История философии. Теория Всеобщего

2.3. Эволюция Вселенной. Возраст Вселенной

     Проблема  эволюции Вселенной является центральной  в естествознании. Она привлекает к себе исследователей различных  специальностей и биологов особенно. Это естественно, поскольку самое  главное звено в эволюции Вселенной? жизнь, разум. Какова их судьба в дальнейшем, в ходе эволюции Вселенной? или полное исчезновение, когда вся субстанция Вселенной через 1032 лет распадется до фотонов и нейтрино, или циклы развития Вселенной будут периодически повторяться.

     Осмысливание  процессов, происходящих во Вселенной должно проводиться с различных позиций. При этом не должно быть стереотипов, давления авторитетов, традиций.

     Общепризнанным  является тот факт, что Вселенная  около 13 млрд. лет тому назад находилась в состоянии сингулярности, состоянии бесконечно большой плотности? 1093 г/см3. Затем в результате Большого Взрыва она начала расширяться, и это расширение длится и в настоящее время.

     О расширяющейся Вселенной (а ее структурными единицами являются галактики) свидетельствует  красное смещение длин волн света, испускаемых галактиками в связи с их удалением от наблюдателя согласно эффекта Доплера. Это открытие В.М. Слайфера и Э.П. Хаббла (американских астрономов) не потеряло свое значение и в наше время.

     В.М. Слайфер и Э.П. Хаббл исследовали скорости движения галактик. Они показали, что ближайшие к нам галактики удаляются от нас со скоростями от нескольких сотен до тысяч км/с. Скорости галактик возрастают с увеличением расстояний до них. Это доказывает тот факт, что удаляющиеся галактики движутся по расширяющейся спирали (в искривлении их траекторий повинны силы тяготения) и наблюдается эффект, напоминающий вращательное движение тела? угловые скорости материальных точек (галактик) на различном удалении от оси вращения (в данном случае от наблюдателя) равны, а линейные возрастают пропорционально увеличению расстояния от наблюдателя (R 2/ R 1).

     В связи с открытием расширяющейся  Вселенной перед космологами  стал вопрос, как долго может длиться  этот процесс. Согласно релятивистской теории тяготения А. Эйнштейна и учения А. Фридмана (советского ученого) о нестационарности Вселенной, разбегающиеся галактики тормозятся силами гравитации. Было рассчитано с использованием уравнения Э. Хаббла, что если плотность вещества во вселенной равна 10/29 г/см3 (так называемая критическая плотность), то сил гравитации во Вселенной достаточно, чтобы ее расширение было заторможено, и согласно теории А. Фридмана сменилось на обратный процесс концентрацию галактик под влиянием сил тяготения.

     Однако  астрофизические расчеты показали, что плотность вещества во Вселенной ниже критической и составляет расч. = 3,0·10?31 г/см3. Если это так, то Вселенная обречена на бесконечное расширение.

     В настоящее время высказываются  мнения, что учтена не вся масса  во Вселенной, и что имеется еще так называемая «скрытая масса». Предположительно это может быть реликтовое нейтринное излучение. Однако последние работы в этой области не подтверждают эту гипотезу.

     При изучении данной проблемы обращает на себя внимание тот факт, что при разработке вопросов Механики Вселенной космологи прошлого и настоящего рассматривают астрофизические объекты только как источники гравитации, не учитываются процессы, происходящие в этих объектах, энергию их излучения. А она-то и составляет скрытую массу во Вселенной, поскольку энергия эквивалентна массе: Е = mс². Подсчитано, что 90...95% массы галактик сосредоточено в звездах. Рассчитано, что полная энергия излучения Солнца Е 0 равна 3,826·1026 Дж/с. Наша Галактика Млечный Путь обладает излучением приблизительно 1010 Е0, т.е. 3,826·1036 Дж/с.

     Если  бы галактика была неподвижна во Вселенной, то излучаемая ею энергия оказывала  бы на нее со всех сторон одинаковое воздействие. Но поскольку галактики  во Вселенной движутся по инерции  после Большого Взрыва, то воздействие излучения, по нашему мнению, на разные стороны «шара» будет разным согласно эффекта Доплера. Против направления движения оно будет большим, поскольку происходит смещение спектра излучения в фиолетовую область. Перемещающиеся в пространстве Вселенной галактики  это самотормозящиеся ракеты.

     Ближайшей от нашей галактики Млечный Путь считается галактика Туманность Андромеды. О расстоянии до этой галактики  и ее лучевой скорости, а также  знаке этой скорости в литературе имеются противоречивые данные, что, как выяснилось в последнее время, связано с особенностью движения Солнца в нашей Галактике.

