Динамическая Вселенная - стр. 2
Введение. Проблемы современной космологии
Человечество с незапамятных времён интересовал вопрос о строении мироздания, в котором мы живём. Это мироздание в настоящее время обозначается словом – Вселенная. В Большом энциклопедическом словаре Вселенная определена, как «Весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве, и бесконечно разнообразный по формам, которые материя принимает в процессе своего развития. Вселенная, изучаемая астрономией, – часть материального мира, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню развития науки (иногда эту часть Вселенной называют Метагалактикой)».
1 Большой взрыв
В начале 20-го века доминирующее место заняла тория о возникновении и эволюции нашей Вселенной в результате «Большого взрыва». Общепринятая, на данный момент, научная теория, это модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно – то, что Вселенная постоянно расширяется. Считается, что перед этим она находилась в точке в сжатом состоянии [72].
Рис.1. Эволюционная модель Вселенной в результате «Большого взрыва»
На рис.1 показана общепринятая эволюционная модель (горячее расширение Вселенной), описывающая раннее развитие Вселенной, начало её развития, перед которым она находилась в сжатом до точки, так называемом, сингулярном состоянии. Экстраполяция, как официально считается, расширения Вселенной назад во времени приводит, при использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий гравитации, к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом. Размеры Вселенной тогда равнялись нулю – она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью (часто космологическую сингулярность образно называют «рождением» Вселенной). Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории относительности была доказана, в числе прочих теорем о сингулярностях, Р. Пенроузом и С. Хокингом в конце 1960-х годов.
Теория Большого взрыва не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало этому моменту, потому что наша математическая модель пространства-времени в момент Большого взрыва теряет применимость. Для того, чтобы хоть как-то объяснить этот парадокс, некоторыми учёными (в частности, Стивеном Хокингом) для решения этой проблемы была предложена идея комплексных координат пространства-времени, где измеряемому нами времени соответствовала бы мнимая координата.
Но, несмотря на значительные успехи, теория горячей Вселенной сталкивается с рядом трудностей. Если бы Большой взрыв вызвал расширение Вселенной, то в общем случае могло бы возникнуть сильное неоднородное распределение вещества, чего не наблюдается. Теория Большого Взрыва также не объясняет расширение Вселенной, она принимает его как факт [29]. Есть также некоторое число наблюдательных фактов, плохо согласующихся с изотропностью и однородностью наблюдаемой Вселенной наличие преимущественного направления вращения галактик, неоднородности в распределении галактик на наибольших доступных масштабах, ось зла [80].
С развитием наблюдательной астрономии, появлением всё более мощных телескопов, позволяющих заглянуть вглубь Вселенной, возникает всё больше вопросов к общепринятой космологической модели и к физическим принципам, на которой она базируется. В связи с этим возник ряд теорий, которые пытаются объяснить строение и развитие Вселенной с других точек зрения.