Основные концепции космологии

        Предполагается, что качественный состав элементарных частиц, образовавших новую Вселенную, менялся при её расширении. Сначала все фундаментальные взаимодействия в Природе были объединены и имели одинаковую интенсивность. Затем возникли тяжёлые фундаментальные частицы – кварки и антикварки. По мере уменьшения температуры и роста времени за счёт аннигиляции число пар этих тяжёлых частиц уменьшилось, затем они быстро исчезали. Далее наступает время лёгких частиц (лептонов). Вселенная как бы « омолодилась» и практически состояла из лептонов и излучения (квантов). Затем от ~1 до 10 с. Вселенная, продолжая расширяться, потеряла и эти частицы, которые при аннигиляции превратились в фотоны. Этим фотонам не хватало энергии, чтобы образовать электрон-позитронную пару, поэтому излучение преобладало над веществом (эпоха излучения). 

 Через приблизительно 100 с. после Большого Взрыва температура Вселенной упала ещё, и скорости оставшихся протонов уменьшились настолько, что за счёт ядерных сил притяжения они начали соединяться в ядра лёгких элементов, в основном гелия, затем лития и бериллия. По прошествии нескольких часов после Большого Взрыва образование этих ядер закончилось. Этот период эволюции называется временем нуклеосинтеза. Далее в течении миллионов лет Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться. При этом энергии фотонов были значительно больше сил связи электронов и ядер, и поэтому атомы не могли образоваться. Затем при дальнейшем уменьшении температуры энергия электромагнитного притяжения ядра и электрона стала больше энергии фотонов, и тогда начали образовываться атомы. Фотоны перестали взаимодействовать с веществом, как говорят космологи, - Вселенная стала прозрачной. С момента Большого Взрыва до наших дней реликтовое излучение заполняет нашу Вселенную. Таким образом, реликтовое излучение несёт информацию о молодой Вселенной, когда ей исполнился «всего» 1миллион лет.

      В рамках модели расширяющейся Вселенной  можно построить схему физической истории Вселенной.

      В начальный период времени прозрачная Вселенная была однородным «бульоном» из элементарных частиц, ядер, атомов и фотонов. Затем флуктуационно возникают области, где плотность материи несколько выше. Это, приводит к увеличению гравитации в этих областях, а значит, к отставанию этих областей от общего темпа расширения Вселенной. Атомы и частицы в этих областях за счёт уменьшения объёма испытывали большое число столкновений, газ разогревался, возникали термоядерные реакции. Давление внутри области возрастало, область переставала сжиматься.

  Сценарий Большого Взрыва в целом оправдывает доверие научного мира, за исключением первых мгновений эволюции Вселенной, но не может объяснить конкретную причину Большого Взрыва – причину первотолчка, не даёт ответа, почему мощность взрыва была именно такой, какой была, - не больше и не меньше. Теория не может также объяснить причину крупномасштабной однородности Вселенной, но одновременно в меньших масштабах допускает наличие в прошлом отклонений от однородности, которые и привели впоследствии к возникновению галактик. При этом предполагается, что расширение происходит с большой степенью однородности и изотропности, а удалённые друг от друга неоднородности причинно между собой не связаны.

5. Модель раздувающейся  Вселенной 

      Частично  эти вопросы снимает ещё одна современная модель – сценарий раздувающейся Вселенной. Раздувание идёт экспоненциально, со скоростью, значительно большей скорости света. Объяснение этому парадоксальному выводу таково, что это был ещё не наш мир со стандартным набором мировых констант, а сингулярность с квантовой гравитацией. Эта модель хаотического раздувания носит также название «инфляционной Вселенной». Суть её в том, что внутри быстро расширяющейся, перегретой Вселенной небольшой участок пространства охлаждается и начинает расширяться сильнее, подобно тому как переохлаждённая вода стремительно замерзает, расширяясь при этом. Эта фаза быстрого расширения позволяет устранить некоторые проблемы, присущие стандартным теориям БВ. Поскольку раздувающаяся, расширяющаяся Вселенная является принципиально открытой системой, то о возрастании в ней энтропии говорить не имеет смысла и тем самым снимается проблема тепловой смерти Вселенной. Эта модель связана с понятием вакуума. Согласно этим идеям Вселенная начала свою жизнь из состояния вакуума, лишенного вещества и излучения.

