"Порожній" Всесвіт - Сучасна космологія і проблема прихованої маси у Всесвіті

Що буде, якщо зі Всесвіту прибрати всю речовину? На перший погляд здається, що така операція абсолютно абстрактна і одержувана модель відповідатиме лише уяві теоретиків. Але це зовсім не так і нічого фантастичного або тим більше наївного в такій операції немає. В історії Вселеної, мабуть, був період, коли вона була практично порожня, вільна від звичайної фізичної матерії, і модель порожнього Всесвіту описувала тоді її еволюцію.

Вперше модель порожнього Всесвіту була побудована голландським астрономом В. де Ситтером в 1917 р. Віллем де Ситтер був, якщо так можна виразитися, "класичним астрономом". Він багато займався точним визначенням положення зірок на небі, небесною механікою, був одним з піонерів масових фотометричних наглядів зірок. Протягом десятиріч він вивчав рух супутників Юпітера, створив теорію цього руху, яку користуються дотепер. В. де Ситтер відразу оцінив те величезне значення, яке теорія Ейнштейна повинна мати в астрономії взагалі і в космології особливо. Модель Вселеної де Ситтера була опублікована в той же рік, що і модель Ейнштейна, і обидві ці моделі можна вважати першим досвідом вживання Загальної теорії відносності в космології.

Отже, слідуючи де Ситтеру, приберемо зі Всесвіту всю речовину. Помістимо в наш порожній Всесвіт дві вільні пробні частинки на відстані один від одного. Частинки називаються пробними, оскільки передбачається, що їх маси достатньо малі, щоб не впливати на їх відносний рух, а вільними вони називаються тому, що на них не діє ніяка сила, окрім гравітації. У Всесвіті це можуть бути, наприклад, дві галактики, розташовані достатньо далеко один від одного. Тоді негативна гравітація примушує обидві галактики рухатися один від одного з прискоренням, пропорційним відстані. Якщо по прискоренню знайти швидкість, а потім зміну відстані з часом, то легко показати, що відносна швидкість частинок-галактик стрімко наростатиме.

Таку залежність називають експоненціальною, вона виражає надзвичайно швидке зростання відстані від часу. Якій же можна зробити висновок? В "майже порожньому" Всесвіті, тобто в такій Вселеній, в якій можна нехтувати звичайним тяжінням галактик один до одного, галактики можуть придбати великі швидкості видалення один від одного. Такий висновок одержав де Ситтер в 1917 р. В цей час йому були відомі швидкості тільки трьох галактик, і він не міг прийти до якого-небудь певного висновку про справедливість своєї теорії. До сьогоднішнього Всесвіту модель де Ситтера навряд чи застосовна: динаміка Всесвіту визначається звичайним тяжінням речовини. Але ця модель виявилася важливою для опису далекого минулого Всесвіту, коли вона тільки починала розширятися.

Похожие статьи




"Порожній" Всесвіт - Сучасна космологія і проблема прихованої маси у Всесвіті

Предыдущая | Следующая