КОСМОЛОГИЯ

Конечна ли Вселенная?

На фото: Карта анизотропии реликтового излучения по данным WMAP (вверху), ее квадруполь (в середине) и октуполь (внизу) из препринта (фактически карта распределения вещ-ва во Вселенной) В самом начале 2003 года появились первые данные наблюдений реликтового фона, выполненные на космическом зонде WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). Впервые множество космологических параметров были измерены с необычайно высокой точностью. Но за несколько месяцев первые, самые важные результаты и предсказания были сделаны, восторги поутихли и любопытство ученых переместилось от полученных результатов к проблемам, оставшимся необъясненными. Наблюдения Одна из этих проблем - очень низкие амплитуды двух низших мультиполей (сферических гармоник) реликтового фона: квадруполя и октуполя. Эта проблема была известна и ранее, то только в очень точных данных WMAP она встала "во весь рост". На самом деле самой низкой сферической гармоникой является диполь. Он описывает поведение реликта на угловых масштабах равных 180o : в одном полушарии небесной сферы температура и яркость микроволнового фона оказывается выше, а в другой - ниже. К сожалению эту гармонику невозможно отделить от влияния на фон эффекта Допплера, связанного с движением наблюдателя. Вторая гармоника (квадруполь) описывает распределение флуктуаций температуры реликта на угловых масштабах в 90o, а третья гармоника (октуполь), соответственно на 60o (см. Рис. 1). Оказалось, что наблюдаемая амплитуда квадруполя составляет только 1/7 от предсказываемого теорией уровня, а амплитуда октуполя - 72% (см. Рис. 2). Это отклонение слишком велико и его трудно объяснить случайными флуктуациями наблюдаемого микроволнового космического фона. Некоторые исследователи начали предлагать ввести для объяснения этого отклонения "новую физику" (см., например, препринт astro-ph/0306597), другие с ними не соглашались (astro-ph/0306431). Пока, однако, никто не предложил какой-либо физический механизм, который привел бы к уменьшению амплитуд двух низших гармоник Топология В работе, Люмине и др. опубликованной в Nature, такое решение предложено, только оно оказалось связанным не с физикой, а с геометрией, точнее с топологией. Основная суть этого решения заключается в том, что наша Вселенная имеет конечный объем и размеры, которые не может превышать длина волны самого крупномасштабного возмущения в таком Мире. А тот факт, что мы не видим каких-либо его границ, объясняется сложной топологией. Идея Вселенной со сложной топологией отнюдь не нова. Фридмановские модели обладают самыми простыми из возможных топологий: плоская и открытая модели по топологической структуре эквивалентны плоскости, а замкнутая модель - сфере (приведены двумерные аналогии). Следующая по сложности, после плоскости и сферы, фигура - тор. Только не надо его представлять в виде бублика, гораздо более подходящее для наших целей представление - прямоугольник у которого склеены противоположные стороны. Очень хорошая аналогия - экран некоторых игровых приставок: объект, уходящий за правую границу экрана, появляется слева, а ушедший вниз - сверху. При этом геометрия такого тора остается Евклидовой, т.е. параллельные линии не пересекаются, сумма углов треугольника равна 180o и т.д. Чтобы получить трехмерный тор надо попарно склеить противоположные стороны прямоугольного параллелепипеда (бруска). В этом случае получится бесконечное пространство не имеющее границ, но с конечным объемом, и в какую бы стороны мы ни смотрели мы будем глядеть в затылок своим собственным изображениям. Давайте посмотрим из каких фигур можно строить топологически сложные пространства. Условия, которые на них налагаются логичны и понятны. 1. Тела свободно пересекают грани исходной фигуры (грань - не стенка): не должно оставаться не склеенных граней. 2. В пространстве нет дыр и разрывов: грани склеиваются целиком, т.е. имеют одинаковую форму. 3. Тела при пересечении грани фигуры не меняют своих размеров: склеиваемые грани должны быть одного размера (они склеиваются без растяжения). 