Главная Новости Карта сайта
Реклама

Меню
Тайны Вселенной / Почему расширяется Вселенная

Почему расширяется Вселенная

Почему Вселенная расширяется Cовременная астрофизика базируется на предсказаниях релятивизма, относительности и квантовой теории.

Каждая из перечисленных выше теорий ввела в современное естествознание свою фундаментальную постоянную:
- скорость света в вакууме (с),
- постоянную тяготения (G)
- и постоянную Планка (h).

Причем, если первые две естественным образом присутствуют в Общей теории относительности, характеризуя общие свойства гравитации и материи, то квантовая физика, базируясь на принципиально иной по сравнению с ОТО аксиоматикой, стоит как бы особняком. В этой аксиоматике заключен глубокий смысл - для квантовой физики существование классического детерминированого (а не вероятностного) описания свойств пространственно-временного континуума необходимо в той же степени, как и существование классического наблюдателя, состояние которого описывается детерминистически, а не вероятностно.

История развития науки изобилует примерами того, что "новое - это хорошо забытое старое". Почти три века тому назад сэр Исаак Ньютон был первым, кто попытался ответить на вопрос, что же такое пространтсво и время. По Ньютону, пространство и время представляли собой определенный способ упорядочивания событий, происходящих с различными формами материи не зависящий от них. Своеобразная сцена, на которой разыгрывался спектакль, поставленный природой.

В начале ХХ-го века Альберт Эйнштейн подверг сомнению неизменность свойств пространства и времени, показав, что геометрия четырехмерного пространства-времени определяется энергией материи, а гравитация есть не что иное, как отражение факта его кривизны. Однако и ньютоновская теория тяготения, и ее обобщение - ОТО не подвергали сомнению классичность (детерминистичность) свойств пространства и времени. Более того, сам создатель ОТО Альберт Эйнштейн был одним из наиболее последовательных критиков квантовой теории, стимулируя при этом развитие и углубление ее представлений.

По-видимому, первым, кто предпринял попытку соединить квантовую физику и гравитацию, был П.А.М. Дирак, обративший внимание на замечательный факт, что из фундаментальных констант h,c,G естественным образом конструируются величины размерности длины, времени и плотности, получивших название планковских параметров. Значения этих величин экстраординарны - современная физика лишь только-только приближается к исследованию процессов, происходящих на субатомном уровне строения материи, а планковская единица длины меньше характерного размера атома почти на 25 порядков. Нигде на Земле мы не можем воспроизвести и зафиксировать процессы, которые характеризовались бы временными интервалами, на 43 порядка ниже одной секунды. Наконец, нигде в космосе мы не сталкиваемся с выделениями энергии или иными формами материи, которые почти на 93 порядка плотнее обычной воды. Но мы не встречаем нигде в обычных условиях и проявление квантовых свойств пространства- времени, типичных для приведенных выше планковских условий!

На масштабах превышающих планковские параметры для пространственных и временных интервалов, само пространство время обладает классическими свойствами и работает аппарат ОТО. По мере приближения к планковским параметрам детерминистический способ описания пространственно-временного континуума становится неприменим - пространство и время становятся существенно квантовыми объектами, свойства которых так еще до конца и не ясны.

Что является источником расширения Вселенной

Впечатляет и уровень плотности энергии, заключенной в материи и гравитации в экстремальном состоянии, характеризуемом планковскими единицами энергии - (десять в степени 130 эрг в кубическом сантиметре!). Не здесь ли заключен источник расширения Вселенной? Ведь не случайно хаббловский разлет галактик так напоминает разлет продуктов взрыва атомной бомбы! Невольно напрашивается аналогия с ситуацией в физике атомного ядра, сложившейся в к концу 30-х- началу 40-х годов нашего столетия. Ведь уже тогда физики понимали, какая гигантская энергия состредоточена в атомном ядре. Казалось, что эта энергия надежно скрыта от нас мощным панцирем ядерных сил. Однако для некоторых ядер, например - урана, этот панцирь, образно говоря, имел незначительные "дефекты", проявляющиеся в форме спонтанной радиоактивности. Но не прошло, однако, и десяти лет с момента ее открытия, как человечество познало весь ужас Хиросимы и Нагасаки! Пользуясь этой аналогией, правомерно поставить вопрос, не сталкиваемся ли мы при выяснении причин расширения Вселенной с проявлением "спонтанной радиоактивности" материи и гравитации на экстремально малых пространственных масштабах?

Заметим, что ответ на этот вопрос лежит вне рамок "классической" физики. Мы в полной мере вступаем в мир неизвестного - область, где пока можно говорить лишь о гипотезах, нежели о законченных научных теориях. Однако, как знать, не ожидает ли нас в самом ближайшем будущеми повторение ситуации с атомным ядром, когда самые пессимистические прогнозы были опровергнуты действительностью.

