104 (Вселенная без сингулярностей)

9

А.Ф. Земченко

ВСЕЛЕННАЯ БЕЗ СИНГУЛЯРНОСТЕЙ.

Принятая в настоящее время теория происхождения вселенной предполагает, что её вещество, а вместе с ним и пространство, 15-20 млрд лет назад путем чудовищного взрыва вырвались из точки , соответствующей по своим размерам геометрическому кванту (10 см ) или даже меньшей, вплоть до нуля. После этого пространство непрерывно расширяется, однако, если средняя плотность вещества лежит выше некоторого порога, то вселенная с какого-то момента начнет сжиматься и закончит существование снова при нулевых размерах. Точки начала и конца этого процесса называются сингулярностями. Противоречия в теории Большого взрыва и результаты исследований физической природы вакуума позволяют рассмотреть другую модель происхождения и развития Вселенной , но из-за крайней радикальности нового подхода к его обдумыванию приглашаются лишь те исследователи, для кого размышления над тайнами природы являются способом проведения досуга.

В любой модели определяющим признаком Вселенной является её пространство. Пространство нашего мира трёхмерно. После возможных разногласий было признано, что пространство Вселенной реализовано именно в трёхмерном виде и ни эксперимент , ни теория практически не дают оснований «придираться» к такому пространству и что-то в нем улучшать. Исключение составляет только выполнение законов сохранения. Согласно теоремам Э.Неттер законы сохранения энергии, импульса и другие нерушимы не вследствие какой-то там неуничтожимости энергии, а вытекают просто из однородности пространства и времени. Здесь начинает проступать противоречие, так как само применение к пустому пространству и абстрактному нематериальному времени понятия однородности содержит в себе физическую некорректность . Напрашивается предположение: наши сведения о размерности и свойствах простиранства отражают только его геометрические свойства; физическая сущность пространства может быть более сложной.

Представления, которые при этом возникают, в принципе можно изложить коротко – реальное физическое пространство является материальным и одномерным. Это его свойство фундаментально и выражается в том, что метрика нашего пространства имеет размерность длины. И – все! Именно отсюда вытекают пространственные симметрии , выражающиеся в законах сохранения. И по этой же причине последние выполняются в геометрически неоднородных средах, вроде пространства , искаженного тяготением. Исходя из принципа дуализма в природе, такому пространству надо противопоставить антипространство с линейной размерностью –1 и нуль-пространство между ними. Этим будет подведена материальная база под фантастические проекты путешествий по антипространству и они теперь могут быть «реализованы». Сами же мы должны проявлять подозрительность по отношению к природе, которая «мыслит» более раскованно и потому только и существует, что в своих проявлениях превосходит все наши фантазии.

Надо, прежде всего, проанализировать, не является ли физический вакуум тем самым антипространством, образующим с физическим пространством естественный природный дуант. Достоинств у кандидата много: он вездесущ и неощутим, пропитывает наш мир наподобие всепроникающей субстанции и , участвуя во всех физических процессах, видимым образом на них не влияет. У вакуума много свойств, но сейчас надо выделить главное – как выглядит пространство вакуума? Оценивая имеющийся материал о природе вакуума можно предположить , что метрика его «пространства» имеет размерность энергии. Тогда в своем собственном «энергетическом» пространстве материя вакуума будет носить характер непрерывного поля энергии, в то время как в нашем «линейном» пространстве она предстанет в виде вещества или излучения. К сожалению, в нашем сознании нет никаких чувственных или логических образов, которые помогли бы представить совместное существование в каждой точке двух столь разных миров. Существование настолько тесное, что для осознания его реальности проще всего , кажется, представить его как раствор одного пространства в другом.

Но устрашающие свойства вакуума, известные из экспериментов, делают его не подходящим компонентом для картины сопряженных пространств. Зададимся вопросом: какой вакуум нам нужен для физического сочленения с пространством и посмотрим, какие из его известных свойств этому соответствуют.

В первом предположении поле вакуума должно быть электромагнитным; именно такое поле всегда выступает как конечный продукт деградации вещества, наиболее ярко проявляющейся при его аннигиляции. После этого надо распутать клубок противоречий, касающихся свойств и структуры вакуума. Из теории и экспериментов известно, что вакуум имеет бесконечную плотность и состоит из всех сортов частиц, находящихся, правда, в виртуальном состоянии. Вследствие этого

Вакуум обычно помещается куда-нибудь «за пространство» или ему приписываются неизвестные нам свойства, позволяющие ему не взаимодействовать с нашим миром. Но вакуум является все же компонентом нашей Вселенной и присутствует в каждой точке её пространства. Из тех же экспериментов следует: материя вакуума имеет одинаковую с нашим веществом природу, а путем преодоления больших энергетических порогов из вакуума можно извлечь обычные элементарные частицы.

