К положению в некоторых областях современной физики
153
В целом же вся Вселенная однородна и изотропна. Это базируется на двух постулатах.
Постулат 1. Наилучшим описанием гравитационного поля являются уравнения Эйнштейна, откуда и вытекает кривизна пространства-времени. (Этим постулируется факт, что лучше Эйнштейна уже никто и никогда ничего придумать не сможет).
Постулат 2. Во Вселенной нет каких-либо выделенных точек (однородность Вселенной) и выделенных направлений (Здесь тоже все ясно: никто не интересуется, существуют ли такие выделенные направления; раз в соответствии с постулатом их нет, значит, и искать не надо).
Поскольку уравнения Эйнштейна при равенстве нулю космологического члена приобретают простой вид, то это и свидетельствует о правильности и красоте теории Эйнштейна.
Космологическая постоянная X введена Эйнштейном в 1917 г. в свои уравнения, чтобы эти уравнения могли иметь решение, описывающее стационарную Вселенную, и удовлетворяли требованию относительности инерции. При X < 0 эти силы обеспечивают притяжение масс, а при X > 0 - отталкивание, возрастающее с увеличением расстояния, а не убывающее! Физический смысл введения космологической постоянной заключается в допущении существования особых космических сил, природа которых неизвестна, но это и неважно.
Поскольку требование стационарности Вселенной отпало в связи с открытием разбегания галактик, то Эйнштейн в 1931 г. отказался от космологической постоянной, которая до сих пор считается приближенно равной нулю, хотя допускается и другая возможность: космологическая постоянная крайне мала, но все же не равна нулю, а именно X ~ 10-55 см-2 .
В соответствии с представлениями Общей теории относительности полная масса Вселенной конечна и составляет
R V 32 п2
М = 2рп R = 4п2 — = X
3/2
х р
154
Глава 4.
Здесь R - радиус четырехмерного пространства замкнутой Вселенной. При X ~ 10-55 см-2 R = 3-1027 см.
Эйнштейн отмечает [3], что положительная кривизна пространства, обусловленная находящейся в нем материей, получается и в том случае, если X = 0, и что постоянная X нужна для того, чтобы обеспечить квазистатическое распределение материи, соответствующее фактическим скоростям перемещения звезд.
На этой основе в современной космологии рассматриваются главным образом две модели Вселенной. В одной их них кривизна пространства отрицательна или в пределе равна нулю. Пространство бесконечно, все расстояния со временем неограниченно возрастают. Это так называемая открытая модель. В другой - замкнутой модели кривизна пространства положительна, пространство конечно, но столь же безгранично, что и в открытой модели. В этой модели расширение со временем сменится сжатием. Начальные стадии для обеих моделей одинаковы -должно существовать особое начальное состояние с бесконечной плотностью масс и бесконечной кривизной пространства и взрывное, замедляющееся со временем, расширение.
Существует еще и третий вариант - вариант «горячей Вселенной», предполагающий высокую начальную температуру Вселенной, что также является постулатом. Из этого постулата вытекает, что при очень малых значениях начального времени не могли существовать не только молекулы или атомы, но даже и атомные ядра: существовала лишь некоторая смесь разных элементарных частиц, включая фотоны и нейтрино.
Если в самый «начальный момент, т.е. при t = 0 плотность р = ю, то уже при t = 0,01 с. плотность снижается до значения р = 1011 г/см3. В статье «Космология» [3] Наан пишет, что «.незнание того, что происходило при плотностях, намного превышающих ядерную (за первые 10-4 с расширения), не мешает делать более или менее достоверные суждения о более поздних состояниях, начиная с t = 0,01 с».
Основными наблюдательными фактами, подтверждающими не стационарность Вселенной и то, что она горячая, считаются
