Как выжить в пульсирующей Вселенной и не потерять самоуважение

don_beaver — 11.02.2022 Книга по циклической космологии закончена! Напряженная работа почти шести месяцев. Вернее, сорока предыдущих лет и финального полугодия. Точнее, написан полностью первый вариант текста. Получилось более 14 авторских листов, что является полноценной книгой. Предстоит редактирование, обсуждение с соавторами, финальная шлифовка, издание и многого прочего, что тоже занимает время и обычно заметно увеличивает текст. Но все равно – закончен важнейший этап. Книга реализовалась, высветив те моменты, которые были не додуманы раньше, и представив цельную и очень убедительную картину эволюции Вселенной. С наблюдательными подтверждениями и с богатым списком предсказаний, которые можно будет проверить.

И вот, когда конец книги уже замаячил впереди, я, сидя у камина глубоким вечером с бокалом белого вина, вдруг задумался и даже встал с теплого кресла. Зачем я написал эту книгу? Заметного гонорара это мне не даст. Зарплаты не прибавит. Я трачу время, силы и даже рискую многим. Зачем же я написал ее? Честолюбие? Но с 99% вероятностью это не принесет мне славы при жизни, которой не так уж много и осталось. А вот высокомерное оплевывание последует – это совершенно точно. Итак, в чем же дело? Ну, во-первых, признаюсь честно, мне было попросту интересно все суммировать и построить цельную и детальную картину Вселенной, которую в статьи засунуть трудно. Во-вторых, дело и в оскорбленных самолюбии и человеколюбии. Вернее, в оскорбленном самоуважении. Я не люблю, когда из меня делают дурака, вешая мне квантовую лапшу на уши. Для меня также оскорбительна людская глупость, потому что это унижение разумной расы Хомо Сапиенс. Поэтому, когда всюду транслируется и объявляется «высшим достижением мегалоплазмы» фальшивая теория, особенно, такого важного объекта, как Вселенная, – это оскорбительно и для меня, и для всей разумной расы. Когда же ты разобрался в вопросе и понял, что это промывание общественных мозгов проистекает не столько от искреннего заблуждения или от трудности задачи, сколько от корыстных интересов вовлеченных людей, которые костьми лягут, но кормушку разрушить не дадут – это вдвойне оскорбительно. И единственный выход – найти истину. И для себя, и для других - тех, кто желает слушать. Бесплатно, бескорыстно и, в отместку, высокомерно. Можно ли победить одной верной книгой целую библиотеку лживых томов? Конечно, ведь она сильнее их всех. А самое главное - весенний поток новых наблюдений продолжается, и он будет размывать ледяной теоретический замок любой фантастичности, не важно, усилиями скольких видных людей он построен. А твоя каменная избушка будет приземистой, но устоит перед любыми течениями. Кстати, чуть не ли главный довод в пользу мультиверса и теории инфляции был в антропном принципе, который объясняет тонкую настройку фундаментальных констант, без которой бы ни звезд не было, ни жизни. Значит, надо генерировать много Вселенных, чтобы хоть одна была пригодной для нас. Так вот, этот довод лопнул как дубль Выбегалло, забрызгав всех, кто стоял рядом: https://rg.ru/2022/02/08/sushchestvovanie-parallelnyh-vselennyh.html. Ну и хорошо.

Выяснив свою мотивацию, я успокоился, долил бокал и снова сел к камину.

Ваше здоровье и наше общее самоуважение!

А под катом – последняя глава книги с массой умозрительных, но увлекательных идей. Обсудим?

