Процессы во вселенной. Кант и его космологическая модель

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.

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.

Величие и многообразие окружающего мира способно поразить любое воображение. Все объекты и предметы, окружающие человека, другие люди, различные виды растений и животных, частицы, которые можно увидеть только с помощью микроскопа, а также непостижимые звездные скопления: все они объединены понятием «Вселенная».

Теории возникновения Вселенной разрабатывались человеком издавна. Несмотря на отсутствие даже начального понятия о религии или науке, в пытливых умах древних людей возникали вопросы о принципах мироустройства и о том, каково положение человека в том пространстве, которое его окружает. Сколько существует теорий возникновения Вселенной сегодня, сложно и сосчитать, некоторые из них изучаются передовыми учеными с мировыми именами, другие - откровенно фантастические.

Космология и ее предмет

Современная космология - наука о структуре и развитии Вселенной - рассматривает вопрос о ее происхождении как одну из интереснейших и до сих пор недостаточно изученных загадок. Природа процессов, способствовавших возникновению звезд, галактик, солнечных систем и планет, их развитие, источник появления Вселенной, а также ее размеры и границы: все это лишь краткий перечень изучаемых современными учеными вопросов.

Поиски ответов на основополагающую загадку об образовании мира привели к тому, что сегодня существуют различные теории возникновения, существования, развития Вселенной. Волнение специалистов, ищущих ответы, строящих и проверяющих гипотезы, оправдано, ведь достоверная теория рождения Вселенной раскроет для всего человечества вероятность существования жизни в других системах и планетах.

Теории возникновения Вселенной имеют характер научных концепций, отдельных гипотез, религиозных учений, философских представлений и мифов. Их все условно разделяют на две основные категории:

1. Теории, в соответствии с которыми Вселенная создана творцом. Иначе говоря, их суть в том, что процесс создания Вселенной был осознанным и одухотворенным действием, проявлением воли
2. Теории возникновения Вселенной, построенные на основе научных факторов. Их постулаты категорически отвергают как существование творца, так и возможность осознанного создания мира. Такие гипотезы зачастую основаны на том, что называется принципом заурядности. Они предполагают вероятность наличия жизни не только на нашей планете, но и на других.

Креационизм - теория создания мира Творцом

Как следует из названия, креационизм (творение) - это религиозная теория возникновения Вселенной. Это мировоззрение основано на концепции создания Вселенной, планеты и человека Богом или Творцом.

Идея длительное время являлась доминирующей, вплоть до конца XIX века, когда ускорился процесс накопления знаний в самых разных сферах науки (биология, астрономия, физика), а также широко распространилась эволюционная теория. Креационизм стал своеобразной реакцией христиан, придерживающихся консервативных взглядов на совершающиеся открытия. Доминирующая в то время идея только усилила противоречия, существующие между религиозной и другими теориями.

Чем отличаются научные и религиозные теории

Главные отличия между теориями различных категорий заключаются прежде всего в терминах, которые используют их приверженцы. Так, в научных гипотезах вместо творца - природа, а взамен сотворения - происхождение. Наряду с этим существуют вопросы, которые сходным образом освещены разными теориями или даже полностью продублированы.

Теории возникновения Вселенной, относящиеся к противоположным категориям, по-разному датируют само ее появление. Например, по данным самой распространенной гипотезы (теории большого взрыва), Вселенная образовалась около 13 млрд лет назад.

В противовес этому, религиозная теория возникновения Вселенной приводит совершенно другие цифры:

• В соответствии с христианскими источниками, возраст Вселенной, созданной Богом, на момент рождения Иисуса Христа составлял 3483-6984 лет.
• Индуизм предполагает, что нашему миру ориентировочно 155 трлн лет.

Кант и его космологическая модель

Вплоть до XX века большинство ученых придерживались мнения о бесконечности Вселенной. Этим качеством они характеризовали время и пространство. Кроме того, по их мнению, Вселенная обладала статичностью и однородностью.

Идею о безграничности Вселенной в пространстве выдвинул Исаак Ньютон. Развитием этого предположения занимался который разработал теорию об отсутствии также и временных границ. Продвинувшись дальше, в теоретических предположениях, Кант распространил бесконечность Вселенной на число возможных биологических продуктов. Этот постулат значил, что в условиях древнего и огромного мира без конца и начала может существовать неисчислимое количество возможных вариантов, в результате которых реально появление любого биологического вида.