4. Тела при пересечении ребра или вершины не разрываются: * соседние грани фигуры склеиваются с соответствующей парой соседних граней; * сумма двугранных углов вокруг ребра должна составлять 2$pi$, а трехгранных углов у вершины - 4$pi$. Построение пространства со сложной топологией можно представить себе и по другому: не как склейку граней одной фигуры, а как заполнение пространства бесконечным числом копий начальной фигуры. (Перечисленные выше ограничения для такой процедуры означают, что пространство заполняется копиями фигуры без зазоров и растяжений.) Процедура заполнения пространства имеет наглядную аналогию в двумерии - задачу о "паркете" (или "мозаике") - о мощении плоскости без зазоров одинаковыми геометрическими фигурами. Плоскость можно без зазоров покрыть треугольниками, параллелограммами и центрально-симметричными шестиугольниками. Для заполнения трехмерного пространства пригодно также небольшое число фигур: параллелепипеды и шестигранные призмы. Из пяти правильных многогранников (так называемых Платоновых тел) для заполнения Евклидова пространства годится только куб (см. Рис. 6). Если для заполнения пространства используются фигуры (прямоугольные параллелепипеды, кубы, правильные шестигранные призмы) обладающие дополнительными симметриями, то соседние фигуры могут быть повернуты друг относительно друга (на 90o, 180o или 60o), что соответствует склейке граней фигуры с соответствующим поворотом. Разные "повороты" при склейке создают пространства с разными топологиями. [Более подробно о таких пространствах со сложной топологией можно прочитать в статье "Какую форму имеет наша Вселенная".] Правильные многогранники - Платоновы тела. Грани этих фигур являются одинаковыми правильными многоугольниками и в каждой вершине сходится одно и то же число граней. Искривленные пространства А вот заполнить плоскость другими правильными многоугольниками не удастся. Например у правильного пятиугольника угол при вершине равен 108o. Если сложить три пятиугольника, то останется зазор в 36o, а если четыре, то они станут накладываться друг на друга (сумма углов при вершинах будет равна 432o, что превышает 360o). Для многоугольников с числом сторон большим шести наложение возникает уже при попытке сложить вместе три фигуры (поскольку углы правильного n-угольника равны 180o-360o/n). Эта картина очень похожа на то, что получается при заполнении пространства додекаэдрами. Это правильные многогранники, у которых 12 граней, 20 вершин и 30 ребер, все их грани являются правильными пятиугольниками, а в каждой вершине сходятся три грани и, соответственно, три ребра (см. Рис. 6). Как при попытке сложить ребрами три таких фигуры, так и при совмещении вершин четырех многогранников остаются "щели". Что изменится если попробовать выложить паркет не на плоской, а на кривой поверхности? Для того чтобы элементы паркета в разных местах поверхности оставались одинаковыми по форме поверхность должна обладать постоянной кривизной. В двумерном случае постоянной отрицательной кривизной обладают гиперболические поверхности, положительной - сферы, а плоскость является промежуточным случаем - поверхностью с постоянной нулевой кривизной Прямыми на этих поверхностях являются кратчайшие линии, соединяющие пары точек. На сфере такими линиями являются дуги больших кругов (кругов, плоскости которых проходят через центр сферы). Соответственно, фигуры бывшие на плоскости треугольниками, квадратами и многоугольниками на сфере превращаются в сферические треугольники и многоугольники. Интересной особенностью этих фигур является зависимость суммы углов при их вершинах от размера фигуры (точнее от ее площади). Так у маленького сферического треугольника сумма углов только слегка превышает 180o, а у треугольника занимающего почти половину сферы она приближается к 360o (см. Рис. 9). На гиперболоиде наблюдается противоположная картина: сумма углов многоугольника меньше, чем на плоскости и убывает с ростом его размеров. Если взять правильный пятиугольник на сфере, то при определенных размерах его углы станут равными 120o (а не 108o, как на плоскости) и три таких пятиугольника будут без зазоров стыковаться друг с другом, если их сложить вершинами. Более того, двенадцать пятиугольников такого размера без зазоров покрывают всю сферу. Эта фигура вам наверняка хорошо известна: некоторое время назад так шили футбольные мячи. (Сейчас их чаще всего собирают из двух типов фигур: пяти и шестиугольников.) По-другому, показанную фигуру