Крымская астрофизическая обсерватория; e-mail: psi@crao.crimea.ua

"Есть многое на свете, друг Горацио,
Что и не снилось нашим мудрецам."
(Гамлет. Шекспир)

"...потому что во многой мудрости много печали;
и кто умножает познания, умножает скорбь."
(Екклезиаст: 1:18)

"Чтобы воздействовать – надо взаимодействовать."

СОДЕРЖАНИЕ

§1. Преамбула.
§2. Граничные условия.
2.1. Первое граничное условие.
2.2. Второе граничное условие.
2.3. Третье граничное условие.
2.4. Четвертое граничное условие.
§3. Вселенная: ключевые факты.
3.1. Звезды и галактики.
3.2. Темная материя (скрытая масса).
3.3. Закон красного смещения Хаббла.
3.4. Глубокие снимки неба.
3.5. Оптические обзоры неба: пространственное распределение галактик.
3.6. Внегалактические гамма-вспышки (гамма-всплески, гамма-барстеры).
3.7. Микроволновое ("реликтовое") фоновое излучение.
3.8. 160-минутные пульсации блеска внегалактических объектов – загадка или ошибка в анализе наблюдений?
§4. Геометрия и Физический Вакуум.
4.1. Три постулата Общей Теории Относительности (ОТО).
4.1.1. Первый постулат – независимость скорости света от скорости источника и детектора.
4.1.2. Второй постулат – равенство инерционной и гравитационной масс.
4.1.3. Третий постулат – движение тел по геодезическим линиям.
4.2. Четыре этапа в геометрическом подходе построения картины развития Вселенной. Теория Большого Взрыва.
4.2.1. Решение уравнений ОТО Фридманом.
4.2.2. Большой Взрыв.
4.2.3. Инфляция
4.2.4. Cтандартная модель
4.3. Эволюция Вселенной согласно Теории Большого Взрыва.
4.4. Геометрия и Физический Вакуум.
§5. Заключение.
§6. Вопросы, вопросы, вопросы...

Приход нового тысячелетия ознаменовал зарождение нового качества мировосприятия. Понимание последних достижений фундаментальной науки, начиная с данных об устройстве Вселенной и заканчивая результатами изучения свойств микромира, очень сильно отдалилось от привычных понятий физики и математики классических университетских курсов. Несмотря на усилия ряда изданий и ведущих физиков мира раскрыть суть новых достижений фундаментальной науки и сделать их доступными для понимания широкого круга читателей, круг "посвященных" не расширяется.

Практически, мы присутствуем при рождении новой, замкнутой касты жрецов в лице физиков, занимающихся изучением проблемных вопросов мироздания. Причем, замкнутость определяется непреодолимым барьером требуемого уровня образования и развития интеллекта, способного охватить круг вопросов начиная от взаимной обусловленности устройства микромира и макромира до искусственного построения физических законов, которые позволяли бы не только строить наблюдаемый нами мир, но и делали бы возможным существование в нем известных нам форм жизни. Все это в целом действительно охватить трудно. Но по частям, как показывает практика, можно.

Дорогой читатель! Автор этого краткого обзора, работающий в очень узкой и специфической области астрономии, далекой от предмета изложения, задался вопросом: "Возможно ли получить достаточно полезное представление о том, в каком состоянии находится сегодня наука о Вселенной, не специализируясь в этой области исследований?". В действительности, вначале был поставлен вопрос О.Е. Акимовым о структуре Вселенной: полноте наших знаний и согласии экспериментальных данных и существующих теорий. Но ответить по существу на этот вопрос, ограничиваясь только формальным изложением избранных наблюдательных фактов, оказалось невозможным. Потребовалось расширить экспериментальную часть и описание того, как мы, в большинстве своем, интерпретируем сегодня имеющиеся наблюдения. Очень многое осталось за кадром, так как материал обширен и многогранен настолько, что при детализации описания теряется за деревьями лес.

Из-за большой сложности вопроса и отсутствия окончательных, всеми признанных решений добиться отстраненного взгляда на проблему не удалось. Все, что будет написано далее, это точка зрения автора и его или ошибочные или правильные понимания тех или иных наблюдательных и теоретических данных, преломленных через собственное мировоззрение. Описания терминов и понятий, недостаточно прописанных автором, можно найти в Википедии.

В связи с поднятым вопросом автор рекомендует заинтересованному читателю замечательную книгу Ю.В. Барышева и П. Теерикорпи "Фрактальная структура Вселенной. Очерк развития космологии", Издательство: Специальная астрофизическая обсерватория РАН, 2005 г. В книге изложены глубоко профессионально, но в максимально доступной форме практически все актуальные вопросы космологии. Один из авторов Ю.В. Барышев вместе с коллегой В.В. Соколовым является создателем собственного варианта полевой теории тяготения, работы по которой опубликованы в специализированных профессиональных журналах.

Слово "Вселенная" пишется с большой буквы, чтобы выделить нашу Вселенную, так как сегодня в среде физиков существуют представления и о множестве вселенных (см., например, А.Д. Линде: "Многоликая Вселенная").

Читателю, желающему сократить затраты собственного времени, можно перейти сразу к "Заключению". После "Заключения" перечислены вопросы, ответы на которые, как предполагает автор, приведут к новым аксиоматическим решениям в физике.

Астроном напоминает краба, который сидит в океане и пытается по тому что он видит и ощущает построить модель океана (Вселенной). Может ли элемент множества (краб) построить полную внутренне непротиворечивую модель множества (океана), которому он принадлежит? Причем, сидя на месте? Существует всего два ответа. Один – да, может, следуя Гильберту. Другой ответ, именно на который автор этого эссе будет опираться, – нет, не может. Он может только подобрать аксиомы, на основе которых будет построен матаппарат и далее получены решения, которые с той или иной степенью точности аппроксимируют наблюдаемое. И семейство аксиом и, соответственно, решения при описании свойств океана будут не только неполными, но и не единственными. Т. е., для краба процесс познания в его приближении к истине практически бесконечен.

Чтобы определить полный и внутренне непротиворечивый набор свойств множества (океана) крабу надо иметь возможность посмотреть со стороны на множество, которому он принадлежит как элемент этого множества. Фактически, это обозначает, что краб должен стать более общим множеством по отношению к исходному. Этот мировоззренческий подход во взгляде на мироздание в тех или иных формулировках известен издревле. Автор эссе называет это Теоремой Иерархии, или просто Теоремой: "Знание полного внутренне непротиворечивого набора свойств исходного множества возможно только в рамках более общего множества, проявлением свойств которого, подмножеством которого исходное множество является". Причем, множество – это любой объект познания, элементы которого содержат хотя бы одно общее свойство. Почему не аксиома, а теорема? Потому что в современном мире такой аксиоматический подход "от общего к частному" сомкнулся с доказательством в рамках математической логики Теорем Неполноты. Это было сделано выдающимся австрийским математиком Гёделем в начале тридцатых годов прошлого века.

Некоторые мыслители считают, что доказанные Гёделем теоремы являются самым выдающимся достижением естествознания 20-ого века на фоне известных успехов физики. Последнее справедливо, конечно, в том случае, если прав Гёдель, а не Гильберт. Читателю рекомендуется обратить пристальное внимание на Теорему в ее философском преломлении. Эта философская концепция недаром насчитывает тысячи лет. Все наше естественнонаучное познание пронизано двумя подходами: подход Гильберта является инструментом для правильной разработки и применения физической теории в рамках уже сформулированной системы аксиом, а знание Теоремы дает нам метод при поиске новых, более общих систем аксиом для описания неизведанного. Причем, в случае познания, нам не требуется разрешительная процедура для того, чтобы использовать тот или иной подход: судьей, т.е критерием истинности у нас является согласие с Природой. Если наши выводы подтверждает Природа, мы принимаем их за истинные, если нет, мы их оставляем истории до лучших времен.

