Космологическая сингулярность

Как гласит теория Большого Взрыва, с сингулярности начинается взрывной расширения Вселенной. В условиях очень высокой температуры вблизи сингулярности не могли существовать не только молекулы и атомы, но даже атомные ядра; существовала только смесь различных элементарных частиц.

 

После создания теории относительности, в 20-х годах прошлого века замечательный петербургский математик Александр Александрович Фридман одним из первых получил оригинальные решения уравнений общей теории относительности для всей Вселенной в целом. Анализируя полученные результаты и применяя их к новой теории гравитации Эйнштейна, профессор Фридман сделал сенсационное открытие. Он обнаружил, что уравнения имеют решения, которые описывают полностью замкнутый мир. Под действием гравитации в отдельных участках Вселенной материя может как бы «схлопнутися», образовав необычное пространство, замкнутый сам на себя. Далее ученый получил еще более неожиданный результат, который однозначно показывал, что Вселенная, заполненный тяготеющих веществом, должен расширяться или сжиматься. Полученные Фридманом уравнения для Вселенной развивается и увеличивается, лежат в основе всей современной космологии. Как же можно представить себе мир Фридмана? Возьмем глобус и насел его «плоскунамы», ползающих по поверхности и ничего не подозревают о существовании третьего измерения. Поверхность сферы образует особый двумерный мир. Он замкнут и в то же время безграничен, ведь по поверхности шара можно двигаться в любом направлении, не опасаясь встретить какую-то непреодолимую преграду. Представим теперь, что Академия наук плоскунив решила опытным путем проверить, безграничный или ограничен их вселенную. Приступив к измерению длины окружности сферы своего мира, академики плоскунив вскоре сильно бы удивились, ведь длина окружности, все возрастая по мере удаления от того места, где находились плоскуны-экспериментаторы, достигла бы максимума, а затем стала бы неуклонно уменьшаться, вплоть до нуля. Это однозначно продемонстрировало бы плоскунам, что их мир замкнут.

 

Удивительные вещи должны происходить в таком замкнутом мире. В таком мире действовали иные физические законы и сила взаимодействия между двумя зарядами менялась бы в другой пропорции от расстояния. Двумерные существа могли бы никогда не узнать, что находится внутри искривленной поверхности сферы, центр которой недоступен для наблюдений их двумерными приборами. Они могли бы построить модель Вселенной как целого, бесконечного, но конечного, содержащий конечное количество квадратных километров. Модель охватывала бы все, что доступно их чувствам и физическим приборам, но с точки зрения внешнего наблюдателя мир плоскунив составил бы лишь незначительную часть чего-то более масштабного. Очевидно, интересующий двумерных аборигенов, заключается в том, можно ли считать внутренность сферы с центром и охватываемый сферу внешнее пространство реально существующими, если до сих пор они себя никак не проявляли в сферическом мире и, возможно, никогда и не проявят? Некоторое время после создания модели Фридмана нестационарного расширяющегося вселенной казалась многим ученым нереальной. Однако соответствующие решения Фридмана были не только признаны автором теории относительности Эйнштейном, но и получили практическое подтверждение в наблюдениях знаменитого американского астронома Э. Хаббла. В 20-х годах прошлого века, после значительной серии астрономических исследований далеких галактик, он пришел к выводу, что галактические объекты удаляются от нас со скоростью, пропорциональной этой удаленности. Следовательно, чем дальше от нас галактика, тем выше ее скорость удаления. Соответствующий коэффициент пропорциональности является важнейшей космологической величине, получившей название постоянной Хаббла. Этот вывод Хаббл сделал на основе исследования физического эффекта Доплера - увеличение длин волн в спектре излучения источника в сторону красной части спектра для дальних галактик. Открытие Хабблом эффекта красного смещения, разбегания галактик лежит в основе концепции расширяющейся Вселенной. Согласно современным космологическими концепциями, Вселенная расширяется, но центр расширения отсутствует: из любой точки Вселенной картина расширения будет выдаваться тем же, то есть все галактики будут красное смещение, пропорциональное расстоянию до них. Собственно пространство будто раздувается.