можно представить, как проекцию ребер и граней правильного додекаэдра на описанную вокруг него сферу. Аналогичная картина получается при заполнении трехмерного пространства "трехмерными пятиугольниками" - додекаэдрами. Заполнить ими Евклидово пространство "без щелей" не удается. Но в пространстве положительной кривизны их углы (и двугранные углы при ребрах фигуры, и телесные при вершинах) с увеличением размеров фигуры растут таким образом, что в определенный момент все зазоры исчезают и 120 сферических додекаэдров (каждый из которых сам напоминает футбольный мяч) целиком заполняют поверхность трехмерной гиперсферы. Периодичность Во вселенной (специально пишу это слово с маленькой буквы) конечного размера мы не можем создать структуру, масштаб которой превосходят ее размер. Склейка граней исходной фигуры или заполнение трехмерного пространства копиями исходной области приведут к тому, что в видимой нами безграничной Вселенной размеры структур и возмущений будут ограничены тем же масштабом. А какие возмущения мы увидим на небе? Как они будут распределяться по небесной сфере во Вселенной со сложной топологией? Если бы Вселенная не эволюционировала со временем, то все видимые нам копии исходного мира полностью совпадали бы друг с другом. Тогда во Вселенной построенной из кубов мы бы видели картину, показанную на Рис. 4. Каждый объект был бы окружен шестью своими копиями, расположенными вдоль ребер куба. Дипольная и квадрупольная составляющая в такой структуре точно равны нулю, а третья гармоника (октуполь) может иметь произвольное высокую амплитуду. Во Вселенной, построенной из додекаэдров (см. Рис. 11), картина была бы несколько другой: каждый объект был бы окружен дюжиной своих копий, в такой структуре строго равна нулю амплитуда диполя, следующие две гармоники (квадруполь и октуполь) подавлены, а амплитуды остальных определяются распределением структур в начальном многограннике. Не правда ли, эта картина очень похожа на наблюдаемую? (см. Рис. 2.) Очень легко представить и противоположную ситуацию, когда размеры видимой части Вселенной меньше начальной фигуры. В этом случае наблюдаемая нами картина не будет отличаться от того, что мы бы увидели в бесконечной Вселенной с простой топологией (это отличие может появиться на более поздних - в космологических масштабах - временах). На самом деле все более сложно. Когда мы наблюдаем другие галактики, то мы смотрим не только в даль, но и в прошлое. Это связано с конечность скорости света. Если бы размер нашей Вселенной составлял несколько мегапарсек, свет от копий нашей Галактики доходил бы к нам за несколько миллионов лет, за это время галактика изменяется не слишком сильно, и мы смогли бы "узнать себя" в этих "отражения", а может быть даже попытались отыскать в них Солнечную систему. Если увеличить размеры начального мира до сотен тысяч световых лет подобное опознание становится затруднительным, а узнать Млечный Путь за 2-3 миллиарда лет до нашей эры мы бы просто не смогли. Однако, все поиски периодической структуры с размерами от 1000 мегапарсек и меньше, которые проводились последние 10-20 лет, не дали положительного результата. Это означает, что если наша Вселенная и имеет ограниченный объем, то его размеры очень велики, если мы и видим самих себя, то в настолько далеком прошлом, что какое-либо отождествление с современными объектами становится практически невозможным. Космология Какие предсказания дает додекаэдральная модель Вселенной и как они соотносятся с наблюдениями? В данной модели пространство должно обладать положительной кривизной (быть замкнутым), причем обладать строго определенным значением отношения средней плотности к критической $Omegasimeq1.013$ (это значение - математическая константа, которую можно вычислить с любым числом знаков после запятой). И это значение попадает внутрь допустимого диапазона! Данные WMAP дают $Omega=1.02pm0.02$. [Более того, если рассчитать ожидаемый спектр возмущений не для плоской модели с $Omega=1$, как показано на Рис. 2, а для $Omega=1.013$, то окажется, что и октуполь, и диполь гораздо лучше согласуются с наблюдениями!] Как устроена такая Вселенная? Для космологической модели с $Omega=1.013$ радиус горизонта будет составлять 38% от радиуса кривизны Вселенной (R), а границы додекаэдра будут лежать в интервале от 31% R (центры граней) до 39%R (вершины) от его центра. Объем такого многогранника будет составлять 83% от объема сферы горизонта. Отношение размеров додекаэдра к радиусу кривизны остается постоянным, поскольку при расширении Вселенной эти величины изменяются пропорционально друг другу. Горизонт Вселенной ведет себя по-другому. Его поведение зависит от закона расширения, более подробно это описано в статье С.