21. Прошлое и будущее Вселенной

«Скудость познания мысль беспокоит тревожным сомненьем,
Именно: было иль нет когда-то рождение мира,
И предстоит ли конец, и доколь мироздания стены
Неугомонный напор движения выдержать могут;
Или, по воле богов одаренные крепостью вечной,
Могут, в течение веков нерушимо всегда сохраняясь,
Пренебрегать необъятных веков сокрушительной силой?»
Тит Лукреций Кар, «О природе вещей»

Наша книга посвящена построению и анализу циклической модели Вселенной. Механизмы, которые лежат в основе периодического расширения и сжатия нашего мира, поражают своей элегантностью и неизбежностью. Но как возникло это глубоко закономерное мироустройство? Была ли в его начале случайная флуктуация или мы имеем дело с детерминированным процессом рождения Вселенной? И какова прочность мирового механизма? Сколько циклов он может еще выдержать, не сломавшись?
В ответ мы можем только строить гипотезы, шаткие и неподтвержденные. Не переоценивая надежности этих предположений, полагаем, что для развития науки даже такие начальные умопостроения играют важную роль.

21.1 Размышления о самом первом цикле Вселенной

«...все возникающее должно иметь какую-то причину для своего возникновения, ибо возникнуть без причины совершенно невозможно». Платон

«Статическую бесконечную Вселенную можно было бы получить в единственном случае: если бы на больших расстояниях гравитация приводила к отталкиванию между телами». С. Хокинг (1985)

«С чем же связано происхождение Вселенной – с особенностью или с неустойчивостью?» Г. Николис и И. Пригожин (1990)

Как возникла наша замкнутая Вселенная или наша Мегадыра с ее содержимым? Практически единственный ответ, который возможен при нынешнем понимании космологии: огромная флуктуация. Если существовала бесконечная самогравитирующая среда с небольшой плотностью гравитационных волн и какой-то обычной материи (фотонов, барионов, электронов, нейтрино и т.д.), то всегда можно выделить объем, гравитирующая масса в котором будет достаточна для замыкания пространства или образования огромной черной дыры.
В рамках циклической космологии вопрос о происхождении нашей Вселенной упирается в два главных практических следствия:

- Радиус Вселенной постоянен или растет от цикла к циклу?
- За границей Вселенной есть нечто, способное проникнуть внутрь нашей Вселенной?

Если наша Вселенная – замкнутое пространство, как полагал в 1917 году Эйнштейн, то её внешний радиус не меняется (из-за закона сохранения энергии), и вопрос о существовании чего-либо за границей Вселенной не имеет смысла.
Если же, следуя, например, Н. Поплавскому, принять, что Вселенная находится в черной дыре (в Мегадыре, по нашей терминологии), то ситуация осложняется, ведь черные дыры существуют в некотором пространстве, где могут двигаться и сливаться друг с другом. Значит, если за границей Мегадыры существует другая Вселенная, то она может столкнуться с нашей. Следовательно, в черную дыру могут проникать внешние, свободно падающие наблюдатели, а также волны и вещество. Поэтому дыра может увеличиваться со временем, и тогда, теоретически, из каждой дыры можно вырастить Вселенную с достаточно богатым содержимым и живыми организмами, которые, хотя бы изредка, могут задаваться вопросами космологической важности.
Ньютоновская космология не допускала бесконечную однородную вселенную, потому что из-за притягивающей гравитации такой мир является неустойчивым. Как мы показали ранее, коллапс гравитирующей системы вызывает всплеск гравитационных волн, уменьшение гравитационной массы и монопольную антигравитационную волну, которая приводит к расширению системы. Эта волна антигравитации распространяется наружу, уменьшая с расстоянием свою амплитуду как 1⁄R. Так как гравитационное притяжение падает сильнее: 1⁄R^2 , то на больших расстояниях будет наблюдаться следующая картина: пробное тело долгое время притягивается к нашей системе из-за ее гравитации, а потом на него налетает антигравитационная монопольная волна, которая настолько сильна, что за короткое время отбрасывает тело на значительное расстояние, откуда оно снова начинает свое долгое падение. Возникает интересный вопрос: можно ли построить в рамках ОТО, с помощью баланса гравитационного притяжения и дальнодействующей антигравитации, бесконечный, хотя и локально неоднородный, мир, который был невозможен в ньютоновской теории? Такой бесконечный мир, который можно назвать Мегавселенной, будет представлять собой набор из многих вселенных, свободно двигающихся или организованных в кластеры, а может – и в кристаллическую структуру, где каждая вселенная занимает свой узел решетки. Отметим принципиальную разницу этой картины от инфляционного «мультиверса», где законы физики широко варьируются между быстро размножающимися вселенными: в Мегавселенной все законы одинаковы. Фактически, Мегавселенная - это и есть одна бесконечная вселенная, которой энергетически выгодно самоорганизоваться в пульсирующие подструктуры, число которых постоянно или меняется мало.

