Космологическая модель.

Рассмотрев вопросы сингулярности и начального состояния Вселенной, мы пришли к выводу о том, что она может быть осциллирующей, то есть циклической. Но это было только весьма робкое предположение, потому как исходя лишь из сингулярности нельзя сделать однозначного вывода в пользу той или иной модели. Давайте же сейчас более детально рассмотрим этот вопрос, но перед тем несколько слов, касающихся выбора того или иного пути развития Вселенной.

Не будем, однако, подробно останавливаться на этом вопросе, а скажем лишь то, что все нестатические модели (статические, как известно, не подходят для описания нашей Метагалактики) называются «моделями Фридмана» среди которых выделяются: пульсирующая модель, модель Леметра, модель Эйнштейна-де Ситтера и модель Эддингтона-Леметра. Существуют и другие модели, но для нас наиболее важными являются именно эти, а в особенности пульсирующая модель. Подробно рассматривать остальные возможности мы здесь не будем [7]. О них можно сказать лишь то, что они все являются открытыми и реализуются в случае, когда средняя плотность больше критической. О возможности этой модели мы говорили, когда речь шла о сингулярности, теперь же давайте посмотрим на неё «вблизи».

Что же представляет собой пульсирующая модель? Вообще говоря, эта тема могла стать темой отдельной заметки, настолько она широка и многогранна. Здесь мы же попытаемся рассмотреть саму возможность реализации модели на практике и самое главное, конечно, посмотрим, как она связана с концепцией множественности вселенных. А связана она, как мы увидим, с ней самым непосредственным образом.

Итак, пульсирующая модель реализуется в случае, когда средняя плотность больше критической плотности (p>pкр.) Данная Вселенная будет закрытой, а радиус кривизны («масштабный фактор») в ней «возрастает до нуля, достигает максимального значения и снова уменьшается до нуля». Другими словами, такая Вселенная является циклической, каждый цикл в ней заканчивается коллапсом, то есть живёт она, если так можно выразиться, от сингулярности до сингулярности. Какова же возможность реализации пульсирующей Вселенной в принципе?

