Сценарии вечной Вселенной опровергнуты

Согласно самой распространенной модели происхождения Вселенной, она родилась около 14 миллиардов лет назад в результате Большого взрыва. Но есть и сценарии, согласно которым наша Вселенная представляется вечной, то есть момента рождения у нее просто не было. Профессор Александр Виленкин, директор Института космологии в Университете Тафтса (Бостон, штат Массачусетс), проанализировал существующие сценарии вечной Вселенной и доказал, что все они противоречивы.

 

Согласно первому сценарию Вселенная представляется вечной и в среднем (постоянно) расширяющейся. Скорость расширения может меняться от одной области к другой, при этом могут наблюдаться даже периоды сжатия. Предполагается только, что сжатие компенсируется последующим расширением так, что объем Вселенной в среднем увеличивается. При этих условиях, построив геодезические линии – то есть проделав обратную экстраполяцию каждой точки по времени назад, – можно доказать, что как минимум одна геодезическая продолжена бесконечно далеко назад в прошлое быть не может. А для утверждения того факта, что Вселенная существовала не всегда, этого уже достаточно.

 

Второй сценарий вечного существования Вселенной - это периодическое сжатие и расширение. То есть Вселенная живет и расширяется, после чего сжимается до некоторого минимального объема и опять расширяется. Контраргумент против этого кроется в энтропии (мере беспорядка системы) – она должна всегда расти. И если мы возьмем Вселенную, раздуем ее, а потом схлопнем, то во второй раз мера беспорядка Вселенной будет значительно выше, чем до схлопывания. Так же происходит и со стеклянным стаканом, который падает и разбивается. До падения он представляет собой цельную конструкцию, а после него – набор осколков.

"Энтропия растет во времени, и если бесконечно долго подождать, то система придет к термодинамическому равновесию. А это означает, что никаких галактик и прочих наблюдаемых вещей не окажется – грубо говоря, все разобьется",  – комментирует профессорАлександр Виленкин.

 

Аргумент против такого сценария заключается в том, что наблюдаемая энтропия - это не энтропия в чистом виде, а ее показатель на единицу объема. Эта удельная энтропия может остаться невозрастающей или даже убывающей, если на каждом цикле размер Вселенной будет увеличиваться. И образовать звезды и галактики тогда можно. Но тогда Вселенная будет в среднем расширяться, а исходя из выводов первого сценария, мы уже знаем, что такая Вселенная вечной быть не может.

 

Итак, постоянно расширяющейся вечной Вселенной быть не может, сценарии как с осциллирующей, так и осциллирующей с ростом объема Вселенными тоже не работают. Причем основная теорема, почему эти сценарии противоречивы, заключается в невозможности проведения через расширяющуюся в среднем Вселенную геодезической линии. Значит, нужно придумать такой вариант, согласно которому теорему можно обойти:

 

"Такой сценарий был недавно предложен космологом Жоржем Эллисом. Альтернативная вечная Вселенная могла сначала, в течение бесконечно долгого времени, быть статичной, а расширяется она только последние 14 миллиардов лет. То есть в среднем такая Вселенная не расширяется".

 

Однако и на этот сценарий находится свое опровержение. Это далеко нетривиальное заключение, но можно доказать, что стационарная Вселенная оказывается не устойчивой по отношению к квантовым эффектам, и вероятность коллапса до сингулярного состояния отлична от нуля. Тогда получается, что не расширяющаяся Вселенная за бесконечно долгое время должна была схлопнуться. А этого, как мы видим на примере с нашей Вселенной, не произошло.

 

О доказательствах противоречивости сценариев вечной Вселенной профессор Александр Виленкин рассказал во время Гинзбурговской конференции по физике, которая прошла в ФИАНе с 28 мая по 2 июня 2012 года.