Error: не определено #11234. Три основных и самых важных закона вселенной. Космология ранней вселенной. Происхождение химического элемента — гелия
Уход и... Инструменты Дизайн ногтей
Развернуть
Главная ›

Три основных и самых важных закона вселенной. Космология ранней вселенной. Происхождение химического элемента — гелия

Это переход от ложных к истинным жизненным ценностям. И в первую очередь это правильно расставленные в жизни приоритеты.
Чтобы лучше понять, как происходит работа с кармой, придется познакомиться с проявлением и действием трех сил во Вселенной.
Изначально, оценивая любую ситуацию, люди усматривают в ней или хорошее, или плохое. Но человек, владеющий определенными знаниями и имеющий более развитый ум, может прийти к пониманию, что хорошее и плохое - всего лишь две стороны одной медали, две составляющие одного и того же явления.

Однако целостный объект воспринимается любым человеком, как включающий в себя не две, а три составляющие. Что такое целостный объект? За примером далеко ходить не надо. Физическое пространство, в котором мы живем, целостно. Но в нем мы выделяем длину, ширину и высоту. Правда, о высоте обычно вспоминают только тогда, когда поднимаются в гору или ходят по лестницам. Говоря про время, люди упоминают прошлое, настоящее и будущее. Но в жизни эти разговоры касаются, как правило, или прошлого в виде воспоминаний, или планов на будущее. А настоящее? О! О нем все как-то забывают.
Поэтому неизменно популярен лозунг психологов: «Быть здесь и сейчас». Но на деле действительно БЫТЬ «здесь и сейчас» удается лишь единицам.

Тайна золотого сечения

Можно привести и другие примеры троичности, с которыми приходится встречаться в жизни. Архитекторам, живописцам и математикам хорошо известна так называемая золотая пропорция, или золотое сечение. Если отрезок разделить на две части так, чтобы длина большей части относилась к длине меньшей части, как длина всего отрезка относится к длине его большей части, то мы и получим деление отрезка в отношении золотого сечения. Эта же идея выражается численно в виде отношения 1,61803398875 к единице. По поводу золотого сечения и его замечательных свойств написано немало книг. Пифагорейцы выбрали в качестве своего опознавательного знака пентаграмму, возможно потому, что она несет в себе отношение золотого сечения. Здание, построенное с учетом золотой пропорции, выглядит очень гармоничным. Живописные произведения, созданные на основе золотых сечений, обычно признаются шедеврами. Эти и другие замечательные свойства золотого сечения, например, его проявление в строении живых организмов, членении человеческого тела, во временных ритмах исторических процессов, можно понять, если учесть, что оно несет в себе идею троичности. А через троичность проявляется целостность, единство, поскольку все три части объединены друг с другом золотой пропорцией.

Дает нам еще один пример единства в троичности. Вспомним, что треугольник - жесткая геометрическая фигура. Все треугольные конструкции оказываются очень прочными, потому что и тут через троичность проявлена целостность. И это свойство тоже часто используется в архитектуре и технике.
Идея троичности стара, как мир. Три субстанции составляют божественную триаду в индуистской мифологии. Это Тримурти - «тройственный образ» или «обладающий(ая) тремя обликами». Все три облика персонифицированы и известны как боги Брахма, Вишну и Шива. Похожая персонификация существовала и у славян. Божественная триада называлась у них Триглав. Каждый из трех богов имел свое имя: Световид, Белбог и Чернобог.

В мифологии многих народов Мир - это целое, но он содержит три уровня: верхний, средний и нижний, причем человек обычно обитает на среднем уровне.
Судьба человека в античных мифах представлялась в виде трех женских образов Мойр.
Идею троичности в своих таинственных книгах своеобразно выражали средневековые алхимики, указывая, что есть три субстанции: ртуть, сера и соль. Обязательным атрибутом древних ясновидцев был треножник. Великий Учитель Орфей считал, что в триаде «бытие, жизнь, интеллект» бытие соответствует духу, жизнь - душе, материя - интеллекту.

Рассмотрим, как эти три составляющие проявлены в нашей повседневности. Для этого введем следующие обозначения: пусть, например, первая составляющая, субстанция, или , называется активной, или положительной, вторая - пассивной, или отрицательной, третья - нейтрализующей, или уравновешивающей.

Используемые термины - это только названия, слова. Не стоит к ним сильно придираться. Например, термин «сила» не используется тут с позиции физики. В разных жизненных ситуациях это может быть как сила, так и энергия. В действительности, все эти три силы одинаково активны и проявляют себя как активная, пассивная и уравновешивающая только в отношении друг друга. Здесь можно провести аналогию с трехфазным электрическим током. По всем трем проводам передается энергия, но токи отличаются друг от друга сдвигом по фазе на 120 градусов. Причем выбор начальной фазы может быть достаточно произвольным.

В нашем физическом мире трудно познавать эти субстанции, или силы, сами по себе. Чаще всего, люди могут наблюдать их через проводники, которыми могут стать вещество, энергия или информация. Известное из натурфилософии и древней алхимии понятие «стихии», как раз и является попыткой осмыслить действие этих сил в физическом мире. Так, активная сила проявляется, как стихия «огонь», пассивная - как стихия «вода», уравновешивающая - как стихия «воздух». Если же не действует никакая сила, то мы имеем дело со стихией «земля».

Человек является целостным, совершенным объектом, и в нем действуют все три силы. Он является их проводником. Но иногда та или иная сила может превалировать, что влияет на поведение человека.

Активная сила. В физике к проявлению активной силы можно отнести процессы извлечения энергии из вещества (например, сжигании газа, угля). В механике ей соответствует кинетическая энергия.
Активная сила побуждает к действию, к изменению существующей ситуации. Причем именно побуждает или направляет. Ведь для того, чтобы совершилось действие, нужно проявление всех трех сил. Активной силе соответствует мужское начало и энергия ЯН в китайской философии. Для человека активная сила проявляется, когда он направляет свое внимание на объекты окружающего мира, желая изменить этот мир. Она может дать о себе знать, как сильное стремление что-то делать, например, достичь поставленной цели или заниматься собственным развитием. Активная сила проявляется и как сексуальная энергия и желание. Ей соответствует растяжение, возникающее в мышцах. Людей с преобладанием активной силы в психологии называют экстравертами.

Эту силу можно усмотреть в заботе о собственном выживании. Изначальная задача природы для всех видов биологической жизни одна - выжить, и человек следует своему биологическому началу. Данная сила, пожалуй, наиболее понятна людям, так как они ведут активную жизнь по отношению к среде и другим людям. Недаром большой популярностью и во многом примером для подражания в социуме пользуется тип энергичного, пробивного и целеустремленного человека. Когда эта сила доминирует, люди стремятся к жизни без ограничений.
Но активность может вызывать и что-то, сильно захватывающее внимание, требующее повышенной заботы и тем самым побуждающее к действию, например, маленький ребенок.

Социум по отношению к человеку будет выступать как проявление активной силы, побуждая к труду, предлагая и обеспечивая рабочие места. И деньги могут стать проводником активной силы. Когда появляются деньги, появляются и желания. А деньги позволяют их удовлетворять, то есть начать действовать.

Пассивная сила - это сила стабилизации. Заряженные конденсатор или аккумулятор демонстрируют нам проявление пассивной силы в электротехнике, а в механике этой субстанции соответствует потенциальная энергия.
Для человека она проявлена как внимание к себе, своему внутреннему миру. В теле эта сила преобладает в момент сокращения мышцы. Людей с преобладанием пассивной силы в психологии называют интровертами.

Можно увидеть ее проявление в виде обеспечения стабильности существования или торможения процесса развития. Пассивная сила - это сила женственности. Это энергия ИНЬ в китайской философии, Шакти у индусов.
Различные процессы овеществления, например, приобретения покупок, можно отнести к проявлению этой силы.

Дом, семья, родственники, если они проявляют заботу о человеке, будут такой пассивной силой. «Дома и стены помогают». Например, мать в отношении ребенка обычно проявляет себя как пассивная сила. Социум по отношению к человеку будет выступать как проявление пассивной, стабилизирующей силы, обеспечивая соблюдение законов, поддерживая доверие к деньгам, предлагая разнообразные социальные гарантии и льготы, в том числе и тогда, когда это касается вопросов собственного развития человека. тоже могут стать проводником пассивной силы. Например, это счет в банке, который позволяет безбедно существовать на проценты.

Уравновешивающая, или третья, сила редко доступна нашему пониманию и прямому наблюдению. Причину тому можно найти в привычном для людей мировоззрении: ощущении пространства и времени, в дуальности ума.
Это сила сохранения, субстанция, благодаря которой происходит благоустройство космоса, формирование его из хаоса, то есть установление порядка и меры. Ее проявление связано с созданием разных классификаций, всевозможных измерений, установлением законов, постановкой диагноза и даже в момент счета предметов. Сколько предметов лежит сейчас в вашем портфеле, сумочке или ящике стола? Вряд ли кто даст внятный ответ. А вот перечислить это содержимое вы, скорее всего, сможете.

В физике она проявлена в так называемых . Наверное, проявление именно третьей силы привело однажды к изобретению колеса.
Социум по отношению к человеку будет выступать как проявление уравновешивающей силы, создавая структуры управления и обеспечивая формулирование законов. Новое знание для человека может выступать в виде третьей силы, помогая ему решать вопросы собственного развития.

Большинство общепризнанных гуманитарных дисциплин предполагают наличие в социальной ориентации человека двух полюсов: открытости (экстраверт) и закрытости (интроверт). Но поскольку всегда существуют три полюса, то значит есть и три типа отношения к обществу, и третий полюс - это ортодоксальность. Ортодоксальность - это как раз и есть проявление третьей силы, совершенно самостоятельное отношение человека к миру и себе самому.

Ортодоксы стремятся зафиксировать некоторый объем, площадь, замкнуть круг и, как следствие, бесконечно двигаться по нему. Поэтому неудивительно, что в теле человека третья сила проявляется в момент скручивающего движения. Если ортодокс сумел очертить круг идей, друзей, событий, то он чувствует себя нормально. Занудство, упрямство, консерватизм - вот внешние проявления ортодоксальности. Идея, основательно овладевшая ортодоксом, станет догмой. Особенность ортодоксальности, как появления третьей силы в том, что она подразумевает поиск стабильности. Ведь не даром третья сила - это сила сохранения. Поэтому человек, тяготеющий к ортодоксальности, жаждет сохранения стабильности, неизменности внешних обстоятельств.
Ребенок по отношению к родителям выступает как проявление третьей силы. Подобна тому и роль пастуха для стада. К проявлению уравновешивающей силы можно отнести некоторые ограничения, например, диету.

Прошлое, которое уже свершилось, пассивно и неизменно. Будущее многовариантно и потому активно. Настоящее находится между прошлым и будущим. Поэтому его можно отнести к проявлению действия третьей силы. Благодаря ей обеспечивается пребывание человека в настоящем времени, в сущности, сама жизнь.

Когда осуществляется обмен товарами между людьми по известной формуле: товар - деньги - товар, то в качестве третьей силы будут выступать деньги.

Натуральный обмен по формуле ТОВАР на ТОВАР - это обмен на уровне активной и пассивной сил. Продавец выступает как проводник активной силы, отдавая товар, а покупатель как проводник пассивной силы, поскольку принимает товар. Но когда появились деньги, ситуация в корне изменилась. Банкноты в кошельке можно считать проводниками третьей силы. Теперь в обмене стали участвовать все три силы. Появление третьего полюса в добавление к двум другим, приводит к тому, что ситуация становится сформированной, целостной. Это значительно упростило и ускорило весь процесс.

