Вселенная без сингулярностей
Принятая в настоящее время теория происхождения вселенной предполагает, что её вещество, а вместе с ним и пространство, 15-20 млрд лет назад путем чудовищного взрыва вырвались из точки , соответствующей по своим размерам геометрическому кванту (10 см ) или даже меньшей, вплоть до нуля. После этого пространство непрерывно расширяется, однако, если средняя плотность вещества лежит выше некоторо
го порога, то вселенная с какого-то момента начнет сжиматься и закончит существование снова при нулевых размерах. Точки начала и конца этого процесса называются сингулярностями. Противоречия в теории Большого взрыва и результаты исследований физической природы вакуума позволяют рассмотреть другую модель происхождения и развития Вселенной , но из-за крайней радикальности нового подхода к его обдумыванию приглашаются лишь те исследователи, для кого размышления над тайнами природы являются способом проведения досуга.
В любой модели определяющим признаком Вселенной является её пространство. Пространство нашего мира трёхмерно. После возможных разногласий было признано, что пространство Вселенной реализовано именно в трёхмерном виде и ни эксперимент , ни теория практически не дают оснований «придираться» к такому пространству и что-то в нем улучшать. Исключение составляет только выполнение законов сохранения. Согласно теоремам Э.Неттер законы сохранения энергии, импульса и другие нерушимы не вследствие какой-то там неуничтожимости энергии, а вытекают просто из однородности пространства и времени. Здесь начинает проступать противоречие, так как само применение к пустому пространству и абстрактному нематериальному времени понятия однородности содержит в себе физическую некорректность . Напрашивается предположение: наши сведения о размерности и свойствах простиранства отражают только его геометрические свойства; физическая сущность пространства может быть более сложной.
Представления, которые при этом возникают, в принципе можно изложить коротко – реальное физическое пространство является материальным и одномерным. Это его свойство фундаментально и выражается в том, что метрика нашего пространства имеет размерность длины. И – все! Именно отсюда вытекают пространственные симметрии , выражающиеся в законах сохранения. И по этой же причине последние выполняются в геометрически неоднородных средах, вроде пространства , искаженного тяготением. Исходя из принципа дуализма в природе, такому пространству надо противопоставить антипространство с линейной размерностью –1 и нуль-пространство между ними. Этим будет подведена материальная база под фантастические проекты путешествий по антипространству и они теперь могут быть «реализованы». Сами же мы должны проявлять подозрительность по отношению к природе, которая «мыслит» более раскованно и потому только и существует, что в своих проявлениях превосходит все наши фантазии.
Надо, прежде всего, проанализировать, не является ли физический вакуум тем самым антипространством, образующим с физическим пространством естественный природный дуант. Достоинств у кандидата много: он вездесущ и неощутим, пропитывает наш мир наподобие всепроникающей субстанции и , участвуя во всех физических процессах, видимым образом на них не влияет. У вакуума много свойств, но сейчас надо выделить главное – как выглядит пространство вакуума? Оценивая имеющийся материал о природе вакуума можно предположить , что метрика его «пространства» имеет размерность энергии. Тогда в своем собственном «энергетическом» пространстве материя вакуума будет носить характер непрерывного поля энергии, в то время как в нашем «линейном» пространстве она предстанет в виде вещества или излучения. К сожалению, в нашем сознании нет никаких чувственных или логических образов, которые помогли бы представить совместное существование в каждой точке двух столь разных миров. Существование настолько тесное, что для осознания его реальности проще всего , кажется, представить его как раствор одного пространства в другом.
Но устрашающие свойства вакуума, известные из экспериментов, делают его не подходящим компонентом для картины сопряженных пространств. Зададимся вопросом: какой вакуум нам нужен для физического сочленения с пространством и посмотрим, какие из его известных свойств этому соответствуют.
В первом предположении поле вакуума должно быть электромагнитным; именно такое поле всегда выступает как конечный продукт деградации вещества, наиболее ярко проявляющейся при его аннигиляции. После этого надо распутать клубок противоречий, касающихся свойств и структуры вакуума. Из теории и экспериментов известно, что вакуум имеет бесконечную плотность и состоит из всех сортов частиц, находящихся, правда, в виртуальном состоянии. Вследствие этого
Вакуум обычно помещается куда-нибудь «за пространство» или ему приписываются неизвестные нам свойства, позволяющие ему не взаимодействовать с нашим миром. Но вакуум является все же компонентом нашей Вселенной и присутствует в каждой точке её пространства. Из тех же экспериментов следует: материя вакуума имеет одинаковую с нашим веществом природу, а путем преодоления больших энергетических порогов из вакуума можно извлечь обычные элементарные частицы.
Перечисленные противоречия устраняются, если представить вакуум как электрическое поле с низкой плотностью энергии . Только теперь надо будет сделать выбор между квантовым (дискретным) полем и непрерывным полем, похожим на квантовые жидкости. В первом случае будут воспроизведены известные свойства электромагнитного поля, поэтому рассмотрим второй случай. Не квантованное поле является стабильным и никуда не распространяется. Его кинетическая температура равна нулю. Оно находится в стабильном состоянии и участвует только в процессе расширения пространства, которое проявляется в нем только как постепенное уменьшение плотности энергии. В экспериментах с большими энергиями вакуум может взаимодействовать с пространством. При этом в среде, для которой сами понятия о координате, месте, скорости не имеют смысла, вся бесконечная энергия поля проявляется в точке взаимодействия, из чего и возникает представление о бесконечной плотности вакуума. В отношении энергетического потенциала нейтрального поля приходится ограничиваться приблизительными оценками. Так, если в нарождающейся Вселенной устанавливалось равновесие между веществом и полем, то в дальнейшем процесс расширения пространства сказывался на них одинаковым образом. Отсюда плотность энергии поля в наше время будет равна средней плотности вещества ( 10 г/см ), причем это нужно принимать как нижнюю границу, так как нужен ещё запас энергии для эволюции. Концентрируя в небольших объемах пространства импульсы с высокой энергией, можно на короткое время возбуждать поле вакуума, наблюдая появление излучений и пучков частиц. Однако никаких частиц из самого вакуума при этом не исходит; он, в данном случае, выполняет лишь роль среды, в которой частицы образуются из привнесенной энергии. Никаких реальных излучений, а тем более частиц вещества, вакуум с описанными свойствами ассимилировать не может. Любые возбуждения поля, инициированные или спонтанные, будут немедленно приобретать квантовую структуру и проявляться в пространстве.
Скачать реферат