М. Х. Турсунов
02.04.2012 г.

  На главную раздела "Научные работы"





3. Основные сведения о Вселенной


          Совремённый взгляд на эволюцию Вселенной. Природа — это огромнейшая и совершённейшая лаборатория, где существуют все условия, взаимные сочетания различных количественных комбинаций давления, температуры и концентрации материи с плавными переходами, соответствующими превращениям за бесконечно малые доли секунды.

          Совремённый взгляд на эволюцию Вселенной сформировался после 1965 г., когда было обнаружено космическое реликтовое тепловое фоновое микроволновое излучение с температурой 2 К. На основании этого возникла так называемая «Теория Большого Взрыва», согласно которой Вселенная беспрестанно расширяется. Существование реликтового теплового излучения можно объяснить только при условии, что Вселенная в начале расширения была очень горячей. По выражению Я. Б. Зельдовича, «Теория Большого Взрыва» столь же надежно установлена и верна, сколь верно то, что Земля вращается вокруг Солнца» [22].

          На вопрос, что же было до Большого Взрыва, совремённая космология ответа не даёт. Поэтому если согласиться с Я. Б. Зельдовичем о надежности «Теории Большого Взрыва», то мы должны, исходя из вечности пространства, энергии и материи, предположить, что Большому Взрыву предшествовал очередной коллапс (сжатие) Вселенной.

          В настоящее время «сформулированы гипотезы о возможности спонтанного квантового возникновения Вселенной из вакуума» [23, с. 108]. Но согласиться с этим — значит игнорировать законы сохранения, о чём говорилось выше. Автор настоящих строк склонен считать наиболее обоснованным принятие за исходную точку изречение Декарта о вечности движущейся материи. Это правильно потому, что любые другие мнения будут вымышленными, а любая выдумка хуже любого очевидного факта.

          Поскольку любой читатель вправе выбирать или иметь своё суждение, считаем целесообразным ниже изложить мнение о существовании в очень ранней Вселенной гравитонов — самых мелких мыслимых частиц, создающих коллективное гравитационное поле. Температура и плотность гравитонов достигали планковских значений Пример изображенияПример изображения [23, с. 107]. Этот момент принято называть планковской эрой, соответствующей времени жизни Вселенной  Пример изображения.

          Напоминаем, что дифференциация вещества рассматривается как следствие эволюции Вселенной, т. е. с течением времени возникают всё новые и новые виды организации материи (например, образование атома, молекулы, живой клетки, синтетических материалов, новых сортов хлопка, ЭВМ и т. п.).

          Согласно единой теории, объединяющей электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия [23, с. 106] их удельная доля во Вселенной становится сравнимой при энергиях частиц около  Пример изображения Пример изображения, что соответствует температуре  Пример изображения. При этом должны существовать лишь очень массивные (Пример изображения) и чрезвычайно короткоживущие X-частицы, обусловливающие это единое взаимодействие, из которых образуются барионы (барионы — общее название сильно взаимодействующих элементарных частиц с полуцелым спином  Пример изображения, где h — постоянная Планка) и антибарионы. После их аннигиляции остаются только барионы [23, с. 106].

          Следующая, так называемая эра промежуточных бозонов (к бозонам относятся, например, фотоны и мезоны), характеризующая свойства вещества в эпоху температур  Пример изображения, объясняет состояние вещества с позиций единых электрослабых взаимодействий, объединяющих электромагнитные и слабые взаимодействия.

          Согласно этой теории, в следующие моменты расширения Вселенной при Пример изображения вещество содержало большое число свободных кварков — частиц, из которых состоят все адроны — сильно взаимодействующие частицы (мезоны и барионы). Спустя Пример изображения после начала расширения, при температурах, превышающих Пример изображения, среди барионов остаются только протоны и нейтроны, непрерывно превращающиеся друг в друга посредством сильных взаимодействий.

          С падением температуры ниже Пример изображения взаимные превращения протонов и нейтронов начинают происходить за счёт слабых взаимодействий при участии нейтрино, электронов и позитронов. Примерно через Пример изображения после начала расширения, когда температура опускается ниже Пример изображения, начинает резко уменьшаться концентрация электрон-позитронных пар, а соотношение между числом протонов и нейтронов остаётся неизменным, пока не будет преобладать распад нейтронов. При Пример изображения во Вселенной имеется около 83 % протонов и 17 % нейтронов.

          Спустя Пример изображения температура падает ниже Пример изображения и начинается образование дейтонов (дейтон — простейшее ядро, состоящее из одного протона и одного нейтрона, т. е. ядро тяжёлого водорода дейтерия), которые, соединяясь, образуют гелий. Плотность вещества в это время падает до Пример изображения. Этот процесс продолжается до полного перехода нейтронов от свободного в связанное состояние ядер гелия. Концентрация ядер гелия по расчётам должна составлять около 25 % от всей массы Вселенной, что подтверждается и наблюдениями в настоящее время. Ещё долгое время вещество Вселенной находилось, в основном, в виде ядер водорода и гелия и только около 0,1 % в виде более тяжёлых ядер.