Каждое событие, какого бы оно ни было масштаба и где бы оно ни проявлялось, всегда есть результат сочетания трех сил. Когда наблюдается остановка в чем-то, бесконечное топтание на одном месте, то можно сказать, что в этом случае нет третьей силы. Например, нет денег и никак не сделать покупку. Известно немало примеров, когда в момент экономического кризиса вновь всплывает натуральный обмен и как трудно, оказывается, обменять один товар на другой.
Уравновешивающая сила всегда несет в себе элемент обмена, согласования двух или более несогласованных объектов. Она практически неуловима, поскольку все внимание человека сосредоточено на самих объектах. Мы лишь видим результат ее действия, но не знаем, как она работает. Если бы мы захотели изобразить все три силы графически, в виде векторов, то они оказались бы взаимно ортогональны, как оси координат. Третья сила не входит в мир активных и пассивных сил, и поскольку она плохо осознается, то можно сказать, что она всегда «не от мира сего».

В жизни полезно учитывать наличие всех трех сил. Например, для умелого обращения с деньгами. Люди хорошо научились зарабатывать деньги. Это проявление активной силы. Еще лучше умеют их тратить. Это проявление пассивной силы. Но когда вопрос касается сохранения или меры при получении или расходовании денег, иначе говоря, третьей силы, то тут люди чаще всего пасуют. Иногда на вопрос: «Сколько бы вы хотели иметь денег?» можно услышать ответ: «Столько, чтобы можно было их не считать!» или «Надоело считать копейки!» Это в корне неверно. Денежные потоки должны протекать, но при этом нужен учет и контроль, как прихода, так и расхода денег. Иначе говоря, необходима бухгалтерия и мера при управлении денежными потоками. Если мы хотим владеть деньгами, их придется считать, ведь недаром говорят «денежки счет любят». Но это не жадность или скупость. Искусство владеть деньгами связано с третьей силой, умением сохранять и считать деньги, управлять денежными потоками.

Другой пример. Применим концепцию трех сил для решения вопросов, связанных со здоровьем. Очевидно, что хорошему состоянию человека будет соответствовать наличие гармоничного баланса всех трех сил. Превалирование любой из них негативно сказывается на здоровье. Читателю, наверное, уже понятно, что проблемы чаще всего связаны с недостатком, а то и отсутствием в некоторых случаях именно уравновешивающей силы. Так, например, если возникло желание достичь некоторой цели, оно обязательно должно подкрепляться действием. Тогда будут на месте все три полюса. Желание может рассматриваться, как проявление активной силы. Цель соответствует пассивной силе. Но когда есть только два полюса, возникнет неустойчивое равновесие, которое вызовет разрушение организма. А вот если есть действие, то возникает третий полюс и ситуация становится более целостной. Чтобы избежать нежелательного течения событий, лучше дать возможность организму проявить третью силу иначе, чем болезнь.

Еще пример. У каждого человека в жизни много конкретных задач, но основные, так сказать, бытовые цели и желания можно свести к трем. Это наличие здоровья, счастья в семье и материального достатка. Эти три жизненные задачи, которые приходится решать любому человеку, можно соотнести с выше упомянутыми тремя полюсами и изобразить в виде схемы (см. рис.).

Из этой схемы следует, что мужчинам для обретения третьего полюса надо больше внимания уделять собственному здоровью. Если вы мужчина, то вспомните, когда вы, например, были у зубного врача? Здоровый мужчина может и денег заработать достаточно. А вот для женщины обретение третьего полюса в большей степени связано с наличием материального благосостояния. Исследователи установили, что если у женщины доход уменьшается на 10%, то ее вес, видимо от расстройства, может увеличиться на 30%.
Ну, а если здоровьем природа щедро не одарила, и денежные потоки оставляют желать лучшего? Тогда третья сила может проявиться через налаживание семейных отношений. Крепкая семья - проводник третьей силы.

Третья сила и карма

Закон смешивания

В метафизике индусов карма представлялась как нечто материальное. Считалось, что некая тонкая материя, готовая превратиться в карму, вливается в душу. Душа, являющаяся прибежищем страстей, задерживает эту тонкую материю, и она вступает в контакт с душой, образуя с ней в некоторое «химическое» соединение. Это «химическое» соединение превращается в карму и образует своего рода тонкое тело, которое определяет индивидуальное состояние и удел данной души. Третья сила проявляется, когда нечто высшее смешивается с низшим, чтобы появилось среднее, которое становится высшим для прежнего низшего и низшим для прежнего высшего. Карма есть результат действия третьей силы.

Если применить закон смешивания ко всему сущему, то словом «высшее» можно обозначить то, что выходит за границы восприятия, мир, который люди не могут постигать при помощи ощущений. А слово «низшее» будет означать мир, полностью доступный органам чувств человека. Между этими двумя мирами есть ниша, которую заполняет их смесь: это жизнь.

Третья сила проявляется только в момент объединения активной и пассивной силы. Тогда возникает целостное состояние и происходит действие. Все делается отнюдь не посредством активной или пассивной силы. Именно третья сила позволяет что-либо делать. И карма появляется как результат действия третьей силы, она сопровождает жизнь. Поэтому карма должна быть. Другое дело, какое качество имеет эта карма.

Эволюция Вселенной - от рождения до... будущего.

“История мидян темна и непонятна. Ученые делят ее, тем не менее, на три периода:
первый, о котором ровно ничего неизвестно. Второй, который последовал за первым.
И, наконец, третий период, о котором известно столько же, сколько о первых двух”.
А. Аверченко. “Всемирная история”

Эволюция Вселенной - основные этапы.
(Важно: как возникла Вселенная - до сих пор ученые не знают, поэтому далее рассматривается процесс эволюции, или развития,Вселенной).

  1. В период времени от 0 до 10 -35 с - рассматривается теория раздувающейся (инфляционной) Вселенная, согласно которой Вселенной мгновенно раздулась до огромных размеров, а затем обратно сжалась. Образно говоря, роды Вселенной происходили в вакууме. Точнее сказать, Вселенная рождалась из вакуумоподобного состояния; законы квантовой механики позволяют считать, что пустое пространство (вакуум) в действительности заполнено частицами (материей) и античастицами (антиматерией), которые постоянно создаются, живут какое-то время, встречаются снова и аннигилируют.
    Инфляция мешает нам - она совершенно стерла все, что было во Вселенной до ее начала! Но для осуществления инфляции была необходима энергия (чтобы «раздуть» Вселенную!), откуда ее взять? Сегодня ученые предполагают, что во время инфляции «работает» сам экспоненциально расширяющийся космос с невероятным количеством скрытой в нем потенциальной энергии. Можно представить, что в инфляционный период Вселенная раздувается от «нулевых» размеров и до каких-то (возможно и очень-очень больших), но спустя примерно t=10 -35 с - 10 -34 с начинается новый период развития Вселенной – начинает работать иак называемая Стандартная модель, или модель Большого Взрыва (Big Bang).
  2. 10 -34 с - Инфляция заканчивается, в небольшой области (наша будущая Вселенная!) находится вещество и излучение. В этот момент температура Вселенной составляет не менее 10 15 К, но не более 10 29 К (для сравнения, самая высокая температура, Т=10 11 К, на сегодня возможна при вспышке Сверхновой). Вселенная, вся ее материя и энергия, сосредоточены в объеме, сопоставимым с размером одного протона (!). Возможно, в это время действует единый тип взаимодействий и проявляются новые элементарные частицы - скалярные Х-бозоны.
    После инфляционного периода расширение продолжается, но с намного меньшей скоростью: Вселенная не остается постоянной, энергия распределяется на больший объем, поэтому температура Вселенной падает, Вселенная охлаждается.
  3. 10 -33 с - разделение кварков и лептонов на частицы и античастицы. Дисимметрия между числом частиц и античастиц (антич.<частиц ~10 -10). Таким образом, вещество во Вселенной преобладает над антивеществом.
  4. 10 -10 c - T=10 15 K. Разделение сильного и слабого взаимодействий.
    5. 1 сек. Т=10 10 К. Вселенная остыла. Остались только фотоны (кванты света), нейтрино и антинейтрино, электроны и позитроны и маленькая примесь нуклонов.

Процессы рождения и аннигиляции элементарных частиц.

Отметим, что при эволюции Вселенной происходят процессы взаимного преобразования вещества в излучение и наоборот. Проиллюстрируем это тезис на примере процессов рождения и аннигиляции элементарных части. Процессы рождения пар электрон-позитрон при столкновении гамма-квантов и аннигиляции пар электрон-позитрон с превращением в фотоны: g + g -> e + + e -
e + + e - -> g + g
Для рождения пары электрон-позитрон надо затратить энергию около 1 Мэв, значит, такие процессы могут идти при температуре выше десяти миллиардов градусов (напомним, что температура Солнца около 10 8 К)

Звезды, Галактики и другие структуры Вселенной.

Как развивалась Вселенная дальше? "Распад" Вселенной (возвращение к "первоначальному равновесному" состоянию) или усложнение структуры Вселенной?
Но по какому пути пошло дальнейшее развитие Вселенной? Можно говорить о прохождении Вселенной точки бифуркации: был возможен либо “распад” Вселенной (и возвращение к “первоначальному равновесному” состоянию типа «кваркового супа»), либо дальнейшее усложнении структуры Вселенной. Наши сегодняшние представления о Вселенной свидетельствуют о переходе к более сложным и разномасштабным структурам, находящимся в сугубо неравновесных состояниях. В такой диссипативной системе возможны процессы самоорганизации.
Во Вселенной произошел скачок, и возникли разномасштабные структуры. Скачкообразный переход в новое состояние с разными подсистемами - от звезд и планет до сверхскопления Галактик. Однородная и изотропная модель Вселенной - это первое приближение, справедливое лишь в достаточно больших масштабах, превышающих 300-500 млн. световых лет. В меньших масштабах вещество распределено очень неоднородно: звезды собраны в галактики, галактики - в скопления.

Ячеистая структура Вселенной.

Размер этих ячеек около 100-200 млн. световых лет. Сжатые облака, находящиеся на стенках ячеек - это место, где в дальнейшем образуются галактики.

Образование звезд.

Вселенная представляла газовое облако. Под действием гравитации - части облака сжимаются и одновременно разогреваются. При достижении высокой температуры в центре сжатия начинают протекать термоядерные реакции с участием водорода - родилась звезда. Водород - в гелий, и в желтых карликах типа нашего Солнца больше ничего не происходит. В массивных звездах (красные гиганты) водород быстро сгорает, звезда сжимается и разогревается до температур несколько сотен миллионов градусов. Сложные термоядерные реакции - например, три ядра гелия объединяются и образуют возбужденное ядро углерода. Затем углерод с гелием образуют кислород и так далее вплоть до образования атомов железа.
Дальнейшая судьба звезды обусловлена тем, что ее железное ядро сжимается (коллапсирует) до размеров 10-20 км, при этом в зависимости от первоначальной массы звезда превращаясь в нейтронную звезду или черную дыру. В то время как ядро звезды все больше разогревается, ее внешняя оболочка, состоящая из водорода, расширяется и охлаждается. Силы тяготения могут так сжать ядро, что оно взорвется, внешние области звезды резко разогреваются, и мы видим вспышку Сверхновой. При этом в пространство со скоростью около 10 тыс.км/с выбрасывается огромное количество синтезированных химических элементов, и теперь во Вселенной существуют газопылевые облака.
Более тяжелые элементы требуют участия в реакциях заряженных частиц и нейтронов, а самые тяжелые элементы образуются при взрыве звезды - вспышка Сверхновой. Во Вселенной существуют газопылевые облака, из которых возможно образование звезд следующих поколений.

Видео - образование звезд.

Астрономические приборы


Оптический телескоп

Радиотелескоп «Аресибо» в Пуэрто-Рико – один из самых больших в мире. Расположенный на высоте 497 метров над уровнем моря, радиотелескоп ведет свои наблюдения за окружающими нас объектами Солнечной системы, начиная с 1960-х годов.

Галактики

Галактики - это стационарные звездные системы, удерживаемые за счет гравитационного взаимодействия. В нашей Галактике (Млечный путь) примерно 10 11 звезд. Галактики, как и звезды, образуют группы и скопления. Средняя плотность видимого вещества оказывается одинаковой: (3х10 -31 г/см 3 ) .


Наша галактика – Млечный путь. Вид из Национального парка Улудаг в Турции.
Полоска Млечного пути протянулась по небу над размытыми огоньками искусственного света ночных деревень и городов, лежащих внизу
(все фотографии галактик взяты с сайта http://www.astronews.ru/) .

