Эйнштейн объясняет безграничность вселенной с помощью понятия гиперсферы. Искривлённое пространство по Эйнштейну замкнуто само в себе.
Авторы теории струн говорят, что браны в многомерном пространстве содержат в себе вселенные и могут пересекаться.
Тогда возникает вопрос: А в высших измерениях размеры вселенной ограничены? Вспомним, что математика и теоретическая физика не терпят бесконечности.
Но можно подойти к вопросу безграничности иначе. И путь может подсказать общая теория относительности.
Пространство и время в ОТО относительны. Большое рядом с нами, может оказаться маленьким в других условиях, например в сильном поле тяготения вблизи чёрной дыры.
Проникнуть сквозь горизонт событий нельзя, поскольку там замедляется время, масштабы длин сокращаются. Мы теоретически можем наблюдать, как объект падающий на чёрную дыру сокращается в размерах, замедляется и застывает в какой-то момент.
А что при этом мог бы видеть путешественник в чёрную дыру? Путешественник перед собой увидел бы бесконечное пространство в направлении горизонта событий. Но в какой-то момент этого путешествия окружающие условия станут непригодными для существования путешественника и даже для существования вещества…
Что запрещает существовать веществу вблизи чёрной дыры?
Плотность пространства
Гравитационный потенциал наблюдаемой вселенной приблизительно равен квадрату скорости света. Собственные гравитационные потенциалы массивных объектов отрицательны и вычитаются из среднего потенциала окружающего пространства. На горизонте событий гравитационный потенциал чёрной дыры максимален, а суммарный потенциал оказывается равным нулю. Сам суммарный потенциал можно рассматривать как показатель плотности пространства вселенной. Массы снижают плотность окружающего их пространства. На горизонте событий эта плотность стремится к нулю.
Это может означать, что на горизонте событий просто нет пространства.
Пространство материально (хотя и не вещественно) и имеет два знака, положительный для всего пространства вселенной и отрицательный для индивидуальных пространств массивных объектов.
Индивидуальные пространства можно представит, если вспомнить, что Эйнштейн отождествил пространство и гравитацию. Индивидуальные пространства объектов «смешиваются» с пространством вселенной.
До тех пор, пока плотность пространства превышает некоторое значение, в нём может существовать вещество. При дальнейшем снижении плотности пространства продолжают существовать электромагнитные волны и безмассовые частицы. А при нулевой плотности не может существовать ничего (материи и нам необходимо метрическое пространство).
Если принять, что вселенная имеет очень большую, но ограниченную внутреннюю энергию и массу входящей в неё материи, то плотность пространства будет максимальна в областях где существуем мы, и стремиться к нулю, когда мы будем перемещаться в любом направлении от нашего дома на расстояния в десятки миллиардов световых лет.
Но снижение плотности пространства по направлению к «краю» вселенной приведёт к изменению масштабов длин.
Приблизительно описать зависимость масштаба M длин от расстояния L можно по формуле:
, где световых лет, а .
Путешественник всегда будет видеть перед собой бесконечное пространство. Начиная с некоторого момента этого путешествия деградирует вещество.
Если призвать на помощь некоего демона, подобного демону Максвелла, то он сможет продолжить путешествие и увидит, что вокруг него только электромагнитные волны и безмассовые частицы. Постепенно окружающая волновая материя теряет энергию. До «границы» не сможет добраться даже демон, поскольку масштабы длин сокращаются и впереди всегда бесконечность.
При таком рассмотрении нашей вселенной она может быть ограниченной по массе и энергии, но безграничной по метрическим параметрам.
Примерно так же организовано внутреннее устройство чёрных дыр. Изнутри метрически они бесконечны и представляют собой отдельные вселенные полностью изолированные от нашей. И наша вселенная тоже чёрная дыра в другой вселенной с другими физическими законами, если она есть, или существующая сама по себе.
Метрика пространства не может рассматриваться как некий общий универсальный параметр для всех вселенных. Бесконечность метрических параметров существует в каждой вселенной самостоятельно.
Глобальный мир оказывается кусочно-бесконечным. Нет бесконечности вообще, но есть стремящиеся к бесконечности метрические параметры вселенных.
Вселенная ограничена в потенциальном пространстве. Край вселенной имеет нулевой потенциал, а её середина - максимальный.
Но метрически определить центр вселенной опять не представляется возможным. С точностью до некоторого квантового уровня зона нашего существования имеет максимально возможную плотность пространства (примем, что она равна условной единице) и по оси потенциала соответствует точке. Шар с поверхностью нулевого потенциала и центром с единичным потенциалом это вид нашей вселенной в потенциальном пространстве. Мы в такой модели находимся внутри центральной точки.
А что за этой поверхностью с нулевым потенциалом? Этот вопрос не корректен. Чтобы сказать, что за этой сферой, необходимы общие средства измерения расстояний внутри сферы и снаружи. Но снаружи нет метрического пространства и нет потенциального доступных нам. Можно сказать, что там настоящее НИЧТО, до которого от нас бесконечное метрическое расстояние и единичное потенциальное.
Нам не суждено приблизиться к потенциально нулевой границе вселенной. Для нас она бесконечно далека, как и горизонты событий чёрных дыр.
Мы не можем жить без метрического пространства, а потому вопрос о том, что находится снаружи нашей вселенной, может представлять интерес для теоретической физики, но не для практической науки. Ещё интерес к этому вопросу могут проявить религии.
Разбегание галактик и самоорганизация
Наблюдаемое разбегание галактик, определяется по красному смещению. Но красное смещение возникает и в разреженном пространстве. Это мы наблюдаем вблизи массивных объектов, где пространство разрежено.
А это может означать, что скорость разбегания существенно ниже, чем сегодня считается.
Само разбегание не может продолжаться вечно. На каком-то расстоянии от нас галактики должны будут попасть в зону, где вещество не может существовать. Еще некоторое время то, что от них осталось может продолжать движение, но излучение в конце концов начнёт распространяться в разных направлениях. Мы увидим (уже видим) то, что называем реликтовым излучением. А ещё увидим результат распада вещества галактик – всплески рентгеновского излучения, источник которого определить не сможем. Расстояния, с которых оно приходит, не позволяют увидеть распадающиеся там объекты.
Кроме законов энтропии в метрически бесконечной вселенной действуют законы самоорганизации (А. Тюринг, Б. П. Белоусов), которые приводят к возникновению нового вещества и даже жизни. Вся наша вселенная может оказаться вечно живущей. В ней может осуществляться круговорот вещества. Никаких законов сохранения эта идея не нарушает. Система «вселенная» не замкнута. Даже вблизи чёрных дыр процессы размыкаются. Вещество попавшее в чёрную дыру выйдет из неё через миллионы и миллиарды лет мощными струями пульсаров, когда природа забудет источник этого вещества. А демон Максвелла, наблюдающий за этим процессом, обнаружит что сменилось множество цивилизаций похожих на человеческую и множество солнц погасло и зажглись новые.
За потенциальными границами вселенной великое НИЧТО, которое непостижимо.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
