Структура пространства-времени - Пенроуз Р.
Скачать (прямая ссылка):
периода в состоянии с более низкой плотностью, чем, например, та, которая
наблюдается в реальной Вселенной в настоящее время, хотя к
Рис. 10.
состояниям с большими плотностями модель всякий раз возвра-щаться все-
таки будет. Следует, однако, иметь в виду, что полученные выше
результаты, касающиеся плотности энергии в максимуме расширения, не
распространяются, вообще говоря, на все необратимо осциллирующие модели с
иными значениями
Л и Rl-
В заключение этой части главы X нужно отметить следующее. Так как на
современном этапе мы очень мало знаем о том, что реально происходит с
окружающей нас частью Вселенной в течение длительного промежутка времени,
то мы не можем ожидать, что приложение термодинамики к космологическим
моделям позволит немедленно объяснить явления в реальном мире, однако
приведенные выше исследования все же не лишены интереса, поскольку они
демонстрируют, как важно для успешного решения проблем космологии
пользоваться не классической термодинамикой, а релятивистской. Тем не
менее следует упомянуть о двух результатах, непосредственно связанных с
реальной космологией.
Во-первых, выше предполагалось, что современное состояние реальной
Вселенной или той ее части, которая лежит в пределах наших наблюдений,
возможно, является результатом необратимого расширения, начавшегося от
более раннего состояния с чрезвычайно малым объемом, похожего на
сингулярные состояния в однородных моделях. В этом сингулярном состоянии
с очень малым объемом жидкость, заполняющая модель, должна бы иметь очень
высокие плотность, давление и температуру;
'.58
Гл. X. космология
условия термодинамического равновесия были бы сдвинуты в сторону большей
роли эндотермических химических реакции по сравнению с теми, которые в
основном происходят сейчас вокруг нас. При этом в главе V было показано,
что реально имеющееся во Вселенной относительное содержание водорода и
гелия, различных изотопов, а возможно, также и вещества и излучения
свидетельствует о сильном преобладании эндотермических веществ, которого
не должно было бы быть, если бы всегда были те же условия равновесия, что
и сейчас. Следовательно, не лишено правдоподобия предположение, что
существующие сейчас пропорции являются результатом медленных необратимых
процессов, начавшихся еще на ранней стадии, когда материя была сильно
сжата и имела высокие температуру и плотность.
Во-вторых, мы можем по-новому взглянуть на перспективы развития реальной
Вселенной. Выше было найдено, что некоторый класс моделей может
необратимо сжиматься и расширяться, никогда не достигая состояния с
максимальной энтропией. Из этого, конечно, нельзя сделать категорический
вывод, что реальная Вселенная никогда не достигнет состояния с
максимальной энтропией, при котором невозможны дальнейшие изменения, тем
не менее пример некоторых моделей должен оказать существенное влияние на
наши термодинамические представления. По крайней мере, представляется
разумным, если мы не будем больше догматически утверждать, что принципы
термодинамики с необходимостью приводят к выводу о том, что Вселенная
была создана в конечный момент в прошлом и будет деградировать к смерти в
будущем.
ЧАСТЬ IV
РЕАЛЬНАЯ ВСЕЛЕННАЯ И ОДНОРОДНЫЕ НЕСТАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
§ 176. Введение
Можно указать три соображения в пользу того, почему мы столь подробно
разбираем свойства нестатических однородных моделей*). Во-первых, попытка
получения следствий из некоторой системы математических допущений (даже и
без ссылок на их физические применения) сама по себе интересна и
доставляет интеллектуальное удовлетворение. Во-вторых, мы основы-
*) Со времени написания книги объем экспериментального материала сильно
увеличился. Особенно много дало исследование квазизвездных объектов
(квазаров), расстояние до которых доходит, по-видимому, до (10-15) -109
световых лет. Однако анализ Толмена был первым тщательным^ сравнением
теории и наблюдений; в этом смысле его интересно прочесть и сейчас. Новые
данные читатель найдет в упоминавшейся уже книге Вейнберга. (Прим. ред.)
§ 176. ВВЕДЕНИЕ
459
ваем наши рассуждения на разумной физической теории и поэтому можем
ожидать, что теоретическое поведение наших моделей поможет нам
чувствовать себя более свободными в наших рассуждениях о принципиально
возможном поведении реальной Вселенной. В-третьих, и это, по-видимому,
самое главное, мы имеем право надеяться, что, построив модель, в которой
удачно объясняются и связываются между собой Явления, наблюдаемые в
современной Вселенной, мы сможем позволить себе сделать осторожные
экстраполяции как в будущее, так и в прошедшее и при этом получить не
слишком ошибочные представления относительно прошлой и будущей истории
окружающей нас части Вселенной.
Именно с этой стороны нестатические однородные модели будут нас теперь
интересовать прежде всего. Раньше мы только мельком упоминали, что с их
помощью можно связать между собою различные явления в реальном мире.
