Skip to content

Вселенная

2 ГЛАВА. ВСЕЛЕННАЯ

“Вселенная во весь объем

доступна только Проведению”

Гете (“Фауст”)

Под термином “Вселенная” обычно понимается максимально большая область пространства, включающая в себя как все доступные для изучения небесные тела и их системы (метагалактику), так и возможное окружение. Поэтому, больше всего на свете — эта сама Вселенная, включающая в себя все галактики, скопления, звезды, планеты и все другие структуры Космоса.

А.Л.Зельманов обратил внимание на то, что бесконечный в своей координатной системе мир может быть лишь частью другого мира. При этом последний в своей координатной системе может быть даже конечным. Таким образом, понятия конечности и бесконечности согласно Зельманову (пространственной и временной) является не абсолютным, а относительным. Гаусс и Риман в свое время сказали, что нет смысла покидать наш мир, чтобы познавать его свойства. Эйнштейн считал самым удивительным на свете познаваемость Вселенной, возможность изучения физического мира методом науки. Восхищение перед этим фактом он испытывал всю свою жизнь. Его философия: самое непостижимое в мире — что он постижим.

Если это так, то мир должен обладать простотой и доступностью для человеческого ума. Хотя наш ум не может по-настоящему осознать бесконечность пространства и бесконечность времени.

Эйнштейн утверждал, что строение мира как целого должно быть максимально простым, и вселенная как целое должна быть однородной. (“Все гениальное — просто”). Все точки мира равноправны. Вместе с однородностью мира имеется еще и изотропия (равноправность всех направлений в пространстве). Ученый полагал, что Вселенная статична, и в ней каждый момент всего лишь мгновение между бесконечным прошлым (-∞) и бесконечным будущим (+∞).

Процессы эволюции галактик из-за их очень низких видимых скоростей и огромных размеров звездных систем современными астрономическими средствами практически не поддаются количественным измерениям. Но ученые сошлись во мнении, что (в малых масштабах) Вселенная и галактики имеют общие физические законы и общие константы. Вселенной на самых разных уровнях присуща структурность: от ядер атомов до гигантских сверхскоплений галактик. Согласно современным представлениям для Вселенной характерна ячеистая (сетчатая, пористая) структура, которая напоминает паутину. Вся видимая в настоящее время часть Вселенной (а это радиус в 50 млн. световых лет от нашей Галактики) носит название Метагалактики. В ней существует миллиарды других галактик, 16 из которых расположены от нас в области до 2,5 млн. св. лет. Изучение спектров этих галактик позволило сделать вывод, что все они удаляются от нашей со скоростью, равной примерно половине скорости света. Открытие расширения Метагалактики свидетельствует о том, что ранее она была не такой, как сейчас, и станет иной в будущем, т.е. она развивается.

Современная космология (“наука о Вселенной”) возникла в начале 20 века после создания Эйнштейном релятивистской теории тяготения — общей теории относительности (ОТО). Хотя первой космологической моделью, имеющей математическое обоснование, можно считать геоцентрическую систему мира К.Птолемея (2 век н.э.).

В настоящее время везраст Вселенной определяется как 14 миллиардов лет.

Модели развития Вселенной. Cуществует несколько моделей и теорий относительно развития Вселенной. В настоящее время выделяются следующие теории:

  • взрывная теория Хаббла и Гамова («все из ничего»);
  • Вселенная вечна (т.е. «всегда была и будет»);
  • пульсирующая Вселенная («из нуля в бесконечность, а затем опять в ноль»).

Эти теории постоянно дополняются.

Взрывная теория Вселенной Хаббла («Big Bang» — Теория Большого Взрыва) (1929) была очень популярна. Она основывалась на том, что Вселенная образовалась из некой точки за несколько минут путем гигантского взрыва. Из этого следовало, что Вселенная и мир возникли из хаоса и уйдут в хаос. Выходило, что формирование земной коры и биосферы протекало в считанные секунды, и на эволюцию живых организмов приходится всего 4 (максимум 5) миллиардов лет. Но из закона развития живой клетки известно, что это более длительный и сложный процесс, требующий гораздо большего времени (около 20-30 миллиардов лет). При этом образование многоклеточного организма занимает еще 2-3 миллиарда лет. Тогда выходит, что возраст Земли более 30 млрд. лет.

