Будущее Вселенной

В космологических моделях Фридмана предполагалось, что судьба Вселенной определяется борьбой двух противоположных сил – тяготения и кинетической энергии, полученной веществом в момент Большого взрыва. Критическая плотность вещества во Вселенной: ρ═3H²/8πG≈2×10^-29 г/см³, где H – постоянная Хаббла, G – гравитационная постоянная. Если плотность вещества Вселенной больше или равна критической, то Вселенная периодически будет расширяться-сжиматься. Исходя из общей массы Вселенной (10⁵⁸ г.) полный цикл равен 100 млрд. лет. При переходе от одного цикла к другому могут изменяться физические константы. Рост энтропии требует уменьшения продолжительности циклов.

Если Вселенная будет бесконечно расширяться, через 10¹⁵ лет планеты начнут отрываться от звезд, звезды от галактик. Через 10¹⁹ лет галактики распадутся, а звезды погибнут - превратятся в черные дыры, нейтронные звезды и черные карлики.

Если протон распадается, то через 10³³ лет Вселенная будет состоять из черных дыр, нейтрино и фотонов. Через 10⁹⁶ лет черные дыры испарятся и останутся фотоны ничтожной плотности и энергии (смерть Вселенной, возврат в физический вакуум).

Если протон не распадается, то примерно через 10¹⁵⁰⁰ лет звезды, не превратившиеся в черные дыры, остывая, станут нейтронными, а через лет они превратятся в черные дыры, которые за 10⁶⁷ лет испарятся и останутся фотоны и нейтрино почти нулевой плотности.

Открытое в 1998 году ускоренное расширение Вселенной подтвердило открытую космологическую модель. Наблюдения сверхновых звезд показали, что только первые 6-8 млрд лет Вселенная расширялась с замедлением. Таким образом, модели Фридмана описывают состояние Вселенной лишь первые 6-8 млрд лет.

Данные 2003 года показывают, что возраст Вселенной 13.7 млрд лет и пространство плоское. Примерно такой же возраст самых старых минералов, упавших на Землю из Космоса. Кривизна пространства, определяемая как отношение средней плотности вещества к критической, близка к 1, что характеризует плоскую Вселенную.

Антигравитация. Ученые пришли к выводу, что ускоренное расширение осуществляется за счет силы всемирного отталкивания – антигравитации, получившей название темной энергии, которая начала проявлять себя 5-7 млрд лет назад. В конце концов, действие темной энергии разорвет Вселенную, вещество которой разлетится со скоростью превышающей скорость света.

Источником антигравитации является космический вакуум. Во-первых, плотность космического вакуума одинакова в пространстве, постоянна во времени и не зависит от расширения Вселенной. Во-вторых, обладая положительной плотностью, космический вакуум обладает отрицательным давлением (этим свойством не обладают другие виды материи). Поэтому космический вакуум вызывает отталкивание. В-третьих, плотность космического вакуума не только не равна нулю, но и, похоже, превосходит плотность энергии всех остальных форм материи вместе взятых. По подсчетам на вакуум приходится около 67% энергии Вселенной, на темную материю (не взаимодействует с обычным веществом) – 29%, на обычное вещество (барионное, т.е. состоящее из протонов и нейтронов) – 4%, на излучение (фотоны, нейтрино, возможно, гравитоны и др.) – 0,03%. В-четвертых, космический вакуум не излучает электромагнитных волн (поэтому его и называют темной энергией). В-пятых, согласно теоретическим представлениям, он способен влиять на все остальные формы материи, а также на пространство и время, но при этом сам не испытывает их влияния. В частности, влияя на гравитацию, вакуум сам не поддается гравитационному воздействию.

По-видимому, на начальных этапах эволюции Вселенной плотность вещества превышала плотность вакуума, поэтому тяготение преобладало над отталкиванием, а расширение осуществлялось с замедлением. Если не проявятся какие-то неизвестные силы, будущее Вселенной будет определяться свойствами вакуума. Предполагается, что космический и физический вакуум (из квантовой механики) совпадают. Наука только начинает разбираться в свойствах вакуума.

Поиск по сайту: