Пространство-время, геометрия, космология. - Бёрке У.
Скачать (прямая ссылка):
Гл. IV. Космология
судьба нашего мира. Ключевую роль при построении модели играют хаббловское разбегание и темное ночное небо. Мы заранее предполагаем, что Вселенная не является неизменной во времени, а эволюционирует, — это знаменует собой замечательный прогресс по сравнению с представлениями древних мыслителей. Нет сомнений в том, что в будущем нас ожидают столь же значительные успехи.
37. Модели пространства-времени Робертсона — Уокера
В наше время вряд ли кто-нибудь полагает, что Вселенная создана специально для нас и что мы находимся в ее центре. Сле-Невыделенность нашего по- дуя революционной идее Коперника, мы считаем, что занима-ложення во Вселенной ем некоторое типичное, а не единственно выделенное положе-
ние в мире. В настоящее время астрономическая книга с названием «В центре необъятности» вызвала бы улыбку. Конечно, в достаточно малом масштабе мы находимся в выделенном положении. К примеру, ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что мы располагаемся именно на поверхности Земли. Расположение нашей планеты в Галактике также не типично: она значительно ближе к звезде, чем случайно выбранная точка. Однако где же еще можно было бы найти необходимые для жизни потоки энергии? Местоположение Солнца в Галактике менее выделено, но и здесь есть ограничение — ведь звездообразование происходит только в определенных местах. Кроме того, звезды должны содержать тяжелые элементы, необходимые для образования планет, т.е. должны представлять собой звезды второго поколения. Эта книга не могла быть написана на самой ранней стадии эволюции Вселенной: должно пройти достаточно много времени, чтобы звезды успели приобрести планеты, но не слишком много, чтобы они все еще продолжали светить. В упомянутых широких пределах, однако, наше положение в пространстве и времени ничем не выделено. Наша Галактика — самая обыкновенная. Она не является ни изолированной галактикой, ни членом одного из больших скоплений. Скопления тысяч галактик должны быть наиболее заметными ориентирами во Вселенной. Похоже, что на масштабе таких скоплений галактик Вселенная не имеет особенностей1', и это
'*3а время, прошедшее после выхода в свет американского издания этой книги, наблюдатели с определенностью установили, а теоретики объяснили существование во Вселенной сетчатой («сотовой») структуры как раз на масштабе скоплений галактик (см. обзор Шандарин 37. Модели пространства-времени Робертсона—Уокера
307
неудивительно. В эволюционирующей Вселенной с конечным временем жизни структуры столь огромных размеров могли не успеть образоваться. К сожалению, численные оценки показывают, что спонтанным путем к настоящему времени не успели бы образоваться даже такие сравнительно небольшие объекты, как галактики1'. Мы остаемся в недоумении, откуда же они взялись и почему не возникли также структуры бблыпих размеров.
Наша модель Вселенной имеет дело только с такими наи- Сглаженная картина Вселенной большими масштабами. В ней нет места ни отдельным галактикам, ни даже крупным скоплениям. Мы рассматриваем лишь некоторую космическую жидкость, частицы которой суть галактики. На этом уровне крупномасштабного усреднения Вселенная особенностей не имеет. Перефразируя известный детектив, можно сказать, что имеется лишь одна характерная особенность, заключающаяся в отсутствии характерных особенностей. Такая крупномасштабно усредненная модель должна описывать усредненное поведение Вселенной. Произведя указанное упрощение, легко получить модели Вселенной. Такие модели называются моделями пространства-времени Робертсона — Уокера. Предположение о сферической симметрии вносит огромное упрощение. Без него вряд ли удалось бы достигнуть Симметрия заметного прогресса, и в настоящее время почти все космологические исследования проводятся в рамках моделей пространства-времени Робертсона — Уокера. Насколько мы можем судить, в сверхбольших масштабах структура Вселенной действительно симметрична и не имеет особенностей. Вместе с тем в этом вопросе необходима некоторая осторожность. Локальная симметрия, наблюдаемая в современной Вселенной, отнюдь не
С. Ф., Дорошкевич А. Г., Зельдович Я. Б. — УФН, 1983, г. 139, вып.1., С.83 — 134). Подчеркнем, однако, что наличие такой структуры отнюдь не противоречит описанному в тексте фундаментальному космологическому принципу, гласящему, что существует некоторый достаточно большой масштаб, вне которого Вселенная особенностей не имеет. Последний принцип получает лишь количественное уточнение. — Прим. перев.
''Проблема начальных возмущений, сформулированная в 1946 г. советским ученым Е. М. Лифшицем, за последние 5 лет сдвинулась, на конец, с мертвой точки. Так, выяснилось, что приемлемое решение-упомянутой проблемы может быть достигнуто на основе сценария так называемой инфляционной Вселенной. Суть этого сценария заключается в экспоиенциональном «раздувании» первоначально деситтеровской Вселенной с последующим переходом ее в плазменно-материальную (фридмановскую) стадию. — Прим. ред.
20* 308
Гл. IV. Космология
