Космология/Исследовательская работа/Великое воссоединение

Этот раздел содержит гипотетические предположения, которые на данный момент не имеют подтверждения или не признаны научным сообществом.

Аннотация

...

Введение

Большинство космологических теорий базируются на гипотезе одноразового появления Вселенной или Вселенной периодически возникающей и исчезающей. К такой периодически возникающей и исчезающей Вселенной относится гипотеза пульсирующей Вселенной, которая периодически то возникает, то исчезает. В дополнение к вышеуказанной модели предлагается более подробное изложение процесса возникновения и развития Вселенной. Очередность расширения и сжатия Вселенной снимает вопрос о величине массы, в смысле ее соответствия критической массе. Если это очередное расширение, следовательно ее масса больше критической. К тому же очередность расширения снимает покров таинственности с Темной материи и энергии. Остаются два вопроса, которыми озадачены многие ученные:

возможно ли появление вселенной из сингулярного состояния
почему ее расширение происходит с ускорением

В рамках Общей теории относительности Вселенная возникла из некоего "сингулярного состояния" в результате Большего взрыва.

Сингулярность состояния предполагает то, что Вселенная была сосредоточена в нулевом объеме с бесконечной плотностью, температурой и остановившимся временем. У меня имеются некоторые возражения против возможности взрыва из этого, так называемого, "сингулярного состояния".

Закон Хаббла и его интерпретации

Э.Хабблом были проведены исследования галактик на самом крупном телескопе, объединенном со спектрометром. Направляя телескоп на галактики, он обнаружил, что в каждом случае спектр был обычным, но весь как целое сдвинут к красному концу спектра. Единственным объяснением (интерпретацией) этого явления можно было предположить , что это хорошо выраженный эффект Доплера, обусловленный движением галактик с большой скоростью. Исследуя это явление, он сделал два открытия:

Во-первых, он обнаружил, что все галактики удаляются он нас и ни одна не приближается, хотя наблюдению подверглись многие.
Во-вторых, он определил, что скорости галактик росли пропорционально расстоянию, то есть чем дальше галактики друг от друга, тем с большей скоростью они разбегаются. В то время, как некоторые из более близких галактик движутся "медленнее", другие, находясь на расстоянии десять миллионов световых лет несутся со скоростью 1600 км/с, а на глубине 350 миллионов световых лет одно из галактик имела столь большой эффект Доплеровского смещения, что должна улетать со скоростью 60000 км/с.

Из этого распределения скоростей можно сделать вывод, что впереди есть что-то такое, что притягивает галактики и чем галактики ближе к этому "что-то", тем большую скорость они приобретают. Это предположение вполне согласуется с положением о существовании темной материи и энергии, которые являются верхней частью Вселенной (далее условно названа мантией), отделившееся от внутренней части ядра во время Большого Взрыва. Интерпретируя разбегание галактик с ускорением, одна из теорий выдвинула предположение, что свет, проходя через межзвездную среду, теряет часть энергии. Свет, теряющий энергию, сдвигается к красному концу спектра. Однако, у этой теории были некоторые трудности с тем, что рассеяние света атомами сильно зависит от длинны световой волны. Эффект должен был возрастать на синем конце спектра, а этого не происходит.