На основании о возможном возникновении жизненных форм была позднее разработана теория Дарвина. Наблюдения за звездным небом и результаты расчетов астрономов подтвердили космологическую модель Канта.

Размышления Эйнштейна

В начале XX века Альбертом Эйнштейном была опубликована собственная модель Вселенной. Согласно его теории относительности, во Вселенной одновременно происходят два противоположных процесса: расширение и сжимание. Однако он соглашался с мнением большинства ученых о стационарности Вселенной, поэтому им было введено понятие космической силы отталкивания. Ее воздействие призвано уравновешивать притяжение звезд и прекращать процесс движения всех небесных тел для сохранения статичности Вселенной.

Модель Вселенной - по Эйнштейну - имеет определенный размер, но границы при этом отсутствуют. Такое сочетание осуществимо только при искривлении пространства таким образом, как это происходит в сфере.

Характеристиками пространства такой модели становятся:

• Трехмерность.
• Замыкание самого себя.
• Однородность (отсутствие центра и края), в которой равномерно располагаются галактики.

А. А. Фридман: Вселенная расширяется

Создатель революционной расширяющейся модели Вселенной, А. А. Фридман (СССР) построил свою теорию на основании уравнений, характеризующих общую теорию относительности. Правда, общепринятым мнением в научном мире того времени была статичность нашего мира, поэтому на его работы не было обращено должного внимания.

Через несколько лет астрономом Эдвином Хабблом было сделано открытие, давшее подтверждение идеям Фридмана. Было обнаружено удаление галактик от находящегося рядом Млечного пути. Вместе с тем неопровержимым стал факт сохранения пропорциональности скорости их движения расстоянию между ними и нашей галактикой.

Это открытие объясняет постоянное «разбегание» звезд и галактик по отношению друг к другу, что приводит к выводу о расширении мироздания.

В конечном счете выводы Фридмана были признаны Эйнштейном, впоследствии он упоминал о заслугах советского ученого как основателя гипотезы о расширении Вселенной.

Нельзя сказать, что существуют противоречия между этой теорией и общей теорией относительности, однако при расширении Вселенной должен был быть изначальный импульс, спровоцировавший разбегание звезд. По аналогии со взрывом, идея получила название «Большой взрыв».

Стивен Хокинг и антропический принцип

Результатом расчетов и открытий Стивена Хокинга стала антропоцентричная теория возникновения Вселенной. Ее создатель утверждает, что существование планеты, настолько хорошо подготовленной для жизни человека, не может быть случайным.

Теория возникновения Вселенной Стивена Хокинга предусматривает также постепенное испарение черных дыр, потерю ими энергии и испускание излучения Хокинга.

В результате поиска доказательств были выделены и проверены более 40 характеристик, соблюдение которых необходимо для развития цивилизации. Американским астрофизиком Хью Россом была произведена оценка вероятности подобного ненамеренного совпадения. Результатом оказалась цифра 10 -53 .

Наша Вселенная включает триллион галактик, по 100 миллиардов звезд в каждой. По произведенным учеными расчетам, общее количество планет должно составлять 10 20 . Эта цифра на 33 порядка меньше рассчитанной ранее. Следовательно, ни одна из планет во всех галактиках не может сочетать условия, которые подошли бы для самопроизвольного возникновения жизни.

Теория большого взрыва: возникновение Вселенной из ничтожно малой частицы

Ученые, поддерживающие теорию большого взрыва, разделяют гипотезу, в соответствии с которой мироздание является последствием грандиозного взрыва. Главным постулатом теории становится утверждение о том, что до этого события все элементы нынешней Вселенной были заключены в частице, имевшей микроскопические размеры. Находясь внутри нее, элементы характеризовались сингулярным состоянием, при котором такие показатели, как температура, плотность и давление не могут быть измерены. Они бесконечны. На материю и энергию в этом состоянии не воздействуют законы физики.

Происшедшего 15 миллиардов лет назад, называют возникшую внутри частицы нестабильность. Разлетевшиеся мельчайшие элементы положили начало тому миру, который мы знаем сегодня.