Перечисленные противоречия устраняются, если представить вакуум как электрическое поле с низкой плотностью энергии . Только теперь надо будет сделать выбор между квантовым (дискретным) полем и непрерывным полем, похожим на квантовые жидкости. В первом случае будут воспроизведены известные свойства электромагнитного поля, поэтому рассмотрим второй случай. Не квантованное поле является стабильным и никуда не распространяется. Его кинетическая температура равна нулю. Оно находится в стабильном состоянии и участвует только в процессе расширения пространства, которое проявляется в нем только как постепенное уменьшение плотности энергии. В экспериментах с большими энергиями вакуум может взаимодействовать с пространством. При этом в среде, для которой сами понятия о координате, месте, скорости не имеют смысла, вся бесконечная энергия поля проявляется в точке взаимодействия, из чего и возникает представление о бесконечной плотности вакуума. В отношении энергетического потенциала нейтрального поля приходится ограничиваться приблизительными оценками. Так, если в нарождающейся Вселенной устанавливалось равновесие между веществом и полем, то в дальнейшем процесс расширения пространства сказывался на них одинаковым образом. Отсюда плотность энергии поля в наше время будет равна средней плотности вещества ( 10 г/см ), причем это нужно принимать как нижнюю границу, так как нужен ещё запас энергии для эволюции. Концентрируя в небольших объемах пространства импульсы с высокой энергией, можно на короткое время возбуждать поле вакуума, наблюдая появление излучений и пучков частиц. Однако никаких частиц из самого вакуума при этом не исходит; он, в данном случае, выполняет лишь роль среды, в которой частицы образуются из привнесенной энергии. Никаких реальных излучений, а тем более частиц вещества, вакуум с описанными свойствами ассимилировать не может. Любые возбуждения поля, инициированные или спонтанные, будут немедленно приобретать квантовую структуру и проявляться в пространстве.

При таком изложении свойств физического вакуума он может рассматриваться как равноправная с пространством составная часть Вселенной. Более того, исходя из принципа дополнительности, можно утверждать, что физическое пространство и вакуум составляют двуединую материальную субстанцию, и существуют только как её проявления. Субстанцию, подобную другим материально-двойным системам, таким, как «масса-энергия», «электро-магнитый» и другим.

Возникает даже ощущение того, как уже в недалеком будущем какие-то новые понятия и эксперименты покажут нам принципиальную невозможность существования материально-двойных систем типа «масса-энергия» в пустом геометрическом пространстве.

Последнее обстоятельство заставляет более подробно рассмотреть природу пространства. Анализ этот будет трудным, так как пространство ощутимо не взаимодействует с веществом и можно лишь перечислить ряд свойств, которыми оно должно обладать. Прежде всего надо отбросить понятие пустоты. Уже простое осмысливание этого понятия показывает, что абстрактная пустота, лишенная материального содержания как физическая реальность существовать не может. Далее. Совместное существование и взаимодействие пространства и вакуума должно подчиняться принципу дуализма, то есть, представляясь наблюдателю как разные виды материи, они изнутри должны быть неразличимы. Отсюда следует сделать предположение о единой электрической природе пространства и вакуума. Между собой они должны быть связаны принципом дополнительности. Тогда, если вакуум представляет непрерывное поле вырожденной энергии, то дополнительным к нему будет пространство, образованное веществом. Только не привычным конденсированным веществом, а вырожденным газом ,образованным мельчайшими дискретными сгустками энергии. Единичный такой сгусток следовало бы назвать ПЛАН`ком , так как первым же предположение ему надо приписать энергию, близкую к постоянной Планка. Эта постоянная является квантом наименьшего действия в природе и только частицу с энергией, лежащей между энергией электрона и постоянной Планка, разреженное электрическое поле может произвести при спонтанном превращении в вещество. Частицы-планки должны обладать соответствующей их энергии массой покоя, без чего они будут обращаться в свет. Планк должен иметь размеры. Здесь, однако, не следует спешить с определением его размерности, параметров и прочих особенностей, которыми исследователи оперируют при изучении вещества, так как уже на уроне мезонов наши представления о форме и размерах микрочастиц становятся некорректными. Планк – это пока еще «частица» с мягкой структурой; очень условно его можно представлять в виде сферического фронта волны с внутренним сгущением энергии и высокой неопределенностью линейных параметров. Поэтому его размеры и размерность – это почти виртуальное свойство протяженности, позволяющее скоплениям частиц формировать объемную пространственную плазму. Среда с подобной мягкой локализацией и дискретностью её компонентов будет даже в больших объемах однородной. Такое пространство будет гравитировать, и может быть этим объясняется существование во Вселенной слабого гравитационного потенциала, для которого не видится ни причин, ни других источников.

