Развивающаяся Вселенная

Сингулярность как исходное состояние расширяющейся Вселенной порождает комплекс нерешаемых проблем.

"Сингулярности, - пишет английский физик С.Хокинг, один из тех, кто успешно развивает новую космологию [10], - это такие точки, где кривизна пространства и времени становится бесконечной и сами понятия пространства и времени теряют всякий смысл".

В сингулярности бесконечно большая плотность вещества порождает не просто замыкание, а полное разрушение пространственно-временного континуума. Именно так следует понимать приведенное выше высказывание Хокинга. А это означает, что до рождения Вселенной не было ни пространства, ни времени в нашем сегодняшнем понимании этих терминов. Такое нам трудно представить, но это не единственная трудность, которую мы встречаем при попытке познать таинственную развивающуюся Вселенную.
Однако вернемся к проблеме сингулярности. Уместно задать себе вопрос: допустимо ли трактовать сингулярность, появляющуюся как предельный случай классической теории (ОТО – классическая теория, поскольку она не пользуется представлениями квантовой физики), в качестве физической реальности? Не порождена ли на самом деле сингулярность необоснованным распространением результатов классической теории на область, в которой неприемлемы ее исходные предпосылки?

В самом деле, начальная стадия расширения Вселенной является зоной, в которой господствуют квантовые процессы. В таких ситуациях следует принимать во внимание не только состояние вещества, но и состояние "фона", каковым является физический вакуум. В экстремальных положениях он очень плотно взаимодействует с вещественным микромиром. Согласно квантовым представлениям, вещество невозможно стянуть в безразмерную точку, это противоречит принципу неопределенности Гейзенберга. Этот принцип прямо вытекает из дуализма корпускулярных и волновых свойств вещества. Волна обязана быть размерной субстанцией, иначе она перестает существовать. Это же обстоятельство приводит к заключению, что в Природе обнаруживается предельно допустимая плотность вещества, превысить, а тем более сделать бесконечной которую физически невозможно. Макс Планк вычислил эту плотность, она равна очень большой, но конечной величине, а именно 10⁹⁴ г/см³ (планковская плотность). В этой связи уместно привести еще одно высказывание Хокинга:

"Однако, принимая во внимание квантовую механику, можно надеяться на то, что сингулярность "размажется", а пространство и время образуют вместе четырехмерную поверхность без границ и краев <...> Вселенная полностью замкнута и, стало быть, для ее описания не нужны граничные условия. Нет необходимости тогда определять состояние Вселенной в бесконечно отдаленном прошлом, и не возникает никаких сингулярностей, в которых неприменимы законы физики".

Итак, исходное состояние перед "началом" не является точкой в математическом смысле, оно обладает своеобразными свойствами, понимание которых выходит за рамки научных представлений сегодняшнего дня. Это состояние отличала крайняя неустойчивость, породившая некий "взрыв", скачкообразный переход в состояние расширяющейся Вселенной. Для понимания проблемы "начала" требуется разработка пока неизвестных законов физики, проявляющихся в экстремальной ситуации. Один из возможных путей решения проблемы – объединение квантовой теории и теории гравитации. С таким направлением дальнейшего поиска согласны многие ученые-космологи.

Отметим следующее обстоятельство, важное для темы данной книги. При всех допускаемых вариантах, исходное состояние рождающейся Вселенной действительно предстает как самое простое из последующих, реализовывавшихся в ходе ее развития вплоть до наших дней. В этом состоянии было нарушено все, что нам привычно: формы материи, законы, управляющие их поведением, пространственно-временной континуум. Такое состояние можно назвать хаосом, из которого затем, в последующем развитии системы, шаг за шагом формировался порядок. Созидательный процесс господствовал, хотя и протекал в противоборстве с разрушительной тенденцией.