 |
 |
 |
 |
|
|
|
|
2.2 Большой взрыв и начало процесса
усложнения Вселенной
|
Но вернемся к представлениям о самой ранней стадии развития
Вселенной.
Различают две альтернативные гипотезы. Согласно первой из них
Вселенная – замкнутая циклически изменяющаяся система, последовательно
проходящая фазы расширения и сжатия. При бесконечной повторяемости циклов и их
полной идентичности вопрос о "начале" снимается, поскольку начала не было.
Дееспособность такой гипотезы подтвердится в том случае, если выяснится, что во
Вселенной гравитационная энергия преобладает над кинетической энергией
разбегающихся частиц, то есть, выполняется условие
r/rк > 1.
Тогда подтвердится закрытость Вселенной. В противном случае
справедливой будет другая
гипотеза, предполагающая спонтанное рождение Вселенной, которая может
существовать на протяжении единственного цикла расширения. В этом случае
проблема "начала" встает в полном объеме. Развитием второй гипотезы служит
допущение о возможном множественном рождении вселенных, происходящем при
"вскипании" вакуума, что образно ассоциируется с появлением множественных
пузырей при вскипании воды.
Космологи в своих теоретических исследованиях шаг за шагом приближаются к описанию того, что, с точки зрения научных знаний, происходило в моменты времени, наиболее близкие к самому «началу». В статьях и книгах, посвященных результатам таких исследований, можно встретить выражение, что Вселенная родилась «из ничего». Например, последняя популярная статья Я.Б. Зельдовича, внесшего значительный вклад в разработку подходов к квантово-гравитационной теории ранней Вселенной, так и называлась: «Возможно ли образование Вселенной "из ничего"?" [11]. Но термин "из ничего" не следует понимать буквально, за ним скрывается глубочайший смысл. В статье речь идет о том, что нет препятствий к квантовому рождению Вселенной со стороны основных законов сохранения, таких как сохранение электрического заряда или сохранения энергии – массы. В послесловии к этой статье Зельдовича А.Д. Сахаров писал: 
"Зельдович ставит задачу построения полной космологической теории ранней Вселенной, описывающей самую первую, «квантово-гравитационную» стадию расширяющейся Вселенной, отвечающей на вопрос – как возникли качественные и количественные особенности строения Вселенной, проявляющиеся на более поздней стадии, почему Вселенная именно такая, какой мы ее наблюдаем". И далее: "Пока мы лишь приближаемся к пониманию всех этих самых фундаментальных вопросов о Природе. Есть много идей, много надежд, проделана и делается колоссальная работа, но, вероятно, еще гораздо больший путь впереди, может быть бесконечный... ".Так из чего образовалась Вселенная? По современным представлениям ведущая роль здесь принадлежит вакууму. Теории рассматривают возможность существования различных модификаций вакуума. Предполагается, что исходная модификация вакуума, положившая начало рождению Вселенной, характеризовалась обладанием предельно высокой плотности энергии, которой соответствует эквивалентная предельно высокая (планковская) плотность вещества, равная 1094 г/см3. Свободное состояние вещества в этот период отсутствовало, так как при такой его плотности господствует тяготение огромной силы, превращающее всю массу вещества m в энергию в соответствии с известной формулой эквивалентности массы и энергии: Е = m*c2 (c - скорость света в вакууме). В подобных условиях разрушается пространственно - временной континуум и полностью "сминается" внутренняя структура вакуума. Данная модификация вакуума представляется наименее упорядоченной из всех последующих его модификаций, она получила название ложного вакуума, а соответствующее исходное состояние обозначают как вакуумноподобное состояние. По своей природе вакуумноподобное состояние неустойчиво, в нем заложены предпосылки для скачкообразного перехода в качественно иное состояние, способное инициировать процесс типа Большого Взрыва. Механизм такого перехода описывается Общей теорией относительности и в популярной форме он излагается в [12]. Суть его в том, что при плотностях вещества, близких или равных планковской плотности, возникают особые состояния, их характеризуют сильнейшие натяжения, которые можно трактовать как отрицательное давление или как антигравитацию. Опираясь на понятие антигравитирующего вакуума, можно утверждать, что в момент «рождения» Вселенной вакуумноподобное состояние создало условия для господства антигравитации. Под ее воздействием началось стремительное (экспоненциальное) расширение (раздувание) Вселенной. Иначе говоря, существование антигравитирующего вакуума позволяет дать физическое объяснение возникновению «первотолчка». В ходе такого расширения (подробнее об этом несколько позже) возникло пространство-время. Антигравитация господствовала очень короткое время, в интервале примерно от 10–43 с до 10–35 с, и за этот короткий миг пространство распространилось на расстояние, которое на много порядков превышает современный радиус видимой Вселенной. Однако, это еще не Большой Взрыв. В [13], где излагается теория раздувания Вселенной, состояние вакуума при возникшем расширении образно сравнивается с состоянием перенасыщенного вследствие быстрого охлаждения раствора перед бурным выпадением в нем кристаллов. Период раздувания Вселенной завершился переходом неустойчивого ложного вакуума в новую модификацию с выделением огромной плотности энергии, согласно [13] порядка 1080 г/см3. Это значительная, но не вся плотность энергии исходной модификации. В последующих процессах совершатся новые фазовые переходы вакуума, во время которых выделится почти вся плотность энергии, так что в его современном состоянии эта плотность невелика. Выделившаяся энергия превратилась в плотный сгусток частиц и античастиц при температуре, не менее 1027 К. С возникновением вещественных частиц антигравитация внутри сгустка сменилась привычным для нас притяжением и дальнейший процесс расширения сгустка происходил в соответствии с моделью Фридмана. Эта часть начального процесса получила название Большого Взрыва. Можно сказать, что при первом скачкообразном фазовом переходе совершилось разделение вакуума и вещества. Сценарий раздувающейся Вселенной в его сегодняшнем виде намечает перспективный путь единого в идейном плане и естественного решения основных физических проблем начальной стадии развития Вселенной. Вместе с тем, пока нет уверенности, что эти проблемы в полной мере удастся решить на уровне знаний сегодняшнего дня. Оставаясь в рамках складывающихся космологических представлений можно утверждать, что, начиная с момента времени ~10-43 c (более ранние моменты, возможно, не существуют) после "начала", проявляются первые элементы усложнения, самоорганизации материи в масштабах Вселенной. С этого момента на этапе раздувания складывается пространственно-временной континуум. Благодаря фазовому переходу бесструктурный "ложный" вакуум, в котором он слит воедино с веществом, превращается в первую структурно оформленную свою модификацию, допускающую дальнейшее выделенное существование вещества. Так что распространенное почти во всех космологических мифах утверждение о рождении Мира из хаоса приобретает научное право на существование. Следующие шаги самоорганизации расширяющейся Вселенной связаны с нарастающим усложнением вещества микромира, их рассмотрение потребует знакомства с современными представлениями о строении вещества. Сделаем краткое отступление от темы в эту область современного знания. |
|
|
|
|
Ваши отзывы, мнения и предложения могут быть отправлены автору по адресу:
remrovinsky@yahoo.com
© 2001 Reomar Rovinsky