Рис. 3.1.1. Белыми стрелками показаны основные методы определения расстояний и объекты Вселенной по которым мы определяем расстояния в Космосе, а также сами расстояния в световых годах, где за единицу взято расстояние, которое свет проходит за земной год.

Рис. 3.2.1. Зависимость скорости вращения элементов галактики от расстояния до центра галактики. По оси Х отложены расстояния от центра каждой галактики в килопарсеках. По оси Y – скорости вращения в км/сек. Падающие кривые, обозначенные коротким пунктиром, соответствуют светящейся материи – нашей материи; кривые, обозначенные длинным пунктиром, соответствуют вкладу темной материи. Сплошные кривые – результат моделирования с учетом обоих типов материи и темной энергии. Точки – результаты наблюдений.

Рис. 3.5.2. (http://nedwww.ipac.caltech.edu/level5/ESSAYS/Fairall/fairall.html) Схематическое воспроизведение ближайших сверхскоплений галактик в пределах 300 миллионов световых лет. Хорошо просматриваются скопления, сверхскопления, волокна (цепочки галактик) и пустоты. Млечный Путь в центре экранирует структуру Вселенной и на его месте пустота, очерченная конусами пунктирных прямых.

Рис. 3.5.3. (http://www.sdss.org/includes/sideimages/sdss_pie2.html) Каждая точка представляет собой отдельную галактику. Цвет отражает возраст звезд у этих галактик: чем старше звезды тем они краснее. Внешний круг очерчивает расстояние в два миллиарда лет от Земли, которая в центре рисунка.

Рис. 3.6.1. http://www.algonet.se/~gbrusb/litta999.htm

Рис. 3.6.2. http://www.oulu.fi/astronomy/astrophysics/research.html

Рис. 3.6.3. http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/500th.html

Как хорошо, все-таки, что эти самые гамма-вспышки имеют космологическую природу, т.е. отнесены от нас значительно в пространстве! Дело в том, что такой энергии взрыв на расстояниях сравнимых даже с радиусом нашей Галактики, поставил бы под вопрос сам факт возможности выживания земной цивилизации, если джет взрыва нанизал бы Землю на свою ось.

О природе космологических гамма-вспышек пока мало что можно сказать утвердительно. Самый главный физический факт, который сегодня получается для этих всплесков, – это то, что излучающее гамма кванты вещество движется с ультрарелятивистской скоростью (очень близкой скорости света) в отличие от больших, но все же обычных скоростей разлетающихся оболочек сверхновых. Самый близкий из гамма-всплесков для которого удалось наблюдать послесвечение в ближней инфракрасной области имеет красное смещение Z ~ 0.17, а самый далекий Z ~ 8.20. И если послесвечение ближайшей к нам гамма-вспышки можно было наблюдать в видимой области и с самыми маленькими любительскими телескопчиками (m_v ~ 12), то для обнаружения послесвечения самого удаленного барстера потребовались крупнейшие телескопы мира, с диаметрами зеркал 8-10 м, имеющие детекторы для ближней инфракрасной области. В видимой области послесвечение не наблюдалось, что приписывается космологической удаленности объекта от Земли.

На повестке дня сегодня – по характеристикам гамма-барстеров попытаться построить шкалу расстояний во Вселенной. Дело в том, что существуют гамма-вспышки для которых, хотя и под большим вопросом, получаются оценки Z → 10. Это на сегодня самые большие красные смещения и, конечно, заманчиво было бы найти характеристику барстеров, которая позволила бы оценивать красное смещение гамма-вспышек и без оптического или инфракрасного отождествления. В литературе можно встретить утверждения, что ширина определенного типа гамма-всплесков меняется в зависимости от космологического расстояния. Но этот факт требует проверки.

Если работает гипотеза Большого Взрыва и Вселенная имеет начало во времени, то чем дальше мы сможем заглянуть во времени, тем больше мы узнаем физики о начале формирования галактик и, следом, звезд.

Это последний пункт выбранных нами фактов из гораздо более обширного зоопарка наблюдательных данных. По каждому из здесь выбранных фактов исследователями и популяризаторами написано значительное число обзорных монографий и популярных книг. И хотя ясно, что мы проскакали "галопом по европам", тем не менее джентльменский мировоззренческий набор фактов о Вселенной сформировали. С точки зрения автора, для желающих углубить свои философские концепции о физике Вселенной, опираясь при этом на выборку не искаженных модельными представлениями фактов, перечисленная великолепная семерка может быть весьма полезна.

В этом седьмом пункте мы останавливаемся на так называемом микроволновом ("реликтовом" в русскоязычной литературе) излучении. Причина различия в терминах лежит на поверхности: в англоязычной литературе термин определен, что корректно, по факту регистрации явления в миллиметровом диапазоне – для телескопов радиодиапазона это очень короткие длины волн, а в русскоязычной литературе сформирован термин соответствующий наперед заданной модели рождения Вселенной – Большого Взрыва.

На Рис. 3.7.1 показана компиляция результатов измерения интенсивности микроволнового фона в зависимости от длины волны. Длины волн приведены в логарифмической шкале. Разные значки – разные эксперименты, начиная от наземных измерений и заканчивая космическими. Там где бары ошибок не видны, там они значительно меньше размера значков. Сплошной линией показано подходящее чернотельное распределение энергии.

На Рис. 3.7.2 приведены результаты измерения интенсивности фона на космической обсерватории COBE, которые на сегодня наиболее многочисленные. Следует обратить внимание с какой феноменальной точностью получается совпадение результатов измерений с подходящей чернотельной кривой распределения энергии излучения. Кривая зависимости интенсивности чернотельного излучения от длины волны получена для температуры Т = 2.725 по Кельвину. Для экспериментальных точек нанесены бары ошибок, которые в 400 раз больше единичной ошибки измерения.

На хорошо известном в Интернете рисунке 3.7.3 приведено распределение температуры микроволнового излучения по поверхности сферы в галактических координатах. Центр рисунка соответствует направлению на центр Галактики. Микроволновой фон нашей Галактики вычтен.

Данные наблюдений (космическая обсерватория WMAP) представлены не в единицах интенсивности, а в виде значений чернотельной температуры, которая после сложной предварительной обработки получается как результат наилучшей аппроксимации данных интенсивности излучения в каждом направлении. Отметим, что в полученном рисунке при первичной обработке результатов наблюдений никаких космологических моделей не задавалось.

Таким образом, получается распределение колебаний чернотельной температуры микроволнового фонового излучения на поверхности сферы, что соответствует разным направлениям во Вселенной от земного наблюдателя. Максимальные отклонения достигают всего лишь δT/T ~ 10^-4 – 10^-5, что воспринимается и интерпретируется как однородность и изотропность фонового излучения со слабыми отклонениями. Это главное свойство фонового излучения. Кванты фона присутствуют в каждой единице пространства.

На Рис. 3.7.4 показаны две кривые чернотельного излучения: для температуры 3000 К и 3 К. 3000 К – это та температура при которой среда после Большого Взрыва просветлилась и излучение стало беспрепятственно распространяться во Вселенной. 3 К – это температура которой достигло излучение в наши дни за счет расширения пространства и, соответственно, увеличения длины волны, согласно представлениям стандартной модели (см. §4.2.4).