Спиральная галактика NGC 3370 находится на расстоянии 100 миллионов световых лет от Солнца и видна на небе в созвездии Льва. По размерам и структуре она похожа на наш Млечный Путь. Это превосходное изображение большой и красивой спиральной галактики, развернутой к нам своей плоскостью, получено на космическом телескопе Хаббл

Большое Магелланово Облако - карликовая галактика, расположенная на расстоянии около 50 килопарсек от нашей Галактики.
Это расстояние вдвое превышает диаметр нашей Галактики.

В 160 миллионах световых лет от нас находятся взаимодействующие галактики NGC 6769, 6770 и 6771, занимающие площадь на небосклоне всего лишь 2 угловые минуты.

Объекты Вселенной

Нейтронные звезды

Нейтронные звезды (состоящие, в основном, из нейтронов) - очень компактные космические объекты размером около 10 км, с огромным магнитным полем (10 13 гаусс). Нейтронные звезды обнаружены в виде пульсаров (пульсирующие источники радио- и рентгеновского излучений), а также барстеров (вспышечные источники рентгеновского излучения).

Черная дыра

В черной дыре большая масса вещества заключена в малом объеме (например, чтобы Солнце стало черной дырой, его диаметр должен уменьшится до 6 км). По современным представлениям, массивные звезды, заканчивая свою эволюцию, могут сколлапсировать в черную дыру.
Помимо черных дыр, ученые обсуждают возможность существования «кротовых нор» - областей сильно искривленного пространства, но в отличие от черной дыры ее поле не настолько сильное, чтобы оттуда нельзя было выйти. Такие «норы» могут соединять отдаленные области пространства и находиться вне нашего пространства, в неком суперпространстве. Есть предположения, что эти «норы» могут соединять нас с другими вселенными. Правда, далеко не все специалисты считают, что такие объекты реально существуют, но физические законы не запрещают их наличие.

Квазары - квазизвезды - ядра галактик и представляют собой сверхмассивные черные дыры.

Будущее Вселенной.

Physicists have a good tradition,
every 13.7 billion years they get
together and build a "Large Hadron Collider."

Будет ли разлет галактик продолжаться всегда или расширение сменится сжатием? Для этого необходимо рассчитать, хватит ли сил гравитации остановить расширение (расширение идет по инерции, действуют лишь силы тяготения). Рассчитанное критическое значение плотности составляет
r кр =10 -28 г/см 3 , а экспериментальное значение r =3x10 -29 г/см 3 , т.е меньше критического значения.

Но... оказалось, что все не так просто, поскольку мы не знаем точно плотность (массу) Вселенной.

Как определить массу, а следовательно и плотность Вселенной?

Темные тайны Вселенной.

"Тёмной" материей ученые называют вещество, оказывающее ощутимое гравитационное воздействие на крупные космические объекты. При этом никакого излучения от этого вещества не регистрируется, оттуда и термин "тёмная".
Темной материи должно быть примерно в шесть раз больше обычного вещества. Поэтому ученые считают, что галактики и галактические скопления окружены гигантскими гало темной материи, которая состоит из частиц, очень слабо взаимодействующих с обычным веществом.
Считается, что темная материя состоит из особых гипотетических cлабовзаимодействующих массивных частиц–вимпов (WIMP – weakly interacting massive particle). Вимпы полностью невидимы, поскольку нечувствительны к электромагнитным взаимодействиям, главным в нашей повседневной жизни.
Темная энергия. Вселенная все время преподносит сюрпризы: оказалось, что помимо темной материи, существует и темная энергия. И эта новая, загадочная темная энергия неожиданно связана с будущим развитием Вселенной

Сегодня ученые говорят о новейшей революция в космологии.

В 1998 г. при наблюдении поведения очень отдаленных сверхновых типа Ia (с примерно одинаковой светимостью, в 4 млрд раз превышающей светимость Солнца), расположенных на расстояниях более 5 млрд световых лет, астрономы получили неожиданный результат. Оказалось, что изучаемый космический объект удаляется от нас все быстрее и быстрее, как будто что-то отталкивает его от нас, хотя гравитация должна была замедлять движение сверхновой.
Сегодня можно считать установленным, что скорость расширения нашего Мира не падает, а увеличивается.
Для объяснения этого эффекта ученые ввели понятие антигравитации, которая связана с наличием некоего поля космического вакуума. Энергию вакуума принято называть темной энергией, и она не излучает, не отражает и не поглощает света, ее невозможно увидеть – действительно, «темная энергия» в том смысле, что все скрыто во мраке. Темная энергия проявляет себя только тем, что создает… антитяготение и на ее долю приходится приблизительно 70% полной энергии мира (!!!).

Итак, из чего сделана Вселенная? В древности считали (Аристотель), что все в мире состоит из четырех стихий - огня, воды, воздуха и земли. Сегодня ученые говорят о четырех видах энергии:
1. Энергия космического вакуума, на которую приходится приблизительно 70% всей энергии Вселенной.
2. Темное вещество, с которым связано примерно 25% всей энергии Вселенной.
3. Энергия, связанная с «обычным» веществом, дает 4% всей энергии Вселенной. (Обычное вещество - это протоны, нейтроны и электроны; это вещество принято называть барионным (хотя электроны к барионам, т.е. тяжелым частицам, и не относятся). Число барионов во Вселенной неизменно: одна частица на кубический метр пространства.
4. Энергия различных видов излучений, вклад которых весьма мал - 0.01%. Излучение - это фотоны и нейтрино (а возможно, и гравитоны); в ходе космологического расширения излучение охладилось до очень низких температур - около 3 К (фотоны) и 2 К (нейтрино). Полное число фотонов и нейтрино неизменно и составляет приблизительно одну тысячу в каждом кубическом сантиметре пространства. Излучение почти идеально равномерно заполняет весь объем Вселенной,

Современные наблюдательные данные позволяют говорить, что на протяжении первых 7 млрд лет после Большого взрыва гравитирующая материя (как «обычная», так и темная) превалировала над темной энергией и Вселенная расширялась с замедлением скорости. Однако по мере расширения Вселенной плотность барионной и темной материи уменьшалась, а плотность темной энергии не изменялась, так что в конце концов антигравитация победила и сегодня она управляет миром.

Вывод- Вселенная будет расширяться неограниченно долго

Возникает естественный вопрос – как долго это будет продолжаться? Однозначно ответить на вопрос сегодня, по-видимому, невозможно. Если темная энергия не превратится во что-либо другое, расширение Вселенной будет продолжаться вечно. В противном случае расширение может смениться на сжатие. Тогда все будет определяться тем, выше или ниже критической величины окажется плотность вещества во Вселенной. Однако сегодня рассматриваются и другие подходы к эволюции Вселенной.
Сравнительно недавно физики предложили новую и весьма экзотическую модель вечно пульсирующей Вселенной.
Вернемся к вопросу: "Как образовалась Вселенная?"

Итак, ученые выдвигают теории, что развитие Вселенной началось с "первоначального вещества" с плотностью 10 36 г/см 3 с температурой 10 28 К. "Частицы" в этом первоначальном сгустке обладают огромной кинетической энергией, и вещество начинает расширяться, при этом температура и плотность Вселенной непрерывно уменьшаются. «Частицы» в горячем первоначальном сгустке обладают огромной кинетической энергией, и вещество начинает расширяться, при этом температура и плотность Вселенной непрерывно уменьшаются. Спустя малую долю секунды после рождения Вселенная как горячий суп из элементарных частиц - кварков и лептонов (кварковый суп). Вселенная расширялась и поэтому охлаждалась, благодаря самоорганизации в ней возникали новые структурные образования: нейтроны и протоны, атомные ядра, атомы, звезды, галактики, скопления галактик и, наконец, сверхскопления. В наблюдаемой нами части Вселенной содержится 100 млрд галактик, в каждой из них около 100 млрд звезд. Жизнью галактик управляет загадочная темная материя, которая с помощью гравитации удерживает звезды галактик вместе. А Вселенной как целым «дирижирует» еще более загадочная темная энергия, которая все быстрее и быстрее «расталкивает» Вселенную, что приведет к ее неминуемой гибели (!?).

Возможность зарождения Вселенной из "ничего". В целом Вселенная электронейтральна, поэтому она могла родиться из нулевого заряда. Простая аналогия: Энергия "ничего" равна нулю, но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю, поэтому Вселенная возникла из "ничего".

Спасибо, что ознакомились с еще одной интересноой темой. Теперь стало ясно, что можно залезть по этим ступеням к вершинам знаний.

В одном из прошлых номеров "Радуги" мы уже давали материал от иерарха галактики "Туманность Андромеды" Чамахи, где он говорил о том, что такое темная материя, откуда она берется, чем опасна.

Этот материал нашел отклик среди наших читателей, в том числе и профессионально связанных с физикой.

Они задали несколько вопросов. На некоторые из них отвечает вышедший с нами на контакт, Чамахи.

Каков, на Ваш взгляд существует механизм свертывания Вселенной? Что является причиной для его запуска? Какие силы в этом участвуют?

Должен сказать, что наша Вселенная - не единственная в своем роде. Таких вселенных множество.

Вселенные бывают различных видов, как и галактики.

Наша Вселенная относится к спиралевидному типу. И имеет сравнительно небольшой возраст в масштабах бесконечности.

Возраст отсчитывается в манвантарах. То есть, в периодах схлопывания и разворачивания Вселенной. Схлопывание и разворачивание с помощью Большого взрыва присуще только спиралевидным вселенным, как наша.

В центре нашей Вселенной, имеющей форму яйца, находится точка сингулярности. Она представляется из себя супергигантскую черную дыру. В ней находится разматериализованный вакуум, сгущенный до атомных масс вещества 6666, если бы это вещество находилось в Периодической таблице Менделеева.

Вся масса этого вещества вмещается в единственный суператом. Этот суператом и является той самой точкой сингулярности.

В точке сингулярности не существует времени. Оно равно нулю. Вся материя, проходя через это состояние, принимает форму петли Мебиуса.

По сути, Вселенная представляет из себя многомерную петлю Мебиуса, и местом ее сворачивания является точка сингулярности.

Точка не статична. В ней все время движется материя. Она поглощается супертяжелой массой, т.е., происходит как бы выворачивание петли Мебиуса наизнанку.

При этом масса точки сингулярности нарастает.

Когда же этот суператом достигает массы 9998, это означает, что одна часть петли Мебиуса полностью вывернулась и совпала со второй частью петли.

В этот момент вся материя, находившаяся в этой части петли, поглотилась черной дырой сингулярности.

И наступает некий перевес, когда точка сингулярности продолжает по инерции втягивать вакуум. Элемент достигает массы - 9999.

В этот момент происходит Большой взрыв материи. Но уже в другую мерность. Происходит расширение ее, пока она вся до конца не проявится.

Затем снова начнется схлопывание и накопление массы точкой сингулярности, чтобы снова всю ее в себя втянуть и снова выбросить при помощи Большого взрыва в ту мерность пространства, откуда это бралось до схлопывания. То есть, Вселенная пульсирует. Материя как бы продергивается через точку сингулярности то в одну, то в другую сторону.

В одном случае это Большой взрыв, в другом - большое схлопывание.

То есть, это происходит одновременно, но для наблюдателя в одной части петли Мебиуса происходящее будет казаться схлопыванием, а для наблюдателя в другой части петли Мебиуса, по ту сторону точки сингулярности будет казаться Большой взрыв и расширение Вселенной.

В той части петли Мебиуса, где происходит схлопывание, в области возле точки сингулярности, происходит колоссальное сгущение энергий, материи.

Но в первую очередь туда падает низкочастотная тяжелая энергия к которой относятся негативные мысли различных темных сущностей и существ.

В больших объемах этой сконденсированной энергии возникает сознание, а вернее, антисознание. Оно не хочет быть переработанным в точке сингулярности (в черной дыре) и быть превращенным в свет Большого взрыва. Поэтому оно предпринимает все усилия для того, чтобы сбросить в дыры сингулярности всю остальную материю и сознания, духи и сущности вместо себя.