Вначале Вселенная была туманностью, образованной мельчайшими частицами (мельче атома). Затем, соединяясь, они сформировали атомы, которые послужили основой звездных галактик. Ответ на вопросы о том, что было до взрыва, а также, что стало его причиной, являются важнейшими из задач этой теории возникновения Вселенной.

Таблица схематически изображает этапы формирования мироздания после большого взрыва.

Состояние Вселенной	Временная ось	Предполагаемая температура
Расширение (инфляция)	От 10 -45 до10 -37 секунд	Больше 10 26 К
Появляются кварки и электроны	10 -6 с	Больше 10 13 К
Образованы протоны и нейтроны	10 -5 с	10 12 К
Возникают ядра гелия, дейтерия и лития	От 10 -4 с до 3 мин	От 10 11 до 10 9 К
Образованы атомы	400 тыс. лет	4000 К
Газовое облако продолжает расширяться	15 млн лет	300 К
Зарождаются первые звезды и галактики	1 млрд лет	20 К
Взрывы звезд провоцируют формирование тяжелых ядер	3 млрд лет	10 К
Прекращается процесс рождения звезд	10-15 млрд лет	3 К
Энергия всех звезд истощается	10 14 лет	10 -2 К
Черные дыры истощаются и рождаются элементарные частицы	10 40 лет	-20 К
Завершается испарение всех черных дыр	10 100 лет	От 10 -60 до 10 -40 К

Как следует из приведенных выше данных, Вселенная продолжает расширяться и охлаждаться.

Постоянное увеличение расстояния между галактиками - основной постулат: то, чем отличается теория большого взрыва. Возникновение Вселенной таким способом может быть подтверждено найденными доказательствами. Также существуют и основания для ее опровержения.

Проблематика теории

Учитывая то, что теория большого взрыва не является доказанной на практике, не вызывает удивления то, что существует несколько вопросов, на которые она не в состоянии дать ответ:

1. Сингулярность. Этим словом обозначено состояние Вселенной, сжатой до одной точки. Проблемой теории большого взрыва становится невозможность описания процессов, происходящих в материи и пространстве в таком состоянии. Общий закон относительности здесь неприменим, поэтому составить математическое описание и уравнения для моделирования нельзя.
   Принципиальная невозможность получения ответа на вопрос об изначальном состоянии Вселенной дискредитирует теорию с самого начала. Ее научно-популярные изложения предпочитают замалчивать или упоминать лишь вскользь эту сложность. Однако для ученых, работающих над тем, чтобы подвести математическую базу под теорию большого взрыва, такое затруднение признано главным препятствием.
2. Астрономия. В этой сфере теория большого взрыва сталкивается с тем, что не может описать процесс происхождения галактик. Исходя из современных версий теорий, возможно предсказать то, как появляется однородное облако газа. При этом его плотность к нынешнему времени должна составлять около одного атома на кубический метр. Для получения чего-то большего не обойтись без корректировки исходного состояния Вселенной. Недостаток информации и практического опыта в этой сфере становятся серьезными препятствиями на пути дальнейшего моделирования.

Также существует несоответствие в показателях расчетной массы нашей галактики и теми данными, которые получены при изучении скорости ее притяжения к Судя по всему, вес нашей галактики в десять раз больше, чем предполагали ранее.

Космология и квантовая физика

Сегодня нет космологических теорий, которые не опирались бы на квантовую механику. Ведь она занимается описанием поведения атомных и Отличие квантовой физики от классической (излагаемой Ньютоном) в том, что вторая наблюдает и описывает материальные объекты, а первая предполагает исключительно математическое описание самого наблюдения и измерения. Для квантовой физики материальные ценности не представляют предмета исследований, здесь сам наблюдатель выступает частью исследуемой ситуации.

Исходя из этих особенностей, квантовая механика испытывает затруднения с описанием Вселенной, ведь наблюдатель - это часть Вселенной. Однако, говоря о возникновении мироздания, невозможно представить посторонних наблюдателей. Попытки разработать модель без участия постороннего наблюдателя были увенчаны квантовой теорией возникновения Вселенной Дж. Уилера.

