Научная статья на тему 'ВАРИАНТ ОБОБЩЕННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ И ОЦЕНКА ЕЕ ВОЗРОСТА'

ВАРИАНТ ОБОБЩЕННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ И ОЦЕНКА ЕЕ ВОЗРОСТА Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
62
22
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Sciences of Europe
Область наук
Ключевые слова
НАУЧНАЯ КАРТИНА МИРА / РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ / РЕЛИКТОВОЕ ФОТОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ / СКРЫТЫЕ ФОРМЫ МАТЕРИИ / КОСМИЧЕСКИЕ ЧИСЛА ДИРАКА / ВОЗРАСТ ВСЕЛЕННОЙ / СИНГУЛЯРНОСТЬ

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Кошман В.С.

Рассмотрена модель однородной Вселенной при наличии в ней скрытых форм материи. На основе планковских величин и данных наблюдательной астрономии через космические числа реализован выход на закон Стефана - Больцмана и установлены зависимости энергетических параметров Вселенной от времени. Показано, что безразмерное планковское время можно оценить через произведение фотон - барионного отношения в степени три вторых на обратную величину безразмерной планковской температуры в степени три вторых. Результат количественной оценка возраста Вселенной совпадает с известными результатами по порядку величины. Аргументировано суждение о том, что сингулярность не является свойством Вселенной. Отмечено, что идея Леметра - Гамова о первичном термоядерном взрыве не исчерпала себя.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A VARIANT OF A GENERALIZED ANALYTICAL DESCRIPTION OF THE EVOLUTION OF THE UNIVERSE AND AN ESTIMATE OF ITS AGE

The model of a homogeneous Universe in the presence of hidden forms of matter is considered. On the basis of Planck quantities and observational astronomy data, the output to the Stefan - Boltzmann law is realized through space numbers and the dependences of the energy parameters of the Universe on time are established. It is shown that the dimensionless Planck time can be estimated in terms of the product of the photon - baryon ratio in power three second by the inverse of the dimensionless Planck temperature in power three second. The result of quantifying the age of the Universe coincides with the known results in order of magnitude. It is argued that singularity is not a property of the Universe. It is noted that The Lemaitre - Gamow idea of a primary thermonuclear explosion has not exhausted itself.

Текст научной работы на тему «ВАРИАНТ ОБОБЩЕННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ И ОЦЕНКА ЕЕ ВОЗРОСТА»

6. Чернин А.Д. Как Гамов вычислил температуру реликтового излучения, или немного об искусстве теоретической физики // Успехи физических наук. 1994. Т. 169. № 8. С. 889 - 896.

7. Вайнберг С. Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной / пер с англ. М.: Энергоиздат. 1981. 208 с.

8. Кошман В.С. Планковские величины, закон Стефана - Больцмана и гипотеза о рождении вселенной // American Scientific Journal. 2019. № 29. Vol. 2. P. 64 - 69.

9. Тредер Г. - Ю. Заключительное слово // Проблемы физики: классика и современность / пер. с нем. и англ. М.: Мир. 1982. С. 315 - 325.

10. Кошман В. С. О зоне ближайшего к сингулярности развития нашей Вселенной // Sciences of Europe. 2020. No.51. Vol. 1. pp. 29 - 31.

11. Кошман В. С. Второе начало термодинамики и космологическое расширение Вселенной // Sciences of Europe. 2020. No.47. Vol. 1. pp. 3 - 7.

12. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: Моск. ун -та.1988. 199 с.

13. Уолер Дж. Гравитация, нейтрино и Вселенная / пер. с англ. М.: Иностр. лит - ра. 1962. 404 с.

14. Горобец Б. Мировые константы «пи» и «е» в основных законах физики и физиологии // Наука и жизнь. 2004.№2. С. 64 - 69.