Как уже было сказано выше, выбор той ли иной модели целиком зависит от средней плотности нашей Вселенной. Каково же её современное значение? По данным сегодняшней науки она равна или меньше критической. Но такой вывод будет означать то, что Вселенная является открытой, и будет расширяться вечно, то есть коллапса не будет. Однако, такое значение более чем преждевременно. По оценкам учёных, видимая материя во Вселенной составляет не больше 10% от её массы. Большую же её часть составляет невидимая материя (до 90%), названная скрытой массой. Такой массой может быть «межгалактический газ, массивные короны слабосветящихся объектов вокруг галактик, космические лучи, нейтрино, гравитино, гравитационные волны».[8] Саму проблему скрытой массы чаще всего характеризуют как так называемый вириальный парадокс, состоящий в том, что «масса многих скоплений в десятки, а то и в сотни (!) раз больше массы, установленной суммированием каждой галактики в отдельности».[9] Вообще говоря, проблема скрытой массы носит совсем не простой характер. «Так, определённый вклад в плотность вещества могут вносить гипотетические космические струны и не менее гипотетические частицы-аксионы, гравитино и т.п.»[10] На мой взгляд, очень перспективным решением вопроса скрытой массы могут стать нейтрино. Пояснить такую точку зрения мне бы хотелось словами И.Д.Новикова: «Нейтрино очень многочисленны во Вселенной. Несмотря на ничтожную массу каждой частицы, в сумме они оказываются главной составной частью массы материи во Вселенной. По расчётам эта масса (масса покоя у нейтрино: mov~5х10-32г.) Таким образом, данная масса в 30 раз больше средней плотности обычного вещества во Вселенной ! Обычное вещество по массе составляет только 3% «примеси» к массе нейтрино». Это же говорит и Турсунов: «Судя по всему, именно реликтовые нейтрино вносят основной вклад в среднюю плотность космической материи; последняя с учётом этого вклада оказывается больше её критического значения. Это значит, что нейтринная Вселенная пространственно замкнута, а потому со временем её нынешнее значение сменится сжатием».[11] Как видим, нейтрино могут сыграть решающую роль в разрешении проблемы скрытой массы, а то, масса их не нуль, как мы увидели выше, уже почти доказанный факт («уверенность в правильности результатов всё возрастает, аналогичные оценки получены уже за рубежом».) Таким образом, во Вселенной действительно может реализовываться закрытая, пульсирующая модель.… Однако в связи с этим нельзя не упомянуть ряд существенных нюансов. С осциллирующей моделью Вселенной связано такое понятие как энтропия (мера возрастания беспорядка в системе, энтропия системы никогда не уменьшается.) А с энтропией, в свою очередь, связано и второе начало термодинамики, которое как выразился Девис в своей книге «Пространство и время в современной картине Вселенной»[12], «обладает всеобщностью и описывает «необратимые», асимметричные во времени процессы самой разнообразной природы. Согласно второму началу термодинамики, события всегда происходят в одном порядке», следовательно, «оно запрещает осциллирующую модель» и гласит, что энтропия Вселенной не может уменьшаться, она только увеличивается. Вот как характеризует эту проблему Новиков: «В самом деле, энтропия Вселенной только растёт. Энтропия растёт и в ходе расширения и в ходе сжатия, она не уменьшатся при прохождении через сингулярность. Если от одного цикла к другому энтропия растёт, то каждый следующий цикл отличается от предыдущего». Согласно Р.Толмену, известному учёному, основоположеннику релятивистской термодинамики Вселенной, «расчёт приводит к циклам, удлиняющимся во времени и с растущей амплитудой, с увеличивающимся максимальным радиусом Вселенной». То, что в каждом цикле «энтропия возрастает на конечную величину» действительно верно, ведь когда система (то есть Вселенная) достигает равновесия, а энтропия «конечной величины», происходит коллапс-конец очередного цикла. Но так как от цикла к циклу возрастает амплитуда и продолжительность его, то бесконечное число циклов просто невозможно, потому как «энтропия стала бы бесконечно большой. Это противоречит наблюдениям. Значит, вечная осцилляция Вселенной невозможна». Это и есть основная проблема осциллирующей Вселенной и связанной с ней энтропией. Казалось бы, что на этом можно было бы закончить и не развивать больше концепцию плюралистической Вселенной, потому что она при сделанных предположениях не возможна в принципе, но существуют другие, не менее, а может быть даже более убедительные теории, описывающие иные «возможности при прохождении через сингулярность». Такие теории, в частности, разрабатывались, да и разрабатываются в работах И.Розенталя, Дж. Уилера, М.Маркова и др. При этом, допускается, что в сингулярности меняются все свойства Вселенной: «и фундаментальные константы природы, и свойства элементарных частиц, и даже сами физические законы, в том числе и энтропия». А если энтропия уменьшается, то циклы осцилляции Вселенной не изменяются, а это значит, что возможна вечная осцилляция Вселенной. Это, однако, ещё предстоит доказать. Тем не менее, если принимать во внимание тот факт, что наша Метагалактика является лишь частью «Большой Вселенной» (в случае множественности миров) или изолированной областью, сферой (как мы увидим позднее такое вполне реально), то существование её в качестве осциллирующей системы кажется вполне закономерным и даже естественным. Появившись как гранула на солнечной поверхности, наша Вселенная просуществует определенный промежуток времени, а затем исчезнет, породив другую Вселенную… Можно представить себе другую ситуацию (кажущуюся, однако, более чем фантастической), когда Вселенная при «ничтожно малой» энтропии начала своё существование в качестве осциллирующей модели. До этого же, она могла пройти «бесконечный ряд других состояний», и её модель могла быть совсем иной, но при определенных условиях она «повернула на дорогу осцилляций» и сейчас мы можем наблюдать один из её циклов, который закончиться через определённый промежуток времени и возможно продолжится, пройдя «через горловину сингулярности» другим циклом. Она всё же может вообще достигнуть финала (конца жизни как физической реальности) «захлопнувшись» в сингулярность. В случае же множественности вселенных это может быть финал только одной из многочисленных вселенных, существующих в Большом Космосе. Но любопытно то, что эта полуфантастическая гипотеза подтверждается теорией квантовой механики, так как в её основе (по Девису) лежит «отрицание возможности абсолютной предсказуемости всего происходящего во Вселенной, независимо от объёма доступной нам информации. Квантовая механика (в сравнении с классической механикой Ньютона, которая основана на «фундаментальном принципе предсказуемости») допускает множество возможных прошлых и будущих состояний Вселенной».[13] Вообще, надо сказать, что все квантовые теории (концепция квантового рождения Вселенной, различные квантовые процессы, квантовая механика и т.д.) имеют очень хорошую перспективу и нам их сейчас следует развивать в первую очередь.

