Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

При сокращении радиуса Метагалактики значимость приливных сил и генерации гравитационного излучения неизбежно увеличивалась, так как они растут с уменьшением размера Метагалактики быстрее притяжения. Гравитационные феномены работают для систем любого состава — хоть для газа черных дыр, хоть для фотонного облака. Не исключено, что начальная Вселенная состояла только из гравитационных волн и фотонов. Рано или поздно, но в сжимающейся Вселенной первого цикла началась интенсивная генерация гравитационных волн, обеспеченная приливными неустойчивостями, нарушающими сферическую симметрию сжимающегося шара из той материи, которая имелась во Вселенной первого цикла. Рост гравитационного излучения приводил к уменьшению гравитационной массы сжимающейся Метагалактики и включению антигравитации. Первый Большой взрыв в Метагалактике сопровождался и появлением первой Большой Черной Дыры в центре Вселенной.

В настоящее время в каждом кубическом сантиметре Вселенной содержится 400–500 квантов реликтового излучения с температурой около 3 градусов Кельвина. При сжатии Вселенной в 1010 раз, до размера в несколько световых лет, концентрация реликтовых фотонов вырастет на 30 порядков, а температура фотонов достигнет 30 миллиардов градусов и станет достаточной для разбивания самых прочных атомных ядер и для генерации электронно-позитронных пар. Сжатие Вселенной первых циклов, без современной популяции звезд и черных дыр, могло быть сильнее, чем в настоящее время. Если минимальный размер Вселенной первых циклов был 0,1–0,01 светового года, то температуры реликтовых фотонов вырастали до десятков триллионов градусов, и их энергии хватало для генерации протонно-антипротонных пар. Возможно, большая часть барионной массы мира родилась именно тогда — в первых циклах Вселенной.

Наличие асимметрии при рождении барионов могло приводить к тому, что после аннигиляции осталась лишь небольшая часть обычных протонов. Проблема барионной асимметрии хорошо известна, и ее решение ищется в асимметрии процессов рождения протон-антипротонных пар. Модель циклической Вселенной не предлагает принципиально новых решений проблемы барионной асимметрии, но смягчает требования к такому решению. Периодичность Вселенной разрешает накапливать обычную материю в течение многих циклов, поэтому искомая асимметрия рождения протонов и антипротонов может быть гораздо слабее, чем это требуется в случае одноразовой Вселенной.

Начальная разреженная среда первого цикла постепенно перестраивалась внутри вновь образованной Вселенной к новому колебательному стационару со значительным количеством барионов, что было плюсом для развития сложных форм материи и разумной жизни. В ходе этой перестройки начальная энергия перераспределялась между гравизлучением, фотонами и барионной материей. Если период пульсаций Метагалактики зависел только от ее гравитирующей массы, куда не входит гравизлучение, то он мог уменьшаться из-за перехода части гравизлучения в энергию обычного вещества — до тех пор, пока период не вышел на стационар. Таким образом, происходила эволюция физических параметров: система двигалась к более эффективной генерации гравизлучения (и его поглощения), что ускоряло пульсации.

Космологическая эволюция, вероятно, сопровождалась стремлением к выравниванию плотности Вселенной. Действительно, в самых плотных частях сжатой Вселенной время замедляется, что дает возможность менее плотным областям с более быстрым течением времени «догонять» более плотные зоны. Кроме того, в плотных частях выше темп генерации гравитационного излучения (например, из-за более частого слияния черных дыр), что приводит к повышенной антигравитации в этих зонах и уменьшению их плотности при разлете.

Как эволюционировала Вселенная в случае постепенного накопления барионов? Если в начальных циклах плотность барионов в момент просветления среды (эпоха рекомбинации водорода, которая в нашем цикле случилась 380 тысяч лет после Большого взрыва) была мала, например всего 1 % от соответствующей плотности в нынешнем цикле, то неустойчивость Джинса приводила не к компактным шаровым скоплениям в 105 солнечных масс с размером около 100 световых лет (см. формулу (65) в Приложении II), а к более крупным коллапсирующим облакам в 1000 световых лет и в миллион масс Солнца. В этих небольших квазиэллиптических протогалактиках не было сверхмассивных дыр, которые формируют современный облик галактик. Возможно, что на первых циклах Вселенной работала известная иерархическая модель роста галактик, предполагающая их укрупнение через взаимные слияния. Такие протогалактики уже могли образовывать космические светила, в том числе звезды Вольфа — Райе[20], которые взрывались как сверхновые, превращаясь в черные дыры. Через несколько сот циклов эти дыры выросли до сверхмассивных черных дыр, которые изменили сценарий эволюции галактик с медленного иерархического на быстрый аккреционный. В результате двумерной и трехмерной аккреции на сверхмассивные черные дыры возникли спиральные и эллиптические галактики, и Вселенная приобрела современный вид. Возможно, количество черных дыр и их распределение по массам стало оптимальным для максимальной эффективной генерации гравитационного излучения перед Большим взрывом и для нужной степени фотодиссоциации атомных ядер.

Хотя внимательный читатель может сам определить разницу между надежно установленными фактами и свободными рассуждениями данного раздела, еще раз подчеркнем, что наши соображения о первых циклах Вселенной сугубо умозрительны, хотя и учитывают результаты, полученные в рамках циклической космологии. Эти размышления должны служить лишь мотиватором для развития более детальных и строгих моделей эволюции компонент Вселенной от первых циклов до современного состояния. Только тогда можно будет установить, какие из высказанных мыслей оказались правильными, а какие — нет.

21.2. Каким будет будущее Вселенной и финал человечества?

Возникает и уничтожается не космос, а его состояния. В случае если космос один, возможность того, что, возникнув однажды, он уничтожится совершенно и никогда больше не вернется назад, исключена.

Аристотель

...Ты, гром,

В лепешку сплюсни выпуклость вселенной

И в прах развей прообразы вещей...

У. Шекспир. «Король Лир» (перевод Б. Пастернака)

Даже самый отважный из нас робеет перед собственным знанием.

Ф. Ницше (1888)

Каким новая циклическая теория рисует будущее Вселенной? Гипотеза тепловой смерти более не работает, и вечного угасания Вселенной не будет. Вероятнее всего, Метагалактика будет стабильно и бесконечно пульсировать внутри стационарной Мегадыры. Если никаких «протечек» в нашей замкнутой Вселенной нет, то ее масса и энергия будет сохраняться вечно, а распределение этой энергии между компонентами и их циклическая эволюция уже устоялись к текущему циклу и вряд ли претерпят существенные изменения в обозримом будущем. Вторжение другой вселенной в нашу Вселенную, аналогичное слиянию двух черных дыр, можно считать маловероятным событием. Кроме того, такое событие кардинально ничего не изменит в обсуждаемой картине. Как после слияния двух дыр и всплеска гравитационных волн образуется более крупная черная дыра, так и слившиеся вселенные после нескольких нестандартных циклов и хаотических колебаний придут к новому стационару: более крупной Вселенной с пульсирующей внутри Метагалактикой, в которой распределение энергии между компонентами может измениться, но не принципиально. Сам момент вторжения другой вселенной будет замечен разве что дотошными астрономами, которые могут обнаружить, что далекие галактики в какой-то части