Большое сжатие. Расширение или сжатие вселенной?! Тепловая смерть Вселенной
Мы повседневно сталкиваемся со сжатием в том или ином виде. Когда выжимаем воду из губки, упаковываем чемодан перед отпуском, пытаясь заполнить все пустое пространство необходимыми вещами, сжимаем файлы перед отправкой по электронной почте. Идея удаления «пустого» пространства очень знакома.
Как в космическом, так и в атомном масштабе ученые неоднократно подтверждали, что пустота занимает основное пространство. И все же крайне удивительно, насколько верно это утверждение! Когда доктор Калеб А. Шарф из Колумбийского университета (США) писал свою новую книгу «Масштабируемая Вселенная» («Zoomable Universe»), он, по собственному признанию, планировал использовать его для какого-то драматического эффекта.
Что, если мы сможем каким-то образом собрать все звезды Млечного Пути и установить их рядом друг с другом, словно яблоки, плотно упакованные в большой коробке? Конечно, природа никогда не позволит человеку подчинить гравитацию, и звезды, скорее всего, сольются в одну колоссальную черную дыру. Но, как мысленный эксперимент, это отличный способ проиллюстрировать объем пространства в Галактике.
Результат шокирует. Если предположить, что в Млечном Пути может быть около 200 миллиардов звезд, и мы щедро полагаем, что все они диаметром с Солнце (что завышено, поскольку подавляющее большинство звезд менее массивны и меньше размером), мы все равно могли бы собрать их в куб, длина граней которого соответствует двум расстояниям от Нептуна до Солнца.
«В космосе огромное количество пустого пространства. И это приводит меня на следующий уровень сумасшествия», – пишет доктор Шарф. Согласно наблюдаемой Вселенной, определяемой космическим горизонтом движения света со времен Большого Взрыва, текущие оценки предполагают, что существует от 200 миллиардов до 2 триллионов галактик. Хотя это большое количество включает в себя все маленькие «протогалактики», которые в конечном итоге сольются в большие галактики.
Давайте будем смелыми и примем их наибольшее число, после чего упакуем все звезды во всех этих галактиках. Будучи впечатляюще щедрыми, предположим, что они все размером с Млечный Путь (хотя большинство на самом деле намного меньше нашей Галактики). Мы получим 2 триллиона кубов, грани которых составят 10 13 метров. Поместим эти кубики в более крупный куб, и мы останемся с мегакубом с длиной сторон приблизительно 10 17 метров.
Довольно большой, правильно? Но только не в космическом масштабе. Диаметр Млечного Пути составляет порядка 10 21 метров, поэтому кубик размером 10 17 метров по-прежнему занимает всего 1/10 000 размера Галактики. Фактически, 10 17 метров – это около 10 световых лет!
Естественно, это всего лишь небольшая уловка. Но она эффектно указывает на то, насколько мал объем Вселенной, фактически занятый плотной материей, по сравнению с пустотой пространства, прекрасно охарактеризованной Дугласом Адамсом: «Космос велик. Действительно велик. Вы просто не поверите, насколько обширно, огромно, умопомрачительно велик космос. Вот что мы имеем в виду: вы, возможно, думаете, что до ближайшей закусочной далеко, но для космоса это ничего не значит.» («Путеводитель по Галактике для путешествующих автостопом»).
Однако уравнения теории относительности допускают также и другую возможность – сжатие. Имеет ли значение то, что Вселенная именно расширяется, а не сжимается?
Давайте представим, что наша Вселенная сжимается . Что изменится при этом в картине окружающего нас мира?
Чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать ответ на другой вопрос: почему ночью темно? Он вошел в историю астрономии под названием фотометрического парадокса. Суть этого парадокса в следующем.
Если во Вселенной всюду рассеяны , которые в среднем излучают приблизительно одинаковое количество света, то независимо от того, сгруппированы они в галактике или нет, они покрывали бы своими дисками всю небесную сферу. Ведь Вселенная состоит из многих миллиардов звезд, и, куда бы мы ни направили свой взор, он почти наверняка рано или поздно натолкнется на какую-нибудь звезду.
