Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

1. Она растет с каждым циклом, что проявляется в медленном росте Мегадыры. Если предположить, что в каждом цикле накапливается энтропии на уровне 1090 (энтропия фотонно-нейтринно-барионной составляющей) или 10104 (суммарная энтропия черных дыр, за исключением БЧД) — см. Приложение II, то Мегадыра с энтропией 10122 будет увеличивать свой радиус за каждый цикл на 10–18 или 10–32 часть радиуса. Это составляет (при радиусе Мегадыры в триллион световых лет) в первом случае около 30 световых секунд, или 10 миллионов километров, а во втором — 0,1 миллиметра. Характерное время изменения параметров такой квазициклической системы составит 1020–30 циклов, что практически не отличается от идеальной циклической системы.

2. Если закон сохранения энергии в рамках всей Вселенной выполняется, то масса и радиус Вселенной (то есть радиус Мегадыры) меняться не должны. Следовательно, энтропия не растет, а только циклически меняется. Уход энтропии на периферию мира исключает ее из наблюдаемых параметров Вселенной, тем самым гипотетическое накопление энтропии где-то за горизонтом событий для нас не играет никакой роли. В этом смысле замкнутая Вселенная предстает как идеальная термодинамическая система, которая работает бесконечно благодаря таким абсолютно непроницаемым (изнутри) мембранам, как поверхность черной дыры. Эта термодинамическая идеальная цикличность не исключает того, что внутренность Мегадыры (то есть состав Вселенной) может меняться от цикла к циклу, стремясь, например, к стационарному, устойчивому балансу между различными компонентами мира.

Мы склоняемся к тому, что более реален второй вариант энтропийной эволюции Вселенной. Таким образом, Большая Черная Дыра не только важный динамический механизм циклической модели, но и идеальный энтропийный маятник Вселенной.

13.2. Циклический баланс основных компонент Вселенной

Сегодня принято считать, что современное расширение — это один из многих циклов, через которые проходит закрытая Вселенная.

Дж. Силк (1980)

Дж. Силк в своей книге «Большой взрыв» (1980) предполагал, что Вселенная могла испытать около сотни циклов. Мы полагаем, что число космологических циклов гораздо больше — как минимум много сотен, иначе нельзя достичь наблюдаемого распределения черных дыр и других компонент Вселенной (см. Приложение II).

Приверженцы одноразовой модели Вселенной могут придумать механизм создания темной материи любой природы и на этом успокоиться. Перед сторонниками циклической космологии стоит гораздо более сложная задача: все компоненты осциллирующей Вселенной, включая темную материю, должны существовать в условиях изменения размеров мира на 10–11 порядков. Эти компоненты (и темная материя) не должны нарастать или уменьшаться от цикла к циклу — они в среднем должны быть стационарными. Под космологической стационарностью мы будем понимать приблизительное сохранение компонент Вселенной от цикла к циклу: например, в момент максимального сжатия состав и состояние Вселенной в разных циклах будут практически одинаковыми. Внутри цикла все составляющие Вселенной безусловно меняются в определенных пределах, взаимодействуя или перетекая друг в друга (см. рис. 8). Рассмотрим циклические преобразования материи в осциллирующей Вселенной.

Барионно-фотонный цикл

Этот красивый цикл атомов, барионов и фотонов, который реализуется в циклической Вселенной, был найден в середине XX века. Он был первым открытым космологическим циклом, который одновременно является самым важным для нас — живых существ, состоящих из атомов. В настоящий момент этого цикла в результате термоядерных реакций в звездном водороде во Вселенной образуются и накапливаются атомы достаточно тяжелых элементов, например углерода и кислорода, кремния и железа. Одновременно во Вселенной существует холодный фон из квантов электромагнитного реликтового излучения с температурой около 3 градусов Кельвина. Когда Вселенная остановится и начнет сжиматься, то температура реликтового излучения тоже начнет расти. При коллапсе Вселенной до размера в несколько световых лет температура фонового излучения увеличится до десятков миллиардов градусов. Это будут уже не фотоны, а гамма-кванты, которые обладают настолько большой энергией, что разбивают ядра любых химических элементов, включая самые прочные ядра атомов железа. Все атомные ядра распадаются в этой огненной среде и снова становятся газом из отдельных барионов — протонов и нейтронов (фактически «улемом» Гамова). «Улем» разбрасывается в ходе очередного Большого взрыва. Когда температура излучения достаточно упадет, то из протонов, нейтронов и электронов образуется водород и небольшое количество дейтерия и гелия. Из этой газовой среды возникнут звезды, которые снова будут накапливать ядра тяжелых элементов, необходимых для жизни и разума. Барионно-фотонный цикл замыкается — надежный и безотходный.

Барионно-чернодырный цикл

В осциллирующей (периодической) Вселенной все должно подчиняться циклам, причем взаимосвязанным. Например, барионное вещество не только взаимодействует с фотонами и друг с другом, оно, как было установлено в первой половине XX века, еще и порождает черные дыры в процессе звездной эволюции, а потом само поглощается растущими черными дырами. Как достигается стационарность барионной компоненты, если она проваливается в черные дыры?

В модели, где видимая Вселенная избавляется от самой Большой Черной Дыры, достигается и равновесие между черными дырами и барионным веществом: небольшие дыры все время поглощают его, но самая Большая Дыра снова освобождает почти все барионное вещество мира (для наблюдателей, которые попали внутрь этой самой большой дыры). На первый взгляд барионное вещество, которое попало в черные дыры звездных масс и в сверхмассивные дыры, не возвращается в наше пространство и остается невидимым, спрятанным внутри черных дыр. Но на самом деле, это вещество постепенно переходит от маломассивных дыр в самые массивные, а когда самые массивные из них сливаются в самую большую черную дыру, то значительная доля ранее поглощенного барионного вещества возвращается в кругооборот видимого вещества Вселенной. Таким образом, барионное вещество нашего мира существует как в виде видимого вещества звезд и туманностей, так и в виде невидимых барионов, спрятанных внутри черных дыр. При коллапсе и Большом взрыве границы черных дыр сливаются и перекрываются — видимо, в ходе этого малоизученного процесса часть барионов внутри крупных дыр освобождаются из-под горизонта событий внутренних, более мелких дыр.

Точно такое же рассуждение применимо и к ответу на вопрос: почему не растет (или не падает) количество фотонов от цикла к циклу? Или не увеличивается плотность гравитационных волн? Потому что суммарный объем популяции черных дыр не меняется от цикла к циклу (если его замерять в определенный момент цикла, например при максимальном сжатии), следовательно, они не могут вместить барионов, фотонов и гравитационных волн больше определенного количества.

Гравитационные волны генерируются черными дырами и образуют с ними отдельный цикл.

Чернодырно-гравволновой цикл[12]

Этот цикл самый новый и фундаментальный, потому что черные дыры и гравитационные волны являются основными компонентами пульсирующей Вселенной.