“Ни в одной области науки, кроме космологии, нет такого количества произвольных и заведомо ошибочных теорий, сосуществующих во времени с правильной теорией” (Я. Б. Зельдович).
Этим летом прочитал потрясающую книгу “Пульсирующая вселенная”, в которой описывается соответствующая всем нашим представлениям о мире и материи теория возникновения нашей Вселенной. И, дорогие котики, хочу вас ознакомить с этой теорией.
Чуть-чуть предыстории, которая тоже связана с книгами... Как любитель фантастики, особенно научной, в 2012 году я познакомился с замечательной трилогией “Астровитянка” автора Ника (Николая) Горькавого. А замечательна она тем, что в ней Горькавый в формате приключенческой литературы просто рассказывает о сложных и интересных вещах в науке в целом и астрономии в частности. Потом я узнал, что Горькавый не только хороший писатель, но и известный советский и российский астрофизик, работающий в одном из подразделений NASA.
Так вот, в одном из томов “Астровитянки” Ник устами своего героя, Никки Гринвич, вложил космологическую теорию: «При коллапсе вся обычная материя мира превращается в гравитационное излучение, потому что генерация гравитационных волн — в сжимающейся Вселенной растёт обратно пропорционально пятой степени радиуса!.. Вселенная, превратившись в облако гравитационных волн, сбрасывает свою гравитационную массу до нуля… Осталось понять секрет обратного разлёта Вселенной или Большого Взрыва. Возьмите классическую, двумерно упрощённую модель гравитационного поля — резиновую плёнку, прогнувшуюся вокруг тяжёлого шара. Лёгкие шарики катятся по изогнутой плёнке к центральному шару, иллюстрируя его «тяготение». Резко дёрните вверх тяжёлый шар с прикреплённой к нему плёнкой — за телом потянется вверх острый криволинейный «конус», а лёгкие шарики брызнут в разные стороны, скатываясь по его склонам. «Конус» возник из-за конечной скорости распространения возмущения по резиновой поверхности: отдалённые части плёнки с запаздыванием узнают о подъёме центрального шара или об исчезновении его гравитационной массы. Мы получили резиновую иллюстрацию отталкивающего гравитационного поля возле уменьшающейся массы.»
И спустя несколько лет после написания “Астровитянки” Горькавый выпускает статью, где объясняет, как при слиянии чёрных дыр образуется сильная отталкивающая сила, буквально антигравитация, которая и ответственна за сегодняшнее разбегание галактик. На основе этой статьи астрофизик написал книгу, которую мы сейчас с вами и рассмотрим.
“Пульсирующая вселенная” — книга, которая объясняет, какие представления бытовали в среде учёных в разное время, как менялись эти представления и выдвигались различные теории о том, как устроена наша вселенная, что такое тёмная материя и тёмная энергия, какую роль играют чёрные дыры и как всё закончится (и закончится ли?). Начнём по порядку.
“Не плоди сущностей сверх необходимости” — принцип бритвы Оккама, который хорошо работает при всех условиях. А вот в современной космологии применяют его очень выборочно, поэтому и появились такие теории, как инфляционная квантовая космология, где используется гипотетическое квантовое поле инфлатон, ответственное за кратковременное ускоренное расширение Вселенной после Большого взрыва, и ВИМПы, гипотетические частицы, которые очень слабо взаимодействуют с обычным веществом. А на роль тёмной энергии в этой теории предлагают отрицательное квантовое давление вакуума. Беда в том, что спустя несколько десятилетий и миллиардов долларов эта теория не получила НИ ОДНОГО теоретического обоснования. Попытка рассчитать отрицательное давление квантового вакуума в рамках существующих теорий даёт величину или равную нулю, или на 120(!!!) порядков выше наблюдаемых значений. Последняя оценка стала знаменитой как “самое плохое предсказание” в теоретической физике.
Конечно, данное положение вещей не могло устраивать учёных, и вот с начала 21 века стала набирать популярность модель циклической космологии. Были сделаны предсказания (в том числе и Горькавым!), которые позже подтвердились наблюдениями. Так, в своей статье 2016 года он с соавтором предсказали реликтовые килогерцовые гравитационные волны, которые и были зарегистрированы позже детектором LIGO.
