09.02.2008   l   14:09
07.08.2006
Стабилизация Метагалактики – миф или реальность?

Как известно, стратегическая цель утиного движения популярно изложена устами актёра Льва Дурова в замечательном киносценарии “Друг Утят”.  Говорится там следующее:

«При современном уровне исследований средней плотности вещества во Вселенной не совсем ясна динамика ее развития.  Либо Вселенная продолжит расширяться и постепенно наступит тепловая смерть, либо через несколько десятков миллиардов лет начнется обратное сжимание материи в первичную точку.  И тот и другой вариант развития событий не устраивает утят.  Наша цель заключается в стабилизации Метагалактики с амплитудой бесконечных колебаний в радиусе, не более чем на порядок превосходящем современный.  Временной интервал колебаний предполагается установить в районе десяти–двадцати миллиардов лет.  Это обеспечит неограниченную во времени фиксацию современных свойств физического мира, что в конечном счете создаст максимально благоприятные условия для функционирования, рекреации и воспроизводства утят.

Таким образом, стратегической целью утят является стабилизация Метагалактики.»

Специалисты легко узнают в этом сценарии известные им научные веяния.  Следует лишь уточнить, что наблюдения и открытия последних лет семи практически полностью исключили возможность обратного сжатия Вселенной, оставив, таким образом, единственный вариант её будущего в виде “тепловой смерти”.  Столь мрачная перспектива устраивает далеко не всех, и попытки пересмотра этого вселенского сценария продолжаются до сих пор.  В 1993 году английские астрофизики Фрэд Хойл и Джеффри Бэрбидж 1 совместно с их индийским коллегой Джайантом Нарликаром 2 предложили альтернативную, квази-стабильную космологию.  Её основная идея состоит в том, что Вселенная расширяется не монотонно, а с колебаниями скорости расширения, обусловленными периодическим рождением материи.  Расширение Вселенной действует в сторону понижения средней плотности вещества, а рождение материи действует в сторону её повышения.  Предполагается, что в среднем эти факторы компенсируют друг друга, что делает Вселенную квази-стабильной и бесконечной во времени.  Для удовлетворительного соответствия данным наблюдений временной масштаб колебаний должен быть сравним с хаббловским временем, то есть быть в районе 10–20 миллиардов лет.

Однако, для принятия новой модели мира прежде всего необходимо конкретизировать механизм рождения материи, что представляет собой непростую задачу.  На помощь утятам неожиданно приходит дополнительное, четвёртое измерение пространства.  Хотя само по себе оно непосредственно не наблюдаемо, его наличие способно изменить динамику расширения наблюдаемой Вселенной радикальным образом.  Для некоторых вариантов теории выясняется, что пространственная плотность энергии в принципе не может опуститься ниже определённого критического уровня.  Как только в ходе расширения плотность вещества приближается к этому значению в какой-либо области Метагалактики, в ней стремительно возрастает искривленность пространства-времени, в результате чего там автоматически начинается процесс квантового рождения элементарных частиц.  За определённое время плотность нарождающегося таким образом вещества уходит вверх от критического значения.  Начинается цикл спокойного расширения Метагалактики вплоть до следующего критического понижения плотности.  В итоге сама собой возникает картина, очень напоминающая квази-стабильную космологию.  Об этом автор данной заметки вместе с коллегами опубликовал статью на английском языке 3, в выводах которой так и говорится:

«Быстро меняющаяся геометрия пространства-времени вблизи спокойной сингулярности может, помимо поляризации вакуума, приводить к квантовому возбуждению полей, не связанных с гравитацией конформно. [...] Предварительная оценка, сделанная нами в этой работе, показывает, что при достаточной интенсивности этого процесса расширение Вселенной в поздние времена будет напоминать квази-стабильную космологию с параметром Хаббла демонстрирующим колебания вокруг постоянного значения.»


В настоящее время работает в Калифорнийском университете в Сан Диего, США.
Ученик Фрэда Хойла; образование получил в Кэмбридже.
http://arxiv.org/abs/gr-qc/0510104

(Рerseus)