ВАРИАНТ ОБОБЩЕННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЭВОЛЮЦИИ ВСЕЛЕННОЙ И

ОЦЕНКА ЕЕ ВОЗРОСТА

Кошман В.С.

канд. техн. наук, доцент, Пермский государственный аграрно-технологический университет,

Пермь, Россия

A VARIANT OF A GENERALIZED ANALYTICAL DESCRIPTION OF THE EVOLUTION OF THE

UNIVERSE AND AN ESTIMATE OF ITS AGE

Koshman V.

Cand. Tech. Sci., Associate Professor, Perm State Agrarian and Technological University,

Perm, Russia

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена модель однородной Вселенной при наличии в ней скрытых форм материи. На основе планковских величин и данных наблюдательной астрономии через космические числа реализован выход на закон Стефана - Больцмана и установлены зависимости энергетических параметров Вселенной от времени. Показано, что безразмерное планковское время можно оценить через произведение фотон - барион-ного отношения в степени три вторых на обратную величину безразмерной планковской температуры в степени три вторых. Результат количественной оценка возраста Вселенной совпадает с известными результатами по порядку величины. Аргументировано суждение о том, что сингулярность не является свойством Вселенной. Отмечено, что идея Леметра - Гамова о первичном термоядерном взрыве не исчерпала себя.

ABSTRACT

The model of a homogeneous Universe in the presence of hidden forms of matter is considered. On the basis of Planck quantities and observational astronomy data, the output to the Stefan - Boltzmann law is realized through space numbers and the dependences of the energy parameters of the Universe on time are established. It is shown that the dimensionless Planck time can be estimated in terms of the product of the photon - baryon ratio in power three second by the inverse of the dimensionless Planck temperature in power three second. The result of quantifying the age of the Universe coincides with the known results in order of magnitude. It is argued that singularity is not a property of the Universe. It is noted that The Lemaitre - Gamow idea of a primary thermonuclear explosion has not exhausted itself.

Ключевые слова: научная картина мира, расширение Вселенной, реликтовое фотонное излучение, скрытые формы материи, космические числа Дирака, возраст Вселенной, сингулярность.

Keywords: The result of quantifying the age of the Universe coincides with the known results in order of magnitude. It is noted that The Lemaitre - Gamow idea of a primary thermonuclear explosion has not exhausted itself.

«За последнее время в науке все более и более встречает признание тот взгляд, что назначение ее должно ограничиваться обобщенным описанием фактов действительности»

Э. Мах

Настоящая работа является продолжением цикла статей, опубликованных автором в журналах ASJ и Sciences of Europe в период с сентября 2019 г., и её следует рассматривать не более как попытку обобщить ранее полученные результаты.

По свидетельству В.В. Казютинского [1], «несмотря на интенсивные исследования, до сих пор не

удалось построить в рамках теории А.А. Фридмана, достаточно адекватнуюмодель расширяющейся Вселенной, поскольку известные факты, необходимые для построения такой модели, либо недостаточно точны, либо противоречивы». В методологии науки факты (от лат. factum - сделанное, свершившееся) - это особого рода предположения, фиксирующие эмпирическое знание. Мир, в котором мы живем, полон удивительных фактов, но не всё, что кажется фактами, фактами является. О каких именно из них идет речь в работе [1] нам не известно. Разъясняя причину измерения неоднород-ностей реликтового излучения с борта космической обсерватории «Планк», О.В. Верходанов отмечает [2]: «Среди всех астрономических экспериментов, предложенных для изучения возникновения и эволюции Вселенной, особо выделяются исследования реликтового излучения». Однако на пути научного поиска, на наш взгляд, особый интерес прежде всего могут представлять три способствующих выходу на положительный результат факта [3 и др.]:

1. факт наличия во Вселенной остаточного фотонного излучения, или равновесного газа фотонов, который равномерно заполняет все её пространство (А. Пензиас и Р. Вилсон, Нобелевская премия по физике, 1978 г.);

2. спектр реликтового излучения, который с высокой точностью совпадает со спектром абсолютно черного тела с температурой близкой к абсолютному нулю и равной 2,725 K (Дж. Смут и Дж. Матер, Нобелевская премия по физике, 1992 г.), а также

3. вполне конкретная величина фотон - бари-онного отношения Zn = NEn/Nbn = 109.