В дальнейшем один из создателей этой теории американский физик-теоретик С.Вайнберг признался: “Я не в силах избавиться от ощущения не реальности, когда пишу о первых трех минутах так, как будто мы действительно знаем, о чем говорим. Чем более постижимой представляется Вселенная, тем более она кажется бессмысленней”. Концепцию Большого взрыва разгромил, и астрофизик Ханнес Альвен из Швеции.

Сегодня все больше ученых приходят к выводу, что взрыва не существовало, и Вселенная имеет более сложное развитие.

Пульсирующая Вселенная. До 20-х годов 20 века считалось, что Вселенная стационарна. Но работы петербургского математика А.А.Фридмана (1922) теоретически доказали, что Галактика с течением времени должна эволюционировать: сжимаясь или расширяясь, то есть – пульсируя, но строго по определенным законам. Это положение было рассмотрено Фридманом в двух статьях (1922 и 1924 гг.) и в книге “Мир как пространство и время” (1923). В последней статье автор писал: “Можно прийти прежде всего к двум типам Вселенной: 1 (стационарный тип) — кривизна пространстве не меняется с течением времени; 2 (переменный тип) — кривизна пространства меняется с течением времени. Иллюстрацией первого типа Вселенной может служить шар, радиус которого не меняется с течением времени; двумерная поверхность этого шара будет как раз двумерным пространством постоянной кривизны. Наоборот, второй тип Вселенной может быть изображен меняющимся все время шаром, то раздувающимся, то уменьшающим свой радиус и как бы сжимающимся. Стационарный тип Вселенной дает лишь два случая Вселенной, которые были рассмотрены Эйнштейном и де´Ситтером”.  Это мировое открытие Фридмана заставило многих ученых пересмотреть свои работы. Например, в 1923 году Эйнштейн писал: “Я считаю результаты г.Фридмана правильными и проливающими новый свет”. Разработки аббата Леметра (“Замечание о Вселенной де Ситтера”, 1925) дополнили эти выводы. Анализируя де Ситтера, Леметр доказал, что Вселенная – нестационарна, и спиральные галактики разбегаются. Если Эйнштейн и де Ситтер считали, что пространство положительной кривизны должно быть похоже на сферу, быть замкнутым и иметь конечный объем, то у Леметра пространство оказалось евклидовым (похожим на плоскость, бесконечной по объему во всех направлениях). И это представляется Леметру обязательным и неизбежным. Вывод был для самого автора неожиданным. Леметр впервые высказал важное соображение, что время, протекшее от начала космологического расширения, должно быть достаточно большим, чтобы возраст Вселенной заведомо превосходил возраст всех объектов реального мира — планет, звезд, звездных систем. Так же гениальный ученый впервые с полной определенностью и основательностью заявил, что не звезды, как полагал Эйнштейн, а галактики — внегалактические туманности — являются основными структурными элементами Вселенной. И Вселенная — не мир звезд, а мир галактик, где галактики — “молекулы” Вселенной. Но по Леметру Мир был конечным. Леметру принадлежит также идея о том, что в начальной фазе расширения Вселенной вещество должно быть исключительно горячим. Эту теорию в дальнейшем развил Г.А. Гамов, построив на ее основе свою знаменитую теорию горячей Вселенной.

В рамках концепции волновой Вселенной космические объекты (звезды, планеты) могут рассматриваться как волновые динамические системы, являющиеся в некотором смысле аналогами системы атома.

Одна из моделей развития вселенной говорит, что радиус кривизны мира изменяется от нуля до бесконечности. Эта же идея принадлежит и Фридману. В такой модели Вселенной существует три этапа эволюции:

  • расширение, когда плотность из неограниченно большой переходит в очень малую;
  • далее идет равновесие между гравитацией и антигравитацией (что похоже на статический мир Эйнштейна), но расширение и падение плотности все же продолжается;
  • на третьем этапе вверх берет антигравитация, и расширение все больше возрастает в темпе.