Темному сознанию выгодно, чтобы Вселенная постоянно взрывалась и схлопывалась, чтобы каждый раз в ней все начиналось сначала. То, что наша Вселенная постоянно схлопывается и взрывается, это ненормально. Это болезнь, вызванная скопившимся шлаком негативных энергий в районе точки сингулярности миров.

- Каков механизм создания ударной волны при Большой взрыве? Не участвуют ли в ее создании частицы вакуума?

Большой взрыв - это ядерный взрыв. Только при этом используются не Уран или Плутоний, а тяжелейший суперэлемент 9999.

Само существование этого элемента создает вокруг себя абсолютный вакуум, в котором пространство и время едины и равны нулю.

Большой взрыв - это вакуумная бомба. Он сопровождается выделением в вакуум материи из параллельного мира (другой, невидимой в этом мире части петли Мебиуса-пространства-времени). А вернее - выбиванием этой материи из вакуумных структур.

Выбивание происходит по нарастающей, в геометрической прогрессии. Но по заданным в вакууме информационным матрицам-программам.

Это значит, что появляется разнородная материя, различные элементы, молекулы, элементарные частицы. Появляются одновременно, и они начинают толкать друг друга, при этом и возникает ударная волна.

Вакуум - это пространство-время. Во время появления физической материи возникают физические массы тел, и при этом появляется время, то есть, оно перестает быть нулевым.

Этот процесс дает волну в вакууме, который может наблюдаться как ударная волна от Большого взрыва.

- Каков диапазон атомных весов частиц темной материи? Тех, что остались после Большого взрыва?

Темную материю составляют тяжелейшие элементы, суперрадиоактивные. В основном, это элемент (неизвестный науке Земли) с атомной массой 6666.

Этот элемент присутствует в ядрах черных дыр. В свободном, несколлапсированном состоянии происходит процесс полураспада этого элемента, и получаются менее тяжелые элементы из ряда шести тысяч.

Все они входят в состав, так называемой темной материи.

В состав темной материи входят элементы с атомной массой от 1000 до 6666! Когда появляется элемент тяжелее 6666. начинается процесс схлопывания Вселенной.

Существует ли защита от частиц темной материи у космонавтов и космических кораблей? В чем принцип такой защиты?

Защиты от темной материи, в том виде, как ее понимают на Земле, не существует. Излучение элемента 6666 вмораживает в вакуумные структуры любые, физически существующие материальные тела и разлагает их до элементарных частиц. Поэтому, чтобы защититься от воздействия огромных масс темной материи в Космосе, высокоразвитые цивилизации применяют телепортацию, то есть, когда космический корабль встречает на своем пути огромную массу темной материи, он подконтрольно разматериализовывается и в информационном виде переносится за пределы области темной материи и там снова материализуется.

Преодолеть массы темной материи можно, изменив частоту своих вибраций, то есть, передвинувшись в параллельный план существования, а затем вернувшись обратно.

Это и будет выглядеть как разматериализация и возникновение в другом месте, то есть, телепортация.

Если возможно возвращение в точку телепортации до ее совершения во времени, то все новые события не будут ли повторением старых?

Могут быть, а могут и не быть, смотря в какой ряд вариаций событий вы попадаете.

Каждое происходящее событие имеет триллионы триллионов вариаций, и все они вписаны в вакуумные структуры.

Причем многие из них могут проявляться одновременно в разных параллельных планах бытия.

Оттого, в какой план вы попадете, и каким образом, будет зависеть вариант проявления событий.

Наши физики не знают, мала ли плотность вакуумных частиц на краю нашей Вселенной или велика? Обеспечивается, ли на ее границах неутечка материи, вакуумных частиц и фотонов?

Нужно сказать, что само определение "вакуумная частица" неправильно. Вакуум - это непроявленная материя. А частица указывает на проявленность материи.

Вакуум не может быть разреженным. Я называю вакуумом только абсолютный ноль пространства-времени.

Все остальные стадии вакуума, известные вашей науке - это абсолютный вакуум, приправленный различным количеством проявленных частиц.

Вселенная представляет из себя пузырь, на пленке которого расположены все видимые физические объекты, вся проявленная материя. Внутри пленки находится абсолютный вакуум, снаружи пленки находится он же.

Таких вселенных, как наша, несчетное количество, по меркам землян.

Все они представляют из себя пузыри, болтающиеся, вращающиеся в абсолютном вакууме межвселенческого пространства.

Поэтому как таковых границ Вселенной не существует. Но материя с пленки одного пузыря может утекать на пленку другого пузыря, если они соприкасаются.

В месте соприкосновения должна возникнуть область сингулярности, являющаяся для одной Вселенной черной дырой, а для другой - белой дырой.

- Что обеспечивает тяготение, вакуумные частицы или более тонкая материя? Каков механизм этого процесса?

Тяготение возникает тогда, когда появляется масса проявленного вещества, как только частица проявляется из вакуумных структур, она начинает обладать массой. А значит, начинает искривлять вокруг себя вакуумные структуры, деформировать их.

В это время и возникает тяготение, или скатывание по искривленным вакуумным структурам более легких частиц - к тяжелым.

- Есть ли наряду с тяготением и антитяготение? Чем оно создается?

Антитяготением можно назвать отталкивание частиц друг от друга. Оно возникает тогда, когда одна из частиц имеет одну частоту вибрации, а другая - другую. То есть, они находятся как бы в параллельных мирах.

Именно этим отталкиванием объясняется то, что вы не видите параллельные миры, хотя можете свободно проходить через них.

Небольшая разница в вибрациях может создавать эффект антигравитации или левитации.

Грубым способом этого эффекта можно достичь, используя электромагнитное поле.

- Если есть антитяготение, то насколько оно сильнее тяготения?

Эффекты антитяготения не могут быть сильнее или слабее тяготения при одних и тех же массах частиц. Оно будет абсолютно равно тяготению между ними, когда они будут находиться на одном вибрационном уровне.

Как ведется очистка от темной материи? Направляется она в свободное пространство Вселенной или к черным дырам для поглощения ими?

Наличие темной материи очень опасно для существования Вселенной. Она должна утилизироваться черными дырами и главной точкой сингулярности Вселенной.

Если эту материю удается полностью утилизировать или расщепить тяжелейшие атомы до состояния легких атомных масс, то Вселенная переходит из спиралевидного цикла развития и становится сферической.

Это естественный процесс эволюции вселенных. Но, к сожалению, наша Вселенная поражена вирусом негативного сознания или зла.

А этот вирус постоянно провоцирует выработку негативных энергий различными космическими сущностями и существами, в том числе и живущими на вашей планете людьми.

Все негативные энергии и мыслеформы в концентрированном виде идентичны темной материи.

А это значит, что темная материя в нашей Вселенной постоянно пополняется. Причем за счет уменьшения количества светлой материи, если можно так сказать.

Темная материя останавливает движение фотонов, вмораживает их в вакуумные структуры.

Она останавливает любое движение и разлагает любую материю. И затем все превращает в сверхтяжелые элементы.

Темная материя несет гибель Вселенной, если ее очень много. И, к сожалению, в нашей Вселенной ее количество увеличивается.

- Известны ли Вселенные из одной темной материи?

Вселенных из одной темной материи не существует. А вот галактики есть. Это так называемые темные галактики.

Образовались они из сгустков реликтового темного излучения времен Большого взрыва.

Населены эти галактики темными низкочастотными сущностями.

Подобная галактика находилась рядом с галактикой "Млечный Путь".

Близкое прохождение материи Млечного Пути от черной галактики вызывало так называемые периоды Кали Юги.

Совсем недавно Высшие Силы других Вселенных и галактик помогли телепортировать целые области нашей Вселенной, в том числе и Млечный путь, в области, далекие от скопления темных галактик и темной материи.

- Не может ли темная материя (и темная энергия, если она есть) вливаться в нашу Вселенную из других?

Может. И это очень часто происходит.

- Наши физики (Силк) на основе изучения темной материи считают, что у Вселенной есть 6 измерений. Так ли это?

Нет. Это неправильно. В нашей Вселенной тысяча измерений. В пространстве тысячного измерения находится сам Демиург.

- Физики считают, что кроме темной материи есть и темная энергия. Есть ли она? И если есть, что это такое?

Темная материя и темная энергия - это одно и то же. Различаются они лишь долей концентрации.

Более концентрированная может называться темной материей, более разреженная в вакууме - темной энергией.

- Почему у звезд типа нашего Солнца очень яркая корона? Какие физические процессы в этом повинны?

В звездах типа Солнца происходит большое выделение фотонов из вакуумных структур.

Это происходит благодаря самому устройству звезд. Звезды работают как небольшие белые дыры. Искривленное пространство-время выворачивается через звезды в ваше пространство в виде фотонов.

В вашем мире это может сопровождаться различными термоядерными реакциями, которые вы и наблюдаете на Солнце.

Но полностью фотоны раскрываются не в самих реакциях, не в ядре звезды, а на границе искривленного пространства-времени. То есть там, где находится корона. Именно поэтому корона и такая ярка.

- Насколько широк диапазон температур, пригодный для развития разумных существ?

Разумные существа бывают разными. Они могут существовать в энергетическом виде, в биологическом, в минеральном и в других.

Для энергетических существ температуре значения не имеет. Ограничение есть в основном, только в биологической жизни.

Самая высокая температура, которую смогут выдержать некоторые виды биологических существ, примерно 200-300 градусов Цельсия. Нижний предел - 100 градусов Цельсия.

Я имею в виду некоторые инопланетные неземные организмы.

При взрыве 50 мегатонной водородной бомбы над Новой Землей процесс взрыва затянулся на 20 минут. Видимо, как Вы и говорили, радиоактивное излучение множилось с участием атомов и молекул воздуха? 100-мегатонную бомбу сделали, но взрывать не стали. Не мог бы ее взрыв уничтожить атмосферу Земли? А также биологическую жизнь всех видов?

Действительно, во время взрыва на Новой Земле множилось радиоактивное излучение, в результате чего и продолжался так долго тот взрыв.

Взрыв 100-мегатонной бомбы вполне мог бы сделать гигантскую озоновую дыру, что привело бы, действительно, к гибели многих биологических видов. К тому же, ударная волна могла бы сдвинуть тектонические плиты со своих мест. И начались бы сильнейшие вулканические процессы.

- Не являются ли квазары на краю Вселенной ядрами зарождения новых галактик?

Те квазары, которые вы видите на краю Вселенной, предстают перед вами такими, какими они были миллиарды лет назад, потому что тот свет, который они излучают, шел к вам эти миллиарды лет.

Тогда они действительно были ядрами зарождающихся галактик. Сейчас это полноценные галактики. А вы видите просто и заснятое прошлое.

Могут ли встретиться наша галактики Млечный Путь и Туманность Андромеды? Насколько это страшно для цивилизации?

Наши галактики встретиться не должны. Высшие Силы этого не допустят. При гипотетической встрече может погибнуть множество миров.

- Планета Земля полая и заполнена газом или жидким газом? Или у нее металлическое ядро из твердого водорода?

Верно второе предположение.

Валерия Кольцова и Любовь Колосюк

НА ГЛАВНУЮ

Происхождение, эволюция и устройство Вселенной как целого изучаются

космологией.

Слово «космология» происходит от греч. kosmos – вселенная и logos – закон. Уже древние мудрецы задались вопросом о происхождении и устройстве Вселенной, поэтому космология – учение о строении мира – и космогония – учение о происхождении мира – были неотъемлемым компонентом философских систем древности.

