Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

получить в единственном случае: если бы на больших расстояниях гравитация приводила к отталкиванию между телами.

Стивен Хокинг (1985)

С чем же связано происхождение Вселенной — с особенностью или с неустойчивостью?

Г. Николис и И. Пригожин (1990)

Как возникла наша замкнутая Вселенная или Мегадыра с ее содержимым? Практически единственный разумный ответ, который возможен при нынешнем понимании космологии: Вселенная возникла вследствие огромной флуктуации. Если существовала бесконечная самогравитирующая среда с небольшой плотностью гравитационных волн и какой-то обычной материи (фотонов, барионов, электронов, нейтрино и т. д.), то всегда можно выделить объем, гравитирующая масса в котором будет достаточна для замыкания пространства или образования огромной черной дыры.

Если наша Вселенная — замкнутое пространство, как полагал в 1917 году Эйнштейн, то ее внешний радиус не меняется (из-за закона сохранения энергии), и вопрос о существовании чего-либо за границей Вселенной не имеет смысла.

Если же, следуя, например, Н. Поплавскому, принять, что Вселенная находится в черной дыре (в Мегадыре, по нашей терминологии), то ситуация осложняется, ведь черные дыры существуют в некотором пространстве, где могут двигаться и сливаться друг с другом. Если за границей Мегадыры существует другая вселенная, то она может столкнуться с нашей. Следовательно, в черную дыру могут проникать внешние наблюдатели, а также различные волны и вещество. Мегадыра может увеличиваться со временем; теоретически, из каждой дыры можно вырастить вселенную с достаточно богатым содержимым и даже с живыми организмами, которые, хотя бы изредка, будут задаваться вопросами космологической важности.

В рамках циклической космологии вопрос о происхождении нашей Вселенной упирается в два главных практических следствия:

1. Радиус Вселенной постоянен или растет от цикла к циклу?

2. Есть ли за границей Вселенной нечто, способное проникнуть внутрь нашей Вселенной?

Ньютоновская космология не допускала бесконечную однородную Вселенную, потому что из-за притягивающей гравитации такой мир является неустойчивым. Как мы показали ранее, коллапс гравитирующей системы вызывает всплеск гравитационных волн, уменьшение гравитационной массы и монопольную антигравитационную волну, которая приводит к расширению системы. Эта волна антигравитации распространяется наружу, уменьшая с расстоянием свою амплитуду как 1/R. Так как гравитационное притяжение падает сильнее: 1/R2, то на больших расстояниях будет наблюдаться следующая картина: пробное тело долгое время притягивается к нашей Вселенной из-за ее гравитации, а потом на него из нашей системы налетает антигравитационная монопольная волна, которая настолько сильна, что за короткое время отбрасывает тело на значительное расстояние, откуда оно снова начинает свое долгое падение. Возникает интересный вопрос: можно ли построить в рамках ОТО с помощью баланса гравитационного притяжения и дальнодействующей антигравитации, бесконечный, хотя и локально неоднородный, мегамир с локальными осциллирующими вселенными? Такой бесконечный мир, который можно назвать Мегавселенной, будет представлять собой набор из многих вселенных, свободно двигающихся или организованных в кластеры, а может и в кристаллическую структуру, где каждая вселенная занимает свой узел решетки. Отметим принципиальную разницу этой картины от инфляционного мультиверса, где законы физики широко варьируются между быстро размножающимися вселенными: в Мегавселенной все законы одинаковы. Фактически Мегавселенная — это и есть одна бесконечная вселенная, которой энергетически выгодно самоорганизоваться в пульсирующие подструктуры типа нашей Вселенной, число которых постоянно или меняется мало.

Вряд ли можно хоть с какой-то долей уверенности выбрать какой-либо из этих вариантов. В дальнейших рассуждениях мы будем рассматривать только нашу Вселенную (как мы делали и во всех предыдущих главах), полагая, что ее размер равен диаметру Мегадыры и не меняется. Вопрос о существовании чего-либо за границей нашей Вселенной неактуален, потому что там лежит область ненаблюдаемого (в данный момент несущественно, ненаблюдаемого принципиально или практически).

Итак, предположим, что Вселенная первого цикла возникла в результате гигантской флуктуации разреженной среды. Она, вероятно, совпадала с Вселенной нашего цикла по общей массе или энергии, но очевидно, что ее внутреннее содержание выглядело совсем по-другому. Как эволюционировало содержание Вселенной после ее образования?

Очевидно, что если гравитации среды было достаточно для замыкания Вселенной первого цикла, то этот цикл начался со сжатия вещества к центру вновь образованной Мегадыры. Отметим разительный контраст этого сценария с инфляционными и другими одноразовыми моделями Вселенной, которые стартуют от сверхплотного и компактного состояния мира. Циклическую многоразовую модель Вселенной логично начинать, наоборот, с максимально разреженного состояния, трудноотличимого от вакуума. Если не учитывать гравитацию, то такое состояние можно рассматривать как максимальное по энтропии. Но учет гравитации и возможного будущего образования гравитирующих сгустков и черных дыр кардинально меняет ситуацию: такое начальное состояние Вселенной можно считать минимальным по энтропии, потому что дальнейшая эволюция будет ее только увеличивать.

Начало последующих циклов Вселенной тоже правильнее отсчитывать не от Большого взрыва или от расширения плотного и горячего шара, который образуется в середине цикла, а с самого разреженного холодного состояния, возникающего в момент остановки расширения, перехода к минимуму энтропии и к сжатию нашей Метагалактики.

Что происходит при сжатии среды, в которой нет ни звезд, ни черных дыр, а присутствуют лишь гравитационные волны, фотоны и, может быть, какое-то количество элементарных частиц? Широко распространено мнение, что гравитация — это притяжение и только притяжение, которое возле сингулярности победить невозможно. Но реальность оказалась гораздо сложнее. Таблица IV кратко суммирует свойства четырех основных гравитационных феноменов. Как было детально рассказано в предыдущих главах, гравитационное притяжение нельзя победить никакой негравитационной силой, но можно победить другими феноменами гравитации, которая не сводится к притяжению.

Таблица IV. Гравитационные феномены, определяющие динамику циклической Вселенной

Гравитационный феномен Зависимость от радиуса В какой теории появился феномен За какие космологические процессы отвечает Антигравитация и гипергравитация 1/R Общая теория относительности Большой взрыв и ненулевую космологическую постоянную Гравитационное притяжение 1/R2 Теория Ньютона Гравитационную неустойчивость и коллапс Метагалактики Приливная сила 1/R3 Теория Ньютона Несимметричность коллапсирующей системы Гравитационное излучение 1/R5 Общая теория относительности Изменение гравитирующей массы сжимающейся системы

Начальное сжатие Вселенной первого цикла определялось практически только ньютоновским притяжением, потому что оно сильнее прочих на больших расстояниях — за исключением антигравитации и гипергравитации. Но эти феномены зависят от переменности гравитационной массы и были близки к нулю при начальном сжатии Вселенной из-за того, что генерация гравитационных волн в разреженной среде исключительно мала, а поглощение этих волн было практически пренебрежимо, потому что отсутствовали черные дыры — единственные эффективные поглотители гравитационных