Иными словами, каждый участок звездного неба должен был бы светиться, как участок диска Солнца, так как в подобной ситуации видимая поверхностная яркость не зависит от расстояния. С неба на нас обрушивался бы ослепительный и жаркий поток света, соответствующий температуре около 6 тыс. градусов, почти в 200000 раз превосходящий свет Солнца. Между тем ночное небо черное и холодное. В чем же тут дело?
Лишь в теории расширения Вселенной фотометрический парадокс автоматически устраняется. Поскольку галактики разбегаются, в их спектрах происходит красное смещение спектральных линий. В результате частота, а значит, и энергия каждого фотона уменьшаются. Ведь красное смещение – это сдвиг электромагнитного излучения звезд галактики в сторону более длинных волн. А чем больше длина волны, тем меньшую энергию несет с собой излучение, и чем дальше галактика, тем сильнее ослабляется энергия каждого приходящего к нам фотона.
Помимо этого, непрерывное увеличение расстояния между Землей и удаляющейся галактикой приводит к тому, что каждый следующий фотон вынужден преодолевать несколько больший путь, чем предыдущий. Благодаря этому фотоны попадают в приемник реже, чем они испускаются источником. Следовательно, уменьшается и число приходящих в единицу времени фотонов. Это также приводит к понижению количества приходящей в единицу времени энергии. Именно поэтому ночное небо остается черным.
Поэтому, если представить, что Вселенная сжимается и сжатие это длится миллиарды лет, то яркость неба при этом не ослаблена, а наоборот, усилена. При этом, на нас обрушился бы ослепительный и жаркий поток света, соответствующий очень высокой температуре.
В подобных условиях на Земле жизнь, наверное, не могла бы существовать. Значит, мы отнюдь не случайно живем именно в расширяющейся Вселенной.
РАСШИРЕНИЕ ИЛИ СЖАТИЕ ВСЕЛЕННОЙ?!
Удаление галактик друг от друга в настоящее время объясняется расширением Вселенной, которое началось, благодаря так называемому «Большому взрыву».
Для анализа удаления галактик друг от друга, используем следующие известные физические свойства и законы:
1. Галактики вращаются вокруг центра метагалактики, совершая один оборот вокруг центра метагалактики за 100 триллионов лет .
Следовательно, метагалактика - гигантский торсион, в котором действуют законы вихревой гравитации и классической механики (гл. 3.4).
2. Так как Земля увеличивает свою массу , то допустимо предположить, что все остальные небесные тела или их системы (галактики), под воздействием собственной гравитации, также увеличивают свою массу, в соответствии с закономерностями, представленными в главе 3.5. Тогда, на основании формул из этой же главы, очевидно, что галактики должны двигаться по спирали, к центру метагалактики, с ускорением обратно пропорциональным расстоянию до центра метагалактики или же увеличению массы галактик.
Радиальное ускорение галактик при движении в направлении центра метагалактики вызывает удаление их друг от друга, что и было зафиксировано Хабблом и которое, до настоящих времен, ошибочно квалифицируется как расширение Вселенной.
Таким образом, на основании вышеизложенного, следует вывод:
Вселенная не расширяется, а наоборот - закручивается по спирали или сжимается.
Вполне вероятно, что в центре метагалактики располагается метагалактическая Черная Дыра, поэтому наблюдать ее невозможно.
При обращении галактик вокруг центра метагалактики по более низкой орбите, скорость орбитального движения этих галактик должна быть больше чем у галактик, двигающих по более высокой орбите. В этом случае галактики, в определенные мега интервалы времени, должны сближаться.
Кроме того звезды, имеющие наклонения собственных орбит к галактическому, гравитационному торсиону, должны удаляться от центра галактики (см. гл. 3.5). Этими обстоятельствами объясняется приближение к нам галактики М31.
В первоначальный этап возникновения космического торсиона он должен находиться в состоянии ЧД (см. гл. 3.1). В этот период космический торсион в максимальной степени увеличивает свою относительную массу. Следовательно, величина и вектор скорости этого торсиона (ЧД) также имеет максимальные изменения. То есть Черные Дыры имеют характер движения, значительно не соответствующим движению соседних космических тел.
В настоящее время обнаружена ЧД, которая приближается к нам. Движение этой ЧД объясняется вышеуказанной зависимостью.