По свидетельству Г.А. Лоренца, вопрос о черном излучении был одним из наиболее интересных и наиболее трудных вопросов физики 19 века. В 20 веке физики неожиданно для себя осознали, что абсолютно черное тело единственным образом (с поразительной точностью именно во Вселенной) реализовано самой Природой. Это случилось еще в весьма глубокой космологической древности. Подтверждением тому является и запись закона (уравнения) Стефана - Больцмана для объемной плотности энергии фотонного излучения и£ = ^ через безразмерные планковские величины:

(1)

энергии иЕ пропорциональна Т4: иЕ « Т4. Также и для планковского состояния Вселенной: и£РЬ « ТрЬ. Делим первое из выражений на второе и приходим к одной из форм записи уравнения (закона) Стефана - Больцмана.

На сегодняшний день известны планковские и современная величина температуры Вселенной и ее возможный возраст, а также метод анализа размерностей, термодинамический метод. Анализ размерностей приводит к оценкам по порядку величины, причём иногда получаются точные аналитические выражения [6]. И что примечательно, отмеченного минимума информации при наличии методов оказывается достаточным для продолжения научного поиска по восстановлению фрагментов научной картины мира.

Интерес представляют поиск, возможно, более надежных взаимосвязей между параметрами Вселенной, а также изучение природы и закономерностей процессов, протекавших в ней. Предполагаемая картина эволюции Вселенной подсказана отдельными, по - видимому, достаточно близкими к истине теоретическими положениями, чтобы стоило обстоятельно проверить их пригодность. Рассматривается коренное свойство нестационарной Вселенной - ее расширение с охлаждением - с глубинных физических позиций, что не требуют особой математической подготовки.

В качестве исходных положений приняты: во -первых, начальные параметры движения - это планковские величины времени Ьрь, объема УРЬ, температуры ТРЬ и энергии ирь, во - вторых, отдельные результаты астрономических наблюдений, а в -третьих, для предпочтительного набора элементарных частиц уравнения для интегральной объемной плотности энергии газов [4 и др.]

- фотонов

барионов

VPL \TpL'

Ub = ^ =U^-nb = ) (2)

° о ° Z3VpL\TpLJ v 7

. b возможно, нейтрино

UV f>(l)

uv= — =Uy^n.

возможно, гравитонов

= -^(^V

z3VpL\TpLJ

иЕ _ Уе-Урь_ (_м4 и£рь У-иеР1, \TplJ (Т -абсолютная температура). Почему здесь речь может идти о подтверждении свершившегося ранее события? Полагаем, что это возможно в той связи, что закон Стефана - Больцмана изначально установлен именно для чернотельного излучения [5]. В (1) планковские объемная плотность энергии и£РЬ, энергия иЕРЬ , объем УРЬ и температура ТРЬ отвечают планковскому времени £РЬ= 10-43 с. В данной связи естественно связанные между собой планковские величины как бы приобретают статус параметров планковского состояния Вселенной.

Выход на уравнение (1) отличается своей простотой. Действительно, для фотонного излучения согласно закона Стефана - Больцмана плотность

и = ££ = и(1)^п =

и9 v 9 Пв Z6 VpL (TpJ

(3)

(4)

Объемная плотность энергии и представляет количество энергии, приходящейся на единицу объема пространства. Суммарную объемную плотность энергии Вселенной (и) предполагаем возможным вычислить по формуле

и = и£ + иь + иу + ид (5)

Вклад в и от иных составляющих материи Вселенной не учитываем. Полагаем, что в своей совокупности уравнения (1) - (4) вскрывают глубинное проявление природы. Но при предельном переходе к настоящему моменту времени Ьп уравнения (3) и (4) не подтверждены данными астрономических измерений. Поэтому при описании полуэмпириче-

ской картины эволюции Вселенной будем соблюдать осторожность и постараемся отойти от излишней категоричности в суждениях.