Вряд ли можно, хоть с какой-то долей уверенности, выбрать какой-либо из этих вариантов. В дальнейших рассуждениях мы будем рассматривать только нашу Вселенную (как мы делали и во всех предыдущих главах), полагая, что ее размер равен диаметру Мегадыры и не меняется. Вопрос о существовании чего-либо за границей Вселенной не актуален, потому что там лежит область ненаблюдаемого (в данный момент несущественно: ненаблюдаемого принципиально или практически).
Итак, предположим, что Вселенная первого цикла возникла. Она, вероятно, совпадала с Вселенной нашего цикла по общей массе или энергии, но очевидно, что ее внутреннее содержание выглядело совсем по-другому. Как эволюционировало содержание Вселенной после ее образования?
Очевидно, что если гравитации среды было достаточно для замыкания Вселенной, то первый цикл начался с сжатия вещества к центру вновь образованной Мегадыры. Отметим разительный контраст этого сценария с инфляционными и другими одноразовыми моделями Вселенной, которые стартуют от сверхплотного и компактного состояния мира. Циклическую многоразовую модель Вселенной логично начинать с максимально разреженного состояния, трудноотличимого от вакуума. Это состояние имело минимальную энтропию, и начало последующих циклов Вселенной тоже правильнее отсчитывать не с Большого Взрыва, который представляет расширение плотного и горячего шара, который образуется в середине цикла, а с самого разреженного холодного состояния, возникающего в момент остановки расширения и соответствующему переходу к минимуму энтропии и началу сжатия нашей Метагалактики.

Что происходит при сжатии среды, в которой нет ни звезд, ни черных дыр, а присутствует лишь гравитационные волны, фотоны и, может быть, какое-то количество элементарных частиц? Широко распространено мнение, что гравитация – это притяжение и только притяжение, которое возле сингулярности победить невозможно. Но реальность оказалась гораздо сложнее. В таблице IV суммируются четыре основных гравитационных феномена. Как было детально рассказано в предыдущих главах, гравитационное притяжение нельзя победить никакой негравитационной силой, но можно победить другими феноменами гравитации, которая не сводится к притяжению.



Начальное сжатие Вселенной первого цикла определялось практически только ньютоновским притяжением, потому что оно сильнее прочих на больших расстояниях - за исключением антигравитации и гипергравитации. Но эти феномены зависят от переменности гравитационной массы, и были близки к нулю при начальном сжатии из-за того, что генерация гравитационных волн в разреженной среде исключительно мала, а поглощение этих волн было практически пренебрежимо, потому что отсутствовали черные дыры – единственные эффективные поглотители гравитационных волн.

При сокращении радиуса Метагалактики значимость приливных сил и генерации гравитационного излучения неизбежно увеличивалась, так как они растут с уменьшением размера Метагалактики быстрее притяжения. Гравитационные феномены работают для систем любого состава – хоть для газа черных дыр, хоть для фотонного облака. Поэтому рано или поздно, но в первом цикле началась интенсивная генерация гравитационных волн, обеспеченная приливными неустойчивостями, нарушающими сферическую симметрию сжимающегося шара из той материи, которая имелась во Вселенной первого цикла.
Рост гравитационного излучения приводил к уменьшению гравитационной массы сжимающейся Метагалактики и включению антигравитации. Благодаря своей слабой зависимости от радиуса, она могла проигрывать притяжению на малых радиусах, но должна была побеждать на периферии сжимающейся Метагалактики. Поэтому, логично было бы ожидать разлет периферийных частей Метагалактики с одновременным превращением ее центрального ядра в черную дыру. Фактически, БЧД могла возникнуть уже в первом цикле.