В дни, когда писался этот философский обзор, появились публикации Гурзадяна и Пенроуза об обнаружении ими нового наблюдательного эффекта в распределении температуры микроволнового излучения на небесной сфере (ссылки смотри ниже). (Кстати, популярное изложение достижений современной физики, а также ее глубинные проблемы, изложены в книгах Пенроуза наилучшим образом. Его знает и читает весь мир.) Авторы, сведя модельные ограничения к минимуму, переобработали наблюдения космического телескопа WMAP в двух спектральных полосах и обнаружили в обеих полосах идентичные кольцевые флуктуации температуры (увеличение температуры в кольцах от фона всего ~15 мкК (микрокельвина)):

С целью независимой проверки, они также переобработали по их методике данные с телескопа BOOMERanG 98, который запускался дважды на баллонах в Антарктиде в 1998 и 2003 годах с целью измерения температуры и поляризации внегалактического микроволнового излучения. Эти данные дали тот же результат для тех же координат. Если сказать, что результат вызвал потрясение у специалистов, то это будет мягко сказано. Этот факт никаким образом не стыкуется с существующей парадигмой рождения видимой Вселенной один раз и в одной точке. И этот факт, в случае его справедливости, может принести катастрофические последствия для нашего понимания обустройства мироздания. Фотография исследователей приведена на Рис. 3.7.6:

Пенроуз, в свое время, предложил оригинальную идею многократного рождения Вселенной в одной точке (Conformal cyclic cosmology – Конформная (подобная) циклическая космология) в которой не требуется инфляционной стадии после очередного Большого Взрыва. Т.е., по его концепции Вселенная вечна. Ее эволюция завершается черными дырами и опять происходит Большой Взрыв. Результат распространения гравитационных волн после столкновения массивных черных дыр должен наблюдаться в следующей вселенной в виде кольцевых температурных волн микроволнового фона, как показано на Рис. 3.7.5. Если Вселенная рождалась многократно, значит существует среда в которую вещество должно возвращаться и из которой вновь рождаться? Здесь ссылки авторов на декабрьские статьи 2010 года: Gurzadyan, V. G. and Penrose, R. Preprint at http://arxiv.org/abs/1011.3706 (2010); Gurzadyan, V. and Penrose, R Preprint at http://arxiv.org/abs/1012.1486 (2010).

Тут же последовали подтверждения результатов обработки и опровержения интерпретации со стороны независимых групп, которые выполнили независимую обработку результатов наблюдений микроволнового излучения с целью проверки обнаруженного Гурзадяном и Пенроузом явления: Wehus, I. K. and Eriksen, H. K. Preprint at http://arxiv.org/abs/1012.1268 (2010); Moss, A., Scott, D. and Zibin, J. P. Preprint at http://arxiv.org/abs/1012.1305 (2010); Hajian, A. Preprint at http://arxiv.org/abs/1012.1656 (2010). Статью в "Nature" Эдвина Картлиджа (Edwin Cartlidge) по этому вопросу можно прочесть здесь: Published online 10 December 2010 | Nature | doi:10.1038/news.2010.665; News; "No evidence of time before Big Bang": "Latest research deflates the idea that the Universe cycles for eternity."

В заключение сказанного, Читатель может сделать вывод о том насколько шатки все еще наши построения модели рождения и эволюции Вселенной, если используя собственную, отличную от принятой, методику анализа базы данных наблюдений микроволнового излучения, Гурзадян и Пенроуз пришли к неожиданным результатам. Кто прав – покажет будущее. Особо бурную негативную реакцию вызвала интерпретация авторов полученных колец в качестве вечной периодически возрождающейся Вселенной.

Надо обратить внимание также на то, что в дискуссиях по поводу достоверности неоднородности микроволнового излучения в виде колец не обсуждается следующий факт: Гурзадян и Пенроуз фактически пытаются спасти закон увеличения энтропии. В случае единичного рождения Вселенной в рамках современной физики пока не удается преодолеть нарушение закона увеличения энтропии. Самый яркий пример – известные нам биологические системы и человек. Их существование, упорядоченность физики этих объектов – это уменьшение хаоса.

В природе должно быть наоборот, а именно: хаос должен увеличиваться. Должен выполняться закон увеличения энтропии. Законы термодинамики являются де-факто основанием стандартной модели Вселенной. В частности, в рамках ОТО, на всех этапах своего развития Вселенная ниоткуда не получает энергии и ничему и никому не отдает своей энергии. Полная энергия Вселенной со временем не меняется. Расширение пространства-времени за счет расталкивания масс темной энергией в расчет не берется. Подразумевается, что она является частью энергетического баланса Вселенной. Эту работу темная энергия выполняет "безвозмездно, т.е. даром". Чтобы это была работа в физическом понимании, надо чтобы пространство-время было материальной субстанцией. А так как темная энергия является по распространенному среди части физиков мнению свойством ФВ, то эту работу совершает ФВ. Описанного энтропийного парадокса можно избежать только следующим образом: наблюдаемый нами мир – это проявление свойств ФВ. Т.е. систему отсчета, в которой рассматриваются фундаментальные свойства Вселенной, надо связать с какими-то фундаментальными свойствами ФВ, например, с энергией его невозмущенного состояния.

Термодинамическое требование роста хаоса до достижения равновесного состояния замкнутой системы выливается в очень тяжелую, не лежащую на поверхности проблему. Вероятность случайного получения известных нам биологических систем фантастически мала. Нет в природе аналогов, чтобы для иллюстрации провести сравнение. Но в случае систематически возобновляющейся Вселенной по Пенроузу, парадокс нарушения закона энтропии устраняется, т.к. Вселенная вечна. Другой путь к решению этой проблемы – это предположение, что наблюдаемый мир является проявлением свойств ФВ. Но такой подход вызывает ожесточенное сопротивление. Здесь уже проблема выходит за рамки чисто исследовательской из-за того, что открывается еще один путь для исследования энтропийного парадокса.

Дело в том, что ничто не запрещает нам предположить, что процессы самоорганизации работают не только в случае открытых термодинамических систем известного нам вещества, но и в ФВ. В таком случае, формально, в рамках самых простых решений следуют интересные возможности. Если существует человек разумный, а он существует, и это был результат самоорганизации (эволюция – частный случай самоорганизации открытой термодинамической системы), то тогда, что можно ожидать от самоорганизации в ФВ? Каких разумных форм и каких геометрических масштабов, т.е. размеров, если размер самого ФВ не укладывается в понимание человека?

Например, какую систему отсчета не выбери, но упавшую со стола и разбившуюся чашку можно собрать и склеить только с нарушением закона энтропии: склеивая, мы упорядочиваем, уменьшаем энтропию, уменьшаем хаос, а разбивая, – ускоряем увеличение энтропии, меры хаоса. И если мы нашли систему отсчета такую, что в ней склеивание чашки приводит к увеличению энтропии, значит, система выбрана неправильно.

В этой постановке вопроса только одно существенное ограничение: никто и ничто не дает нам право ограничивать существование разумных форм только известным нам биологическим видом, если под разумом понимать способность к созданию материальных объектов с нарушением закона увеличения энтропии. Т.е. нарушение закона увеличения энтропии при создании какого-то объекта должно выполняться вне зависимости от выбора системы отсчета, если это продукт деятельности разума. Это параметр абсолютный, инвариантный.

Вышесформулированная постановка вопроса о возможности работы законов самоорганизации Физического Вакуума не абсурдна. Если ФВ "родил" или "рождает" вселенные, значит это открытая термодинамическая система. Если это открытая термодинамическая система, то, согласно сегодняшним знаниям, она может иметь свойства самоорганизации. Вот только под самоорганизацией надо понимать не макрокорреляции, упорядочивающие родившееся или рождающееся вещество, а самоорганизацию собственно ФВ. Но сегодня об этом мы практически ничего не знаем. Может быть правы те исследователи, которые считают, что наши физические знания находятся все еще в зачаточном состоянии?

Сразу же после нового 2011 года в центральном европейском астрофизическом журнале в разделе "Письма к редактору", где публикуются после рецензирования срочные сообщения, вышла статья коллектива авторов (опять же присутствует В. Гурзадян) – см. ниже Рис. 3.7.7.