Ее суть в том, что в каждый момент времени происходит расщепление Вселенной и образование бесконечного количества копий. В итоге каждая из параллельных Вселенных может быть наблюдаема, а наблюдатели могут видеть все квантовые альтернативы. При этом изначальный и новые миры реальны.

Инфляционная модель

Основной задачей, которую призвана решить теория инфляции, становится поиск ответа на вопросы, оставшиеся неосвещенными теорией большого взрыва и теорией расширения. А именно:

1. По какой причине Вселенная расширяется?
2. Что представляет собой большой взрыв?

С этой целью инфляционная теория возникновения Вселенной предусматривает экстраполяцию расширения на нулевой момент времени, заключение всей массы Вселенной в одной точке и образование космологической сингулярности, которая часто именуется большим взрывом.

Очевидной становится неактуальность общей теории относительности, которая не может быть применена в этот момент. В результате для разработки более общей теории (или «новой физики») и решения проблемы космологической сингулярности можно применить только теоретические методы, вычисления и выводы.

Новые альтернативные теории

Несмотря на успешность модели космической инфляции, есть ученые, которые выступают против, называя ее несостоятельной. Их основным аргументом становится критика предлагаемых теорией решений. Противники утверждают, что полученные решения оставляют некоторые детали упущенными, иначе говоря, вместо решения проблемы начальных значений, теория лишь искусно их драпирует.

Альтернативой становятся несколько экзотических теорий, идея которых основана на формировании начальных значений до большого взрыва. Новые теории возникновения Вселенной кратко можно описать следующим образом:

• Теория струн. Ее приверженцы предлагают, кроме привычных четырех измерений пространства и времени, ввести дополнительные измерения. Они могли бы играть роль на ранних этапах Вселенной, а в данный момент находиться в компактифицированном состоянии. Отвечая на вопрос о причине их компактификации, ученые предлагают ответ, гласящий, что свойством суперструн является Т-дуальность. Поэтому струны «наматываются» на дополнительные измерения и их размер ограничивается.
• Теория бран. Ее также называют М-теорией. В соответствии с ее постулатами, в начале процесса образования Вселенной существует холодное статичное пятимерное пространство-время. Четыре из них (пространственные) имеют ограничения, или стены - три-браны. Наше пространство выступает одной из стен, а вторая является скрытой. Третья три-брана размещена в четырехмерном пространстве, ее ограничивают две граничные браны. Теория рассматривает столкновение третьей браны с нашей и высвобождение большого количества энергии. Именно эти условия становятся благоприятными для появления большого взрыва.

1. Циклические теории отрицают уникальность большого взрыва, утверждая, что Вселенная переходит из одного состояния в другое. Проблемой подобных теорий становится возрастание энтропии, согласно второму закону термодинамики. Следовательно, длительность предыдущих циклов была меньшей, а температура вещества - существенно выше, чем при большом взрыве. Вероятность этого чрезвычайно мала.

Независимо от того, сколько существует теорий возникновения Вселенной, только две из них выдержали проверку временем и преодолели проблему всевозрастающей энтропии. Они были разработаны учеными Стейнхардтом-Тюроком и Баум-Фрэмптоном.

Эти относительно новые теории возникновения Вселенной выдвинуты в 80-х годах прошлого века. Они имеют немало последователей, которые разрабатывают модели на ее основе, занимаются поиском доказательств достоверности и работают над устранением противоречий.

Теория струн

Одна из наиболее популярных среди теории возникновения Вселенной - Прежде чем перейти к описанию ее идеи, необходимо разобраться с понятиями одного из ближайших конкурентов, стандартной модели. Она предполагает, что материю и взаимодействия можно описать как определенный набор частиц, делящихся на несколько групп:

• Кварки.
• Лептоны.
• Бозоны.

Эти частицы являются, по сути, кирпичиками мироздания, так как они настолько малы, что их нельзя разделить на составляющие.

Отличительной чертой теории струн становится утверждение о том, что такие кирпичики являются не частицами, а ультрамикроскопическими струнами, совершающими колебания. При этом, колебаясь на различной частоте, струны становятся аналогами различных частиц, описанных в стандартной модели.

Для понимания теории следует осознать, что струны не являются никакой материей, это энергия. Следовательно, теория струн заключает, что все элементы Вселенной состоят из энергии.