Попова (и ссылках приведенных в ней). Пятна на небе Сложная топология нашей Вселенной будет проявляться в наблюдения только в том случае, если размеры горизонта превосходят размеры исходного многогранника и в доступную нам область Вселенной хотя бы частично попадают участки его копий. Если же исходная фигура превосходит по размерам горизонт, но наблюдаемая картина не будет отличаться от вида бесконечной Вселенной. Для указанного выше размера горизонта (0.38R) наличие копий Вселенной будет проявляться в виде шести пар расположенных в противоположных направлениях на небесной сфере кругов диаметром 70o. Они образуются при пересечении сферы последнего рассеяния с гранями додекаэдра. Сфера последнего рассеяния (граница рекомбинации) по данным WMAP расположена на среднем красном смещении z=1089$pm$1, т.е. слегка меньше горизонта. Температура реликтового излучения в каждом из кругов такой пары будет одинаковым образом отличаться от среднего ее значения, т.к. регистрируемое от кругов излучение испускается областями Вселенной, заполненных одним и тем же веществом То, что наша Вселенная может оказаться замкнутой, ставит определенные вопросы перед инфляционным сценарием, который сегодня успешно объясняет большинство свойств окружающей нас Вселенной. Полной ясности в этой проблеме (инфляция в замкнутой Вселенной) пока нет, но, кажется, космологи готовы к ее решению. Заключение Как подтвердить или опровергнуть модель, описанную в данной статье? Она предсказывает два следствия, которые допускают экспериментальную проверку, причем в ближайшее время: 1. Вселенная должна быть замкнутой с $O

Чёрные дыры

Историю черных дыр надо рассказывать с 1795 года, когда Пьер Симон Лаплас сделал предсказание: «Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли, и диаметром в 250 раз больше диаметра Солнца не дает ни одному лучу достичь нас из-за своего тяготения, поэтому возможно, что самые яркие небесные тела во Вселенной оказываются по этой причине невидимыми». В 1916 году, практически сразу после того, как Эйнштейн создал общую теорию относительности, Карл Шварцшильд нашел решение уравнений Эйнштейна для «точечного» сферически симметричного тела. Из решения следует, что сила притяжения возрастает до бесконечности при радиусе, стремящемся к радиусу Шварцшильда Rg. называемом также гравитационным радиусом. Для Солнца гравитационный радиус Rg = 3 км, а соответствующая плотность ρ ≈ 2∙1016 г/см3 (это превышает плотность атомного ядра ρ ≈ 2∙1014 г/см3). В 1939 году Оппенгеймер и Снайдер рассчитали коллапс облака пыли до его превращения в черную дыру. Само название «черная дыра» появилось в 1968 году. Его в популярной статье ввел Уиллер, и оно мгновенно прижилось, заменив собой использовавшиеся до того термины «коллапсар» или «застывшая звезда». Черной дырой называется область пространства-времени, в которой гравитационное поле столь сильно, что ни один объект (даже свет) не может вырваться из нее. Из области пространства-времени черной дыры невозможно никакое сообщение с внешней по отношению к ней Вселенной. У черной дыры нет поверхности как таковой, но есть граница, которая называется горизонтом событий. Размеры горизонта событий для невращающейся незаряженной черной дыры определяются формулой для гравитационного радиуса. Мы не имеем никаких наблюдательных данных о внутренней структуре черных дыр, так как никакое сообщение изнутри поступить к нам не может. Мы не знаем, что произойдет с телом, после того как оно пересечет горизонт событий, кроме того, что тело будет продолжать падать и падать. Как и всякое массивное тело, черная дыра отклоняет световые лучи, проходящие вблизи нее. Но, обладая очень сильным гравитационным полем, черная дыра и лучи отклоняет чрезвычайно сильно. Поэтому, если близко от нас на луче зрения оказалась бы черная дыра, то вся открывающаяся