В настоящее время в каждом кубическом сантиметре Вселенной содержится около 400 квантов реликтового излучения с температурой около 3 кельвинов. При сжатии Вселенной в 10^10 раз, до размера в несколько световых лет, концентрация реликтовых фотонов вырастет на 30 порядков, а температура фотонов достигнет сотен миллиардов градусов и станет достаточной для разбивания самых прочных атомных ядер и для генерации электронно-позитронных пар. Сжатие Вселенной первых циклов, без современной популяции звезд и черных дыр, могло быть сильнее, чем в настоящее время. Если минимальный размер Вселенной первых циклов был ~0.1 светового года, то температуры реликтовых фотонов вырастали до десятков триллионов градусов, и их энергии хватало для генерации протонно-антипротонных пар. Наличие асимметрии при рождении барионов могло приводить к тому, что после аннигиляции осталась лишь небольшая часть обычных протонов. Проблема барионной асимметрии хорошо известна и её решение ищется в асимметрии процессов рождения протон-антипротонных пар. Модель циклической Вселенной не предлагает принципиально новых решений проблемы барионной асимметрии, но смягчает требования к такому решению. Потому что периодичность Вселенной разрешает накапливать обычную материю в течение многих циклов, поэтому искомая асимметрия рождения протонов и антипротонов может быть гораздо слабее, чем это требуется в случае одноразовой Вселенной.

Равновесие начальной разреженной среды перестраивается внутри вновь образованной циклической Вселенной к новому стационару, который является колебательным, проходящим через плотные состояния, и гораздо более комфортным для развития разумной жизни. В ходе этой перестройки начальная энергия перераспределялась между гравизлучением, фотонами и барионной материей. Если период пульсаций Метагалактики зависел только от ее гравитирующей массы, куда не входит гравизлучение, то он мог уменьшаться из-за перехода части гравизлучения в энергию обычного вещества – до тех пор, пока период не вышел на стационар. Таким образом, могла иметь место эволюция физических параметров, когда система двигалась к более эффективной генерации гравиизлучения (и его поглощения), что ускоряло пульсации. Одновременно могло существовать стремление к выравниванию плотности Вселенной. Действительно, в самых плотных частях сжатой Вселенной время замедляется, что дает возможность менее плотным областям с более быстрым течением времени «догонять» более плотные зоны. Кроме того, в плотных частях выше темп генерации гравитационного излучения (например, из-за более частого слияния черных дыр), что приводит к повышенной антигравитации в этих зонах и уменьшению их плотности при разлете.
Как эволюционировала Вселенная, в которой постепенно накапливались барионы? Если плотность барионов в момент просветления среды была мала, например, всего 1% от соответствующей плотности в нынешнем цикле, то неустойчивость Джинса приводила не к компактным шаровым скоплениям в 10^5 солнечных масс с размером около 50 световых лет (см. формулу (65) в Приложении II), а к более крупным коллапсирующим облакам в 500 световых лет и в миллион масс Солнца. В этих небольших квазиэллиптических прото-галактиках не было сверхмассивных дыр, которые формируют современный облик галактик. Возможно, что на первых циклах Вселенной работала известная иерархическая модель роста галактик, предполагающая их укрупнение через взаимные слияния. Такие протогалактики уже могли образовывать космические светила, в том числе - звезды Вольфа-Райе, которые взрывались как сверхновые, превращаясь в черные дыры. Через несколько сот циклов, эти дыры выросли до сверхмассивных черных дыр, которые изменили сценарий эволюции галактик с медленного иерархического на быстрый аккреционный. В результате двумерной и трехмерной аккреции на сверхмассивные черные дыры, возникли спиральные и эллиптические галактики, и Вселенная приобрела современный вид. Возможно, количество черных дыр и их распределение по массам стало оптимальным для максимальной эффективной генерации гравитационного излучения перед Большим Взрывом и для нужной степени фотодиссоциации атомных ядер.
Хотя внимательный читатель сам определит разницу между доказанными и надежно установленными фактами и достаточно свободными рассуждениями данного раздела, еще раз подчеркнем, что наши соображения о первых циклах Вселенной сугубо умозрительны, хотя и учитывают результаты, полученные в рамках циклической космологии. Эти размышления должны служить лишь мотиватором для развития более детальных и строгих моделей эволюции компонент Вселенной от первых циклов до современного состояния. Только тогда можно будет установить, какие из высказанных мыслей оказались правильными, а какие – нет.