Хорошей аналогией может служить огонь. При взгляде на него создается впечатление его материальности, однако его нельзя осязать.

Космология для школьников

Теории возникновения Вселенной коротко изучают в школах на уроках астрономии. Учащимся описывают основные теории о том, как был образован наш мир, что происходит с ним теперь и как он будет развиваться в дальнейшем.

Целью уроков становится ознакомление детей с природой формирования элементарных частиц, химических элементов и небесных тел. Теории возникновения Вселенной для детей сводят к изложению теории большого взрыва. Преподаватели используют наглядный материал: слайды, таблицы, постеры, иллюстрации. Их основной задачей становится пробуждение у детей интереса к миру, который их окружает.

Так как, сила удерживающие планеты возле Солнца и сила, принуждающая тела к падению на звёзды и планеты являются наблюдаемым фактом, то, прежде всего, следует разобраться в сути этой силы. На основания того факта, что за века ни один исследователь не смог даже предположить каким образом осуществляется процесс тяготения масс друг к другу, следует сделать вывод, что такого процесса, просто, нет во Вселенной. Ибо нельзя даже предположить, как проходит процесс лишь тот, которого нет.

Если тяготения нет, то остаётся лишь один вариант,- есть сила, действующая на тела извне, которая удерживает и планеты возле Солнца и принуждают к падению тел на звёзды и планеты.

Что же это за сила, давящая извне?

Если предположить, что в пространстве во всех направлениях движутся некие невидимые глазом корпускулы, а звёзды, планеты, атомы, встречающиеся на их пути, являются для их движения непреодолимой преградой, тогда звёзды, планеты, атомы должны под силой ударов этих корпускул со всех сторон принимать шарообразную форму, что и наблюдается в действительности. Коль эти корпускулы не проходят сквозь звёзды, планеты, атомы, то и соседние с ними объекты будут получать меньшее количество ударов с их стороны, чем со стороны свободного пространства. Этой большей силой со стороны свободного пространства объекты и принуждаются к падению на звёзды и планеты. Тогда два соседних тела под действием больших сил со стороны свободного пространства, чем со стороны соседнего тела и должны двигаться друг к другу, что и наблюдается в эксперименте Кавендиша по определению «гравитационной постоянной». Тогда становится понятной и сила, принуждающая планеты вращаться по орбитам вокруг Солнца:

Любое вращающееся тело обладает центробежной силой, что повсеместно подтверждается практикой. Корпускулы, осуществляющие центростремительную силу, порождают противодействующую силу, - силу центробежную. Сила противодействующая, естественно, всегда равна силе действующей. С какой силой корпускулы давят на планеты в направлении Солнца, с такой же силой планеты давят на корпускулы в направлении от Солнца. Равенство этих сил не позволяет планетам не удалиться от Солнца, не падать на него, в результате чего планеты и вращаются вокруг Солнца.

Из рассмотренных процессов следует вывод о том, что все процессы, которые людьми объяснялись силами процесса тяготения масс друг к другу, осуществляются силами давления на тела корпускулами извне. Что же это за среда, состоящая из корпускул материи, движущихся во все стороны? Надо полагать, что эта и есть та среда, которую издавна называли эфиром, которую ошибочно отвергли мудрецы прошедшего столетия.

3. Что собой представляет эфир?

Эфир состоит из двух разновеликих, предельно жёстких, неделимых, шарообразных корпускул. Меньшие корпускулы на несколько порядков меньше больших корпускул. Меньшая и большая корпускулы при соударении несколько деформируется, но тут же силой восстановления своей формы отбрасывается друг от друга. При соударении у корпускул нет остаточной деформации, а потому и нет потери количества движения. По этой причине меньшая корпускула движется от большей корпускулы с той же скоростью, с какой она двигалась и к ней. При этих условиях меньшие корпускулы вечно мечутся между большими корпускулами, удерживая большие корпускулы, на расстоянии друг от друга, обеспечивая упругость структуре эфира. Эта упругая решётчатая структура занимает всё пространство между звёздами, планетами и атомами. Во Вселенной нет пространства объёмом и с напёрсток, через который не проходило бы в единицу времени миллионы компонентов эфира. Так как размеры этих компонентов в миллионы раз меньше расстояния между ними, то становится понятным, что пространство между большими компонентами в структуре эфира, практически пустое.