Современное мнение ученых сводится к тому, что сейчас Вселенная находится на последнем (третьем) этапе своего развития — этапе расширения.

Гегель утверждал, что “отталкивание — активная сторона движения” (прогресса). Алан Сендидж считал, что Вселенная возникла лишь однажды, она открыта, ее расширение необратимо и оно никогда не прекратится. По мнению А.Митешова Вселенная представляет собой “экотрон” (“эко” — вселенная, “трон” — власть). Она является сверхпроводящей резонансной системой с поглощением и излучением, которая обладает бесконечным набором ритмов*.

*Человеком освоены лишь волны от 10‾ ² до 10 ²¹ Гц.

При очередном сжатии или расширении Вселенной (а также галактик и Солнечной системы) пропорции внутри нее сохраняются (это замечание очень важно).

Паскаль (1623-1662) говорил, что мир — это круг, центр которого везде, а окружность нигде.

Скорее всего, реальный мир устроен сложнее. Многие космологи (например, А.Д.Линде) предполагают, что существуют несколько, может быть, даже очень много метагалактик. И все они вместе могут представлять какую-то новую систему, являющуюся частью некоторого еще более крупного образования. Может быть, принципиально иной природы. По И.С.Шкловскому — это Метавселенная; по Ф.де Альба — Инфрамир; по К.Х. Рахматуллину — Гипермир. Предполагают, что в этой гиперсистеме существуют другие законы и константы*.

* С чем автор категорически не согласен.

Некоторые ученые считают, что стационарный мир Эйнштейна — это один из многих стационарных миров во Вселенной. Вселенная же — одна из многих, строго изолированных Вселенных, которые в свою очередь входят в Макровселенную. И так до бесконечности. Одна “простая” система является подсистемой другой более “сложной”. Каждая система замкнута сама в себе, являясь частью целого (как органы в организме человека).

В подтверждение этому современные астрономы открыли во Вселенной уникальное скопление галактик (“Великая стена” — шириной 200, длиной 500 миллионов световых лет). Это позволило М.Хеллеру и Д.Хукре (Центр астрофизики, Кембридж) пересмотреть теорию происхождения и структуру Вселенной.

Энергия Вселенной. Если законы едины для всех систем Космоса, то пополнение энергией галактик, звезд и планет происходит аналогично пополнению энергией спутника Земли Луны. Так известно, что приливное воздействие нашего спутника затормаживает вращение Земли. При этом освободившаяся энергия переходит в энергию орбитального движения Луны, увеличивая радиус ее орбиты (на 3,8 см. в год). Подобным образом происходит и с более крупными космическими объектами: Земля пополняет свою энергию за счет Солнца, Солнце – за счет центра Галактики, Галактика – Метагалактики. И так далее.

Согласно физическому закону энергия системы прямопропорциональна ее массе. В.Томсон (1852) верно высказал идею о допустимости и даже необходимости применения к Вселенной второго закона термодинамики. Позже Р.Клаузиус сформулировал законы термодинамики в применении ко всему миру в следующем виде: энергия мира постоянна; энергия мира стремится к максимуму. Но эти постулаты допускают тепловую смерть Вселенной (Б.Больцман, С.Аррениус и др.).

Можно предположить, что основные положения строения Вселенной как развивающейся и высокоорганизованной системы следующие: Вселенная является частью Макровселенной; Вселенная, хотя и замкнута сама в себе, но является открытой, пульсирующей системой. Вселенная в высшей степени проста. Ее главное свойство — однородность. Из всего сказанного следует, что законы везде едины – как в нашей Галактике, так и в других галактиках. И как уже говорилось выше, константы едины для всех космических систем. Известно также, что все физические законы не меняются со временем. Логично предположить, что и все другие законы природы также стабильны.