21.2 Каким будет будущее Вселенной и наш финал?

«...возникает и уничтожается не космос, а его состояния. В случае если космос один, возможность того, что, возникнув однажды, он уничтожится совершенно и никогда больше не вернется назад, исключена». Аристотель

«…Ты, гром,
В лепешку сплюсни выпуклость вселенной
И в прах развей прообразы вещей…»
У. Шекспир, «Король Лир» (перевод Б. Пастернака)

Каким новая циклическая теория рисует будущее Вселенной? Гипотеза тепловой смерти более не работает: вечного угасания Вселенной не будет. Вероятнее всего, Метагалактика будет стабильно и бесконечно пульсировать внутри стационарной Мегадыры. Если нет никаких «протечек» в нашей замкнутой Вселенной, то ее масса и энергия будет сохраняться вечно, а распределение этой энергии между компонентами и их циклическая эволюция уже устоялись к текущему циклу, и вряд ли претерпят существенные изменения в обозримом будущем. Вторжение другой вселенной в нашу Вселенную, аналогичное слиянию двух черных дыр, мы считаем маловероятным событием. Кроме того, такое событие кардинально ничего не изменит в обсуждаемой картине. Как после слияния двух дыр и всплеска гравитационных волн, образуется более крупная черная дыра, так и слившиеся вселенные, после нескольких нестандартных циклов и хаотических колебаний, придут к новому стационару: более крупной Вселенной с пульсирующей внутри успокоившейся Метагалактикой, в которой распределение энергии между компонентами может измениться, но не принципиально. Сам момент вторжения другой вселенной будет замечен разве что дотошными астрономами, которые могут обнаружить, что далекие галактики в какой-то части неба испытывают не красное, а голубое смещение.

Успокоившись по поводу дальнейшего существования Вселенной, поговорим о более актуальной теме – о нашем будущем в данном космологическом цикле. Как мы уже установили, наш Млечный Путь будет расширяться вместе с другими галактиками, видимо, десятки миллиардов лет, после чего нас всех поглотит Большая Черная Дыра, но мы от этого не умрем, а просто перейдем в новый космологический цикл, который начинается с минимума энтропии и с нового сжатия Вселенной. Если расширяющуюся Вселенную иллюстрируют раздувающимся шариком, то сжимающуюся Вселенную хорошо представлять съеживающимся шариком с точками нарисованных галактик. Чем дальше галактика, тем быстрее она будет двигаться к нам, следовательно, мы будем жить в поле галактик не с красным смещением, как сейчас, а с голубым. Процесс сжатия будет тоже очень долгим, порядка ста миллиардов лет. Постепенно, при сжатии Вселенной теплота ночного неба (или температура реликтового излучения) будет нарастать. Например, сжатие Вселенной в сто раз от современного состояния, увеличит температуру неба до комнатной температуры. Рано или поздно, небесный жар вырастет настолько, что сделает жизнь на Земле невозможной (мы тут оптимистично предполагаем, что Солнце, меняя свою светимость, не сможет нас уничтожить до обсуждаемого момента). В пределе максимального сжатия энергия реликтовых фотонов, которые превратятся в гамма-кванты, станет настолько большой, что будут уничтожены не только сложные молекулы, но и даже ядра самых прочных атомов. Земля полностью испарится под воздействием такого жесткого излучения.

Сможет ли уцелеть наблюдатель или хоть какая-то информация при переходе от Большого Коллапса к Большому Взрыву? Академик А.Д. Сахаров обдумывал эту впечатляющую идею в своих космологических работах, посвященных циклической Вселенной, которую он называл «многолистной»: «С многолистными моделями связана еще одна интригующая воображение возможность, верней – мечта. Может быть, высокоорганизованный разум, развивающийся миллиарды миллиардов лет в течение цикла, находит способ передать в закодированном какую-то ценную часть имеющейся у него информации своим наследникам в следующих циклах, отделенных от данного цикла во времени периодом сверхплотного состояния?... Эта возможность , конечно, совершенно фантастична, и я не решился писать о ней в научных статьях, но на страницах этой книги дал себе волю. …Но и независимо от этой мечты гипотеза многолистной модели Вселенной представляется мне важной в мировоззренческом философском плане».
Можно ли спрятаться от коллапса в нейтронной звезде? Если нейтронные звезды не успевают растаять при Большом Сжатии, то, теоретически, можно пережить коллапс Вселенной внутри нейтронной звезды, хотя возникающие при этом практические трудности делают этот вариант маловероятным.

Но может быть есть возможность уцелеть на периферии Вселенной, не забираясь в ее горячую сердцевину? Для этого стоит рассмотреть более детально структуру Вселенной, которая состоит, но нашим, возможно, очень упрощенным представлениям, из стационарной Мегадыры и пульсирующей Метагалактики, тесно взаимодействующей с Большой Черной Дырой (см. рисунок 4).
Гравитационные волны являются важной компонентой Вселенной и обладают очень необычными свойствами. Гравитационная энергия, которая содержится в этих волнах, сама не гравитирует, но увеличивает гравитационную массу, когда волны поглощаются черной дырой. Это существенный момент для понимания процесса пересечения наблюдателя поверхности Большой Черной Дыры.
После пролета поверхности Шварцшильда и отдалении от нее, наблюдатель перестанет видеть Большую Черную Дыру, зато снова увидит вокруг себя галактики и гравитационные волны, которые были поглощены ранее БЧД. Следовательно, реально регистрируемая гравитационная масса Вселенной для него уменьшается из-за того, что гравитационные волны не обладают в таких условиях гравитационной массой. Это означает, что теоретически, корабль с двигателем может затормозить свое падение на центр Метагалактики и даже остановиться и повиснуть где-нибудь, выключив себя из циклической динамики поля галактик. Это гипотеза, которая должна быть проверена более детальным моделированием. Тем не менее, не исключено, что на краю нашей Вселенной может существовать лимбовая зона, в которой практически нет вещества, кроме гравитационных волн, и в которой может уцелеть цивилизация, обладающая материальными ресурсами и необходимой мобильностью. Писатели-фантасты могли бы назвать эту зону «сферой богов».

Подчеркнем, что в умозрительных рассуждениях последней главы 21 мы нигде не вводим ранее неизвестных физических сущностей, полей или элементарных частиц. Все наши умопостроения относятся к хорошо известным объектам, волнам и частицам: черным дырам, гравитационным волнам, фотонам и барионам, которые можно исследовать в рамках надежно установленных и подтвержденных теорий – ОТО и квантовой механики. Поэтому наши размышления можно рассматривать лишь как прелюдию к постановке научных задач, которые можно решить, опираясь на проверенные теории. Хотя безудержное фантазирование в науке имеет свои положительные эмоциональные стороны, но оно легко выводит за рамки науки. Как писал академик Зельдович в журнале «Природа» в 1983 году: «Другая часто упоминаемая идея – это антропоцентристский принцип, согласно которому существует много вселенных и мы живем в той из них, которая оказалась пригодной для зарождения жизни… Но тут мы рискуем быстро перейти от науки к размахиванию руками».

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив