Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

При сжатии Вселенной черные дыры сливаются друг с другом, порождая всплеск гравитационного излучения и уменьшение гравитационной массы Вселенной. Это уменьшение гравитационной массы обеспечивает антигравитацию, которая является динамической пружиной Большого взрыва. При расширении Вселенной черные дыры снова растут по массе, поглощая гравитационные волны и вызывая эффект гипергравитации. Черные дыры являются основной гравитирующей компонентой Вселенной, а гравитационные волны — ее основным энергетическим ресурсом, наоборот, не имеющим собственной гравитационной массы. Вселенная представляет собой своеобразный маятник в виде системы «черные дыры — гравитационные волны».

В случае обычного маятника реальная кинетическая энергия переходит в потенциальную гравитационную энергию (которая является псевдоэнергией), после чего происходит обратный процесс — и это обеспечивает циклическое колебание маятника. В случае Вселенной гравитационная масса популяции черных дыр быстро уменьшается, сбрасывая энергию в резервуар гравитационных волн, после чего происходит медленный обратный процесс превращения энергии гравитационных волн в гравитационную массу черных дыр. Первая часть этого циклического процесса обеспечивает Большой взрыв и расширение Вселенной, а вторая — растяжение поля галактик, характеризующееся эффектом положительной космологической постоянной, остановку расширения Вселенной и ее коллапс (рис. 8 и рис. 9 а, б, в).

Рис. 9а. Модель циклической Вселенной в черной дыре (современная стадия расширения). Стационарная черная Мегадыра содержит пульсирующую часть Вселенной с полем галактик, которая расширяется (ее граница отмечена штрихованной линией). Мы будем называть эту часть Вселенной Метагалактикой. Окружающая нас часть Вселенной показана кружком другого оттенка с границей из точек. Большая Черная Дыра в центре Вселенной пока мала, но расширяется, увеличивая свою массу

Рис. 9б. Модель циклической Вселенной в черной дыре (стадия сжатия). Большая Черная Дыра в ходе своего расширения остановила разбегание поля галактик (метагалактики), поглотила их и заставила двигаться к центру Вселенной. Сама БЧД продолжает расширяться, поглощая фоновые гравитационные волны, и асимптотически (в пределе) стремясь к размеру (и статусу) Мегадыры

Гравитационные волны рождаются при слиянии черных дыр, а при поглощении большими черными дырами они не уничтожаются, а «прячутся» внутри горизонта событий. Следовательно, должен существовать механизм, который физически уничтожает гравитационные волны. Таким механизмом может быть эффективная диссипация высокочастотных гравитационных волн в плотной среде максимально сжатой Вселенной.

Нужно отметить, что понятие черной дыры хорошо определяется для покоящегося внешнего наблюдателя. Для падающего наблюдателя ввести понятие черной дыры или горизонта событий уже значительно сложнее — он легко проникает сквозь поверхность черной дыры. В парадоксальное положение попадают наблюдатели в сжимающейся Вселенной (мы рано или поздно тоже окажемся в их роли): для небольших дыр, мимо которых эти наблюдатели пролетают, они — внешние, поэтому эти дыры для них обладают классическими

Рис. 9 в. Шесть этапов одного цикла нашей Вселенной: верхние три соответствуют периоду от Большого сжатия до нашего времени, а нижние три — будущему развитию Вселенной вплоть до начала нового коллапса. Одна из интересных проблем: сольется ли поверхность Большой Черной Дыры с поверхностью Мегадыры? Теоретически Мегадыра может немного подрастать благодаря поглощению излучения из внешнего пространства. Возможно, граница нашей Вселенной представляет собой многослойную структуру, медленно увеличивающую свой радиус

свойствами черных дыр. Внутренняя часть Метагалактики, куда летят все коллапсирующие наблюдатели, уже не является чем-то сторонним для них. Поэтому им трудно решить, является ли черной дырой какое-то скопление вещества впереди них.

Падающий наблюдатель будет легко преодолевать все встречающиеся на пути горизонты Шварцшильда в своем стремлении добраться до точки сингулярности, а вернее, до самого сжатого состояния Вселенной, за которым последует Большой отскок или Большой взрыв.

При обсуждении топологии Вселенной обычно утверждается, что гравитации наблюдаемого вещества недостаточно для замыкания нашего мира, даже с учетом темной материи. Оценки гравитирующей материи делаются прямым подсчетом материальных объектов — по их излучению, или поглощению, или гравитационному линзированию. Кроме того, возмущения гравитирующей среды отражаются в неоднородностях реликтового излучения, что дает еще один способ оценки самогравитации Вселенной.

Такой анализ приводит к выводу, что гравитационные волны, в предположении их самогравитации, являются несущественной космологической примесью. Но гравитационное излучение — весьма нетривиальный феномен, оно, согласно трактовке Эйнштейна — Эддингтона — Шрёдингера, не обладает собственным гравитационным полем и не дает вклада в флуктуации самогравитирующей среды, тем самым выпадает из такого анализа. Одновременно при взаимодействии с детектором гравитационная волна переводит свою негравитирующую псевдоэнергию в реальную энергию детектора, которая гравитирует.

Примерами гравитационных детекторов являются, например, свободно подвешенные зеркала в детекторе LIGO и такие абсолютные поглотители гравволн, как черные дыры. Черная дыра поймает гравитационное излучение и соответственно увеличит свою массу. Поэтому когда Большая Черная Дыра проглотит Млечный Путь, то мы по-прежнему будем считать, что плотность среды недостаточна для черной дыры. Но если учесть весь спектр фонового гравитационного излучения и подсчитать его энергию (с математической помощью псевдотензора), то полученная энергия будет достаточной для образования черной дыры. Фактически гравитационное излучение является недостающей и трудноуловимой компонентой для замыкания Вселенной.

Циклическая Вселенная похожа на великолепно отлаженный часовой механизм, в котором все жестко взаимосвязано и взаимозависимо. Выше мы рассмотрели три главные шестеренки этого механизма — три наиболее важных цикла, в которые вовлечены основные компоненты Вселенной:

1. Барионы — фотоны.

2. Барионы — черные дыры.

3. Черные дыры — гравитационные волны.

Конечно, космологические циклы существуют для всего — например, для атомов железа или золота, для галактик, звезд и т. д. Обычно они являются частью главных циклов, но могут образовывать и отдельные циклы.

Примечательной особенностью обсуждаемой модели является то, что она полностью построена на классической теории гравитации с привлечением хорошо проверенных фактов из квантовой механики и ядерной физики — как в случае эффекта фотодиссоциации атомных ядер. Для создания данной космологической теории не было сделано ни одного предположения вроде существования неизвестных сил, полей или размерностей, а также не было введено ни одной новой фундаментальной константы. Если в предполагаемых зависимостях и появляются феноменологические величины, то они имеют временный характер и будут в дальнейшем заменены на физические параметры, вычисленные в рамках более детальных моделей.

Квантовая гравитация оказалась ненужной для построения космологии и решения проблемы сингулярности. Это не означает, что квантовая гравитация не может быть построена. Вполне возможно, что такая теория будет создана и выявит новые глубинные связи между бозонами Хиггса, гравитирующей материей и искривленным пространством-временем. Но все основные пружины динамики Вселенной могут быть объяснены в рамках теории гравитации Эйнштейна (и даже ньютоновской динамики с обобщением на конечность скорости распространения гравполя) и уже развитой теории квантов и атомов. Вероятнее всего, любые будущие углубленные теории гравитации не окажут