 По современным представлениям вакуум – особый тип физической реальности, особое «ничто», скрытое бытие, потенциально содержащее всевозможные виртуальные частицы и при сообщении энергии этому вакууму из него можно извлечь любые реальные частицы и объекты, в том числе не только нашу Вселенную, но и другие Вселенные. В вакууме происходит нарушение симметрии и поэтому виртуальные частицы, которые там могут быть и вылетать из него, тоже асимметричны. В синергетическом понимании эти виртуальные элементарные частицы являются продуктами самоорганизации физического вакуума. Считается, что в вакууме вместе с увеличением плотности энергии возникают натяжения подобно тем, что возникают в твёрдом теле при деформации. Эти натяжения адекватны отрицательному давлению, которое и может служить первотолчком, приведшем к раздуванию. В одной из моделей вакуума предполагается, что вакуум как бы перегретая жидкость и является резервуаром энергии, которая и может реализоваться затем в резком и за короткое время расширении, раздувании Вселенной. Это и есть так называемая инфляционная модель образования нашей Вселенной. В этой модели предполагается и подтверждается данными наблюдательной астрономии последних лет, что Вселенная родилась 15 – 18 миллиардов лет назад из вакуума путём спонтанного (самопроизвольного) нарушения его симметрии. Получается, что Вселенная как бы самозародилась. Конечно, это выглядит несколько парадоксально: чем не Божественное сотворение Мира?

      Вот, что по этому поводу говорил Я.Б. Зельдович: «Понятие классической космологической сингулярности должно быть существенным образом заменено квантово-гравитационным процессом, описывающим рождение нашего мира. Предполагается, что в начальном состоянии не было ничего, кроме вакуумных колебаний всех физических полей, включая гравитационное. Поскольку понятия пространства и времени являются существенно классическими, то в начальном состоянии не было реальных частиц, реального метрического пространства и времени. Считаем, что в результате квантовой флуктуации и образовалась трёхмерная геометрия... Кроме того, на этой стадии из вакуумных флуктуаций негравитационных полей рождаются флуктуации плотности вещества, которые значительно позже, в близкую нам эпоху, приводят к образованию скоплений галактик, нашей Галактики, звёзд и в конечном итоге планет и самой жизни».

      6. Новая гипотеза  происхождения и  эволюции Вселенной,    Солнечной системы, Земли В. Ф. Непомилуева

                  Происхождение и  строение нашей Вселенной

      В. Ф. Непомилуев предполагает, что наша Вселенная, т.е. Вселенная, которую мы наблюдаем и можем познать, состоит из саморазвивающихся иерархически подчиненных друг другу и генетически родственных систем космических тел.

      Каждая  из систем отличается качественным состоянием вещества, слагающего тела системы, но основные закономерности развития для всех систем общие.

  Что является общим для всех систем? Общим для всех систем является то, что центральное, наиболее массивное тело каждой системы является и родительским телом младших членов своей системы. Центральное массивное тело каждой системы через определенные периоды времени зарождает в своих недрах и выводит на первоначальные (околородительские) орбиты новорожденные космические тела. Иными словами, центральное тело системы, затрагивая работу, дает первый толчок новорожденным телам, заставляя двигаться их по инерции (по прямой) и оно же силой собственного гравитационного притяжения принуждает их вращаться вокруг себя. Но центральное гравитирующее тело системы постоянно и интенсивно теряет массу (фотонную и корпускулярную), поэтому орбиты новорожденных тел, вследствие действия закона всемирного тяготения, являются (должны быть) не замкнутыми, а спиралевидными. Это значит, что новорожденные тела удаляются от места их рождения, т.е. все системы расширяющиеся.

      При этом следует добавить, что все  космические тела находятся в  состоянии невесомости, т.е. как бы не испытывают гравитационного взаимодействия других тел.

        В чем тут дело? Дело в том, что состояние невесомости создается соответствующей, регулируемой законом всемирного тяготения, орбитальной скоростью тела. Величина этой скорости зависит от радиуса орбиты тела по отношению к центральному телу системы: чем больше радиус орбиты, тем меньше ему необходима орбитальная скорость для достижения состояния невесомости, что мы и наблюдаем на примере движения планет солнечной системы, спутников планет-гигантов, а так же запускаемых человеком с помощью ракет искусственных спутников Земли. Движение искусственных спутников управляется теми же законами, которые управляют и движением космических тел.