Утверждение о неизменности количества движения компонентов эфира официальные представители науки отвергают на том основании, что фактов сохранения количества движения при столкновениях тел ни в макромире, ни в микромире нет. Правильно, нет, и не может быть потому, что наблюдаемые тела являются телами составными, они представляют собой скопления атомов, а каждый атом представляет собой вихрь, состоящий из миллиардов больших компонентов эфира, движущихся через центр атома и вокруг него и меньших компонентов эфира, мечущихся между большими компонентами эфира. При соударении тел изменяется положение атомов в структуре тела, меняется форма тел, атомы теряют часть компонентов из своего состава, а то атомы и вовсе выбиваются из структуры тел, всё это и представляет собой остаточную деформацию, на которую тратится энергия. Компоненты же эфира – монолитные, неделимые, неуничтожимые, предельно жёсткие корпускулы, представляющие собой бесструктурные наименьшие порции материи. Такие корпускулы не имеют и не могут иметь остаточной деформации, а потому не могут иметь и потери количества движения при соударениях. Компоненты эфира не могут быть и наблюдаемыми потому, что они настолько малы, что не могут отражать потоки света, а потому не могут быть наблюдаемыми в принципе.

Что собой представляют наблюдаемая материя?

Звёзды, планеты, скопления атомов являются объектами более крупными, чем элементы светового потока, по причине чего они отражают свет, который и позволяет их наблюдать.

Звёзды, планеты, атомы являются преградой на пути движения меньших компонентов эфира. Вследствие этого обстоятельства большие компоненты эфира, находящиеся возле звёзд, планет, атомов, испытывают на себе меньшее количество ударов меньшими компонентами эфира с их стороны, чем со стороны пространства, с которого нет препятствий движению меньших компонентов эфира. Это так потому, что меньшим компонентам эфира, движущимся к ним из области расположенной за звёздами, планетами, атомами преграждается путь их телами. Большее количество ударов осуществляет и большую силу. Этой большей силой извне в направлении звёзд, планет, атомов большие корпускулы эфира и весь эфир в целом и движется из огромного пространства к ним и внедряется в них. В процессе движения из больших объёмов пространства в относительно малые центральные объёмы звёзд, планет, атомов пространственный разрежённый эфир, естественно, сжимается до сверхплотного состояния. На подходе к центрам звёзд, планет, атомов поток эфира, сливается в единый поток и вливается в центральные области звёзд, планет, атомов. Количество ударов меньших компонентов по большим компонентам эфира, по мере продвижения потока эфира в их центральные области, выравнивается, а в центре звезды, планеты, атома становится равным со всех сторон. При равном давлении со всех сторон. Это-то равное давление со всех сторон и принуждает поток эфира, обладающий определённым количеством движения, менять поступательное движение на вращательное движение через центры звёзд, планет, атомов и вокруг них. Такой центробежный вихрь эфира, сжатый до сверхплотного состояния, имеет вход потока эфира в центр звезд, планет, атомов который наблюдается как северный магнитный полюс звезд, планет, атомов, имеется и выход потока, который наблюдается как южный магнитный полюс звезд, планет, атомов. В целом такие вихри эфира представляет собой магнитные диполи, которые и имеются в качестве сверхплотных ядер звёзд, планет, атомов. Внешние потоки эфира магнитных диполей, выходящие из звезды, планеты, атома в пространство, наблюдаются в качестве их магнитных полей.

Магнитные диполи звёзд, планет не имеющие достаточно мощных параметров для привлечения к себе потока эфира способного своим давлением удерживать их от распада. Их поверхностные потоки распадается на микро диполи, представляющие собой атомы. Из атомов центростремительные потоки эфира формирует оболочки вокруг диполей звезд и планет. Между оболочками диполя звезды, планеты и поверхностными слоями диполей формируются зоны мечущихся меньших компонентов эфира, которые своим давлением на диполи создают дополнительное давление необходимое для удержания их от распада. Такие образования и представляют собой звезды и планеты, которые растут в массе во времени за счёт постоянного поглощения пространственного эфира.