перед нами картина исказилась бы. Все «стандартные» уравнения современной физики, перестают действовать вблизи центра черной дыры, под горизонтом событий. С другой стороны, черные дыры являются чрезвычайно простыми. Черная дыра описывается всего тремя параметрами: массой M (шварцшильдовская черная дыра), моментом импульса J (керровская черная дыра) электрическим зарядом Q (черная дыра Керра – Ньюмана). Знание этих характеристик дает нам полную информацию о черной дыре. Эволюция звезды на поздних стадиях зависит от ее массы. Если она не превышает 1,2–1,4 М(чандрасекxаровский предел), то звезда становится белым карликом. Сильное тяготение белого карлика уравновешивается давлением вырожденного электронного газа. Предполагают, что в нашей Галактике около миллиарда белых карликов. Если масса звезды не превосходит 2–3 М (предел Оппенгеймера – Волкова), то звезда становится нейтронной. Мощное тяготение нейтронной звезды сдерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Предполагают, что количество нейтронных звезд в нашей Галактике около ста миллионнов. Если масса звезды больше 3 М, то звезда становится черной дырой. Гравитационное поле столь массивной звезды так сильно сдавливает ее вещество, что звезда не может остановиться на стадии нейтронной звезды и продолжает сжиматься вплоть до гравитационного радиуса. Предполагают, что количество черных дыр в нашей Галактике около десяти миллионов. Несмотря на огромное количество черных дыр, обнаружить одиночную черную дыру практически невозможно. Поэтому одним из лучших мест для поиска черных дыр являются двойные звезды. В 1964 году Яков Зельдович и Э. Солпитер предсказали мощное рентгеновское энерговыделение от аккрецирующих черных дыр в тесной двойной системе. Такие наблюдательные данные в настоящее время получены. Другим местом, в котором астрофизики вплотную приблизились к открытию черных дыр, являются центры галактик. Массы центральных объектов, вычисленные по движению звезд вокруг них, превышают 106–109 М. Вот наиболее вероятные примеры галактик с черными дырами в ядре: M87, NGC 3115, NGC 4486, NGC 4594 («Сомбреро»), NGC 3377, NGC 3379, NGC 4258, M31 (Туманность Андромеды), M32. Большинство астрофизиков сейчас считают, что черные дыры уже реально открыты. Нобелевская премия за открытие черных дыр все еще не вручена. Геометрия черных и белых дыр ( Часть 1 ) Кратко содержание этой статьи можно охарактеризовать как Единую теорию поля. Предвидя скептические улыбки знатоков, сразу же скажу, что никаких "гениальных" новшеств в этой книге я не вводил. Единственное новшество, которое я ввожу в этой книге, - это виртуальная геометрия. Ее можно также назвать "трансцендентной геометрией", "неметрической геометрией", "геометрией предельного перехода" - с названием я пока что не определился. Многие положения этой геометрии существуют в современной топологии, так что "новой" ее можно называть только условно. С позиций этой геометрии я и попытался проанализировать достижения современной физики. Правда из такого толкования фридмонов следует, что говорить о наличии у них какого-то внутреннего объема не имеет смысла, поскольку вся их материя, в процессе своего гравитационнго коллапса, превращается в гравитационные волны. В действительности это не совсем так. Во-первых, далеко не вся материя коллапсирующей звезды превращается в гравитационные волны; часть этой материи, и прежде всего, элементарные частицы, могут сохранять свою массу покоя. В процессе гравитационного коллапса эта часть вещества звезды увлекается гравитационными волнами в область виртуальной геометрии и уже из нее выбрасывается в другую вселенную (или в другую точку нашей Вселенной). Такую возможность вполне можно рассматривать как выбрасывание вещества звезды внутрь фридмонов этих вселенных. (В связи с этим можно упомянуть о гипотезе квантового испарения черных дыр, предложенную Хокингом в 1974 году. Согласно этой гипотезе, черная дыра излучает как абсолютно черное тело. Излучение черной дыры связано с квантовыми флуктуациями виртульных частиц вакуума. Эти частицы на мгновение расходятся друг от друга и тут же снова сливаются в пары. В поле тяготения черной дыры эти флуктуации могут резонировать, увеличивая амплитуду расхождения частиц. При этом одна из частиц может