      По  мнению В. Ф. Непомилуева, что наша Вселенная состоит из следующих иерархически родственных систем.

      Первая  система. Начало, оно же центральное гравитирующее тело всей нашей Вселенной, и рожденные им ядра сверхгалактик.

      Вторая  система. Ядра сверхгалактик и рожденные  ими ядра галактик.

      Третья  система. Ядра галактик и рожденные  ими звезды.

      Четвертая система. Звезды и рожденные ими  планеты, в том числе планеты-гиганты, кометы, метеориты.

      Пятая система. Планеты-гиганты и рожденные  ими спутники, кометы, метеориты.

      Здесь важно отметить одну особенность  в иерархии систем. Центральное родительское тело любой из названных систем имеет  только свою, предопределенную его массой, сферу гравитационного влияния. Известно, что радиус сферы гравитационного влияния Земли равняется 930 тыс.км. На границе этой сферы гравитационное воздействие Солнца и Земли на межпланетные станции примерно равны. Если станция выйдет за пределы сферы указанного радиуса, то она вступит в гравитационное подчинение Солнца. Солнце в свою очередь, имея свою сферу гравитационного воздействия на планеты, входит в сферу гравитационного влияния ядра галактики Млечный путь и т.д.

      Нужно сказать, что идея системного строения Вселенной не нова. Системное строение Вселенной (но не происхождения систем) предполагали еще в середине 18-го века Иммануил Кант и независимо от него Иоган Ламберт. Таким образом, Непомилуев как бы возвращается назад к старому, и не считает это регрессом. Почему он так не считает? Да потому, что именно такое представление о нашей Вселенной позволяет объяснить многое из того, что не в состоянии объяснить несистемная релятивистская модель расширяющейся Вселенной, более известная как гипотеза Большого Взрыва.

                  О механизме образования  космических тел

      При построении конденсационных или  аккреционных моделей образования  космических тел (галактик, звезд, планет) теоретики обычно используют гравитационные силы. На мой взгляд, если не нарушать закона всемирного тяготения, то следует признать, что гравитация вообще не может создать ни одного космического тела. В том, что гравитация может создать сферу планеты Земля сомневался еще Ньютон. Он доказывал, что в центре любой однородной сферы гравитационные силы равны нулю и поэтому не находил причин для образования зародыша сферы планеты. Более того, Ньютон утверждал, что в центре любой однородной сферы равно нулю и давление. Из этого можно сделать вывод, что в центре сферы не может быть и высоких температур, так как именно гравитация и давление, по существующим теоретическим моделям, являются причиной разогревания вещества в ядрах любых космических тел.

      Поэтому автор предполагает, что почти все (есть исключения) космические тела (спутники планет-гигантов, планеты, зведы и т.д.) зачаты и образованы в плазме своих родителей с помощью электромагнитных сил, а механизм их рождения подсказывается особенностями плазмы как состояния вещества.

 Известно, что  плазма – это ионизированный газ, содержащий практически одинаковое количество положительно и отрицательно заряженных частиц. Свободные и двигающиеся хаотически частицы в плазме помимо заряда обладают собственным магнитным моментом, а также вращательным моментом (спином). Плазма характеризуется высокой электропроводностью, сильно взаимодействует с внешним магнитным полем и может легко им управляться.

      Отметим, что заряженные частицы, слагающие плазму звезд, ядер галактик, супергалактик и Начала должны качественно отличаться. В общем случае они должны обладать в каждой иерархически старшей сфере более высокими (примерно в 1000 раз) энергиями.

      В этой связи Непомилуев предполагает, что в некотором объеме плазмы родительского тела под воздействием мощного, возможно сфокусированного, магнитного поля родительского тела, спины всех заряженных частиц как магнитные стрелки принимают одинаковое направление, ориентированное против внешнего магнитного поля, вследствие чего хаотическое тепловое движение частиц должно прекратиться (должна понизиться температура плазмы) и разно заряженные частицы под действием кулоновских сил должны сначала соединиться в дипольные пары, которые затем, образуя быструю цепную реакцию, объединяются в сферу.