Атомы же, в отличие от звёзд и планет, сколько поглощают компонентов эфира, столько и излучают их в магнитное поле звезды или планеты, элементом которого атомы и являются. Процессы излучение и поглощения компонентов эфира атомами наблюдаются в качестве внутренних колебаний атомов. Посредством объединения магнитных шлейфов соседних атомов строятся структуры молекул, кристаллов и металлических решёток.

Как формируются планетные системы?

Пространственный эфир, вливаясь в магнитный диполь звезды, увеличивает его массу. В этом процессе наступает момент несоответствия массы диполя с массой его оболочек. Оболочки не могут удерживать от распада, возросший в массе магнитный диполь звезды. Вследствие чего из диполя вырывается в пространство мощная струя сверх сжатого эфира. У этой сверхплотной струи, как и у всякого плотного образования, мгновенно формируется собственный центростремительный поток эфира, силой которого струя сворачивается в самостоятельный магнитный диполь, распадающийся на атомы. По мере образования достаточно мощной оболочки, диполь прекращает распадаться на атомы. Такое новое образование, преодолевая давление центростремительного потока звезды, удаляется от неё до тех пор, пока сила извержения из звезды не становится равной силе ударов меньших компонентов эфира в направлении звезды. По достижению равенства этих сил данное образование прекращает удаляться от звезды и, переходя на орбитальное движение вокруг звезды, обретает статус планеты. В продолжение роста магнитного диполя звезды наступает очередное несоответствие массы диполя с массой его оболочек. Вследствие чего из звезды вновь извергается струя сверх плотного эфира. Каждая следующая извергаемая струя по массе больше предшествующей струи потому, что она извергается уже из звезды большей массы. Из струи большей массы образуется и планеты большей массы. Планете большей массы и сопротивление оказывает уже более мощный центростремительный поток эфира звезды, выросшей в массе. Вследствие этих обстоятельств большая звезда выходит на меньшую орбиту. После ряда таких извержений из звезды формируется стройная планетная система. На большей орбите находится меньшая по массе планета, а на каждой более внутренней орбите находится планета большей массы. По мере роста массы звезды мощность центростремительного её потока становится столь мощным, что извержения столь мощных струй сверх плотного эфира, из которых могли бы формироваться планеты, становится невозможным. По причине чего магнитный диполь звезды переходит из стадии разворачивания своей магнитной системы в стадию её свёртывания. Планета, находящаяся на внешней орбите, под растущим давлением центростремительного потока звезды, всё более меняет свою круговую орбиту на эллиптическую орбиту, и в конечном итоге, центростремительный поток срывает планету со своей орбиты и она падает вовнутрь планетной системы. Таким образом, планеты одна за другой падают вовнутрь планетной системы. Какие-то планеты при падении захватываются центростремительными потоками планет гигантов и становятся их спутниками, какие-то благополучно выходят на меньшие орбиты. При переходе на меньшие орбиты планеты гиганты сливаются, формируясь в орбитальную звезду. В конечном итоге растущий в мощности центростремительный поток центральной звезды возвращает все планеты в материнское лоно. У звезды, поглотившей планеты образуются мощные оболочки, тогда звезда и наблюдается как звезда «красный гигант». Но оболочки, быстро растущей мощью центростремительного потока, разрушаются, и остаётся голый магнитный диполь, наблюдаемый как звезда карлик. Звёзды карлики центростремительным потоком галактики собираются в центре галактики, где сливаясь, они формируют квазаг.

Квазары.

Квазаг поглощает не только массу звёзд карликов и пространственный эфир, но аккумулирует в себе и их количество движения, что выражается в росте скорости его вращения вокруг собственной оси. По мере роста скорости вращения квазаг под действием центробежной силы меняет свою шарообразную форму на форму тора, а затем тор растущей центробежной силой, разрывается на несколько магнитных диполей, вращающихся вокруг единого центра. Полушария диполей, обращённые к центру вращения, экранируются диполями от ударов меньших компонентов эфира, по причине чего из них истекают струи сверхплотного эфира в цент вращающейся системы. Струи сверх плотного эфира энергией распада на разрежённый пространственный эфир разрываются на фрагменты, которые выносятся энергией распада по обе стороны вращающейся системы, наблюдаемой в качестве квазара, - эпицентра очередной сверх галактики. ****** Таким образом, происходит очередной переход от процессов сжатия и собирания материи к процессу её распада и разбрасывания в пространстве. И тут же начинается очередной процесс собирания и сжатие материи в каждую звезду, планету. Атомы, по сути, являются агентами звёзд и планет по сбору пространственного эфира.

