Астрономический сайт

Загадки земли и вселенной

Модели Вселенной. Существует ли начало и конец времени?

Вселенная
Первая модель расширяющейся Вселенной, согласующейся с общей теорией относительности Эйнштейна и наблюдениями Э. Хабблом красного смещения, была предложена советским физиком и математиком А. А. Фридманом в 1922 г. Согласно фридмановской модели и ее последубщим обобщениям, Вселенная одинакова в каждой точке пространства и во всех направлениях. Ясно, что в сравнительно малых объемах космического пространства имеются неоднородности, связанные, например, с существованием Земли и Солнца или с тем фактом, что в направлении центра нашей галактики наблюдается гораздо больше звезд, чем в других направлениях.

Существует три вида обобщенных фридмановских моделей Вселенной. В одной из них галактики удаляются друг от друга достаточно медленно, так что гравитационное притяжение между ними в конце концов должно остановить их разбегание и заставить галактики сжиматься. В другой модели галактики разбегаются настолько быстро, что гравитационные силы никогда не смогут остановить их, и Вселенная будет расширяться бесконечно. Наконец, имеется и третья модель в которой скорость разбегания галактик в точности равна некоторому минимальному критическому значению, которое еще позволяет избежать сжатия Вселенной. В принципе, можно определить, какая из моделей соответствует нашей Вселенной, сравнив наблюдаемую скорость разбегания галактик с современным значением плотности масс во Вселенной. Та масса во Вселенной, которая непосредственно доступна нашим наблюдениям, не сможет остановить ее расширение. Остается открытым вопрос, достаточно ли много во Вселенной «скрытой массы», чтобы когда-нибудь расширение Вселенной прекратилось. Сейчас ученые считают, что верной является первая теория, и расширение Вселенной сменится сжатием. (см. статью «Судьба Вселенной»).

В той фридмановской модели, где Вселенная со временем начнет сжиматься, пространство конечно, но не имеет границ, как и в эйнштейновской модели. В двух других фридмановских моделях Вселенная расширяется вечно, в пространство бесконечно.

С другой стороны, время имеет границу (или край). Во всех этих моделях расширение начинается из состояния с бесконечной плотностью, называемого сингулярностью «Большого взрыва». В модели, где расширение сменится сжатием, есть и другая сингулярность, называемая «Большим сжатием»; ею завершается процесс коллапса.

Сингулярности – это такие точки, где кривизна пространства-времени становится бесконечной и сами понятия пространства и времени теряют всякий смысл. Научные теории формулируются в пространстве-времени, так что в сингулярных точках все они перестают быть справедливыми. Если до Большого взрыва и происходили какие-то события, то никакие теории все равно не смогут связать их с нынешним состоянием Вселенной, поскольку в Большом взрыве исчезает вся их предсказательная сила. Точно так же мы не в состоянии узнать, что происходило до большого взрыва по тем событиям, которые мы наблюдаем после него. Поэтому вопрос о том, что имело место до Большого взрыва, носит метафизический характер: что бы там не происходило, оно не оказало никакого влияния на нынешнее состояние Вселенной. Поэтому можно объявить, что время началось при Большом взрыве. Аналогично нет способа предсказать или повлиять на события, которые могут случиться после Большого сжатия. Поэтому его можно рассматривать как конец течения времени нашей Вселенной.



Страниц : 1