Современная космология – это раздел астрономии, в котором аккумулированы частнонаучные данные физики и математики и универсальные философские принципы, космология представляет собой синтез научных и философских знаний. Именно этим определяется ее специфика. Выводы космологии почти полностью обусловлены теми философскими принципами, на которые опирается исследователь. Дело в том, что размышления о происхождении и устройстве Вселенной эмпирически труднопроверяемы и существуют в виде теоретических гипотез или математических моделей (4.1). Космолог движется от теории к практике, от модели к эксперименту, в этом случае роль исходных философских и общенаучных оснований существенно возрастает. Именно поэтому космологические модели радикально различаются между собой – в их основе лежат разные, порой конфликтующие мировоззренческие принципы. Понятно, что религиозная космология будет серьезно отличаться от космологии, построенной на материалистических мировоззренческих основаниях. В свою очередь любые космологические выводы также влияют на общефилософские представления об устройстве Вселенной, т. е. изменяют фундаментальные представления человека о мире и самом себе. Таким образом, можно сказать, что современная космология – это не только «физика», но и «философия», а иногда и «религия».

Классические космологические представления, сутью которых было утверждение абсолютности и бесконечности пространства и времени, а также неизменности и вечности Вселенной, сталкивались с двумя неразрешимыми парадоксами – гравитационным и фотометрическим.

Гравитационный парадокс

заключался в противоречии между исходными постулатами о бесконечности Вселенной и ее вечности. Так, если предположить бесконечность мира, то необходимо также признать и бесконечность действующих в нем сил тяготения. Бесконечность сил тяготения между небесными телами должна была бы привести к коллапсу, т. е. Вселенная не могла бы существовать вечно, а это противоречит постулату о ее вечности.

Фотометрический парадокс

также вытекает из постулата бесконечности Вселенной. Если Вселенная бесконечна, то в ней должно существовать бесконечное число небесных тел, а значит, светимость неба также должна быть бесконечной, однако этого не происходит.

Парадоксы классической науки разрешаются в современной релятивистской космологии.

Началом революции в астрономии считается создание в 1917 г. А. Эйнштейном

стационарной релятивистской космологической модели.

В ее основу положена релятивистская теория тяготения, обоснованием которой служит общая теория относительности (3.2). А. Эйнштейн отказался от постулатов абсолютности и бесконечности пространства и времени, однако сохранил принцип стационарности, неизменности Вселенной во времени и ее конечности в пространстве. Свойства Вселенной, по мнению А. Эйнштейна, зависят от распределения в ней гравитационных масс, Вселенная безгранична, но при этом замкнута в пространстве. Сигнал, пущенный наблюдателем во Вселенной, вернется к нему с противоположной стороны. Согласно стационарной релятивистской модели пространство однородно и изотропно (3.2), материя распределена в нем равномерно, время бесконечно, а его течение не влияет на свойства Вселенной. Таким образом, несмотря на новизну и даже революционность идей, А. Эйнштейн в своей космологической теории ориентировался на привычную классическую мировоззренческую установку статичности мира: А. Эйнштейна более привлекал гармоничный и устойчивый мир, нежели мир противоречивый и неустойчивый. В конце жизни великий ученый с сожалением говорил о том, что теория статичной Вселенной не имеет эмпирического подтверждения.

В 1922 г. российский математик и физик А. Фридман выступил с критикой теории А. Эйнштейна. Его идеи стали началом

нестационарной релятивисткой космологии.

Космологическая концепция А. Фридмана основывается на нескольких принципах.

Космологический принцип однородности и изотропности пространства.

Изотропность означает, что во Вселенной не существует выделенных точек и направлений. Однородность характеризует распределение вещества во Вселенной. Космологический постулат имеет сильный и слабый варианты. Слабый вариант предполагает независимость процессов, протекающих во Вселенной, от направления (изотропность) и места (однородность). Сильный вариант космологического принципа предполагает независимость (инвариантность преобразований) процессов не только от направления и места, но и от времени. Это значит, что Вселенная выглядит одинаково из любого места, в любом направлении и в любой момент времени. Этот принцип получил название совершенного космологического принципа.

Релятивистский принцип взаимосвязи пространства и времени и их зависимости от материи.

Пространственно-временная метрика Вселенной задается гравитационными полями, признаются также искривленность пространства и замедление времени во всех частях Метагалактики. Пространственно-временная метрика описывается уравнениями общей теории относительности.

Принцип конечной скорости протекания любых физических процессов.

Принцип нестационарности Вселенной,

поначалу основанный только на математических расчетах, согласно которым искривленное пространство не может быть стационарным, его кривизна должна меняться во времени.

Все эти принципы дают основание переносить данные, полученные в одной части Вселенной, на все остальные ее части.

А. Фридман предложил три модели Вселенной. В первой рассматривается случай средней плотности вещества и неискривленности пространства. В такой ситуации Вселенная должна бесконечно расширяться из некоторой исходной точки. Во второй модели предполагалась плотность вещества меньше критической. В этом случае пространство обладает отрицательной кривизной, а Вселенная также должна неограниченно расширяться из начальной точки. В третьей модели рассматривался случай плотности вещества выше критической. В этой ситуации пространство должно иметь положительную кривизну, а Вселенная периодически расширяться и сжиматься.

Концепция А. Фридмана некоторое время не имела эмпирического подтверждения. Однако в 1929 г. физик Э. Хаббл обнаружил эффект «красного смещения» в спектрах удаленных галактик. «Красное смещение» означает понижение частот электромагнитного излучения при удалении источника света от наблюдателя. Т. е. если источник света удаляется от нас, то воспринимаемая частота излучений уменьшается, а длины волн увеличиваются, линии видимого спектра смещаются в сторону более длинных красных волн. Оказалось, что «красное смещение» пропорционально расстоянию до источника света. Исследования Э. Хаббла подтвердили, что удаленные от нас галактики разбегаются, т. е. Вселенная находится в состоянии расширения, а значит, нестационарна. Другим важным экспериментальным свидетельством в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной стало открытие реликтового излучения – слабого радиоизлучения, свойства которого являются в точности такими, какими они должны были быть на этапе горячей, взрывной Вселенной.

В 1927 г. бельгийский ученый Ж. Леметр предложил понятие

сингулярности

как исходное состояние Вселенной . Ж. Леметр предположил, что первоначальный радиус Вселенной равнялся 10-12см, а ее плотность– 1096г/см3, т. е. в начальном состоянии Вселенная должна представлять собой микрообьект, по размерам близкий к электрону. В 1965 г. С. Хокинг математически обосновал необходимость состояния сингулярности в любой модели расширяющейся Вселенной.

Представление о развитии Вселенной привело к постановке проблемы начала эволюции (рождения) Вселенной и ее конца (смерти). Вселенная развивается из исходного сингулярного состояния, радиус которого бесконечно мал, а плотность материи бесконечно велика, проходит различные этапы своего развития, а затем умирает. Состояние сингулярности можно трактовать как обрыв времени в прошлом. По-видимому, такой обрыв времени следует предположить и в будущем. В моделях пульсирующей Вселенной та точка, в которой расширение сменится сжатием, рассматривается как обрыв времени в будущем. Момент «начала» времени называется Большим Взрывом . Момент «конца» времени был назван Ф. Типлером Великим Стоком.

Если есть рождение и смерть, то можно говорить о возрасте Вселенной. Ученые рассчитали, что если бы скорость расширения была постоянной на протяжении всего существования Вселенной, то можно было бы говорить о возрасте в 18 млрд лет. Однако современная космология утверждает, что расширение Вселенной постепенно замедляется. Поэтому время, прошедшее с момента Большого Взрыва, может составить 12 млрд лет. Если же предположить существование космических сил отталкивания – такое допущение делается в инфляционных моделях, – то возраст Вселенной будет значительно больше. Современные космологи оценивают возраст Вселенной в 12–20 млрд лет.

С представлением о возрасте Вселенной связано понятие

космологического горизонта,

отделяющего доступную для наблюдений область пространства от недоступной. За время, прошедшее с момента возникновения Вселенной, свет мог пройти конечное расстояние, которое оценивается величиной в 6000 Мпк. Мы можем наблюдать только ту часть мира, которая находится в пределах этого радиуса, поскольку от более удаленных областей пространства свет еще не успел до нас дойти. Кроме того, удаленные области пространства мы видим такими, какими они были миллиарды лет назад. Космологический горизонт растет пропорционально времени, с каждым днем область доступной для наблюдения Вселенной увеличивается.

В 40-е гг. XX в. наступил новый этап развития космологии: для объяснения происхождения Вселенной американским физиком Дж. Гамов хм была предложена

гипотеза Большого Взрыва.

Согласно этой гипотезе, Вселенная возникла в результате взрыва из первоначального состояния сингулярности. Дальнейшая эволюция происходила поэтапно и сопровождалась, с одной стороны, дифференциацией, а с другой – усложнением структур. Этапы эволюции Вселенной называются эрами.

Адронная эра:

длительность 10-7с, температура Вселенной составляет 1032К. Главными действующими лицами являются элементарные частицы, между которыми осуществляется сильное взаимодействие. Вселенная представляет собой разогретую плазму.

Лептонная эра:

длительность 10 с, температура Вселенной 1015К. Главные действующие лица – лептоны (электроны, позитроны и др.).

Эра излучения::

длительность 1 млн лет, температура Вселенной 10 000 К. В это время во Вселенной преобладало излучение, а вещество было ионизированным.

Эра вещества::

длится и сейчас. Вселенная остывает, становится нейтральной и темной, образуется вещество. В начале этой эры возникают первые протозвезды и протогалак-тики. Излучение перестает взаимодействовать с веществом и начинает свободно перемещаться по Вселенной. Именно эти фотоны и нейтрино, остывшие до 3 К, наблюдаются сейчас в виде реликтового излучения.

Гипотезу Большого Взрыва называют также моделью горячей Вселенной, или стандартной моделью. Эта гипотеза стала общепринятой после открытия в 1965 г. реликтового излучения. Несмотря на стандартность и общепринятость, концепция Большого Взрыва не дает ответа на некоторые вопросы. Например, каковы причины образования галактик из ионизированного газа? Почему наблюдается асимметрия вещества и антивещества? Самой большой проблемой остается состояние сингулярности, введение которого требуется уравнениями общей теории относительности А. Эйнштейна.

Для моделирования первых мгновений существования Вселенной, прояснения причин Большого Взрыва и обьяснения сингулярности физиком А. Гутом была предложена

инфляционная гипотеза,

модель инфляционной Вселенной.

На данном этапе развития науки инфляционная концепция не может получить прямого эмпирического подтверждения, однако она предсказывает новые факты, которые в принципе могут быть проверены. Инфляционная теория описывает эволюцию Вселенной начиная с 10-45с после начала расширения. Модель раздувающейся (инфляционной) Вселенной не противоречит гипотезе Большого Взрыва, включая ее в качестве своего частного случая. Различие между концепцией Большого Взрыва и концепцией инфляционной Вселенной касается только первых мгновений существования мира– до 10-30с, принципиальных мировоззренческих расхождений между этими гипотезами нет.

Согласно инфляционной модели первоначальное состояние Вселенной – состояние квантовой супергравитации. Радиус Вселенной в этот момент составляет 10-50см. Это значительно меньше радиуса атомного ядра, который оценивается величиной 10-13см. Первоначальное состояние Вселенной – вакуум, особая форма материи, характеризующаяся высокой активностью. Вакуум как бы «кипит», в нем постоянно рождаются и уничтожаются виртуальные частицы. Возникновение частиц из вакуума описывается понятием флуктуации. Вакуум может находиться в состояниях, характеризующихся разными давлениями и энергиями. Если вакуум возбужден (так называемый ложный вакуум), то в процессе порождения и уничтожения виртуальных частиц возникает огромная сила космического отталкивания, которая и приводит к раздуванию «пузырей» – зародышей вселенных. Исходное состояние ложного вакуума можно сравнить с кипением воды в котле. Каждый из «пузырей» – домен, отдельная Вселенная, характеризующаяся собственными значениями фундаментальных физических констант. Считается, что наша Вселенная – один из «пузырей», возникших из вакуумной пены.

Раздувание, или быстрое расширение, было названо инфляцией. На фазе инфляции примерно в промежутке с 10-43с до 10-34с формируются пространственно-временные характеристики Вселенной. Таким образом, в рамках инфляционной модели предполагается существование мира без пространства и времени, поскольку в первой стадии раздувания Вселенной такие характеристики отсутствуют.

