейшов би у фазу безмежного розширення. Можливі, правда, навіть при сталій ентропії непостійні повторення одного того самого стану, круговороти з низхідними й висхідними гілками, що дещо змінює ситуацію.

Але ентропія зростає як в ході розширення,так і стиску моделі. При колапсі вона особливо сильно зростає. Ще у 1934 році Толмен показав, що цикли в такому разі мають здовжуватися в часі і також мають зростати їх амплітуди (рис.114,б).

Отож, з врахуванням росту ентропії осцилююча модель Всесвіту не спроможна описати вічне існування Всесвіту від t>-?. Теорія коливного Всесвіту не досягає цілі. З точки зору вічного Всесвіту перевагу слід надати картині відкритого Всесвіту. Він одноразово стискався в минулому (-? < t < 0) і змінив стиск на розширення в сингулярності (t = 0), необмежено розширяючись на сучасному етапі (0 < t < t0) і в майбутньому(t0 < t < ?, де t0 - сьогодення). Таким чином, ототожнення стану сингулярності з народженням нашого сучасного світу принципового заперечення не має.

Відповідно до осцилюючої моделі, основні теоретичні положення якої тепер поділяє частина вчених колишнього СРСР,через ~50 млрд років Всесвіт зіткнеться з проблемою «теплової смерті». Тоді зворотний стиск супроводжуватиметься поступовим, а наприкінці дуже різким збільшенням температури. Через якихось 70 млн років після початку стиску всі молекули розпадуться на атоми, а атоми на ядра й електрони. А ще через 700 тисяч років середня температура Всесвіту досягне 10млн К, а потім через 20 днів - 1010К, коли почнуть розкладатися атомні ядра. Після Т = 1032К Всесвіт у цілому буде підпорядкований квантовим законам. Тут знову (як у стані сингулярності) зіллються разом класична ЗТВ з квантовою теорією поля і дальше майбутнє світу знову проглядатиметься у світлі квантово-гравітаційної теорії.

Для різних моделей Всесвіту зв'язок між відстанню r і червоним значенням z(z0,3) віддаленого об'єкта різна: у закритій пульсуючій моделі , у відкритій моделі .

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   Загрузить   След >