Начало расширения Вселенной

Далее мы подробно остановимся на обсуждении одной из наиболее привлекательных рабочих гипотез современной космологии, в рамках которой проблема "Большого взрыва" - проблема начала расширения Вселенной приобретает вполне законченные контуры. "Безумность" идеи, сформулированной в работах выдающихся физиков нашего столетия - Д. Уиллера, С. Хоукинга, Я.Б. Зельдовича, А.Д. Сахарова, А.Д. Линде, А.А. Старобинского и др., заключается в том, что наша Вселенная - это гигантская флуктуация топологии более общего суперпространства, связанного с вакуумным состоянием физических полей.

Свойства этого состояния должны радикально отличаться от свойств обычного пространства-времени. Во первых, его размерность не обязательно должна равняться 4 (три пространственные и одна временная координаты). Более того, вакуум, как основное состояние материи, характеризуется нулевыми физическими зарядами - следовательно, не существует и классического прибора, способного зафиксировать какую-то упорядоченность событий, а, значит - не существует и самих понятий пространства и времени, как впрочем и причинности. И, наконец, будучи сугубо квантовым объектом, вакуум физических полей флуктуирует, порождая топологические аномалии - "пузырьки", которые рождаются и гибнут. Внутри каждого такого пузырька можно ввести понятие собственного времени, направление которого фиксирует эволюцию материи внутри от момента рождения и до момента "схлопывания". Подавляющая доля таких "пузырьков" имеет время жизни, сравнимое с планковским временем и внешне проявляют себя, как замкнутые мини- Вселенные. Такое своего рода "кипение" вакуума - рождение и гибель виртуальных Вселенных является обобщением на гравитацию хорошо известного в квантовой физике эффекта поляризации вакуума - рождения и гибели виртуальных пар частиц - античастиц. В атомной физике этот эффект приводит к так называемому Лембовскому сдвигу уровней энергии в атоме водорода.

Однако, применительно к нашей Вселенной планковское время, типичное для виртуальных мини-Вселенных, оказывается почти на 60 порядков меньше современного возраста галактик. Что же задержало наш "пузырек" от практически мгновенного схлопывания? Очевидно, что Вселенные типа нашей являются ярко выраженными аномалиями. Первично устойчивое состояние вакуума в результате флуктуации топологии (образования "пузырька") стало неустойчивым по отношению к нашей Вселенной. Эта неустойчивость приводит к тому, что внутри "пузырька" вакуум начинает изменять свои своийства, стремясь к новому устойчивому пределу. Этот процесс перестройки вакуума сопровождается гигантским выделением энергии, в результате чего "пузырек"- Вселенная начинает расширяться с колоссальной скоростью. Этот процесс можно интерпретировать, как своеобразный взрыв вакуума - взрыв "пустоты"!

Естественно, что грандиозность масштаба такого взрыва, его обусловленность квантово-гравитационными свойствами пространства-времени, лежащщими за пределами современной "классической физики", могут вызвать определенный скепсис по отношению к обсуждаемой гипотезе. Однако исторический опыт науки, особенно последних десятилетий, показывает плодотворность подобных "безумных" попыток заглянуть за границу известного. В принципе - вопрос поставлен и ответ на него ждет своего исследователя.


Коллективный разум
Коллективное поведение животных в корне отличается от поведения отдельно взятых индивидов. Стае или популяции присуще непонятное нам пока свойство, которое принято называть «единой волей», либо «повелительным импульсом», которому подчиняются отдельные особи...
Тайны и загадки Солнечной системы
Десять самых невероятных загадок солнечной системы...
Тень в мировых мифах
Издавна, человеческой тени отдавали большое значение и считали её чем то таинственным и мистическим. В большинстве стран существует легенда, что тень – это второе "Я" человека. Особенно миф был распространён на Руси. Славянские народы полагали, что тень может отделяться от человека...
Подземная цивилизация планеты Земля
Можно сказать, что эта загадка планеты Земля разгадана, ведь современные исследователи уже сделали свой вывод – мы не единственные жители на планете Земля. Свидетельства давних лет, а также открытия ученых 20 – 21 века, утверждают, что на Земле, вернее, под землей с глубокой древности и до наших дней существовали загадочные цивилизации.
Инопланетяне скрываются в недрах Земли
Очередные загадки планеты Земля. Неожиданно, как будто сговорившись, уфологи разных стран стали обсуждать тему подземных баз пришельцев. Оказывается, эти базы имеются практически везде: в США, Чили, Китае и, конечно, в России. Сразу же возникает вопрос: почему под землей?
Тайны Земли 2016