Во время фазы инфляции Вселенная «раздулась» до размера 101000000см, что намного превосходит размер наблюдаемой сейчас Метагалактики (1028см). Примерно через 10-34с после начала расширения неустойчивый вакуум распадается, а силы космического отталкивания иссякают. Как показали эксперименты, при падении температуры ниже 1027К наблюдаются процессы распада. Однако в силу того что распад частиц и античастиц идет по-разному, во Вселенной образуется незначительное преобладание вещества над антивеществом: на миллиард античастиц образуется миллиард плюс одна частица. Удовлетворительных объяснений этой асимметрии пока не найдено. Именно это избыточное вещество и стало «материалом» для Вселенной. Нарушение симметрии между веществом – антивеществом привело к нарушению равновесности системы, и она перешла в новое состояние, изменив свою структуру.

В это время во Вселенной начинает действовать известная нам сила гравитационного притяжения. Но поскольку начальный импульс расширения был очень сильным, Вселенная продолжает расширяться, однако значительно медленнее. Расширение сопровождается понижением температуры. На этом этапе Вселенная пуста, в ней нет ни излучения, ни вещества. Однако энергия, которая выделилась при распаде ложного вакуума, идет на мгновенный нагрев Вселенной до температуры примерно 1027К. Происходит своеобразная вспышка света. Энергия, мгновенно разогревшая Вселенную, сейчас понимается как суперсила, которая объединяла все известные четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное (3.5).

На этом заканчивается стадия инфляции и начинается эволюция горячей Вселенной, описываемая моделью Большого Взрыва. Первый этап эволюции Вселенной был назван

эрой Великого объединения.

Через 10-12с после Большого Взрыва температура Вселенной составляла около 1015К. В это время начинается образование известных нам частиц и античастиц. Однако в силу того что температура очень высока, свойства этих частиц сильно отличались от тех, которые наблюдаются сейчас. При падении температуры ниже 1015К возникают современные частицы, которые теперь становятся вполне различимыми.

При температуре 1013К кварки начинают объединяться в группы и образуются адроны – протоны и нейтроны. На этом этапе единая суперсила распадается на гравитационное, сильное и электрослабое взаимодействия. В конце первой секунды после Большого Взрыва температура Вселенной составляет 1010К.

В начале следующего этапа, длительность которого от 1 с до 1 млн лет, происходит разделение электрослабого взаимодействия на электромагнитное и слабое. Через минуту температура Вселенной падает до 108К, а еще через несколько минут складываются условия, при которых стали возможны ядерные реакции синтеза сложных элементов. В это время материя представляет собой плазму, на 10 % состоящую из ядер гелия и на 90 % – из ядер водорода. В момент, когда возникли атомы водорода и гелия, космическое вещество стало «прозрачным», проницаемым для фотонов, которые начинают излучаться в пространство. Сейчас мы можем наблюдать остаточные явления этого процесса в виде реликтового излучения. Из атомов водорода и гелия образовался газ, и сложились условия для формирования других химических элементов – бериллия и лития.

Через 1 млн лет после начала расширения Вселенной наступил этап образования звезд и галактик. В недрах звезд в результате термоядерных реакций стали синтезироваться тяжелые элементы, которые в результате взрывов звезд разбрасывались по Вселенной и становились строительным материалом для других космических объектов. Дальнейшая эволюция Вселенной пошла в направлении создания все более сложных структур, что в свое время привело к возникновению жизни и разума. Таким образом, микроэволюция выступила предпосылкой макроэволюции, а космогенез получил продолжение в гео– и химогенезе.

Несмотря на то что гипотезы Большого Взрыва и инфляционной Вселенной являются общепринятыми в научной среде, они порождают серьезные теоретические проблемы и подвергаются критике. Так, например, американский ученый К. Болдинг считает, что проблемы возникают уже на уровне общепринятых постулатов, лежащих в основе космологического моделирования, и нет никаких оснований заранее отвергать альтернативные подходы к пониманию Вселенной.

Самые большие проблемы современной космологии связаны с описанием ненаблюдаемого и труднообъяснимого состояния сингулярности, которое даже иногда называют аномальным фактом. Введение состояния сингулярности требуется математическими расчетами, но при этом само не поддается математическому описанию и представляет серьезную концептуальную проблему. Некоторые ученые вообще заявляют, что физическая теория, предсказывающая сингулярность, является несостоятельной, поскольку проблема сингулярности оставляет открытым фундаментальный вопрос космологии – о начальных параметрах Вселенной. Проблема сингулярности имеет важное мировоззренческое значение, поскольку разрушает представление о вечном и бесконечном мире и подталкивает к выработке новой картины мира.

Вторая проблема современной космологии связана с принципом экстраполяции на всю Вселенную законов, открытых в земных условиях. Возникает серьезный вопрос: правомочна ли такая экстраполяция? Причем речь идет не только о переносе «земных законов на „неземную“ область, но и об экстраполяции законов и свойств наблюдаемой Вселенной на принципиально ненаблюдаемую. Нет никаких доказательств того, что физические законы, открытые на Земле, действуют во всей Вселенной и на всех этапах ее эволюции. Как считают математики С. Хокинг и Г. Эллис, предположение о том, что законы физики, открытые и изученные в лаборатории, будут справедливы в других точках пространственно-временного континуума, безусловно, является очень смелым.

Трудности, с которыми сталкивается современная научная космология, используются как аргумент в пользу существования высшего разума, который и создает Вселенную. В этом случае научная картина мира подменяется теологической. В такого рода космологических концепциях состояния сингулярности и ложного вакуума рассматриваются как то самое «ничто», о котором говорится в религиозных текстах. Из этого «ничто» божественная сила творит мир. Точная «подогнанность» фундаментальных физических параметров нашей Вселенной, приведшая в конце концов к возникновению жизни и разума, также переинтерпретируется в телеологическом и теологическом духе и рассматривается как свидетельство высшего замысла, согласно которому и происходит эволюция мира (7.3).

Религиозные и мистические версии происхождения и развития Вселенной, маскирующиеся под научные объяснения, представляют собой различные варианты квазинаучного знания (1.1), которое на очередной волне ремифологизации стремится завоевать прочные позиции в культуре. Следует все же сказать, что, несмотря на все трудности нынешних космологических моделей, наиболее приемлемым по-прежнему остается поиск естественных причин возникновения и эволюции Вселенной без апелляции к сверхъестественным силам и сущностям.

Космология - это наука о Вселенной в целом, и таким образом, предметом частной науки космологии является вся Вселенная. Космология рассматривает наиболее общие закономерности развития, наиболее общие эпохи в истории Вселенной. Общий возраст нашей Вселенной оценивается в ~15-20 млрд лет. Термин "ранняя Вселенная" родился сравнительно недавно и как всякий новорожденный термин является неустоявшимся. Различные специалисты именуют этим термином разные эпохи развития нашей Вселенной. Так, еще 15-20 лет назад, говоря о ранней Вселенной, космологи имели в виду эпоху, соответствующую возрасту от ~300 тысяч лет до 1 млрд лет от начала ее истории.

Сейчас, когда говорят о ранней Вселенной, обычно подразумевают эпоху, соответствующую возрасту от ~10 - 43 секунды до 3 минут от начала истории. Это наиболее интересная часть истории Вселенной. В этот период эволюции Вселенной сформировались многие ее свойства, которые сейчас проявляются в виде хаббловского расширения , крупномасштабной структуры Вселенной и даже в виде физических законов, действующих в нашей части Вселенной. Краткому описанию основных этапов в развитии нашей Вселенной посвящена эта статья.

Эпохи во время эволюции Вселенной можно характеризовать указанием времени этой эпохи относительно момента Большого Взрыва , однако более удобно характеризовать их соответствующим значением красного смещения z - так в астрономии называют смещение линий в спектрах далеких галактик (при удалении объекта от наблюдателя его спектральные линии смещены в красное крыло спектра относительно лабораторной системы отсчета). Чтобы понять физический смысл красного смещения, предположим, что импульс излучения (фотон) проходит мимо последовательного ряда наблюдателей, каждый из которых соответствует определенному этапу состояния вещества в расширяющейся Вселенной. Скорость фотона постоянна, но из-за эффекта Доплера частота излучения фотона для каждого из наблюдателей уменьшается со временем. Если λ н и λ и - длины распространяющейся волны в месте наблюдения и месте излучения соответственно, то смещение спектральных линий не слишком далекой (в космологическом смысле) галактики определяется равенством 1+z =λ н /λ и. Таково историческое определение понятия красного смещения. Точное определение красного смещения через геометрические характеристики Вселенной - это 1+z =a н /a и, где a н и a и - значения масштабного фактора (см. ниже) соответственно в момент наблюдения и в момент излучения. Значение красного смещения для рассматриваемых здесь эпох меняется от ~10 32 до ~10 8 . Основные эпохи ранней Вселенной приведены в табл. 1.

Таблица. Основные эпохи эволюции ранней Вселенной
Название эпохи и
соответствующие ей
физические процессы 		Время от Большого Взрыва,
секунды
 Температура, K
Рождение классического
пространства-времени 		10 - 43 10 32
Стадия инфляции
 ~10 - 42 -10 - 36
Меняется в очень
широких пределах
Рождение вещества 10 - 36 ~10 29
Рождение барионного избытка 10 - 35 ~10 29
Электрослабый фазовый переход 10 - 10 ~10 16 -10 17
Конфайнмент кварков 10 - 4 ~10 12 -10 13
Первичный нуклеосинтез 1-200 ~10 9 -10 10

2. Рождение Вселенной

Момент рождения Вселенной - это эпоха рождения классического пространства-времени. Общепризнанной в настоящее время считается теория Большого Взрыва , то есть рождение Вселенной из сингулярности (иногда говорят, из пространственно-временной пены). В момент рождения Вселенной плотность ρ и температура T вещества достигали планковских значений: ρ pl ≈10 93 г/см 3 , T pl =1,3·10 32 К.Великий немецкий физик Макс Планк в конце прошлого века ввел новую константу, которая теперь носит название постоянной Планка ħ. Она является основной константой в квантовой теории. Вскоре после своей знаменитой работы, где впервые было введено понятие кванта действия, Планк обосновал введение в физику новой системы единиц, которая сейчас носит название естественной системы единиц. Пользуясь тремя фундаментальными физическими константами - скоростью света c , постоянной гравитации G и постоянной Планка ħ - он сформировал основные размерные величины физики: единицу длины l pl =[ħG /c 3 ] 1/2 , времени t pl =[ħG /c 5 ] 1/2 и массы m pl =[ħc /G ] 1/2 . Из этих единиц удобно образовать две новые единицы измерения - планковскую плотность, определяя ρ pl =m pl /l pl 3 , и температуру kT pl =m pl c 2 (k - постоянная Больцмана, связывающая температуру тела с кинетической энергией составляющих его частиц). Следует отметить, что определение планковской длины l pl =[ħG /c 3 ] 1/2 совпадает с эквивалентным определением такой единицы, как комптоновская длина волны l pl =ħ/(m pl c ) для частицы с массой m pl . Подробное обсуждение систем единиц в современной физике и методическое значение правильно выбранной системы единиц содержится в статье Л.Б. Окуня "Фундаментальные константы природы" в этом томе.С момента Большого Взрыва Вселенная непрерывно расширяется, температура вещества понижается, а объем растет. При описании рождения Вселенной используются самые общие идеи о квантовой эволюции Вселенной как целого. Одно из них утверждает, что полная масса замкнутой Вселенной равна нулю. Это означает, что вся Вселенная может родиться без затрат энергии, то есть из ничего. Вероятность рождения Вселенной с радиусом кривизны $H^{-1}$ определяется как

W ∝ exp[-(18/16)π 2 m pl 2 /H 2 ].

Здесь планковская масса m pl ≈10 - 5 г, множители перед экспонентой опущены. Таким образом, вероятность рождения мира с большим значением радиуса кривизны, H - 1 ≫m pl - 1 , мала (единицы измерений выбраны так, чтобы размерности H и m pl были одинаковы), наиболее вероятно рождение мира с радиусом кривизны порядка планковского (H - 1 ~m pl - 1).Процесс расширения Вселенной принято описывать с помощью масштабного фактора a (t ), который характеризует изменение со временем расстояний между космологическими объектами.