После сделанных пояснений можно рассмотреть сценарий рождения Вселенной, начало и конец которой не требует существования точек с заквантовыми свойствами. …Исчерпав ресурсы своего развития в предшествующем, теперь уже навсегда неизвестном, но тоже двойственном состоянии вроде «время-деньги», Вселенная перешла в новое состояние, которое по его главным компонентам следует определять как «пространство-поле». О характере этого перехода можно судить только по его последствиям. При таком радикальном преобразовании материи он, естественно был катастрофическим. Исходной компонентой этого процесса стала энергия представшая, по-видимому, в форме поля. Плотного, перегруженного энергией, но все же поля. Однако такое поле должно было в чем-то размещаться, где-то находиться. Тут возникает уникальный для космологии случай, когда ответ можно дать однозначно и точно: в прошлой Вселенной. Для нас сейчас важно осознать фактически наблюдаемый процесс, в котором энергия, как условие своего существования, немедленно начала генерировать пространство. Отложив подробное рассмотрение, заметим, что компоненты образующегося пространства должны соответствовать энергетике поля. Поэтому в условиях высокой плотности поля первичным пространством для неё стало плотное протовещество,, и лишь после существенного снижения плотности энергии возникли условия для образования легких частиц современного физического пространства. Образование протовещества сопровождалось выделением тепла, как при любых превращениях энергии. Поэтому уже на самой ранней стадии образования Вселенная становиться горячей.

Однако, ни образование пространства, ни конденсация энергии в протовещество не устраняют неравновесия между пространством и полем. Это неравновесие, как и сам процесс преобразования поля в пространство, является внутренней особенностью системы «пространство-поле», двигателем эволюции Вселенной, и упомянутый процесс будет продолжаться далее до полного исчезновения поля, за которым откроется переход Вселенной в следующую стадию развития. Теория Большого взрыва, как представляется, именно в этом месте уходит в сторону, конструируя Вселенную под вещество. Между тем, оно в развитии Вселенной лишь объективная случайность Достаточно предположить, чтобы предшествующая стадия отличалась несколько меньшей энергетикой и развитие процесса, не взирая на все наши огорчения, пойдет без образования вещества или оно будет возникать в примитивных неразвитых формах.

Образование и последующее расширение пространства дает возможность хотя бы в принципе обсуждать проблему бесконечности Вселенной, её объема и прочие относящиеся к этому вопросы. Однако, с позиции эволюции Вселенной самым главным выводом должно стать заключение о том, что за пределами горизонта видимости могут существовать области, находящиеся на разных, в том числе ранних стадиях развития. Поэтому нет никакой необходимости «раздувать» Вселенную путем продвижения пространства в её глубины; оно возникает спонтанно, как только в своем предшествующем развитии система достигает критических параметров преобразования. Отсюда, раннюю стадию Вселенной нельзя вталкивать в те «первые три минуты», которые космологическая теория на неё отводит. Действительно, в современной остывшей Вселенной процесс эволюции вещества от монстров с энергией 10 электрон-вольт завершился бы за несколько минут. Но в ранней Вселенной все частицы вещества находились в приблизительном равновесии со средой и в условиях, когда вещество и пространство не разлетаются, объем системы увеличивается только за счет расширения пространства, а вещество еще не консолидировано. Такое состояние «ранней стадии» может быть длительным и даже очаговым, не нарушая в дальнейшем изотропности реликтового излучения, которое возникает позже. Весь вопрос о возрасте Вселенной еще более расплывается, если квазары окажутся реликтами её прошлого состояния.

Описанная Вселенная рождается тихо и бесконфликтно; бурные процессы начнутся в ней тогда, когда в ходе разрастания пространства нарушится равновесие между веществом и полем и появятся хаотические потоки вещества и излучений, которые для наглядности в современной Вселенной не с чем сравнить. Полная однородность реликтового излучения и отсутствие направленных потоков вещества являются естественными особенностями такой Вселенной.