Следует отметить противоречия гипотезы «Большого взрыва», которые по непонятным причинам не учитываются современной наукой:
По 2-му закону термодинамики, система (Вселенная), предоставленная сама себе (после взрыва) превращается в хаос и беспорядок.
В действительности, гармония и порядок, наблюдаемые во Вселенной, противоречит этому закону,
Любая частица, взорванного вещества с огромной силой, должна иметь только прямолинейное и радиальное направление собственного движения.
Всеобщее вращение в космическом пространстве всех небесных тел или их систем вокруг своего центра или других тел, включая метагалактику, полностью опровергает инерциальную природу движения космических объектов, полученную от взрыва. Следовательно, источником движения всех космических объектов не может быть взрыв.
- - как могли образоваться огромные межгалактические пустоты в космическом пространстве после «Большого взрыва»?!
- - согласно общепризнанной модели Фридмана причиной «Большого взрыва» было сжатие Вселенной до размера солнечной системы. В результате этого сверх гигантского уплотнения космического вещества произошел «Большой взрыв».
Последователи идеи «Большого взрыва» умалчивают очевидный абсурд в этой гипотезе - как смогла бесконечная Вселенная сжаться и уместиться в ограниченный объем размером, равным солнечной системы!?
, Большое сжатие (англ. Big Crunch , также употребляется термин «Большой хлопок» ) - один из возможных сценариев будущего Вселенной , в котором расширение Вселенной со временем меняется на сжатие, и Вселенная коллапсирует , в конце концов схлопываясь в сингулярность .
Обзор
Если Вселенная конечна в пространстве, и скорость расширения не превышает скорость убегания , то совместное гравитационное притяжение всей её материи в конце концов остановит расширение Вселенной и заставит её сжиматься. Вследствие возрастания энтропии картина сжатия будет сильно отличаться от обращённого во времени расширения. В то время как ранняя Вселенная была очень однородной, сжимающаяся Вселенная будет разбиваться на отдельные изолированные группы. В конце концов, вся материя коллапсирует в чёрные дыры , которые затем будут срастаться, создавая в результате единую чёрную дыру - сингулярность Большого сжатия.
Постоянная Хаббла определяет текущее состояние расширения Вселенной, сила гравитации зависит от плотности и давления материи во Вселенной, а их соотношение задаётся критической плотностью Вселенной. Если плотность Вселенной больше критической, то гравитационные силы остановят расширение Вселенной, и она начнёт сжиматься. Если же плотность Вселенной меньше критической, Вселенная будет продолжать расширяться, и сил гравитации будет недостаточно, чтобы остановить это расширение. Этот сценарий развития приведёт к результату, известному как «Большое замерзание», когда Вселенная остывает по мере расширения и достигает состояния энтропии [ ] . Некоторые теории говорят, что Вселенная может сжаться до состояния, с которого она началась, а затем произойдёт новый Большой Взрыв , и такие циклы сжатия-расширения будут продолжаться вечно
Наиболее заметная теория о том, как началась Вселенная Большого Взрыва, где вся материя сначала существовала как сингулярность, бесконечно плотная точка в крошечном пространстве. Потом что-то привело ее к взрыву. Материя расширилась с невероятной скоростью и в конечном итоге сформировала Вселенную, которую мы видим сегодня.
Большое Сжатие, как вы могли догадаться, противоположность Большого Взрыва. Все, что разлетелось по краям Вселенной, под воздействием силы тяжести будет сжиматься. Согласно этой теории, гравитация замедлит расширение, вызванное Большим Взрывом и в конечном итоге все вернется обратно в точку.
- Неизбежная тепловая смерть Вселенной.
Подумайте о тепловой смерти, как полной противоположности Большому Сжатию. В этом случае, сила тяжести не достаточно сильна, чтобы преодолеть расширение, так как Вселенная просто держит курс на расширение в геометрической прогрессии. Галактики отдаляться друг от друга, как несчастные влюбленные, и всеохватывающая ночь между ними становится все шире и шире.
Вселенная подчиняется тем же правилам, как и любая термодинамическая система, что в конечном итоге приведет нас к тому, что тепло равномерно распределится по всей Вселенной. Наконец, вся Вселенная погаснет.
- Тепловая смерть от Черных дыр.