Большой Взрыв

Большой Взрыв - это космологическая теория начала расширения Вселенной, перед которым она находилась в сингулярном состоянии. Данная теория рассматривается в купе с теорией горячей вселенной. По современным представлениям наша вселенная возникла в пределах 13-18 млрд лет назад из некой компактной области и продолжает расширяться. Эта компактная область ограничена Планковской температурой 10^32К и плотностью энергии 10^93г/см³. Через 10^(-35)с наступила так называемая Планковская эпоха фазового перехода, вызванного экспоненциальным расширением вселенной. В течение этого перехода Вселенная проходит путь от кварко-глюонного плазменного состояния до асимметричных образований как материи, так и антиматерии. В процессе этих образований произошла аннигиляция этих видов материй. После аннигиляции остались только частицы материи, откуда и произошла наша Вселенная. Экстраполяция наблюдаемого расширения назад во времени в рамках теории относительности приводит к бесконечной плотности, температуры и остановки времени в прошлом. Дальнейшая же эволюция Большого Взрыва зависит от экспериментально измеряемого параметра - средней плотности вещества в современной Вселенной. Если плотность вещества не превосходит некоторую критическую плотность, Вселенная будет расширяться вечно. При плотности вещества Вселенной, превосходящей критическую, Вселенную ожидает сжатие. В 1922г советский математик нашел нестационарные решения гравитационного уравнения Энштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель, известная как решение Фридмана). Если экстраполировать эту ситуацию в прошлое, то придется заключить, что в самом начале вся материя Вселенной была сосредоточена в некой компактной области, из которой Вселенная и начала свой разлет. Поскольку во Вселенной очень часто происходят процессы взрывного характера, то у Фридмана возникло предположение, что в самом начале ее развития лежит взрывной процесс - Большой взрыв. Хотя предположение возникновения Вселенной из некой компактной области можно было сделать исходя из закона Всемирного Тяготения, еще во времена И.Ньютона.

Темная энергия

Темная энергия проявила себя в обнаруженном нарушении закона Хаббла: Вселенная расширяется с ускорением, а не с замедлением. На основании наблюдений, свидетельствующих об ускоренном расширении Вселенной было постулировано существование неизвестного вида энергии с отрицательным давлением. Эту энергию назвали темной. Решить проблемы недостатков горячей Вселенной невозможно без энергии, взятой извне. Для этого была придумана инфляционная модель Вселенной, в которой вакуум раздувается (инфляция) в виде пузыря, и, быстро расширяясь и охлаждаясь, превращает потенциальную энергию вакуума и кинетическую энергию частиц и излучений. Часть (причем большая) потенциальной энергии распространилась во Вселенной, в виде темной энергии. Другая часть превратилась в кинетическую энергию частиц и излучений, которая опять разделилась на две части. Одна из них способствовала началу стандартного Большого Взрыва, а другая (большая часть) распространилась во Вселенной в виде темной или скрытой материи.

Возражения

Возражения против Большего взрыва из сингулярного состояния.

Возражение первое - остановившееся время и бесконечная температура исключают возможность протекания любых физических процессов, а Большой взрыв - это физический процесс.
Возражение второе - если плотность Вселенной сосредоточенной в "нулевом объеме" равна бесконечности, то и гравитационная сила сжавшая ее до такой плотности, будет равна бесконечности, что так же исключает возможность взрыва в этой сингулярной точке.

Условия способствующие возникновению взрыва

температура и плотность должны иметь определенную величину, а время течь.
довзрывная Вселенная должна иметь конечный размер.

Взрыв и расширение Вселенной

При соблюдении условия способствующих возникновению взрыва, в конечной, довзрывной Вселенной, произойдут физические процессы, "спровоцировавшие" Большой взрыв.

В результате взрыва, бОльшая часть Вселенной (назовем её "Мантией") отделилась от внутренней части (назовем её "Ядро"). Мантия образовала Темную материю, которая проявляется только в виде гравитации, а Ядро, составляет оставшуюся часть Вселенной, в которой мы живем.

Мантия, расширяясь, удаляется с замедлением, а Ядро, в результате гравитационного взаимодействия между Ядром и Мантией, расширяется с ускорением и догоняет ее. Именно воздействие гравитационного поля Мантии на Ядро и обуславливает разбегание галактик в нашей части Вселенной с ускорением. Что и объясняет закон разбегания галактик, открытого в 1929г, Э. Хабблом.

Воссоединение и сжатие Вселенной

Ускоренное расширения Ядра и замедленное расширение Мантии, приведет к соединению обеих частей Вселенной и начнется всеобщее замедленное расширение, которое впоследствии сменится сжатием.

Примечания

См. также

Теория пульсирующей вселенной

Ссылки

Книга «Космология: Большой взрыв», ISBN 5-85099-150-6