     Можно использовать Туманность Андромеды  как гипотетическую модель ближайшей  гигантской галактики для иллюстрации  нашей идеи нового подхода к динамике процессов в Механике Вселенной, поскольку силы реактивного торможения не носят всеобщего характера, они строго индивидуальны для каждой галактики.

            В современной теоретической  космологии все еще занимают ведущее  место модели однородной и изотропной Вселенной. Таковы космологические модели Фридмана-Робертсона-Уокера (ФРУ), появившиеся в 20-х гг. нынешнего столетия. Средняя плотность вещества определяет, будет ли у трехмерного пространства положительная кривизна и конечный объем (замкнутая модель Вселенной), или же при бесконечном объеме это пространство окажется плоским (плоская модель), или обладающим отрицательной кривизной (открытая модель). В случае замкнутого мира расширение на каком-то этапе сменится сжатием, а плоский и открытый миры расширяются вечно.

            Помимо обсуждавшихся несоответствий между светимостью вещества и его динамикой (проблема темной материи), существует еще одно вопиющее несоответствие: возраст Вселенной в стандартных ФРУ-моделях получается меньше возраста шаровых скоплений и галактик. Теория строения и эволюции звезд, обширная и разработанная область теоретической астрофизики, хорошо согласуется с наблюдениями. Можно не сомневаться, что она достаточно уверенно оценивает возраст звезд. По оценкам разных исследователей  возраст старейших объектов в галактиках составляет от 14 до 17 млрд. лет.

Во ФРУ-моделях  возраст Вселенной Т обратно  пропорционален постоянной Хаббла H₀:

            T~H₀^-1 

            Эта постоянная входит в закон разбегания Хаббла: скорость далекого объекта V связана с расстоянием до него I соотношением V=H₀I. Хотя ее физическая размерность есть обратная секунда, принято выражать ее в 50-100 км∙с^-1∙Мпк^-1. Единственного мнения о ее точном назначении не было никогда. Но если последние двадцать лет большинство астрономов считали ее близкой к 50, то теперь новые данные склоняют многих к величине 80 км∙с^-1∙Мпк^-1. Помимо обратной постоянной Хаббла теоретическое значение возраста Вселенной зависит от модели, оно тем больше, чем меньше плотность вещества. Это говорит о том, что на плотность темной материи существует ограничение, ее нельзя наращивать слишком сильно. Наиболее популярными являются модели с критической суммарной плотностью темной и светящейся материи Ω=1. Здесь Ω – параметр плотности, равный по отношению средней плотности вещества во Вселенной к критической, при которой трехмерный мир является плоским. В этом случае возраст Вселенной выражается простой формулой:

      T~2/3H₀^-1 

            Когда космологи  надеялись, что численное значение Н₀ близко к 50 км∙с^-1∙Мпк^-1, то возраст Вселенной оказывался близким к 13 млрд. лет, что еще хоть как-то можно было совместить с возрастом шаровых скоплений, но для значения 80 возраст такой Вселенной получается слишком малым – примерно 8 млрд. лет.

            Резюмируя эти три  сюжета, можно сказать, что для  разрешения космологических проблем динамики и возраста нужно позволить силе тяготения спадать с расстоянием медленнее, чем по закону обратных квадратов, и как-то замедлить расширение Вселенной, не вступая при этом в противоречие с динамикой. Оказывается, достаточно предположить, что размерность пространства в космологических масштабах есть нецелое число меньше трех и что она может уменьшаться с ростом масштаба. При этом не потребуется никакая материя.

            Действительно “возрастание количества темной материи” говорит  лишь о более медленном законе падения силы тяготения с расстоянием. Предельным значением размерности могло быть число два. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Библиографический список

Раздел 1

1. Бердяев Н.А. О назначении человека – М: Республика, 1993.
2. Бердяев Н.А.  О русских классиках. Миросозерцание Достоевского. – М.: Высш.шк., 1993.
3. Бердяев Н.А.  Самопознание. Проблема человека. К построению христианской антропологии. – Л. 1991
4. Бердяев Н.А. Философия свободы: Смысл творчества. М. 1989.
5. Ермичев А.А. Три свободы Николая Бердяева.- М.: Знание, 1990.
6. Новикова М.В. Н.А. Бердяев о православном персонализме // Человек, 2003, №4, С. 123-127
7. Новейший Философский словарь: 3-е изд., исрав. – Мн.: Книжный Дом, 2003.
8. Хрестоматия по философии. – Учебное пособие. – М.: Проспект, 1996.

Раздел 2

1. Климишин И.А. Открытие Вселенной. – М., 1987.
2. Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. – М., 1988.
3. Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. – М., 1990.
4. Полак И.Ф. Как устроена Вселенная. – М., 1979.
5. Левитан Е.П. Эволюционирующая Вселенная. – М..1993.