|
мыслимую материальную Вселенную, то идея ее «начала» вела, казалось, к полному
перевороту и отрицанию идеи бесконечности. Утверждения космологов-релятивистов
о единственности и всеохватности нашей расширяющейся Вселенной — Метагалактики
— напоминало многократно повторяемые в прошлом заявления о единственности Земли,
со светилами вокруг нее, единственности Солнечной системы или Галактики... На
самом деле космологические модели Вселенной хотя и строились с целью объяснения
мира в целом, объясняли лишь некоторый его фрагмент, описывали локальную
область универсума. Космологические представления относительно
конечности-бесконечности пространства и времени, проинтерпретированные как
относящиеся к данной локальной области и не распространяющиеся на все мировое
пространство и время, идею бесконечности не опровергали.
130
Современный этап развития космологии характеризуется приоритетами
релятивистской космологии, которая не претендует на законченное описание мира в
целом, но исследует конечное и бесконечное применительно к нашей Вселенной со
стороны ее физико-пространственной структуры. У истоков релятивистской
космологии стоят А. Эйнштейн и А. Фридман.
Через год после создания Общей теории относительности (ОТН) в 1916г.,
Эйнштейн построил первую релятивистскую модель Вселенной, исходя из следующих
предположений:
1. Вещество и излучение распределено во Вселенной в целом равномерно. Отсюда
следует, что пространство Вселенной однородно и изотропно. Хотя вблизи
массивных объектов геометрия пространства-времени изменяется, это изменение —
лишь незначительное отклонение от однородного изотропного пространства
Вселенной, обладающего постоянной кривизной.
2. Вселенная стационарна, неизменна во времени. В связи с этим геометрия
пространства не может иметь эволюции. Мир Эйнштейна обычно называют
«цилиндрическим», поскольку его можно представить в виде бесконечно
протяженного четырехмерного цилиндра. Вдоль образующей цилиндра простирается
ось времени, которая неограниченно направлена как в прошлое, так и в будущее.
Сечение цилиндра дает пространство. В данной модели это трехмерное сферическое
пространство с постоянной положительной кривизной. Оно имеет конечный объем.
Это не следует понимать так, что имеется какой-то «край света», за которым
ничего не существует. Просто пространство, выражаясь фигурально, «замыкается
само на себя», благодаря чему в нем можно бесконечно кружить, никогда не
наталкиваясь на преграду.
Однако «цилиндрический мир» Эйнштейна уже в прошлом. Его попытки построить
стационарную модель Вселенной в настоящее время рассматриваются как дань
традиционным представлениям о неизменном существовании Вселенной в вечности.
Необходимо обратить внимание и на тот факт, что стационарная модель Вселенной
получена Эйнштейном на основании специального допущения.
Более современное решение этой космологической проблемы было дано советским
математиком А. Фридманом и развито бельгийским космологом М. Леметром. Фридман
отказался от предположения о стационарности мира, сохранив постулат о его
однородности и изотропности. При этом стали возможны три решения:
1. Если плотность вещества и излучения во Вселенной равна некоторой
критической величине, то пространство является евклидовым, т.е. обладает
нулевой кривизной, и мир бесконечен.
2. Если плотность меньше критической, то пространство Вселенной описывается
геометрией Лобачевского, оно обладает отрицательной кривизной и бесконечным
объемом, открыто и выглядит как седловина.
131
3. Если же плотность вещества во Вселенной больше критической, то пространство
имеет положительную кривизну, оно безгранично, но объем его конечен. Мир
оказывается замкнут и конечен. Он описывается геометрией Римана.
Мнения ученых расходятся. Одни приняли гипотезу бесконечно расширяющейся
Вселенной и считают, что, согласно концепции «Большого взрыва», около 17—20
млрд лет назад Вселенная была сконцентрирована в ничтожно малом объеме в
сверхплотном сингулярном состоянии. Произошедший «Большой взрыв» положил начало
расширению Вселенной, в процессе которого плотность вещества изменялась,
кривизна пространства разглаживалась. Другие считают, что на смену расширению
вновь придет сжатие и весь процесс повторится. На этом основании выдвигается
гипотеза пульсирующей Вселенной, в которой приблизительно каждые 100 млрд лет
все начинается с «Большого взрыва».
Вопрос о том, будет ли Вселенная расширяться или начнется процесс сжатия,
остается открытым. Хотя явление «красного смещения» в настоящее время является
общепризнанным фактом, свидетельствующим об удалении источника излучения, т.е.
о том, что галактики «разлетаются» со скоростями, примерно пропорциональными
расстоянию до них. Так называемое красное смещение, т.е. смещение спектральных
линий излучения внегалактических туманностей к красному концу спектра, открыл В.
М. Слайфер в 1912 г. Спустя некоторое время (в 1929 г.) Эдвин Хаббл установил
закон, согласно которому чем дальше от наблюдателя находится туманность, тем
больше величина «красного смещения», тем больше скорость, с которой она
удаляется от него. И на больших расстояниях скорости галактик достигают
гигантских значений. Тем не менее существует теоретическая возможность того,
что наряду с расширением можно предположить модель сжимающейся Вселенной или
даже пульсирующей Вселенной, в которой конечная в пространстве, но бесконечная
во времени Вселенная попеременно то расширяется, то сжимается.
|
|