Иван Пономаренко - Космология, становление и развитие вселенной, время, пространство, энергия

Космологическая сингулярность

Космологическая сингулярность – состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Космологическая сингулярность является одним из примеров гравитационных сингулярностей, предсказываемых общей теорией относительности (ОТО) и некоторыми другими теориями гравитации.

Возникновение этой сингулярности при продолжении назад во времени любого решения ОТО, описывающего динамику расширения Вселенной, было строго доказано в 1967 году Стивеном Хокингом. Также он писал:

«Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики».

Например, не могут быть одновременно бесконечными плотность и температура, так как при бесконечной плотности мера хаоса стремится к нулю, что не может совмещаться с бесконечной температурой. Проблема существования космологической сингулярности является одной из наиболее серьёзных проблем физической космологии. Дело в том, что никакие наши сведения о том, что произошло после Большого Взрыва, не могут дать нам никакой информации о том, что происходило до этого.

Попытки решения проблемы существования этой сингулярности идут в нескольких направлениях: во-первых, считается, что квантовая гравитация даст описание динамики гравитационного поля, свободного от сингулярностей, во-вторых, есть мнение, что учёт квантовых эффектов в негравитационных полях может нарушить условие энергодоминантности, на котором базируется доказательство Хокинга, в-третьих, предлагаются такие модифицированные теории гравитации, в которых сингулярность не возникает, так как предельно сжатое вещество начинает расталкиваться гравитационными силами (так называемое гравитационное отталкивание), а не притягиваться друг к другу.

Св. Августин утверждал, что время – это свойство вселенной, которое появилось вместе с ней самой. Поскольку однозначного научного объяснения такого парадокса не существует, Георгий Гамов предложил называть Августинской эпохой состояние Вселенной «до» и «в момент» Большого Взрыва. Такое состояние часто называется нулевой точкой или космологической сингулярностью».

Святой Августин – это конечно большой авторитет по всем вопросам и по времени особенно, тем более что он что-то там утверждал. Но почему Георгий Гамов не послушал другого авторитета Иммануила Канта, который утверждал довольно обоснованно, что время не физическое понятие, а придумано человеком, в основном для занятия наукой. Здесь Кант немного перебарщивает, конечно. Время придумано человеком не только для занятия наукой, но и для того, чтобы знать, когда вставать и когда спать ложиться, когда обедать и когда работать, то есть «время» человек придумал для своего удобства. Кроме того, этот кусок текста говорит о том, что писал его человек, начисто отравленный математическим формализмом, так как пишет, что вначале вселенная имела бесконечную плотность и бесконечную температуру. Настоящий физик не должен писать такого. Правда писатель этот ссылается на физическую теорию – Общую теорию относительности, она, мол, имеет такую предсказательную способность в точке, когда время равно нулю. Но по нашему мнению, из-за плохой предсказательной способности Общей теории относительности Хокингу надо было посчитать её несостоятельной, а не городить на её основе одну нелепость на другую и не умножать бесконечную плотность на бесконечную температуру.

Продолжим цитировать Википедию. «Первые три минуты. Первичный нуклеосинтез Основные ядерные реакции на этапе первичного нуклеосинтеза.

Предположительно, с начала рождения (или по крайне мере с конца инфляционной стадии) и в течение времени, пока температура остаётся не ниже 1016 ГэВ (10 −10 с), присутствуют все известные элементарные частицы, причём все они не имеют массы. Этот период называется периодом Великого объединения, когда электрослабое и сильное взаимодействия едины.

На данный момент невозможно сказать, какие же именно частицы присутствуют в тот момент, но кое-что всё же известно. Величина η является показателем энтропии, а также характеризует избыток частиц над античастицами:

В момент, когда температура опускается ниже 1015 ГэВ, вероятно, выделяются X– и Y-бозоны с соответствующими массами.

Эпоху Великого объединения сменяет эпоха электрослабого объединения, когда электромагнитное и слабое взаимодействия представляют единое целое. В эту эпоху идет аннигиляция X– и Y-бозонов. В момент, когда температура понижается до 100 ГэВ, эпоха электрослабого объединения заканчивается, образуются кварки, лептоны и промежуточные бозоны.

Настаёт адронная эра, эра активного рождения и аннигиляции адронов и лептонов. В эту эпоху примечателен момент кварк-адронного перехода или момент конфайнмента кварков, когда стало возможным слияние кварков в адроны. В этот момент температура равна 300—1000 МэВ, а время от рождения Вселенной составляет 10 −6 с.

Эпохе адронной эры наследует лептонная эра – в момент, когда температура падает до уровня 100 МэВ, а на часах 10 −4 с. В эту эпоху состав Вселенной начинает походить на современный; основные частицы – это фотоны, помимо них есть только электроны и нейтрино со своими античастицами, а также протоны и нейтроны. В этот период происходит одно важное событие: вещество становится прозрачным для нейтрино. Возникает что-то наподобие реликтового фона, но для нейтрино. Но так как отделение нейтрино произошло раньше отделения фотонов, когда некоторые виды частиц ещё не проаннигилировали, отдав свою энергию остальным, то и остыли они больше. К настоящему времени нейтринный газ должен был остыть до 1,9 К, если нейтрино не имеют массы (или их массы пренебрежимо малы).

При температуре Т≈0,7 МэВ термодинамическое равновесие между протонами и нейтронами, существовавшее до этого, нарушается и отношение концентрации нейтронов и протонов застывает на значении 0,19. Начинается синтез ядер дейтерия, гелия, лития. Спустя ~200 секунд после рождения Вселенной температура падает до значений, при которых нуклеосинтез более невозможен, и химический состав вещества остаётся неизменным до момента рождения первых звёзд».

Этот кусок текста восхитителен по бестолковости и алогичности. Вначале нам говорят, что к началу этих трёх секунд существования вселенной, все известные элементарные частицы уже присутствуют. И тут же строкой ниже говорится, что на этот момент невозможно сказать какие же именно элементарные частицы присутствуют на тот момент. А то, что они (эти пресловутые элементарные частицы) не имеют, кроме всего прочего, ещё и массы, это конечно шедевр. Потому, что он логичен с точки зрения релятивистской механики – по ней «масса» – это расчётная величина, а человека тогда, конечно же, не было и некому было рассчитать им эту пресловутую массу. Но шедевр этот нелогичен с точки зрения квантовой механики, так как утверждается, что все известные элементарные частицы уже присутствуют. Значит и бозон Хиггса, начиная с 2012 года уже присутствует. А раз так, то начиная с 2012 года все элементарные частицы не только должны, но и обязаны на тот период иметь массу. Воистину одну из этих наук надо упразднить, или релятивистскую механику, или квантовую механику, а лучше всего – обе.