оказаться внутри сферы Шварцшильда и будет неудержимо падать к ее центру, а другая - вне сферы Шварцшильда и улетит в космос, унося с собой часть энергии черной дыры. В результате черная дыра будет испаряться, уменьшаться в своих размерах. Открытие квантового испарения черных дыр произвело сенсацию, правда, в основном среди теоретиков. На практике черные дыры продолжали оставаться такими же ненаблюдаемыми, как и раньше. Объясняется это тем, что черные дыры являются неустойчивыми объектами и при своем образовании попросту исчезают из нашей Вселенной. Другое дело, что в области виртуальной геометрии вакуумные частицы могут резонировать также, как и на обычной сфере Шварцшильда. Но этот резонанс никак не связан с гравитационным коллапсом звезд. С гораздо большим основанием его можно отнести к обычным квантовым скачкам реальных элементарных частиц из одной точки пространства в другую. А вот выбрасывание остатков вещества коллапсирующей звезды в другие вселенные действительно можно рассматривать как квантовое испарение черной дыры. Но такое испарение не имеет никакого отношения к резонансу вакуумных частиц). Во-вторых, утверждение Маркова о наличии у фридмонов конкретного внутреннего объема нельзя считать ошибочным еще и потому, что в качестве фридмонов можно расматривать все вселенные многомерного времени. Собственно говоря, мы уже упоминали об этом выше, но тогда мы упоминали об этом в связи с абсолютным дефектом массы заключенной внутри фридмонов материи. Такая точка зрения автоматически исключает устойчивость фридмонов. Но структура фридмонов может быть и устойчивой, если в качестве таковой рассматривать структуру вселенных многомерного времени. (Не то вещество, которое выбрасывается в них при гравитационном коллапсе звезд нашей Вселенной, а вещество самих этих вселенных). Точнее, об этой структуре нельзя говорить, что она устойчива или неустойчива, поскольку друг от друга вселенные многомерного времени отделены областью виртуальной геометрии. Понятия устойчивости и неустойчивости основываются на наших обычных временных представлениях, которые неприменимы в области виртуальной геометрии. Первое, что следует из такого толкования фридмонов Маркова, - это то, что в области виртуальной геометрии вселенные многомерного времени неотличимы от элементарных частиц. Хотя бы потому, что в этой области относительны их пространственные и временные размеры. А главное потому, что в ней относительны свойства вселенных и элементарных частиц. Дело в том, что обособленность вселенных многомерного времени в этой области может быть не только полной, но и частичной, что позволяет наблюдать их во внутреннем пространстве какой-то одной вселенной. Просто в том "месте", где эти вселенные связаны друг с другом, виртуальная геометрия этих "мест" частично утрачивает неопределенные метрические свойства, а значит и допускает в какой-то мере обычное наблюдение. Именно такие "места" с частично нарушенной виртуальной геометрией и можно отождествить с горловинами Маркова, связывающими разные фридмоны. При этом свойства данных "мест" могут быть подобраны так, что во внутренем пространстве каждой вселенной остальные вселенные многомерного времени будут выглядеть как обычные элементарные частицы. Что касается проникновения через элементарные частицы из нашей Вселенной в другие вселенные многомерного времени, то оно ничем принципиально не отличается от выбрасывания в эти вселенные вещества звезды, коллапсирующей в нашей Вселенной. По этой причине Марков зря полагал, что достичь горловины между нашей и другой вселенной наблюдатель может только за бесконечно большой отрезок времени. В любой системе отсчета - как в его собственной, так и в системе отсчета внешнего наблюдателя - этот переход занимает такой же короткий отрезок времени, как и заключительная стадия гравитационного коллапса звезд. Другой вопрос, что именно Марков подразумевал под продвижением этого наблюдателя от центра нашей Вселенной, позволяющим ему проникнуть в горловину между нашей и другой вселенной? В четвертой главе мы говорили, что никакой обычной границы между внешним и внутренним пространствами элементарных частиц, подобной внешней форме макроскопических тел, не существует. Различие между фундаментальными константами и законами сохранения