Так что же представляет собой циклическая модель устройства Вселенной? Получается, что это некая “вселенная-феникс”, которая непрерывно пульсирует, сжимаясь под действием гравитации, а разжимаясь от воздействия реликтового гравитационного поля Большой Чёрной Дыры, находящегося в центре вселенной. Да, в этой теории у вселенной есть центр, в котором неизбежно возникает чёрная дыра, которая потом, расширяясь, поглощает все галактики. Как при этом они не разорвутся, перейдя границу Шварцшильда, вы узнаете, прочитав книгу. Получается, что по расчётам астрофизиков, Вселенная замкнута, и представляет собой Мегадыру, внутри которой распускается, как бутон, Большая Чёрная дыра, поглощая всё вещество. А потом, когда БЧД разрастётся во весь размер Вселенной, начнётся процесс сжатия в область размером около 10 световых лет, пока не начнёт новое расширение, инициируемое Большим взрывом (только не из точки сингулярности, как показывают некоторые теории)..Горькавый весьма приблизительно, исходя из оценки массы Вселенной, называет число уже прошедших циклов — не меньше тысячи. Вы только вообразите себе: тысячу раз проходит Цикл в несколько десятков миллиардов лет! И мы, человечество, в процессе одного из таких циклов...
Интересно то, что, видимо, чёрные дыры переживают сжатие и попадают в новый цикл расширяющейся вселенной! И именно чёрные дыры являются пресловутой тёмной материей. Ранее выдвигалась такая версия, но решили, раз наблюдение далёких галактик не выявляет эффекта событий микролинзирования, то значит, что чёрных дыр достаточно мало и они не годятся на роль источника тёмной материи. Но на сегодня есть данные, заставляющие полагать, что есть целые шаровые скопления таких чёрных дыр, которые вдобавок очень стары, что не может быть объяснено в рамках сегодняшних бытующих версий Большого взрыва.
Также рассматривается вопрос о свермассивных чёрных дырах в центрах галактик. Ранее считалось, что они появляются после того, как образуются галактики. Но, по-видимому, всё происходит с точностью до наоборот — это чёрные дыры обзаводятся галактиками, по типу как наше Солнце обзавелось планетами! Даже рассматриваются примеры эллиптических и спиральных галактик и в каких случаях они получаются именно таковыми.
Вообще книга в очень интересной и увлекательной манере рассказывает о том, какие представления бытовали в разное время в космологии, какие делались предсказания и как осуществляли наблюдения, доказывающие или опровергающие эти предсказания. Упомянуты, наверное, все значимые для астрофизики учёные за всё время. И не только учёные; например, приведены цитаты Канта (“Через всю бесконечность времен и пространств мы следим за этим фениксом природы, который лишь затем сжигает себя, чтобы вновь возродиться юным из своего пепла”) и Азимова (“Может быть, то, что мы видим вокруг себя — это невообразимо медленный цикл дыхания (десятки миллиардов лет и десятки миллиардов лет) чёрной дыры размером со Вселенную?”), которые очень точно характеризуют теорию Пульсирующей вселенной.
В конце книги Ник Горькавый пускается в вольные теоретические рассуждения, которые, однако, очень интересно читать — например, можно ли передать информацию в следующий Цикл? Автор приходит к выводу, что да, можно: либо в середине нейтронной звезды, либо между границ Мегадыры и Большой Чёрной дыры, в зоне, где практически нет вещества, кроме гравитационных волн и фотонов. Писатели-фантасты вполне бы могли назвать эту зону “сферой богов”.
Сам Ник Горькавый так говорит о теории Пульсирующей вселенной — все основные детали этой теории получили строгое математическое обоснование, в обсуждаемой модели циклической Вселенной нет ни одного экзотического предположения или выдуманной сущности, вроде новых полей, размерностей или гипотетических частиц, и нет ни одной нерешенной принципиальной проблемы — такой как гравитационная сингулярность или накопление энтропии. Циклическая космология основана исключительно на известных фактах и на проверенных физических теориях, в первую очередь — на общей теории относительности. Пульсирующая Вселенная не нуждается в поддержке гипотетических феноменов, она прочно базируется на логике, ОТО и ядерной физике.
В заключение хотел бы также привести слова Нобелевского лауреата, коллеги Горькавого Джона Мазера: “Я обожаю эту книгу! В ней есть загадки, истории об удивительных людях, ищущих доказательства истины, и блестящие объяснения без математики. Не только „как началась Вселенная, если она имеет начало?“ Но также, поскольку Эйнштейн, похоже, прав насчет гравитации и искривленности пространства-времени: „что делает его искривленным?“ Может ли Вселенная действительно восстанавливаться после предыдущего коллапса? Я думаю, у Эйнштейна были бы те же вопросы, что и у Горькавого. Правильны ли новые идеи? Поживем — увидим”.
CatScience - интересно и понятно обо всём на свете. А еще мы есть в телеге )
Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!