Выделим отдельные характерные особенности приведенных выше уравнений:

В уравнениях (1) - (4) мы видим величины как средней энергии единичных элементарных частиц (1)

Щ , так и их объемных концентраций щ. Это отвечает известному мнению [7]: «Микро - и макромиры переплетены друг с другом и их нельзя разделить».

Отношения объемных плотностей энергии отвечают связи

= Трь ((Л

* иЕ иЕ иь г3 т ( )

В уравнениях (1) - (6) объем V, температура T, величины энергии и{ каждый из составляющих материи Вселенной, фотон - барионное отношение

Мь ( ть )

1/2

(7)

изменяются в своих естественных пределах.

На момент, предшествующий началу расширения Вселенной, планковская полная объемная плотность энергии космологически огромна:

_ (^\1/2 _ _

иРЬ — ( с ) — иеРЬ + иЬРЬ + иуРЪ + идРЬ —

10114ДЖ . (8)

м3

Со временем ситуация резко изменяется. В наши дни в энергетическом балансе Вселенной сопоставляемые энергетические величины щ (в Дж/ м3) отвечают согласованности вида

и£п — 10-14 < иЬп — ит — 10-11 < идп=10-8.

(9)

В энергетике Вселенной, как полагаем, доминирует энергия идп её гравитационной компоненты. В (9) числовые значения величин и£п и иЬп приняты по данным работы [8]).

Допущение вида

иеРЬ — иЬРЬ — иуРЬ — идРЬ (10)

при выводе формул упрощает их запись.

И если на начальном этапе космологической эволюции Вселенной в ее стремительно расширяющихся просторах и царил хаос, то внешне достаточно общая картина (даже если судить лишь по двум ее термодинамическим состояниям), к описанию которой простые формулы (1) - (10) имеют

непосредственное отношение, выглядит вполне упорядоченно, демонстрирует высокую степень и простоты и симметрии.

Как уже отмечалось, уравнения Стефана -Больцмана (1) отражает существенное: фотонное излучение возникло мгновенно с началом расширения Вселенной из ее планковского состояния и сохраняется в просторах Вселенной и по сегодняшний день. Параметрами формулы (1), характеризующими эволюцию Вселенной, являются ее объем V, температура T, плотность энергии излучения иЕ, а также начальные параметры движения: Урь- Урь и ТРЬ. Не будем отступать от этого правила и при дальнейшем выходе на родственные устойчивой связи (1) закономерности.

В простейшем выражении для плотности энергии фотонного излучения и£ выделяем функцию —, которую обозначаем как и„ = гг = -г: T=

—, которую обозначаем как ф£: и£= — = — *ф£Т. Аналогичное выражение записываем и для планковского состояния Вселенной: и£РЬ=

иЕРЬ

^ЕРЬ _

Урь

Трь = 'Феръ'Тръ. Делим первое из этих ра-

УРЬТРЬ

венств на второе и для рассматриваемых фиксиро-

иЕП

ванных величин выходим на соотношение -—

К-ЕРЬ

ФЕПТП

, в рамках которого

ФерьТрь

- иРьЧ>ЕпТп /11Ч

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

= —(11) Урь-УЕРиТрь

Опираемся на устоявшееся, уже вошедшее в

обиход. Космологическое время рассматриваем как вектор, направленный от прошлого к будущему. За начало отсчета времени принимаем планковское время ЬРЪ. Температура ТР1 при ЬРЪ —

10-43 с была порядка 1032 К, а при Ьп —

1019 с стала порядка 1 К. Аналогично, допуская это возможным, подходим и к объемной плотности энергии Вселенной (и£ — и£/У), а также к функции *ф£ — и£/Т. Вопрос космологического роста величин каждого из параметров и£ и V не затрагиваем. Численные значения параметров рассматриваемой физической системы, отвечающие планков-скому Ьрь и настоящему моментам времени, а также отношения их величин сведены в таблицу.

Таблица

Результаты сопоставления параметров

Параметр Момент времени р 1 п

Р\ ( = РЬ, п) планковский (1 = РЬ) настоящий (1 = п) Ррь

£/, с ~ 10-43 ~ 1019 ~102(1010)6

Т^.К ~ 1032 ~ 1 ~10-2(1010)-3

Дж/м3 •К ~ 1082 ~ 10-14 ~10-6(1010)-9

Обращаем внимание на характерную особенность приведенных в таблице космических чисел Дирака и записываем развернутое равенство

10-2/3 (^±)1/9 — 10-2/3 (^±)1/3 — 10-1/3 (£)1/6 — 1010 (12)

которое оказывается весьма информативным. Получаем

■ & (13)

■ъг (14)

(15)

Формулы (11), (13) - (15) удобны для выявления взаимосвязей между параметрами Вселенной. Получаем равенства

и

= Уерь( тпу

£П ур1 Ктр^

М

ц = 1 иЕРЬ ТП ™ 103 УРЬ Тр1 '

.. = 1 "ерь

^г-л

3/2

(

и.

= иЕРь( т у

урь УТрь' а также к уравнениям

Т _ 1 (*Р1.\1/2 ТРЬ £1/4 ( I )

= 1 иеРЬт р±\3/2 £3/4 уРитРЬ ( г )

2

(20) (21)

Ъ-ЕТ^Ы (22)

в которых содержание пропитано физическим смыслом. Наличие в (20) - (22) функции £, изменяющейся в пределах от планковской £РЬ = 1 до современной величины £„, подтверждает мнению о том, что во Вселенной, помимо наблюдаемых её фотонной и барионной составляющих присутствуют и скрытые формы материи.

Поскольку

Урь = К • ьрь = Ъу

1

I =

1

ъШ

( 1с51г3\1/4 1

1 Г1 £ Ск4 ) 11/2

• иР = а? —-

(23)

(24)

сделать более определенных выводов. В лабораторных условиях такие уравнения не встречаются. Формулы (23) и (24) с точностью до безразмерных множителей соответственно совпадают с известными решениями [7, 9, 10 и др.]

= (32 п3 Г в к4 ) г1!2

ишл 32п в &

3 с2 1

'.•П I

(16) (17)

* £И 10*ур1(^) (18)

Здесь безразмерным параметрам Вселен-

у., Т-п 1

ной —, — и-можно придать простой физиче-

ТР1 £р1. иЕРЬ

ский смысл: это имеющие непосредственное отношение к нашим дням соответственно температура, время и объемная плотность энергии фотонного излучения, выраженные в естественных единицах М. Планка (или безразмерные планковские величины). Принимая

£п = 104 (19)

и переходя в полученных выше соотношениях (16) - (18) к текущим величинам параметров, приходим к закону Стефана - Больцмана (1):

(25)

(26)

полученными в общей теории относительности для Вселенной Фридмана, заполненной излучением. Исходными при получении (25) и (26) является предположения о том, что, с одной стороны, отсутствует необходимость учета каких - либо начальных условий движения, а с другой, свойства Вселенной в каждый из моментов времени ее космологической эволюции одинаковы во всех точках и во всех направлениях. Космологический принцип дает возможность рассматривать такие характеристики модели Вселенной как давление р, плотность энергии ишл и температуру Т, лишь в качестве функций космологического времени г. По свидетельству автора [7], при выводе им формулы (25) принято «во внимание, что может существовать несколько видов излучения. Это отражается весовым множителем />. Формулы (25) и (26) считаются [7, 9, 10 и др.] справедливыми для ранней радиационно - доминированной стадии Вселенной. По мнению автора [7, с. 113] для современной эпохи в (25) «/не слишком отличается от единицы». Однако, если следовать (6), то данное суждение не отвечает реальной картине.

Принимая во внимание (1) - (6), (8). (10) и (22), для суммарной объемной плотности энергии Вселенной и (в долях плотности энергии фотонного излучения иЕ) можно записать

= £ (1 + 2 + £ ) и£ = £(1 + 2 + £ ) — (—) (27)

уРЬ \ТрЬ'

и = (-- + 2 + £ ) ^(Щ

(28)

Так что

£ & =

Подставляя £ из формулы (6), имеем

т^)' = № <30)

Из (30) можно выразить время г как функцию фотон - барионным отношения 2 = — = — и температуры Т Вселенной:

2

(29)

где ЬР1 - планковская длина, а Ъу, ЪтиЪ{ -структурные коэффициенты,

приводим уравнения (18) и (20) соответственно к виду

г = (31)

При числовых значениях Ьрь = 5,39-10-44 с, 2п = 109 [7, 10 и др.], ТРЬ = 1,41-1032 КиГ„ = 2,73 К из (31) имеем возраст Вселенной Ьп , то есть время, прошедшее с начала её расширения:

1,41-103 2,73

1017 с = 2 • 1010 лет,

что совпадает с известными оценками [6, 8, 11, 12 и др.] по порядку величины.

где а1 = Ъ^Ъ; и а2 = Ъ£Ъ;/Ъу - заведомо положительные множители. Без уточненной теории о величинах коэффициентов а1 и а2 мы не сможем

Ьп = 5,39-10"

•(10)2-(--!73Г) =6,37-

1

ЕП

т,

1

п

и

и

2

3

и

2

Согласно данным ОТО решения вида а(Ь) « Т-1 « Ь2/3 отвечают Вселенной, в основном заполненной веществом; а(1) — масштабный фактор, который можно считать пропорциональным расстоянию между двумя типичными скоплениями галактик [8, 13 и др.].

Заметим, что реализованная выше идея перехода от (30) к (31) для современной космологии не является новой. Так, рассматривая известные из ОТО модели ранней Вселенной, автор работы [13, с. 61] делает «важное замечание, которое выглядит очевидным»: «В однородном и изотропном мире плотность является функцией только одной переменной - времени. Уравнение для плотности можно обратить и выразить время как функцию средней плотности Вселенной. Так можно ввести определение времени Вселенной». Примером тому служит уравнение (26). Плотность массы р определяется по формуле А. Эйнштейна через плотность энергии u и скорость света в вакууме c. В космологии формула р = и/с2 относится к числу важнейших формул. В предлагаемом варианте аналитического описания эволюции Вселенной её космологическое расширение рассматривается как самое грандиозное газодинамическое течение в природе [14]. При его описании роль простейших газодинамических функций исполняют безразмерные план-ковские параметры. Новым в уравнении (28) является то, что безразмерную объемную планковскую плотность материи Вселенной (р/рЕрЬ) мы видим как функцию трех переменных безразмерных план-ковских величин: времени 1/ЬрЬ, температуры T / ТРЬ и фотон - барионного отношения 2 /2РЪ, где 2РЪ = 1.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Авторы электронного курса лекций по атомной физике [6] отмечают, что по теории Г.А. Га-мова на планковский момент времени «произошел «большой взрыв» и то, что осталось от него, мы наблюдаем в виде реликтового излучения». Рассматриваются три пары чисел: на планковский момент времени (Ьрь = 10-44 с; ТРЬ), на промежуточное мгновение (Ь0 — 1 с; Т0 = 1010 К) и на настоящий момент времени (£„ — 1017 с; Тп = 2,73К). Принимается допущение, что температура T и время t изменяются по закону Т ~ , вычисляется величина показателя степени V = 10/17 = 1/2. Далее вычисляется величина планковской температуры: ТР1 = Т0(10/1РЬТ — 1010 (1/10-44)1/2 = 1032 К = 1028 эВ и формулируется вывод: «Полученное значение энергии по порядку величины совпадает с энергией максимонов. Таким образом, на временах порядка ТРЬ действительно могли существовать частицы больших энергий». Тем самым, авторы [6] подходят к первичному атому Ж. Леметра (1930 г.) с нетрадиционной стороны.

Я.Б. Зельдович [12, с. 238], говоря о периоде ядерных реакций во Вселенной (1 с < Ь < 100 с), подчеркивает, что «выводы о ядерных реакциях при t = 1 с и позже практически не зависят от предположений о более ранней стадии, о природе кварков и антинуклонов и о том, достигалась ли когда -нибудь плотность больше 106 г/см3 и температура

выше 1010 градусов. Уже при указанных условиях все процессы идут быстро; какой бы ни был задан начальный состав, в этот момент произойдет почти мгновенное установление равновесия; система забудет начальный состав, дальнейшее развитие событий не зависит от предположений о том, что было при t < 1 с». Но если изучаемая нами физическая система что - то и «забыла», то в предстоящих исследованиях это нечто предстоит восстановить.

А.М. Черепащук и А.Д. Чернин [3, с.15] задаются вопросом и отвечают на него: «Естественно спросить: а что происходило во Вселенной до эпохи термоядерных реакций? С определенной степенью уверенности можно утверждать, что космологическое расширение имело место и в более ранние времена, когда возраст мира был много меньше одной секунды». Рассматриваемая космологическая схема охватывает эволюцию Вселенной от планковского мгновения tPL = 10-43 c до настоящего времени и затрагивает грани связки «причина

- следствие». Так, модель включает в себя и фотон

- барионное отношение Z = N£/Nb = (mbPL/mb)1/2. Тогда, если барионам массой mb1 предшествовали «планковские барионы» суммарной массой mbPL, то до начала эпохи термоядерных реакций в изучаемой физической системе протекали процессы подготовки к ней, а их завершил термоядерный взрыв (благодаря ему при радиоактивном распаде мгновенно возникли самые первые и фотоны числом Ne1 и нестабильные барионы числом Nb1). В конечном массиве реликтовых фотонов обширная группа фотонов первой волны числом Ne1 присутствуют и на сегодняшний день.

Результаты проведенного исследования позволяют выйти и на известный результат. Уравнение энергии (27) с учетом (6) записываем в виде

h *( £+2 + £)irt & (32)

а к объему V однородной Вселенной обращаемся как к шару радиуса R. Тогда по завершению эпохи ядерных реакций (то есть при постоянстве физических величин: U = const, £ = const и Z = const) имеем

1

T а ^ (33)

Соотношение (33) известно как закон падения температуры при адиабатическом расширении Вселенной [11]. По данным работы [11], связь вида T а R-1 Гамовым принята во внимание при теоретическом предсказании наличия во Вселенной реликтового излучения, названного так по предложению И.С. Шкловского, или космического микроволнового фона, как его часто называют на Западе. В первоначальном варианте теории Большого взрыва, при авторском обращении к истокам стрелы эволюции Вселенной Гамов полагал, что своим появлением фотонное излучение обязано реальному ядерному взрыву. В наши дни астрофизики утверждают, что это не так.

Вместе с тем, в науке об эволюции Вселенной обсуждается вопрос космологической сингулярности, то есть такого состояния Вселенной в её

начальный момент, для которого характерны бесконечные энергия и температура. И действительно, согласно известным космологическим решениям (25) и (26) при времени t, стремящемся к нулю: при t ^ 0, плотность энергии иизл и температура T обращаются в бесконечность: иизл ^ ж и Т ^ ж. Однако, скорее всего, сингулярность не имеет отношения к свойствам нашей Вселенной. По крайней мере, при записи известных космологических решений через безразмерные планковские величины бесконечности и нули при рассмотрении понятных нам параметров (а следовательно, и сингулярность) исчезают. Описание Вселенной, как физической системы, существенно зависит от начала отсчета времени. От сингулярности можно отойти, если отсчет времени расширения Вселенной вести от времени Планка ЬР1. Надеемся, что с развитием методов прецизионных измерений (и при тщательном их планировании) в просторах космоса удастся зарегистрировать реликтовые кванты фоновых нейтринного и гравитационного полей [15].

В заключении можно отметить следующее. Обращает на себя внимание особенность: при описании эволюции Вселенной методами ОТО, казалось бы, начальные условия движения не учитываются, но в полученных аналитически формулах при желании можно заметить их связь с начальным планковским состоянием Вселенной. Более того, М.В. Сажин [13, с. 75] свидетельствует: «Многие уравнения, с которыми космологи работают при описании ранней Вселенной, записаны в планков-ских единицах, что значительно упрощает запись и позволяет вычленять физический смысл задачи». Космологические задачи с «изюминкой»: не следует торопиться давать ответ, даже если на первый взгляд перспектива решения задачи кажется очевидной. Может быть следует отойти от мысли о рождении Вселенной из «пространственно - временной пены», а предпринять попытку изучить «внутриутробный» период развития Вселенной в согласие с идеей Леметра - Гамова о первичном термоядерном взрыве?

Литература

1. Казютинский В.В. Инфляционная космология: теория и научная картина мира // Философия науки и техники. 2000. Том 6. С. 22 - 30.

2. Верходанов О.В. «Планк»: новый шаг в понимании Вселенной // Земля и Вселенная. 2014. №1. С. 3 -21.

3. Черепащук А.М., Чернин А.Д. Современная космология: факты и идеи // Вестник Моск. ун - та. Серия З.Физика. Астрономия. 2008. С. 3 - 19.

4. Кошман В.С. К вычислению объемной плотности энергии гравитационного излучения Вселенной // Sciences of Europe. 2020. № 52. Vol. 1. P. 23 -27.

5. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Статистическая физика: учебное пособие. М.: Наука. 1983. 416 с.

6. Земцов Ю.К., Бычков К.В. Курс лекций по атомной физике [Электронный ресурс]. URL: herit-age.sai.msu.ru/ucheb/Zemcov/index.html (дата доступа 06.07.2020).

7. Девис П. Суперсила. Поиски единой теории природы / пер. с англ. М.: Мир. 1989. 272 с.

8. Девис П. Случайная Вселенная / пер. с англ. М.: Мир. 1985. 160 с.

9. Гинсбург В.А. Какие проблемы физики и астрофизики представляются сейчас особенно важными и интересными? // О физике и астрофизике: Статьи и выступления. М.: Наука. 1985. 400 с.

10. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной. М.: Изд - во Моск. ун - та. 1988. 199 с.

11. Чернин А.Д. Как Гамов вычислил температуру реликтового излучения, или немного об искусстве теоретической физики // Успехи физических наук. 1994. Т. 169. № 8. С. 889 - 896.

12. Зельдович Я.Б. «Горячая» модель Вселенной // Избранные труды. Частицы. Ядра. Вселенная. М.: Наука.1985. С. 237 - 244.

13. Сажин М.В. Современная космология в популярном изложении. М.: Едиториал УРСС. 2002. 240 с.

14. Кошман В.С. Космологическое расширение Вселенной как самое грандиозное газодинамическое течение в природе // American Scientific Journal. 2019. № 31. Vol. 1. P. 41 - 45.

15. Вайнберг С. Космология / пер. с англ. М.: ЛИБРИКОМ. 2013. 608 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.