          Мы уже упоминали, что опорными положениями, без соблюдения которых любая теория не более чем ненужное пустословие, являются законы сохранения энергии и массы. Но эти условия, к сожалению, не всегда соблюдаются. Чтобы обосновать образование Вселенной в раннюю стадию развития, прибегают к следующему объяснению. Цитируем: «Нуклоны и антинуклоны в основном аннигилируют, остаются только избыточные нуклоны, для которых не хватило античастиц. Число избыточных нуклонов составляет ничтожную часть (Пример изображения) общего количества нуклонов и антинуклонов эпохи их равновесия. Именно эти избыточные нуклоны образуют основу вещества совремённой Вселенной. Если бы не было этого небольшого числа избыточных нуклонов, то мир был бы сейчас практически «пустым» [23, с. 101].

          Такое объяснение недвусмысленно противоречит закону сохранения массы, а вместе с ней и энергии. Мы считаем, что понятие аннигиляции не должно распространяться на массу, а должно ограничиваться состояниями массы вроде того, как, скажем, мыльные пузыри аннигилируют при соприкосновении, но это не значит, что при этом исчезло мыло. Нетрудно понять, что подобное толкование приводит к идеализму. Признать подобное — значит отвергать весь существующий багаж человеческих знаний и всю совремёную науку.

          Поэтому, считая последовательность событий нуклеосинтеза пока ещё слабо освоенной, мы снова вынуждены обратить внимание читателя, что в любой теории законы сохранения должны быть исходными условиями и все другие построения должны базироваться на них, как на незыблемом фундаменте материального мира.

          Таким образом, плазменное состояние вещества Вселенной, как свидетельствует рис. 3 [23, с. 101], продолжалось ещё около 1 млн лет (Пример изображения).

          Только после понижения температуры до Пример изображения, начинается период рекомбинации, т. е. ядра обрастаются электронами и плазма превращается в нейтральные водород и гелий. Полагают, что галактики и звёзды образовались из водородно-гелиевого газа. Высокая степень изотропии реликтового излучения говорит об однородности вещества к началу эпохи рекомбинации. Значит, с начала рекомбинации до настоящего времени происходит эволюция неоднородности во Вселенной.
 
Пример изображения
Рис. 3. Эволюция вещества и излучения в модели горячей Вселенной.
Абсцисса нижняя — время с момента сингулярности, верхняя — соответствующие
значения красного смещения Z, ордината — температура.


          Вся сложность расшифровки эволюции Вселенной во времени заключается в механизмах возникновения неоднородности и обособления галактик. Среднее расстояние между галактиками в совремённую эпоху примерно в 100 раз превышает их размеры. На наш взгляд, существующая теория не обращает на этот вопрос должного внимания, принимая механизм конденсации вещества за счёт гравитационного самосжимания с одной стороны и давлением газа — с другой, противодействующими между собой.

          Основные свойства Вселенной. Какими же особенностями обладает Вселенная, что следовало бы учитывать при решении этого вопроса?

          Первая особенность Вселенной — её нестационарность. На нестационарность окружающего мира указывает эволюция звёзд и звёздных скоплений, процессы типа взрывов и истечения вещества из звёзд и ядер галактик. Нестационарность наблюдаемой части Вселенной проявляется в её расширении, что установлено по систематическому движению далёких галактик.

          По смещению спектральной линии галактик (Z) относительно тех же линий спектра, полученных в лабораторных условиях на Земле в сторону красного (длинноволнового) конца спектра, американский астроном Э. Хаббл в 1929 г. установил закон пропорциональности

Пример изображения, или Пример изображения, где

Пример изображения  — лучевая скорость удаления далёких звёзд,
Пример изображения  — скорость света,
Пример изображения  —  расстояние до звёзд,
Пример изображения  — постоянная Хаббла, равная 50-100 (км/с)/Мпк.

          Значение Z для далёких квазаров (квазар — квазизвёздный источник радиоизлучения) достигает 3,5. Следовательно, по изменению Z можно вычислить изменение Пример изображения для любой звезды. Этот закон позволяет вычислять расстояния до звёзд с точностью 15 %.

          Возраст Вселенной, согласно этому закона, устанавливается в пределах 10-20 млрд лет (если Вселенную понимать как развивающуюся систему, а если ее понимать как совокупность пространства, энергии и материи, то ее возраст бесконечен).

          Следующей особенностью Вселенной является её вращение. «…угловая скорость вращения Вселенной …составляет около Пример изображения» [24].

          Третья особенность Вселенной — её сетчатая структура. «В 1970 г. Я. Б. Зельдович выдвинул …гипотезу о блинах как о вытянутых крупномасштабных образованиях, которые могут создавать в пространстве сетчатую структуру в распределении галактик. …картина, полученная американскими астрофизиками, …как будто подтвердила наличие такой ячеистой структуры… (рис. 4).

Пример изображения
Рис. 4. Крупномасштабная структура Вселенной [25, с. 180].
Светлые «волокна» — области наибольшей пространственной
плотности галактик (По Дж. Муди, Э. Тернеру и Дж. Готту, 1983, США).


          Группа эстонских астрофизиков во главе с Я. Эйнасто пришла к выводу, что некоторая пространственная ячейка существует. На её границах поверхностная плотность галактик и скоплений галактик раза в четыре выше, чем в её центральной части.

          Общие размеры ячейки достигают 60-80 млн парсек. …Следует не забывать, что подобная «ячейка» находится в движении и меняет свою конфигурацию, состав и размеры» [26].

          Итак, в совремённом представлении мы имеем сетчатую, вращающуюся и расширяющуюся модель Вселенной. При этом следует иметь в виду, что пространство, время и материя бесконечны.
 



В начало                               Продолжение
 

Добавить комментарий Сообщение модератору


Защитный код
Обновить