На рис. 1 схематически представлена зависимость масштабного фактора a от времени t . Слева от оси ординат (при t 3. Расширяющаяся Вселенная После рождения Вселенной из "ничего" можно пользоваться неквантовыми уравнениями общей теории относительности (ОТО) для описания эволюции масштабного фактора. Уравнения ОТО однозначно предсказывают закон расширения Вселенной , если известны плотность энергии αc 2 и давление p вещества (в однородной и изотропной модели). Плотность энергии часто выражают с помощью параметра Ω=ρ/ρ кр, а давление - через уравнение состояния p (ρ). Здесь ρ кр - критическая плотность Вселенной , выражаемая через параметр Хаббла H : ρ кр =3H 2 /(8πG ).В общей теории относительности основной функцией является метрика или пространственно-временной интервал между двумя событиями. В космологии же основной функцией является масштабный фактор a (t ), который определяет также и метрику пространства-времени и имеет размерность длины. Функция a (t ) определяется из совместного решения уравнений Фридмана и уравнения состояния вещества во Вселенной (то есть зависимостью давления вещества от плотности).Физический смысл уравнений Фридмана ясен из следующего примера. Если мысленно в однородной и изотропной расширяющейся Вселенной описать окружность радиуса a вокруг некоторой точки, то первое уравнение Фридмана представляет собой уравнение сохранения энергии при расширении этой элементарной сферы. Удельная кинетическая энергия такой сферы

1/2[da /dt ] 2 =v 2 /2,

А удельная потенциальная энергия есть -4πG ρa 2 /3. Сумма этих энергий есть величина постоянная. Второе уравнение Фридмана представляет собой уравнение Ньютона в релятивистском случае: d 2 a /dt 2 =g , где g - сила тяжести. При вычислении массы этой элементарной сферы учитывается вклад давления в массу, что является спецификой ОТО:

M =4/3πa 3 [ρ+3p /c 2 ].

Закон расширения Вселенной зависит также от уравнения состояния вещества.В космологии различают три основных уравнения состояния . Это пылеподобное уравнение состояния (p =0), радиационно-доминированное уравнение состояния (p =ρc 2 /3) и уравнение состояния фальшивого вакуума (p =-ρc 2), или инфляционное. Для современной Вселенной, которую описывают пылеподобным уравнением состояния, зависимость масштабного фактора от времени имеет вид a (t )∝t 2/3 . В ранней Вселенной для масштабного фактора характерно другое поведение. Через 10 - 42 секунды после рождения классического пространства-времени во Вселенной начинается инфляционная стадия. Она характеризуется предельно сильным отрицательным давлением p =-ρc 2 (состояние фальшивого вакуума), при котором меняются сами законы обычной гравитационной физики. Вещество в этом состоянии не источник притяжения, а источник отталкивания.Отрицательное давление имеет простой физический смысл - это силы натяжения. Если обычное положительное давление препятствует сжатию вещества, то отрицательное давление препятствует растяжению вещества. Тем не менее в лабораторных условиях такое уравнение состояния не встречается: при таком уравнении развивается очень большое (релятивистское) отрицательное давление, которое действует независимо от направления (паскалево давление). Натяжения в обычном твердом теле (например, в резине) являются непаскалевыми, они возникают только в одном направлении. В случае уравнения состояния p =-ρc 2 плотность не зависит от времени и масштабного фактора, то есть во время инфляционной стадии при расширении Вселенной плотность среды не меняется, ρ=const. В обычной физике только у вакуума плотность не меняется при расширении, поэтому такое состояние иногда называют состоянием фальшивого вакуума.При подстановке в уравнение массы выбранной пробной сферы отрицательного давления фальшивого вакуума p =-ρc 2 получается отрицательная масса. Это означает, что притяжение, имеющее место при обычных уравнениях состояния (p =0, p =ρc 2 /3), меняется на отталкивание. Уравнение эволюции масштабного фактора принимает вид

d 2 a /dt 2 =8πG /3·ρa .

Поскольку ρ=const, то решение уравнения представляет собой сумму двух членов:

a (t )=a 1 e H (t - t i ) + a 2 e - H (t - t i ) ,

Где H 2 =8πG ρ/3. Масштабный фактор растет со временем экспоненциально: a (t )∝e H t , так как второе слагаемое a 2 e - H (t - t i ) быстро убывает со временем и не дает никакого значимого вклада в общее движение уже через промежуток времени H δt ≈ 10. Это свойство приводит к тому, что во время инфляционной стадии объем Вселенной увеличивается на много порядков (в некоторых моделях даже на порядки порядков, скажем в 10 1000), так что вся Вселенная оказывается в одной причинно-связанной области, уравниваются кинетическая энергия расширения Вселенной и ее потенциальная энергия. Во время этой стадии возникают физические условия, которые позже приводят к расширению Вселенной по закону Хаббла .Пусть две частицы находятся на расстоянии r друг от друга в начале инфляционной стадии t =t i . Расстояние между ними изменяется согласно выражению

l (t )=a (t )/a (t i ) ,

А скорость меняется как первая производная от расстояния:

v (t )=[Ha 1 e H (t - t i ) + Ha 2 e - H (t - t i ) ]/a (t i )·r .

После достаточно длительного времени (H δt ≫1) вторым членом в числителе можно пренебречь и уравнение для взаимной скорости двух частиц будет выглядеть как v (t )=Hl (t ), то есть скорость изменения расстояния будет равна самому расстоянию, умноженному на постоянный (это важно!) коэффициент. Точно такой же закон описывает рост денежной массы в период инфляции. Именно поэтому автор данной теории американский космолог А. Гус назвал эту стадию развития Вселенной инфляционной стадией . На инфляционной стадии H =const, после ее окончания H начинает меняться со временем, но закон расширения уже не меняется. Гравитационные силы отталкивания в инфляционный период разгоняют частицы, а дальше они движутся по инерции. Так формируется хаббловский закон расширения.Необходимо четко представлять разницу между причиной взрыва в бомбе и Большим Взрывом во Вселенной. В бомбе сила, ответственная за разлет частиц, вызвана градиентом давления внутри взрывчатого вещества. Во Вселенной с уравнением состояния p =-ρc 2 вещество распределено однородно и градиентов давления нет. Из-за большой величины отрицательного давления меняется знак источника гравитационного поля ρc 2 +3p и возникает эффективная антигравитация, то есть разлетание вещества. Таким образом, толчком к расширению мира, к формированию хаббловского закона расширения, к установлению причинной связи во Вселенной на больших расстояниях, а также к выравниванию кинетической энергии расширения и потенциальной энергии поля послужила эффективная антигравитация, вызванная отрицательным давлением, которое, как полагают, существовало в ранней Вселенной.Во время стадии инфляции имел место еще один важный процесс: это рождение из вакуумных квантовых флуктуаций скалярного поля малых возмущений плотности, а из квантовых флуктуаций метрики - гравитационных волн. Материя с уравнением состояния p =-ρc 2 является неустойчивой относительно малых возмущений. Квадрат скорости звука в таком веществе - величина отрицательная, поэтому эволюция малого возмущения, описываемая экспонентой с мнимым декрементом, оказывается экспоненциально растущей или экспоненциально затухающей величиной. Экспоненциальный рост возмущения разрушает вещество с отрицательным давлением и прекращает инфляцию. Однако поскольку в разных местах пространства затравочные возмущения имели разную амплитуду и, следовательно, росли разное время до критического значения, то и инфляция в разных местах пространства прекращается в разное время. Переход от стадии расширения, когда масштабный фактор меняется по экспоненциальному закону (эпоха инфляции), на фридмановскую стадию расширения, когда масштабный фактор меняется по степенному закону, происходит неодновременно. Это вызывает флуктуации метрики вида h ~H δt (r ), где δt (r ) - запаздывание, зависящее от точки пространства, а H - параметр Хаббла в эпоху инфляции.Вакуумные квантовые флуктуации, которые обычно проявляются только в микроскопических масштабах, в экспоненциально расширяющейся Вселенной быстро увеличивают свою длину и амплитуду и становятся космологически значимыми. Таким образом, возникшие впоследствии скопления галактик и сами галактики являются макроскопическими проявлениями квантовых флуктуаций на ранних этапах развития Вселенной.Спектр первичных возмущений метрики можно построить, исследуя анизотропию реликтового излучения . Фотоны, двигаясь в переменном гравитационном поле, изменяют свою частоту и, следовательно, температуру. Поэтому температура реликтового излучения различна в разных направлениях на небе. Угловой спектр температурных флуктуаций реликтового излучения однозначно связан со спектром возмущений гравитационного поля. По наблюдениям анизотропии реликтового излучения можно восстановить спектр первичных возмущений. По спектру первичных возмущений вещества и спектру гравитационных волн можно восстановить законы физики на стадии инфляции, то есть в области энергий 10 16 ГэВ. Сейчас, в результате космических экспериментов РЕЛИКТ и COBE (COsmic Background Explorer) и наземных экспериментов TENERIFE, SASKATOON и САТ, угловой спектр анизотропии реликтового излучения измерен в интервале углов от 90° до 30′. На рис. 2 приведены теоретические спектры угловых флуктуаций реликтового излучения, сформированные скалярными возмущениями (то есть флуктуациями плотности) и гравитационными волнами. Измеренные значения близки к вычисленным, что подтверждает справедливость теоретических построений.

Очень важным следствием этих экспериментов является возможность сделать некоторые выводы о физических взаимодействиях в энергетическом диапазоне 10 16 ГэВ. Можно сказать, что теория инфляционной Вселенной получила первое экспериментальное подтверждение. Выводы из этих измерений - это также первые экспериментальные данные, относящиеся к поведению взаимодействий в области энергий 10 16 ГэВ. Здесь уместны несколько слов об общечеловеческом значении этих данных. Первые физические опытные данные человечества относились к масштабу энергий ~1 эВ на молекулу, то есть к горению веток, дров и каменного угля. Овладение огнем позволило нашим предкам стать homo sapiens. Вначале экспериментально-физическое, а затем и технологическое овладение масштабом энергий от ~100 кэВ до ~1 МэВ возвестило начало ядерного и термоядерного века. Это перемещение "всего" только в миллион раз по шкале энергий! Что же тогда сулят человечеству экспериментальные знания при перемещении в десятки миллиардов миллиардов раз, от 1 МэВ до 10 16 ГэВ!

4. Стадия бариосинтеза

Уравнение состояния вещества с отрицательным давлением неустойчиво: оно должно смениться обычным (положительным или равным нулю) давлением. Поэтому инфляционная фаза развития Вселенной довольно быстро кончается. С окончанием этого этапа рождается обычная материя.Из астрономических наблюдений следует, что во Вселенной практически отсутствует антивещество. Звезды, газ и пыль нашей Галактики состоят из вещества, так как в противном случае аннигиляция вещества и антивещества, сопровождающаяся выделением большого количества энергии, была бы замечена. Известны сталкивающиеся галактики, галактики, входящие в скопления и омываемые облаками межгалактического газа, но нигде не замечено процессов аннигиляции.Многочисленные эксперименты на ускорителях элементарных частиц показывают, что процессы рождения вещества и антивещества равноправны. Однако если бы количество протонов на начальных стадиях Вселенной было в точности равно количеству антипротонов, то при остывании плазмы до температуры ~100 МэВ и ниже протоны и антипротоны аннигилировали бы, превратившись в фотоны, то есть во Вселенной вещество полностью бы исчезло, а осталось бы одно излучение. Однако сам факт нашего существования наглядно доказывает, что вещество во Вселенной все-таки есть, хотя его весьма мало по сравнению с количеством реликтовых фотонов. Отношение количества протонов n p и реликтовых фотонов n γ в настоящее время n p /n γ ≈10 - 8 -10 - 10 . Это означает, что во время горячей стадии, когда температура была очень высокой (kT ≫m p c 2), в первичной плазме существовало не точное, а лишь приблизительно равное количество протонов n p и антипротонов n p ~ :

[n p -n p ~ ]/n γ ∝10 - 9 .