Согласно популярной теории, большинство материи во Вселенной вращается вокруг черных дыр. Просто посмотрите на галактики, которые содержат сверхмассивные черные дыр в их центрах. Большая часть теории черной дыры предполагает поглощение звезд или даже целых галактик, как они попадают в горизонт событий дыры.
В конце концов, эти черные дыры поглотят большую часть материи, и мы останемся в темной Вселенной.
- Конец Времени.
Если что-то вечное, то это, безусловно, время. Есть ли Вселенная или нет, время все равно идет. В противном случае, не было бы никакого способа, чтобы различить один момент из следующего. Но что, если время упущено и просто замерло? Что делать, если не будет больше моментов? Просто один и тот же момент времени. Навсегда.
Предположим, что мы живем во Вселенной, время в которой никогда не заканчивается. С бесконечным количеством времени, все, что может случиться происходит со 100-процентной вероятностью. Парадокс же произойдет, если у вас есть вечная жизнь. Вы живете бесконечное время, поэтому все, что можно гарантированно произойдет (и произойдет бесконечное количество раз). Остановка времени тоже может случится.
- Большое Столкновение.
Большое Столкновение похоже на Большое Сжатие, но гораздо более оптимистично. Представьте себе, тот же сценарий: Гравитация замедляет расширение Вселенной и все сжимается обратно в одну точку. В этой теории, сила этого быстрого сжатия достаточна, чтобы начать еще один Большой Взрыв, и Вселенная начинается снова.
Физикам не нравится это объяснение, так что некоторые ученые утверждают, что, возможно, Вселенная не пройдет весь путь обратно к сингулярности. Вместо этого, она сожмется очень сильно, а затем оттолкнется от силы, подобной той, что отталкивает мяч, когда вы его ударяете об пол.
- Большой Разрыв.
Независимо от того, как заканчивается мир, ученые пока не чувствуют необходимость использовать (ужасно заниженное) слово «большой», чтобы описать его. В этой теории, невидимая сила называется «темная энергия», она вызывает ускорение расширения Вселенной, что мы и наблюдаем. В конце концов, скорости вырастут настолько, что материя начнет рваться на мелкие частицы. Но есть и светлая сторона этой теории, по крайней мере Большого Разрыва придется ждать еще 16 миллиардов лет.
- Эффект Метастабильности Вакуума.
Эта теория зависит от идеи, что существующая Вселенная находится в крайне нестабильном состоянии. Если вы посмотрите на значения квантовых частиц физики, то можно сделать предположение, что наша Вселенная находится на грани устойчивости.
Некоторые ученые предполагают, что миллиарды лет спустя, Вселенная будет на грани разрушения. Когда это произойдет, в какой-то момент во Вселенной, появится пузырь. Подумайте об этом как об альтернативной Вселенной. Этот пузырь будет расширяться во всех направлениях со скоростью света, и уничтожать все, к чему прикасается. В конце концов, этот пузырь уничтожит все во Вселенной.
- Временной Барьер.
Потому что законы физики не имеют смысла в бесконечной мультивселенной, единственный способ понять эту модель это предположить, если что есть реальная граница, физическая граница Вселенной, и ничто не может выйти за пределы. И в соответствии с законами физики, в ближайшие 3,7 млрд лет, мы пересечем временной барьер, и Вселенная кончится для нас.
- Это не случится (потому что мы живем в мультивселенной).
По сценарию мультивселенных, с бесконечными Вселенными, эти Вселенные могут возникать в или из существующих. Они могут возникать из Больших Взрывов, уничтожаться Большими Сжатиями или Разрывами, но это не имеет никакого значения, так как новых Вселенных всегда будет больше, чем уничтоженных.
- Вечная Вселенная.
Ах, вековая идея, что Вселенная всегда была, и всегда будет. Это одна из первых концепций, которую люди, создали о природе Вселенной, но есть и новый виток в этой теории, что звучит немного интересней, ну, серьезно.
Вместо сингулярности и Большого Взрыва, который положил начало самого времени, время мог существовать раньше. В этой модели, Вселенная циклична, и будет продолжать расширяться и сжиматься всегда.
В ближайшие 20 лет мы с большей уверенностью сможем сказать, какая из этих теорий наиболее соответствует реальности. И возможно, найдем ответ на вопрос, как наша Вселенная начиналась и как она закончится.