В заключение следует привести простой и ясный математический аппарат, дающий возможность определять силу давления движущегося эфира на тела в эфире находящиеся и определять все параметры и тел и их движения.

Людьми было выделено определённое количества массы, на которую поле Земли действует с силой в 982 дины, то есть силой, которой сообщается в поле Земли ускорение единице массы в 982 см./сек.2. Это-то количество массы и было принято за единицу массы. Но удары меньших компонентов эфира не могут наноситься по массам! Удары наносятся по площади сечения больших компонентов эфира, которые составляют массу тела. Было выделено такое количество больших компонентов эфира, площадь сечения которых составляла единицу площади, - 1 см.2. Масса в процессе давления эфира на тела принимают лишь косвенное участие. Величина силы давления эфира на тела всегда по модулю равна величине ускорения тел в данной области поля. Это так потому, что единица силы дина сообщает ускорение единице массы тела в 1см./сек.2. Поскольку у поверхности Земли ускорение тел, падающих на Землю равно 982 см./сек2., то, следовательно, на единицу площади у поверхности Земли оказываются удары меньшими компонентами эфира силой в 982 дины. Если это так, то и через единицу площади поверхности Земли проходит меньших компонентов в Землю, потенциальная сила которых равна 982 динам. Эти величины предоставляют и возможность рассчитать полную силу центростремительного потока, движущегося в Землю. На величину этой силы укажет результат умножения величины силы центростремительного потока Земли, проходящего через единицу площади поверхности Земли на величину полной площади поверхности планеты:

F = f * S = 982 дин/см 2 * 4р (6,378е+8) 2 см 2 = 5е+21 дин

В эксперименте Кавендиша по определению «гравитационной постоянной» была определена величина 6,673е-8. С точки зрения логики процессов давления центростремительного потока на объекты, эта величина является силой ударов меньших компонентов эфира по 1см.2 площади сечения больших компонентов эфира, которые содержаться в пробном теле эксперимента Кавендиша - 6,673е-8 дин/см.2. Меньшие компоненты эфира, создающие эту силу, являются лишь той частью центростремительного потока, который создаётся массой в один грамм, которая проходит ко второму пробному телу в 1 г., находящимся на расстоянии 1 см. Эта часть компонентов проходит к массе 1 г. на расстоянии одного сантиметра, через 1 см.2 сферы. Сфера же с радиусом 1 см. имеет площадь 12,56 см.2, следовательно, на полную силу центростремительного потока, создаваемой массой 1 г. укажет результат умножения этой силы на площадь сферы с радиусом 1 см.2:

F = f * S = 6,673е-8 дин/см 2 * 4 pr 2 = 8,385е-7дин

Деление полной силы центростремительного потока какого-либо объекта, на силу центростремительного потока одного грамма, даст, естественно, в результате величину массы объекта, который формирует данный центростремительный поток. Отсюда масса Земли:

M = F / f = 5е+21 дин / 8,385е-7дин = 5,963е+27 г.

Если величину полной силы центростремительного потока разделить на площадь сферы, то результат деления укажет на величину силы центростремительного потока на расстоянии равном радиусу этой сферы. Если, например, необходимо вычислить силу центростремительного потока Земли на расстоянии Луны, то необходимо силу центростремительного потока Земли разделить на площадь сферы, радиус которой равен расстоянию от Земли до Луны:

f = F / S =5е+21 дин/ 4р (3.84е+10 см.) 2 = 0,271 дин/см.2

Если понимать, что каждый объект имеет свой центростремительный поток эфира, оказывающий силу, действующую на тела в нём находящиеся, то проявляется простой математический аппарат, позволяющий рассчитывать величины масс, ускорений тел и силы, действующие на тела.

Естественно, аналогичные расчеты можно провести по любому объекту, у которого известен хоть один параметр, толи масса, толи ускорение, толи сила центростремительного потока эфира, потому как эти величины имеют строгую связь между собой.