нашей Вселенной - это и есть такая граница. В том смысле, в каком это различие существует, мы находимся во внешнем пространстве элементарных частиц или, попросту, внутри нашей Вселенной. И наоборот, в том смысле, в каком это различие исчезает, мы переходим на границу между внешним и внутренним пространствами элементарных частиц или, попросту, в область виртуальной геометрии. Именно эта относительность фундаментальных констант и законов сохранения и является главным условием проникновения через элементарные частицы из нашей Вселенной в другие вселенные многомерного времени. Относительность фундаментальных констант и законов сохранения нашей Вселенной - это такое же свойство виртуальной геометрии, как и относительность точки и бесконечности, мгновения и вечности, пространственных и временных величин. Относительность фундаментальных констант и законов сохранения - это комплексная относительность всех физических и геометрических понятий, включая те, которые мы упоминали выше. Поэтому для того, чтобы проникнуть через элементарные частицы из нашей Вселенной в другие вселенные, нужно искусственным (!) образом создать в своей системе отсчета относительность фундаментальных констант и законов сохранения нашей Вселенной. В гравитационном коллапсе сверхмассивных звезд такая относительность возникает естественным образом. (Отсюда же, кстати, следует, что при любом излучении гравитационных волн изменяются фундаментальные константы и законы сохранения нашей Вселенной). В связи с этим можно упомянуть о так называемом "антропном принципе". Специфика этого принципа заключается в том, что он был специально сформулирован для ответа на вопрос, почему из бесконечного разнообразия условий, которые могли бы существовать во Вселенной, реализовались такие редкие условия, как существование жизни на Земле. Обычно в физике наблюдателя не принимают во внимание, полагая его чем-то вроде постороннего зеваки. Дикке и Прайс подвергли сомнению это предположение, полагая, что строение физического мира неотделимо от его наблюдателя. Они утверждают, что существует некий антропный принцип, осуществляющий невероятно тонкую подстройку Вселенной для возникновения в ней этого наблюдателя. Основное возражение против антропного принципа заключается в том, что он не имеет физического объяснения. Чрезвычайно соблазнительно в данном случае привлечь законы квантовой механики, в которой результат наблюдения зависит от того, как поведет себя сам наблюдатель. Но давно уже доказано, что перенос законов квантовой механики на наше обычное макроскопическое окружение приводит к парадоксам (шредингеровской кошки, многолистной Вселенной Эверетта, неравенствам Белла, ЭПР-парадоксу и др.), которые никто пока что не смог разрешить. Поэтому вопрос о справедливости антропного принципа остается сегодня открытым. Между тем, физическое объяснение антропного принципа не содержит в себе ничего сложного. Он скорее является психологическим курьезом, нежели научной проблемой. В основе антропного принципа лежит субъективная абсолютизация нами фундаментальных констант и законов сохранения нашей Вселенной, которые могут изменяться только в фазовых переходах вещества, в том числе, в гравитационном коллапсе звезд. Для нас, как живых организмов, единственной приемлемой формой фазовых переходов являются наше рождение и биологический рост. Все остальные формы этих переходов - травмы, болезни и смерть - мы отвергаем, поскольку жизнь для нас имеет абсолютную ценность. Именно в такой абсолютизации жизни и заключается физический смысл антропного принципа, допускающего в нашей Вселенной только такие фундаментальные константы и законы сохранения, которые обеспечивают существование этой жизни. Чтобы сделать это утверждение более наглядным, представим себе ситуацию, когда человек падает в центр черной дыры. Как уже говорилось, особенность этого процесса заключается в том, что в нем стирается различие между фундаментальными константами и законами сохранения нашей Вселенной, что делает относительными ее размеры и размеры элементарных частиц. В результате перед человеком открывается б

Элементарная космология

Если вы новичок в вопросах космологии, читайте мою статью и всё поймёте! Ссылка ниже...

Статья "Элементарная космология"

Российская Астрономическая Сеть