Хотелось бы привести ещё несколько аргументов в пользу закрытой модели Вселенной.

Первое, что нужно добавить ко всем выше данным аргументациям, это гипотеза рождения Вселенной из вакуума. В случае физического вакуума «именно закрытые вселенные имеют наибольший шанс на существование и вообще на возникновение: в соответствии с теорией гравитации полная энергия закрытой Метагалактики не требует привнесения в вакуум внешней энергии; закрытая Метагалактика рождается спонтанно из вакуума».[14] Другое замечание, касается того, что «условия, необходимые для образования галактик в закрытой Метагалактике и возникновения ярких звёзд выполняются, но без запаса. Возможно именно поэтому наша Метагалактика-закрытая система».[15] И ещё один момент. Параметр ускорения (одна из самых важных характеристик космологической модели) по современным значениям близок к 1. (Если параметр ускорения q<0 реализуется открытая модель, если q>0 закрытая.) Этот факт является ещё одним подтверждением закрытой, осциллирующей модели нашего Мира.

Таким образом, осциллирующая модель Метагалактики (в случае, конечно, справедливости данной модели как таковой) может сыграть огромное, я бы даже сказал определяющее «мировоззренческое значение». Ведь именно при этом изменяются в корне наши представления о структуре мироздания, возобновляется идея космологического круговорота времён, высказанная ещё в древние времена. Изменяются наши представления о прошлом и будущем Вселенной. Тем более что эти изменения играют огромное философское и социальное значение, вносят решающий вклад в формирование нашего научного мировоззрения.

Осциллирующая Вселенная также вносит решающий вклад в главную тему нашего разговора, то есть в концепцию плюралистической Вселенной. К ней более всего подходит именно осциллирующая модель. Давайте посмотрим почему.

В принципе, объяснение этому было дано по всему ходу нашего рассказа, но всё же есть ещё ряд существенных моментов. Во-первых, если рассматривать случай, когда энтропия, а вместе с ней и ряд других важных параметров изменяется от цикла к циклу, то, соответственно, каждый следующий цикл отличается от предыдущего. «Но если от цикла к циклу ничего не сохраняется, то мы можем говорить о физически не связанных друг с другом вселенных и с таким же успехом рассматривать существующий ансамбль их».[16] При этом, хотелось бы сделать один вывод. Так как при каждом коллапсе всё исчезает, стирается и такой важный философский критерий как информация. Следовательно, не в каждом цикле возможна жизнь. Она возможна только при удивительном совпадении всех физических констант. И ещё один момент, касающийся осциллирующей модели и множественности вселенных. Теория возникновения Вселенной из вакуума, о которой уже говорилось выше, предусматривает наличие спонтанного рождения Метагалактики из этого вакуума. Но «спонтанные флуктуации этого вакуума» предусматривают возникновение многих вселенных, каждая из которых обладает «своими размерностями, наборами взаимодействий и численными значениями фундаментальных постоянных», так как «естественно полагать, что набор этих постоянных формируется в процессе возникновения метагалактик, имеет различные значения».[17] Из всего выше сказанного можно понять, что именно осциллирующая модель имеет наибольший шанс быть реализованной в нашей Метагалактике. Кроме того, она больше всего согласуется с концепцией множественности вселенных, которую мы и рассмотрим детально в следующей главе. Тем более что открытую модель трудно себе представить не только с физической, но и с философской точек зрения. Слишком много необъяснимых вопросов появляется в этом случае.