Такое несоответствие эксперимента и теории ставит проблему асимметрии вещества и антивещества во Вселенной. Чаще ее называют проблемой , имея в виду, что во Вселенной присутствуют барионы (протоны и нейтроны) и практически полностью отсутствуют антибарионы (антипротоны и антинейтроны). Некоторое количество антипротонов регистрируется в космических лучах, однако их доля мала и они имеют не космологическое происхождение.Наиболее известными из барионов являются протоны и нейтроны, они же являются самыми стабильными частицами. Время распада протона превышает 10 32 лет, а время распада нейтрона около 20 мин. Имеется еще несколько короткоживущих барионов. Для всех этих частиц эксперименты показывают сохранение полного числа барионов во всех процессах взаимодействия. Например, если распадается нейтрон, то в результате взаимодействия появляется другой барион - протон: n →p +e + +ν ~ ; если в результате реакции рождается дополнительный протон, то этот процесс обязательно сопровождается рождением какого-либо антибариона, например антипротона p ~ :

π + +p →p +p ~ +π + .

Для описания этого экспериментального факта введено понятие сохранения барионного заряда по аналогии с сохранением электрического заряда. Самым ярким свидетельством в пользу сохранения барионного заряда является наблюдаемая стабильность протона, а самый яркий и единственный экспериментальный факт, опровергающий эту идею, - наличие вещества в современной Вселенной. Противоречие удается разрешить в рамках моделей Великого объединения (см. статью И.Л. Бухбиндера ), описывающих единым образом три вида фундаментальных взаимодействий: сильное (ядерное), слабое (с участием нейтрино) и электромагнитное, которые предсказывают несохранение барионного заряда при сверхвысоких энергиях от ~10 15 ГэВ и выше. Точнее, эти теории утверждают, что существуют частицы, названные X - и Y -лептокварками, обладающие свойствами как барионов, так и лептонов. Они взаимодействуют с кварками q и лептонами l следующим образом: q +q ↔X ↔q ~ +l ~ . Здесь символы q ~ и l ~ обозначают соответственно антикварк и антилептон. В этой цепочке реакций барионный заряд не сохраняется, так как барионный заряд кварка b =1/3, барионный заряд антикварка соответственно -1/3 , то есть в реакции такого типа барионный заряд уничтожается, Δb =-1.

С помощью гипотетических лептокварков удается объяснить высокую стабильность протонов, иными словами, наблюдаемое в экспериментах сохранение барионного заряда. Распад протона в этих моделях происходит по схеме, изображенной на рис. 3. Согласно теории элементарных частиц протон представляет собой систему из трех кварков (u,u,d ). Из моделей Великого объединения следует, что существует взаимодействие, переводящее два кварка u , d в сверхтяжелую частицу X . Однако процесс рождения частицы X является виртуальным, то есть реальная частица не рождается, поскольку масса X значительно больше массы протона и при рождении реальной частицы с массой m x нарушился бы закон сохранения энергии. В результате виртуальный X -лептокварк распадается на лептон (им может быть позитрон или мюон) и кварк u ~ , который в результате взаимодействия с третьим кварком u , составлявшим протон, образует, к примеру, π 0 - или K -мезон. Необходимость допустить при распаде протона промежуточное существование сверхмассивной частицы X приводит к тому, что вероятность данной реакции в единицу времени крайне низкая, Γ≈e 4 (m p /m X ) 4 m p из-за высокой массы X -лептокварка. Иными словами, при распаде протона в моделях Великого объединения барионный заряд на самом деле может меняться, но, чтобы зарегистрировать хотя бы одно событие распада единичного протона, потребовалось бы ждать не менее 10 32 лет. Уменьшить время ожидания, например, до одного года тоже можно, но в этом случае придется одновременно следить уже не за одним протоном, а за 100 тоннами водорода. Однако при столкновении двух протонов вероятность их распада растет пропорционально квадрату энергии в системе центра масс протонов, и, когда энергия частиц превышает ~10 15 ГэВ, распады протонов весьма интенсивны. Такие энергии были характерны для плазмы в ранней Вселенной в промежутке времени от ~10 - 42 до ~10 - 36 секунды после Большого Взрыва. Механизм бариосинтеза имеет много общего с обычными химическими реакциями, поэтому его называют горячим бариосинтезом, а эпоху генерирования избытка вещества над антивеществом - стадией бариосинтеза. Существует несколько альтернативных механизмов образования барионного избытка. Один из таких механизмов, который работает при значительно более низких температурах (когда энергия частиц падает до 10 ТэВ), носит название холодного бариогенеза.Среди других механизмов образования барионного заряда заслуживает упоминания механизм, связанный с испарением первичных черных дыр (подробнее см. статью Д.А. Киржница "Горячие черные дыры" в этом томе) . Этот процесс также ведет к образованию избытка вещества над антивеществом.

5. Нуклеосинтез

Когда температура Вселенной понижается до 10 16 -10 17 К, в горячей плазме, наполняющей Вселенную, происходит электрослабый фазовый переход. До этого момента электромагнитные и слабые взаимодействия с участием нейтрино являются единым электрослабым взаимодействием. После того как происходит фазовый переход, бозоны W ± и Z 0 - переносчики электрослабого взаимодействия - становятся массивными (срабатывает механизм динамического рождения массы) и слабое взаимодействие становится очень слабым и короткодействующим. В эту эпоху слабые и электромагнитные взаимодействия, бывшие до этого момента времени едиными, расщепляются на обычные электромагнитные, основным квантом которых является фотон, и слабые взаимодействия с участием нейтрино, основными квантами которых являются W ± - и Z 0 -бозоны.Позже, примерно при температуре T ≈10 11 К, происходит конфаймент (невылетание) кварков. В свободном состоянии кварки могут существовать только в очень горячей плазме с температурой T >10 11 К. В ранней Вселенной, когда температура была значительно больше этой величины, протонов и нейтронов не было, существовал "кварковый суп". В результате расширения Вселенной температура падает, кварки начинают соединяться, образуя протоны и нейтроны, и как самостоятельные частицы уже не встречаются в природе (не вылетают).После эпохи образования протонов и нейтронов наиболее замечательной является эпоха нуклеосинтеза . Она начинается через 1 секунду после Большого Взрыва и продолжается вплоть до ~100 секунд. В этот период синтезируются легкие ядра (с атомным весом A >5), более тяжелые ядра синтезируются позже взвездах.Первичная плазма в рассматриваемые эпохи подчиняется радиационно-доминированному уравнению состояния p =ρc 2 /3, что позволяет использовать простое приближенное уравнение, связывающее температуру первичной плазмы T (МэВ) с возрастом Вселенной t (в секундах): T ∝ t - 1/2 .Через 1 секунду после Большого Взрыва температура первичной плазмы упала до 10 10 K, что соответствует энергии ~1 МэВ. Промежуток времени от t ≈1 до t ≈200 cекунд играет существенную роль в жизни Вселенной. В этот период образуются первичные легкие ядра: 4 He (25 %), дейтерий 2 H (3·10 - 5 %), 3 He (2·10 - 5 %), 7 Li (10 - 9 %), то есть начинает рождаться привычное нам вещество. Кинетические уравнения, описывающие рождение легких элементов в эпоху нуклеосинтеза , образуют достаточно громоздкую цепочку, каждое из них соответствует одной термоядерной реакции. Рождение различных ядер в процессе первичного нуклеосинтеза существенно зависит от отношения n /p числа нейтронов к числу протонов в рассматриваемую эпоху. При t T>1 МэВ относительная концентрация нейтронов и протонов описывалась равновесной формулой n /p =exp[-Δm /T ]), где Δm ≈1,3 МэВ - разница в массах нейтрона и протона. Это равновесие поддерживалось реакциями слабого взаимодействия. При падении температуры до T =0,7 МэВ эти реакции практически прекратились и отношение n /p стало постоянным и равным отношению этих величин в конце процесса. На этом этапе развития Вселенной нейтроны и протоны существовали в свободном виде, не связываясь в ядра. Позже, когда температура упала ниже 100 кэВ, большая часть нейтронов (кроме тех, что успели распасться) оказалась связанной при образовании дейтерия в ходе реакции p +n →2 2 H+γ.В свою очередь дейтерий, эффективно захватывая барионы первичной плазмы, рождал 3 He и тритий (3 H). С захватом еще одного протона или нейтрона образовывался 4 He, в котором практически все нераспавшиеся нейтроны заканчивали свой путь. Отсутствие подходящих ядер с массовым числом A =5 тормозило дальнейшие реакции, делая образование более тяжелых элементов (3 He+ 4 He → 7 Be, 3 4 He→ 12 C и т. п.) маловероятным событием.Относительный (по массе) выход 3 He, 4 He, 2 H и 7 Li в зависимости от плотности барионов Ω b показан на рис. 4. Уменьшение выхода дейтерия с ростом Ω b объясняется тем, что при увеличении плотности барионов растет число столкновений между ними и соответственно возрастает вероятность образования тяжелых ядер. Следовательно, количество дейтерия во Вселенной является чувствительным индикатором плотности барионной составляющей. Другим таким индикатором является количество 7 Li.

Из сравнения расчетов с наблюдаемым обилием элементов следует, что плотность барионов Ω b =0,05±0,03. Предсказание количества водорода (H ≈75 %), гелия (4 He≈25 %), а также остальных легких элементов, достаточно хорошо согласующееся с наблюдениями, является основным результатом теории нуклеосинтеза, а предсказание плотности барионов во Вселенной - основным побочным продуктом этой теории. Стадия нуклеосинтеза является заключительной стадией, которая относится к ранней Вселенной. Она заканчивается через 3 минуты после Большого Взрыва. Эпохи в жизни нашей Вселенной, следующие за эпохой нуклеосинтеза , представляют интерес уже с точки зрения космологии современной Вселенной.

6. Заключение

Вслед за эпохой нуклеосинтеза следует стадия, играющая немаловажную роль в космологии - эпоха доминирования (преобладания) скрытой массы , которая в зависимости от типа носителя скрытой материи наступает примерно при температуре T ≈10 5 К. Начиная с этой эпохи растут малые возмущения плотности вещества, которые к нашему времени увеличиваются настолько, что появляются галактики, звезды и планеты.Затем наступает эпоха рекомбинации водорода, в процессе которой протоны и электроны объединяются и образуется водород - самый распространенный элемент во Вселенной. Эпоха рекомбинации совпадает с эпохой "просветления" Вселенной: плазма исчезает и вещество становится прозрачным. Температура этой эпохи известна очень хорошо из лабораторной физики T ≈4500-3000 К. После рекомбинации фотоны доходят до наблюдателя, практически не взаимодействуя с веществом по дороге, составляя реликтовое излучение , энергетический спектр которого соответствует в настоящее время спектру абсолютно черного тела, нагретого до температуры 2,75 К. Разница в температурах ~3000 и ~3 К обусловлена тем, что с эпохи просветления Вселенной ее размеры увеличились примерно в 1000 раз.В промежутке между эпохой рекомбинации и нашим временем расположена еще одна важная эпоха - образование крупномасштабной структуры Вселенной или образование сверхскоплений галактик. Условно эта эпоха приходится на красное смещение z ≈10, когда температура реликтовых фотонов падает до 30 К. В промежутке от z ≈10 до z ≈0 лежит эпоха нелинейной стадии эволюции внегалактических объектов, то есть эпоха обычных галактик, квазаров, скоплений и сверхскоплений галактик. Но все это уже за рамками настоящей статьи.

Литература

  1. Космология . Физика космоса. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1986, с. 90.
  2. Вайнберг С. Первые три минуты. М.: Энергоиздат, 1981.
  3. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: МГУ, 1988.
  4. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М.: Наука, 1975.
  5. Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. М.: Наука, 1988.
Не нашли ответ на свой вопрос? Посмотрите здесь
Ударение в английском языкеУдарение в английском языке
10 слов с ударением на 1 слог10 слов с ударением на 1 слог
Закон Ома для замкнутой цепи и неоднородного участка цепиЗакон Ома для замкнутой цепи и неоднородного участка цепи