Гравитация и топология - Иваненко Д.
Скачать (прямая ссылка):
Ряд авторов концентрирует внимание на конечном состоянии системы А барионов, задаваясь, в частности, вопросом о возможности коллапса не только для огромных систем с IO56 — IO57 А, в которых гравитационные силы приводят к высокому давлению и соответственно релятивистским энергиям частиц, но даже для систем с малыми значениями А (Уилер, Зельдович). Ввиду роли, которую будут играть квантовые элементарные процессы на конечной стадии коллапса, вся эта проблема вырастает, пожалуй, до одной из самых значительных во всей истории физики [12, 18, 80-82].
Еще в 1935 г. Чандрасекар [93], а затем в 1956 г. Шацман [94] определили равновесные конфигурации в случае, когда главную роль играет давление вырожденного электронного газа, что пригодно при довольно высоких (по сравнению с обычными звездными) плотностях IO4 — IO7 г/см3. Данная ситуация соответствует белым карликам.
В 1938—1939 гг. Оппенгеймер, Сербер, Волков [95, 96] (см. также [97, 98]) проанализировали модель вырож-
2 Заказ № 28 18
Д. Иваненко
денного нейтронного газа, определяющего следующую стадию эволюции звезд при сжатии, и нашли второе критическое состояние неустойчивости по отношению к коллапсу (при очень высокой центральной плотности -~1015 г/см3). Впоследствии удалось описать оба критических состояния единственным общерелятивистским уравнением состояния гидростатического равновесия (см. [6, 80, 81, 99]). При этом масса, барионное число и радиус звездной конфигурации при росте центральной плотности до бесконечности изменяются своеобразным затухающим периодическим образом [81, 100].
При числе барионов, большем некоторого критического (Ac a; IO57), не существует барьера по отношению к гравитационному коллапсу для холодной материи, образовавшейся в результате термоядерной эволюции.
Качественно значение Ac получим сразу, приравняв гравитационную энергию к энергии ферми-газа
A1^Ll, где L0 — планковская длина (^hGIc3W 10~33 см) и т — масса бариона, выраженная в см (~10~52). Эта критическая масса будет порядка 0,7 Mq (Солнце, однако, со своей высокой температурой, конечно, никак не соответствует холодной материи рассматриваемого типа) в приближении расчета идеального газа; для реального газа [101, 102] имеем (1,6—2) Mq. При меньших А будет иметь место барьер для коллапса по отношению к подобному сжатию, высота которого, конечно, увеличивается при уменьшении А, достигая максимума при А /4. При меньших взаимных расстояниях необходимо применять квантовые соображения.
В условиях сильно сжатого вещества и очень большого значения кривизны, так же как при сверхвысоких температурах, система элементарных частиц будет смешана с газом гравитонов ввиду предсказываемой нами и Уиле-ром [103, 99] возможности взаимных трансмутаций (см., кроме того, работы [104—107] и книгу Станюковича [108], где с новых точек зрения рассмотрены и другие проблемы гравидинамики). При этом на гравитоны, как и на фотоны, в состоянии равновесия приходится одинаковая доля энергии, примерно равная энергии ферми-частиц или отдельно античастиц. Например, для газа Актуальные проблемы гравитации
19
электронов, позитронов и фотонов имеем известное соотношение: 7:7:8 [55, 109, 110].
Анализируя коллапс, Уилер вновь настаивает на возможности изменения числа барионов. Тем самым предсказывается новый вид естественной радиоактивности, связанный со спонтанным изменением числа барионов. Что касается уничтожения барионов, то мы повторно обратим внимание на формализм аномальных спиноров [37, 111], который приводил к возможности уничтожения четверок барионов и на который ссылался Уилер в качестве формального обоснования своей гипотезы.
Интерес к коллапсу привел к необходимости построения общерелятивистской гидродинамики и статистической физики (об основах последней см. работу Черникова [102].) Линдквист [112] находит общерелятивистский аналог больцмановского уравнения переноса, обобщая уравнения переноса излучения в астрофизике и теорию диффузии нейтронов. Ранее был рассмотрен сферически-симметричный коллапс при наличии потока нейтрино, но перенос трактовался макроскопически [ИЗ].
Возвращаясь к моделям квазизвезд, укажем, что-одно из возможных объяснений мощных источников энергии предлагает Терлецкий, допуская существование частиц, с отрицательной массой [114] (см. также [78]). Это предсказание связывается с новой трактовкой причинности,, понимаемой как следствие или последовательное выражение закона возрастания энтропии. Позднее возможную связь квазизвезд и частиц отрицательной'массы отметил Гоффман [16].
Мы с Курдгелаидзе [115] обращаем внимание на то, что внутри сверхплотных звезд могут находиться области гипотетических субчастиц дробного электрического и ба-рионного зарядов, по массе превышающих гипероны («кварки» Гелл-Манна и Цвейга, или, в иной трактовке, «трионы»). Ввиду флуктуаций подобные области будут нестабильны, и в результате превращений может выделяться большая энергия.
Было рассмотрено взаимное проникновение галактик, состоящих из вещества и антивещества, с последующей аннигиляцией (учитывая время проникновения IO7 лет при размерах галактик IO5 световых лет). Здесь,