В статье авторы после тщательного рафинированного анализа микроволнового излучения по данным 7-летних наблюдений космического телескопа WMAP делают вывод, что только 20% значений на карте небесной сферы подчиняются случайному гауссовому распределению. Это противоречит тому факту, что распределение в пространстве неоднородностей микроволнового излучения, которые дает нам инфляционная модель (см. §4.2.3.), должно подчиняться гауссовому закону. Неизбежность квантовых флуктуаций предопределяется принципом неопределенности Гейзенберга, а в процессе инфляционного раздувания пространства-времени квантовые флуктуации растягиваются до размеров, которые впоследствии определяют макроструктуры Вселенной.

Интерпретация полученного в этой работе факта в статье отсутствует. Как понимать этот результат? Это ошибка или же, согласно Пенроузу, наблюдаемая Вселенная частично "помнит" свою предысторию? Или же это существование предопределенности, детерминированности при рождении Вселенной?

В авторитетном профессиональном астрофизическом журнале (THE ASTROPHYSICAL JOURNAL, 1997, 488, 195), который имеет среди подобных изданий наивысший импакт-фактор, после прохождения рецензирования двумя экспертами, была опубликована статья "THE LONG-TERM PERIODIC OSCILLATION OF THE NGC 4151 NUCLEUS" шестью научными сотрудниками Крымской астрофизической обсерватории и Южной астрономической станции ГАИШ МГУ.

В переводе статья называется "Длинно-временные периодические колебания блеска ядра NGC 4151". Галактика относится к многочисленному типу сейфертовских, которые характеризуются наличием сверхмассивного (миллионы масс Солнца) компактного ядра неизвестной природы, характеризующегося огромным энерговыделением, природа которого, опять же, до сих пор окончательно не установлена. Как правило в статьях центральное ядро обзывают "черной дырой". Светимость центрального ядра настолько высока, что у удаленных от нас галактик окружающая ядро подложка из газа и звезд обычной галактики просматривается с трудом.

В статье проанализированы многолетние наблюдения в Крыму на разных телескопах изменения блеска у этой галактики. Авторы демонстрируют наличие у этого сейферта периодической переменности с периодом 160.0104 ± 0.0005 минуты (см. Рис. 3.8.1 и 3.8.2). На рисунках для наглядности период показан дважды. Для примера на Рис. 3.8.2 показана аналогичная переменность блеска у квазара 3С 273 и Солнца, с обнаружения обсуждаемой периодической переменности которого все и началось. Каждый объект, кроме Солнца, наблюдался по стандартной схеме со звездой сравнения и контрольной звездой. Эти звезды нужны для привязки блеска объекта к известному блеску постоянных звезд и для контроля качества неба в ночь наблюдений.

Если мы посчитаем количество минут в сутках, то получится, что число 160 минут является одной девятой частью суток. Но полученное значение 160.0104 значимо отличается от 1/9 суток. Однако, эта близость к 1/9 доле суток настораживает многих исследователей, что понятно. Но главное не это. Главное то, что звезды сравнения сейфертовской галактики и квазара не показывают переменности блеска с обнаруженным периодом. Это очень сильный аргумент в пользу достоверности обнаруженной периодичности.

К сожалению, дальнейшие наблюдения Солнца показали, что периодичность временами исчезает. Это еще более увеличило скепсис по поводу реальности обнаруженного феномена. Троих авторов, активных наблюдателей сейфертовских галактик, уже нет в этом мире. Они ушли в мир лучший. Для проверки этого эффекта необходим фотометрический телескоп с диаметром зеркала не менее 80 см, который несколько лет выполнял бы в разных внегалактических направлениях многочасовые наблюдения (не менее 160 минут еженочно) с высокой точностью для каждого избранного внегалактического объекта в каждую ясную ночь. Последователей пока не нашлось, хотя с современными ПЗС-приемниками такую работу могли бы выполнить и телескопы-роботы любителей астрономии.

Почему автор включил этот факт в перечень важных наблюдательных результатов о строении Вселенной? Дело в том, что звезды, используемые для контроля и нормировки блеска внегалактических объектов, не показывают переменность, а объекты показывают. В данном случае это квазар и сейфертовская галактика. Показывает и Солнце, но у Солнца амплитуда переменности настолько мала, что для звезд требуемая точность наблюдений недостижима сегодня.

Авторы считают, что период в 160.01 минут, конечно, в случае его истинности, является характерной временной характеристикой нашей Вселенной. Ясно, что такое утверждение вызывает скепсис и множество вопросов на которые у авторов нет и пока не может быть достаточно убедительных ответов. Но оппоненты опровергают предположение авторов пока только словесно. Не нашлось еще астронома, который имел бы полностью в своем распоряжении нужный телескоп и потратил несколько лет на изучение этой периодичности.

Существуют ли менее экзотические гипотезы по поводу объяснения зарегистрированной периодичности изменения блеска? Одной из гипотез является предположение о том, что источником переменности являются гравитационные волны генерируемые ядром нашей галактики или подходящим объектом темной материи. 160 минут лежат в диапазоне характерных времен светового размера релятивистского объекта или пары таких объектов в центре нашей Галактики.

Существование этих волн мы могли бы видеть по производимому ими эффекту, который был бы эквивалентен периодическому изменению показателя преломления для проходящего светового луча. В таком случае, из-за малости эффекта, звезды сравнения действительно не показали бы переменности, в отличие от достаточно удаленных внегалактических объектов для которых мог бы накопиться результирующий эффект на луче зрения. Причем, периодические кривые 160-минутного периода показывали бы разные фазы максимумов и разные амплитуды в зависимости от галактических координат объекта. Фазы максимумов зависели бы от направления наблюдатель-объект относительно ядра Галактики.

Обе гипотезы интригуют. В первом случае, мы получим величину, которая доставит очень много трудностей для теоретиков и в этом ее потенциальная важность. Во-втором случае мы получим инструмент для изучения гравволн классическим сравнительно дешевым способом. Это еще более важно. Обе небезпочвенные фантазии профессионалов-экспериментаторов потенциально настолько важны, что стоило бы организовать телескоп-робот для многолетних наблюдений с целью проверки описанного эффекта.

Почему это важно? Характеристики гравволн могут стать тем experimentum crucis, который отделит зерна от плевел и укажет каким путем идти теоретикам. Что будет эффективнее – геометрический подход или силовой (полевой)? Или будет найден третий подход, что не исключается? От этого зависит наша интерпретация наблюдаемых космологических данных. Из-за этого потенциала и был включен названный пункт 3.8 в перечень важных, хотя он очень далек еще от утвердительного вывода о достоверности или ложности заподозренной периодичности. Этот факт также ярко иллюстрирует проблемы с которыми иногда сталкиваются астрономы в классических областях исследований.

Итак, у нас есть выборка из ключевых экспериментальных фактов, которые наиболее ярко говорят об обустройстве макромира Вселенной. Необходимо отметить, что приведенный список основных фактов можно расширить, не говоря о том, что по каждому пункту фактический материал чрезвычайно богат и разнообразен. Сегодня существует много теорий и гипотез претендующих на корректное описание наблюдаемых проявлений Вселенной. Все они сводятся так или иначе к двум подходам – геометрическому и полевому.

В этом океане знаний о Вселенной атомным ледоколом выглядит эйнштейновская ОТО, построенная на геометрическом подходе для описания гравитационных эффектов из-за присутствия массы-энергии. Если в случае полевого (силового) подхода используется представление о силовом взаимодействии объектов и полей с помощью переносчиков взаимодействия в пространстве-времени, которое выполняет роль координатной сетки, то в ОТО используется представление, что гравитационные эффекты являются следствием искривления пространства-времени. Т.е., пространство-время в ОТО фактически должно быть физической субстанцией в рамках классических представлений, в отличие от роли пространства-времени в качестве арены событий при полевом подходе. На вопрос к геометрам "Что значит быть пространству-времени физической субстанцией?" вряд ли можно найти вразумительный ответ в литературе.

На первый взгляд может показаться, что лидирующее положение ОТО в описании физики Вселенной обусловлено только благодаря участию в разработках и исследованиях львиной доли всех исследователей. Но это не корректно. Здесь дело в том, что геометрия обязательно является следствием, отражением физических процессов в Природе: трудно придумать пример из Физики, которому в принципе нельзя было бы поставить в соответствие асимптотику подходящей геометрии, причем не обязательно базирующейся на континуальных представлениях. Далее следуют правильно выбранные физические постулаты, накладывающие граничные условия, т.е. задающие сферу применимости теории, которые и предопределили работоспособность ОТО. Если бы ОТО не давала решения близкие эксперименту, никакие авторитетные фамилии не смогли бы навязать ее исследователям.

Другое дело, что геометрия – это всегда следствие физики, а не начало, как это пытаются представить некоторые апологеты геометрического подхода. ОТО лидирует, потому что, с одной стороны, в силу правильно выбранных постулатов и матаппарата достаточно адекватно описывает геометрию пространства-времени, искаженного присутствием массы. По крайней мере, это так для области не соприкасающейся с радиусом Шварцшильда, где ОТО не работает по-уставу. Но это только часть фундамента успеха. С другой стороны, в силу своей природы, ОТО позволяет параллельно работать и дополнять ее другим физическим теориям, в том числе полевым, описывающим взаимодействующие объекты в пространстве-времени.

И хотя за всем этим, как и в других случаях поисков адекватного описания событий, стоит подгонка и подбор математики, но пока никто не придумал лучшее, т.е. не найдены, согласно Теореме, аксиомы более общие нежели существующие. Как и всякий подбор, который исходит из уже существующих знаний и пытается их экстраполировать вовне, такой подход не удовлетворяет исследователей стремящихся составить себе понимание о том, а как физика Вселенной реализуется в действительности? А что за этим стоит? А какова исходная физика, рождающая наблюдаемую геометрию Вселенной? Такой подход, подход подбора математики, неизбежно навязывает нашему познанию стереотипы существующих парадигм. Приняв такие правила игры исследователь не может посмотреть со стороны на ситуацию – он обязательно будет загонять собственное понимание наблюдаемого в прокрустово ложе сегодняшних представлений.

Так как в этом философском эссе мы не занимаемся поиском "истинных" уравнений, описывающих развитие Вселенной, и не являемся практиками, работающими с существующими уравнениями, то для понимания ситуации можно остановиться на следующем.

На каких постулатах построена ОТО?
Первый постулат – независимость скорости света от скорости источника и детектора.
Второй постулат – равенство инерционной и гравитационной масс.
Третий постулат – движение тел по геодезическим линиям.

Первый постулат настолько въелся в кожу, что стал условным рефлексом, а потому кажется понятным и не имеющим проблем. Он пришел из экспериментов Майкельсона-Морли и физической парадигмы Пуанкаре, озвученной в 1904 году, а также от многих менее известных исследователей начала двадцатого века. Конечной стоянкой стала Специальная Теория Относительности (СТО), в оригинальной публикации которой Эйнштейн, к сожалению, не привел ни одной ссылки ни на одного предшественника. Парадигма эфира им была категорически выброшена и после длительных дискуссий, в конце-концов, представление о физике без эфира было принято большинством научной общественности. С точки зрения автора этого обзора, после птолемеевской картины Мира это стало самой потрясающей мистификацией в физике, свернувшей ее с истинной дороги понимания на целое столетие создания и подгонок математик под результаты эксперимента.

Новые постулаты, новые подходы родили новые загадки. Главная из них – каким образом Природа реализует независимость скорости света от скоростей источников и детекторов? Вопрос является одним из краеугольных современной физики. Это розеттский камень для углубления понимания физики мироздания. Здесь же подчеркнем, что справедливость этого постулата выдержала лавину проверок в многочисленных прямых и косвенных экспериментах. Таково внимание к постулату понятно – скорость света является фундаментальной характеристикой всех взаимодействий на которых строится наблюдаемый нами мир. И только равенство скорости гравитационного взаимодействия скорости света иногда все еще ставится под сомнение.

Второй постулат на первый взгляд очевиден. Масса, в нашем восприятии мира, всегда одна и та же: какое-то количество нуклонов и электронов собрано в один объект с помощью электрического, слабого и сильного взаимодействий. И ничего не меняется в природе объекта от того, придаем ли мы ему ускорение с помощью механического воздействя или на него воздействует сила притяжения другого объекта. Ничего не меняется в нашем понимании объекта как массивного тела, но природа приложенной силы бывает разная. Т.е., при воздействии на один и тот же объект разными по природе, но одинаковыми по величине силами, будет ли для того же самого объекта ускорение одинаковым? Эта проблема стояла уже перед Ньютоном. Поиск решения этой проблемы породил реализованный подход в ОТО.

Если мы приложим одинаковой величины инерционную и гравитационную силы к одному и тому же объекту, F = ma и F = GmM/R², то приравняв эти два выражения получим, что ускорение не зависит от пробной массы: a = GM/R², где M – это тяготеющая масса, R – расстояние между центрами таготеющей массы и объекта, а G – гравитационная постоянная. Масса объекта справа и слева сократилась, потому как должна быть тождественна. Значит, в гравитационном поле ускорение пробной массы не зависит от ее внутреннего строения. Ускорение, при прочих равных условиях, зависит только от величины тяготеющей массы.

Поведение пробной массы в поле тяготеющей массы определяется только массой создающей гравитацию и не зависит от свойств самой пробной массы. При этом, так как пробная частица движется в пространстве, то каким-то образом уравнения движения этой массы должны быть заданы так, чтобы выполнялся принцип наименьшего действия. Почему говорится в этом случае о принципе наименьшего действия? – потому что, наряду с однородностью времени и однородностью и изотропностью пространства, нет более глубокой, фундаментальной аксиомы на которую мы опираемся при описании движения объектов.

Эта аксиома говорит о том, что любой объект в своем поведении стремится к состоянию с его наименьшей потенциальной энергией. Или еще – свет выберет кратчайшее расстояние распространения от точки к точке в пространстве любой мыслимой геометрии. Кроме того, скалярная величина, являющаяся математическим выражением принципа, и называемая действием, инвариантна относительно преобразований Лоренца. А это значит, что принцип работает и для фундаментальных взаимодействий, имеющих скорость света и строящих массивные макрообъекты.

Значит, в рамках пространственных и временных координат пространство-время должно быть описано так, чтобы, при заданной массе тяготения, траектория движения пробной массы не зависела от ее массы и удовлетворяла принципу наименьшего действия. Вот в этом месте и "порылась собака".

Пронизывающее тысячелетия философской мысли представление о существовании эфира в начале двадцатого столетия было отвергнуто, поэтому выбор был и есть не большой: геометрия или поле. Среда, которая могла бы дать другое физическое понимание природы тяготения, была выброшена, как казалось революционерам, за ненадобностью. Это было сделано только на том основании, что, как показали эксперименты, отсутствовало увлечение эфира движущимися телами. Но вместо того, чтобы выбросить только то свойство эфира, которое не подтвердилось в эксперименте – "увлечение", и задаться вопросом, а каковы же должны быть свойства эфира в отсутствие "увлечения", с водой выплеснули ребенка, а именно: избавились от парадигмы эфира.

Таким образом, была выброшена потенциально наиболее мощная парадигма Физики: если предположить, что отсутствует увлечение эфира движущимися телами, то это значит, что наблюдаемый нами мир является проявлением свойств эфира. В этом случае ни о каком "увлечении" речи не идет, а горизонты возможностей описания Природы становятся неохватными.

И все таки, вместо выброшенной материальной субстанции под названием "эфир" под неумолимым давленим Физики пришлось исследователям шаг за шагом вводить представление о новой материальной субстанции – Физическом Вакууме (ФВ). Название другое, фасад перекрашен, но новыми знаниями наполняется в действительности старое здание, здание эфира. Поэтому термин ФВ и прижился, хотя под вакуумом традиционно принято считать определенное уменьшение количества массивного вещества в заданном объеме по сравнению с окружающей средой.

Среду, которая скрывается за новой вывеской, исследователи с каждым годом наполняют все новыми и новыми фундаментальними свойствами. И если в тридцатых годах прошлого столетия Дирак говорил о ФВ только как о среде где все отрицательные состояния с отрицательной энергией заняты электронами, компенсирующими эту отрицательную энергию и распределенными с бесконечной плотностью, то сегодня исследователи считают Физический Вакуум кипящей средой уже всех виртуальных частиц обеспечивающих силовые взаимодействия и безмассовые и массивные свойства частиц. Наконец, ФВ добавили проявление и такого свойства как таинственная темная энергия, благодаря способности расталкиванию масс которой, как многие считают, Вселенная расширяется. Отметим, что введение темной энергии было хотя и искусственным, но успешным для удаления ряда трудностей вставших перед ОТО при описании эволюции Вселенной. А вот какова физика порождает феномен темной энергии остается загадкой. Реальный ли это физический агент или математическая фикция покажет время.

Расширение Вселенной, т.е. пространства-времени – физической субстанции в ОТО, приводит к изменению метрики этой субстанции. Непосредственно отсюда делается вывод о том, что с изменением метрики должны увеличиваться и длины волн гамма квантов. Отсюда следует феномен покраснения со временем квантов света в расширяющейся Вселенной. При этом, подразумевается, что на все остальные известные нам физические параметры частиц изменение метрики не влияет. Хотя, все-таки, вопрос об изменении этих параметров остается у теоретиков до сих пор окончательно не закрытым.

Т.е., пространство-время расширяется, а все известные физические параметры объектов микромира остаются неизменными. Например, в системе отсчета связанной с наблюдателем, как излучал атом конкретную длину волны при переходе с заданного энергетического уровня на другой уровень, так он, или аналогичный атом, излучит ту же длину волны при данном переходе и через 10 млрд лет вне зависимости от того расширилось ли пространство или нет. И только потом, спустя много-много лет экспериментатор увидит покраснение ранее излученного кванта из-за изменения метрики. Получается какая-то хитрая материальная субстанция это пространство-время в ОТО, которая при своем расширении избирательно воздействует только на уже существующие электромагнитные кванты.

Это значит, что, фактически, пространство-время ОТО является такой материальной средой, поперечные колебания которой являются электромагнитными колебаниями. Это нам давно известно: такие свойства в девятнадцатом веке приписывали эфиру, но тогда еще не знали о существовании квантового мира. Сегодня мы ничего не знаем о расширении ФВ. Если электромагнитные колебания являются колебаниями ФВ, то это позволяет заподозрить, что приписываемое пространству расширение может являться математическим артефактом при применении ОТО.

Отсюда следует, что пространство-время в ОТО и кипящий виртуальными частицами Физический Вакуум полевых квантовых теорий являются такими двумя материальными субстанциями, свойства которых, как пока считается, определяют физику всего что мы знаем. Но с другой стороны, согласно их описанию в существующих теориях, эти две материальные субстанции взаимно не связаны (!Sic), т.е. существуют сами по себе. В противном случае, при расширении пространства-времени изменялись бы не только длины волн световых квантов, но и физические параметры элементарных частиц. Но и ОТО и квантовые теории в своих рамках успешно описывают физику наблюдаемого мира. Это возможно только в одном случае, а именно: если взяты разные свойства одной и той же субстанции (эфира, ФВ) для построения разных теорий и каждая теория описывает свой участок: маляр красит одну комнату, а штукатур штукатурит другую комнату одного и того же дома.

Показательна ситуация с квантовой электродинамикой, которая также "работает" с квантами электромагнитного поля, длина волны которых зависит от расширения пространства-времени в ОТО. ФВ квантовой электродинамики никак не взаимодействует с пространством-временем ОТО, но чтобы воздействовать – надо взаимодействовать. Получается, что две теории работают с одним и тем же объектом, но используют разные представления о природе этого объекта. И не смотря на титанические усилия физиков, объединить эти два подхода в одну теорию пока не удалось. Одной из причин неудач может быть тот факт, что это противоречие фундаментальное, говорящее нам о том, что для объединения требуется более общая система аксиом, нежели та, которую используют эти две теории. Этот вывод следует из Теоремы.

В ОТО используется одно свойство Природы – континуальность, в квантовой электродинамике другое – дискретность. И эти свойства используются по раздельности. В ОТО мы имеем континуальную материальную среду, которую называют пространством-временем, метрика которой фактически и является гравитацией. Именно пространство-время искажается присутствием массы-энергии. Но координатная сетка не может быть по природе своей физическим агентом, поэтому координатная пространственно-временная сетка ОТО отражает только геометрические свойства физической субстанции, пространство которой является ареной событий. Эту физическую субстанцию, которая ранее называлась Эфиром, теперь называют Физическим Вакуумом. Последнее название, как представляется, более уместно сегодня чем архаично-поэтический "Эфир".

В квантовых теориях ФВ предстает перед нами в виде кипящего океана виртуальных частиц. Это свойство ФВ, фундаментальной характеристикой которого является принцип неопределенности Гейзенберга, несет в себе физические характеристики, которые предопределяют физику наблюдаемой нами материи. По крайней мере, таковы сегодня теоретические построения. Из предсказаний квантовой электродинамики пока не обнаружен только переносчик массы квант скалярного поля, хиггс. Возможно это связано только с недостаточной энергией экспериментов и Большой адроннный коллайдер (Церн, Швейцария) поможет решить загадку. Во всем остальном эксперименты с замечательной точностью подтверждают решения квантовой электродинамики. В случае физики вещества присутствуют проявленные квантовые свойства ФВ.

Осталось перейти Рубикон – понять, что оба случая, континуальный и квантовый, являются отражением свойств одной и той же материальной среды, ФВ. Но сделать это достаточно сложно, так как требуется введение новых, более глубоких базовых аксиоматических построений, следствием которых стали бы существующие теории (см. Теорему).

Необходимо подчеркнуть, что уравнения ОТО справедливы в разных системах отсчета, в присутствии гравитации и в её отсутствие (ковариантность). Это связано с тем, что скорость гравитационного взаимодействия приравняли скорости света, согласно Пуанкаре. Т.е., в рамках этих представлений гравитационное взаимодействие является одним из четырех фундаментальных взаимодействий, определяющих свойства наблюдаемого нами мира. А так как три других фундаментальных взаимодействия электромагнитное, слабое и сильное имеют одну и туже скорость – скорость света, то, приписав гравитационному взаимодействию скорость равную скорости других взаимодействий, мы обязаны были получить ковариантность уравнений ОТО.

Итак, эфир был выброшен за ненадобностю и в ОТО, благодаря этому, материальной среды нет, которой можно было бы приписать соответствующие искажения (натяжения) из-за присутствия массы. Как записать в таком случае уравнения движения? Как описать траекторию движения пробной массы в поле тяготеющей? Один из ответов приводит к дифференциальной геометрии и геодезическим линиям, движение по которым удовлетворяет принципу наименьшего действия.

Так родился третий постулат о движении тел по геодезическим линиям, из которого следует, что пространство-время в ОТО обладает метрикой, которая зависит от типа искривления пространства. Но что такое пространство? Это набор координат в определенной геометрии плюс математическая характеристика расстояния между двумя точками. Значит, если у нас отсутствует среда (эфир), которая искажается при наличии массы, значит, чему мы можем приписать искривление? – Только пространству-времени. Так и сделано в ОТО. В ОТО искривляется пространство-время потому как носитель этой координатной сетки событий отсутствует.

Но если "что-то" искривляется, и это искривление "чего-то" предопределяет уравнения движения, значит это "что-то" обладает определенными физическими свойствами. Чтобы воздействовать – надо взаимодействовать. Другого мы не знаем. Вся наша практика эксперимента говорит об этом без исключений. Чтобы управлять, надо взаимодействовать и никакой мистики. Если "что-то" обладает определенными физическими свойствами, значит это "что-то" материально. Значит в ОТО пространству-времени приписываются материальные свойства. Вот так, кроме Физического Вакуума, пришедшего к нам из квантовой электродинамики, из микромира, благодаря ОТО физики ввели в обиход еще одну материальную среду – пространство-время, теперь уже в макромире.

Здесь есть один нюанс. Можно посмотреть и с другой стороны, хотя результат будет тот же. Если наша математика отражает искривление "чего-то" и способность к искажению этого "чего-то" мы описываем как пространство, значит это "что-то" обладает физическими свойствами. Отсюда следует важный вывод: сегодня физики и при описании микромира и при описании макромира пришли к факту существования материи, проявлением свойств которой является наблюдаемый нами мир. Раньше это называлось эфир, теперь эта фундаментальная среда при описании одних свойств материи называется Физический Вакуум, при описании других называется пространство-время. Единственное отличие ФВ от старого понятия об эфире – отсутствует увлечение движущимися телами.

Когда мы говорим о физике Вселенной, мы все время говорим о массе. Но в использовании этого простого, как интуитивно кажется, физического термина накопилась некоторая несогласованность, идущая до сих пор из учебников физики и популярных изданий. Не вдаваясь в детали, можно подчеркнуть, что сегодня уже понятно, что нет массы покоя или релятивистской массы, нет массы инерционной или гравитационной, а есть только одна масса, которую мы записываем в релятивистском уравнении энергии: E² = m²С⁴ + p²С². (Здесь E – полная энергия, m – масса, С – скорость света, p – импульс.) Поэтому надо говорить просто о массе. Количественно она соответствует ранее принятому термину "масса покоя".

Еще один важный момент, который пронизывает не только микромир, но и современную космологию, это вопрос о мере энергии скрытой в массе. Это вопрос о мере энергии в нашем мире, который мы наблюдаем. Это, фактически, вопрос о мере энергии в энергетической системе отсчета, где в качестве нулевого уровня взят предельный уровень энергетической емкости ФВ (такой подход можно встретить сегодня в физической литературе). Эта мера энергии определяется известной формулой E = mС². Интересно, что эта формула была записана Хэвисайдом еще за 15 лет до Эйнштейна, и Хэвисайд не был первым в этом вопросе, но он работал в рамках представлений об эфире и электромагнитной массе.

Итак, после всего сказанного, можно для наглядности написать формально выражения, которые говорят нам о наличии связи в ОТО геометрии пространства-времени и массы-энергии:

Слева – геометрия пространства-времени, справа – характеристики обладающего массой вещества, которое заполняет данное пространство-время. Во второй записи в виде дополнительного члена добавлена еще и зависимость, которая сегодня трактуется как зависимость от какого-то предполагаемого свойства ФВ, которое часто интерпретируется сегодня как темная энергия расталкивающая массы (лябда-член помноженный на метрику – в оригинале у Эйнштейна). Причем, в рамках стандартной модели (см. §4.2.4), распределение плотности темной энергии абсолютно однородно, изотропно и не зависит от возраста Вселенной. Пока Вселенная была компактной, плотность барионного и темного вещества превышала плотность темной энергии и вещество управляло эволюцией Вселенной. Но начиная с некоторого времени (около 7 млрд. лет назад, согласно стандартной модели) плотность вещества за счет расширения пространства настолько упала, что стала доминировать плотность темной энергии, расталкивающей массы. Вселенная стала расширяться с ускорением.

Можно сказать, что однородность и изотропность микроволнового излучения – это просто бушующий океан по сравнению с однородностью и изотропностью темной энергии. Это понятно, так как темная энергия – это реакция ФВ на присутствие рожденного вещества в используемой математике. А энергетическая емкость ФВ настолько велика, что наблюдаемые нами энергетические характеристики можно было бы приравнять нулю в энергетической системе ФВ, если бы мы не были частью этой рожденной материи. Из однородности и изотропности темной энергии следует, что ФВ реагирует на присутствие массы как единое целое. Т.е. у ФВ нет локальных флуктуаций темной энергии, коррелирующих с распределением масс во Вселенной. Если это справедливо, то это чрезвычайно любопытный факт. Вот только проверить это в прямом эксперименте в обозримом будущем не представляется возможным из-за малости плотности темной энергии ~10^-29 г/см³, или ~10^-123 г/см³ в Планковских единицах, т.е. в энергетической системе отсчета ФВ.

Вторая запись G = f(E) + Aether демонстрирует нам введение в ОТО какого-то свойства, приписываемого сегодня ФВ, которое ответственно за расталкивание масс. Таким образом, в одной и той же теории происходит в последние годы процесс сведения вместе и материальной субстанции, называемой пространством-временем, и материальной субстанции называемой Физическим Вакуумом (Aether – эфир). Первым это сделал Эйнштейн, когда ввел лямбда-член (здесь это записано как Aether), чтобы получить стационарные решения для Вселенной. И как иногда говорил он сам, эта часть уравнений ОТО оставалась (осталась) для него самой большой загадкой. Загадки больших мыслителей, как известно, могут оставаться загадками и для следующих поколений. Сегодня мы еще не знаем отгадки. Поэтому, пока помогает нам эта математика, пока нет лучшего, используем то что есть, даже если не понимаем физику используемого.

Ключевой космологической моделью, полученной с помощью уравнений ОТО, стала фридмановская модель, описывающая однородную, изотропную и нестационарную Вселенную с разной кривизной пространства, которая зависит от средней плотности вещества во Вселенной. Фридман опубликовал решения своей модели в начале 20х годов прошлого столетия. Это стало первым этапом после того как были найдены и правильно записаны Гильбертом и Эйштейном уравнения ОТО. Из-за нестационарности Вселенной из модели Фридмана следовало существование сингулярного начала из которого родилась Вселенная. Термин "сингулярный" употреблен в том смысле, что это состояние Вселенной не может быть описано в рамках ОТО.

После Фридмана вторым этапом стала наиболее распространенная сегодня теория Гамова и последователей (в свое время Гамов был студентом Фридмана (Sic!) в Санкт-Петербургском университете) о рождении Вселенной в результате Большого Взрыва из сингулярного состояния Вселенной. Этот факт нашел свое отражение в термине "горячая" Вселенная. Эта теория, созданная в конце сороковых годов прошлого века, принципиально расширила возможности фридмановской модели.

Мало кто знает, что Гамов в последние годы своей жизни тщательно изучал древние описания о мироустройстве, которые донесли нам до нынешних времен индусы. Известно, что представления о существовании факта рождения мира простираются еще в добиблейские времена. Но каковы же на самом деле были причина и сам процесс рождения мира? – это все еще остается для человечества одной из самых интригующих загадок.

В момент Взрыва было рождено вещество. Раньше формально отсчет рождения Вселенной начинался с рождения пространства-времени и вещества в постпланковские мгновения, которые называют Планковской эпохой: 10^-43 – 10^-38÷10^-35 сек. Сегодня, после принятия инфляционной модели сразу за планковским этапом, с 10^-38÷10^-35 сек наступает эпоха инфляции (см. §4.2.3) во время которой происходит рождение пространства-времени. На этом этапе еще ничего кроме скалярных полей нет. И только к концу инфляции на 10^-32 сек началось рождение вещества из скалярного поля, т.е. собственно Взрыв с рождением вещества.

При рассмотрении космологических решений первый и главный вопрос, который возникает – "Из чего родилось вещество?" Далее следует "Как это произошло?" и в конце "В силу каких причин это произошло?".

Вопросы не являются абсурдными. Получить ответ на первый вопрос представляется самым легким: есть скалярное поле, кванты которого являются носителями свойств массы. Правда, кванты такого типа поля еще не зарегистрированы, но решение математическое уже придумано, т.к. оно следует из современной теории элементарных частиц. А вот в силу каких причин произошло рождение Вселенной – на этот вопрос искать предположения и гипотезы в современной физике бесполезно, так как все фантазии физиков сводятся к квантовым флуктуациям и пока базируются на экстраполяции уже известной нам физики в неведомое. Согласно Теореме, экстраполировать свойства элемента множества на свойства множества, как целого, нельзя. Поэтому, если наблюдаемый мир (элемент множества) – это проявление свойств ФВ (множество), то чтобы ответить на вопрос, "в силу каких причин ФВ родил наш мир?", требуется построение новой более общей аксиоматической базы нежели существующая. Ясно, что до этого еще далековато, поэтому проще всего эксплуатировать принцип неопределенности, при этом не зная, а потому не понимая каким образом реализует Природа этот принцип.

Если была сингулярная точка, то была ли она единственной? Если наша Вселенная берет начало не из единственной сингулярной точки, то были ли эти сингулярные точки одновременными? (Дискутируемые сегодня в литературе возможности множественного рождения вселенных еще кардинальнее расширяют горизонт вопросов.) Такая постановка вопроса подразумевает, что среда, родившая мир, а значит, проявлением свойств которой является наблюдаемый нами мир, должна иметь пространственные и временные характеристики.

В современной физике существуют так называемые планковские кванты. Квант длины равняется ~10^-33 см. Планковским квантом времени является величина ~10^-43 сек. Определяются они на основе размерностей через скорость света, гравитационную постоянную и постоянную Планка. Нашим технологиям, чтобы приблизиться хотя бы к первым 10 порядкам от этих величин, еще очень много порядков надо пройти. К сожалению, не ясно даже как это можно сделать в принципе. Пока лучшей лабораторией в этом плане остается Космос, как это утверждал покойный академик Арцимович, которому удавалось, пусть и с грехом-пополам, но убеждать партийных бонз финансировать развитие инструментальной астрономии в Советском Союзе.

Отталкиваясь от квантов Планка, принимают, что начальный, нулевой момент при рождении Вселенной характеризуется температурой ~10³² K и плотностью ~10⁹⁴ г/см³. Если отталкиваться от того, что три фундаментальные константы, а именно: скорость света, гравитационная постоянная и постоянная Планка являются фундаментальными характеристиками какой-то материальной среды, то эта среда называется Физический Вакуум. Т.е., так или иначе, все сводится к рождению вещества из ФВ.

Если была сингулярная точка (или были), значит для ФВ правомерно использование временных и пространственных понятий. Более жестко: если наблюдаемый мир есть проявление свойств ФВ, значит пространствено-временные свойства этого мира являются частным случаем свойств ФВ. Таким образом, вполне рабочей является точка зрения, что геометрия обусловлена отражением физических свойств ФВ. А так как для описания арены событий нам требуется пространственно-временные характеристики, то ясно откуда взялось "рождение" пространства-времени. А также ясно, что пространство-время при четырехмерном описании событий, не рождается и не является физической материей любой формы существования. Это свойство приписано пространству-времени искусственно, которое является просто координатной сеткой. Это, конечно, обидно, так как зачеркивает любимую тему фантастов и ряда физиков о возможности увидеть данный объект в прошлом или будущем.

В рамках теории горячего рождения на ранних стадиях жизни Вселенной должно быть П-образное распределение плотности вещества по объему из-за требуемой однородности и изотропности его распределения, промодулированное легкой рябью квантовых флуктуаций будущей крупномасштабной структуры. Для аналогии проще всего представить себе теплоизолированный ящик, в котором установилось термодинамическое равновесие газа. Макрораспределение плотности газа в ящике будет однородным, изотропным и П-образным. Вот такая же, как этот газ внутри ящика, и наша Вселенная по существующим представлениям. Так ли это в действительности, покажут дальнейшие исследования. Но в этом вопросе есть один важный момент – Вселенная имеет конечные размеры. А значит эта геометрическая фигура как и любая другая имеет центр. Далее совершенно очевидно, что нынешнее наше положение во Вселенной должно иметь свои пространственные координаты, если центру Вселенной приписать начало. По отношению к координатам начала, где мы находимся? Этот вопрос принято считать неправомерным в рамках геометрического подхода, но лазейки из неопределенности все же есть. Например, возраст галактик не зависит от того как масштабируют Вселенную с помощью ОТО.

Возможно ли в случае расширяющейся однородной и изотропной Вселенной определить где ее центр, подразумевая, что он является и геометрическим и временным началом? Да, можно. Такую возможность дает нам возраст галактик – чем дальше от себя на космологических расстояниях мы наблюдаем галактики, тем моложе они должны быть. Тем ближе они к точке сингулярности. Если наблюдатель расположен в центре Вселенной, то кольца определенного возраста будут не искажены даже на краю геометрии. А если мы смещены от центра к краю, то кольца одного возраста будут обрезаны краем Вселенной. Конечно, в этой ситуации все будет определяться возрастом Вселенной, ее реальными размерами и нашей близостью к краю. Если расстояние до края в световых годах достаточно меньше возраста Вселенной, то мы увидим обрезанные краем Вселенной кольца равного возраста. Т.е. по направлению к ближайшему краю Вселенной мы не увидим галактики моложе, например, 10 млрд лет, потому как излучение от более раннего состояния ушло дальше наблюдателя. А в противоположном направлении мы будем наблюдать галактики всех возрастов.

Что важно при попытке рассмотреть такую простую на первый взгляд ситуацию? Важно помнить, что у нас со временем в расширяющейся Вселенной изменяются только длины волн уже живущего излучения, а фундаментальные константы не меняются. Если при расширении Вселенной не меняются фундаментальные константы, если не меняется физика элементарных частиц, значит не должно меняться и число квантов Планка в единицах времени и длины. А это значит, что свет как проходил N квантов длины Планка за M квантов времени Планка в первые мгновения жизни Вселенной, так и сегодня свет проходит те же N квантов длины за M квантов времени. Единственное, что меняет ОТО – длину волны излучения. Так как кванты Планка мы привязываем к свойствам Физического Вакуума, который "родил" Вселенную, значит правомочно рассматривать такую вселенную со стороны в качестве внешнего наблюдателя. Что происходит сплошь и рядом, когда мы рассматриваем рисунки иллюстрирующие эволюцию Вселенной с момента рождения и по наши дни.

Начало восьмидесятых годов двадцатого столетия родило инфляционную модель. Что можно сказать об инфляционной модели? Она предназначена для описания совсем ранних постсингулярных стадий развития Вселенной сразу после Начала. Предполагается, что после планковской эпохи (10^-43 – 10^-38÷10^-35 сек) с 10^-38÷10^-35 и до 10^-32 сек пространство Вселенной расширялось по экспоненциальному закону. Отсюда название "инфляция". Именно на этой стадии формируется родившееся в первые 10^-43 сек пространство-время.

Этот термин произошел от хорошо всем известного слова inflation. Когда нам в кошельках требуется с каждым днем все больше и больше денег для покупки одного и того же продукта – это инфляция. Когда мы видим процесс всходимости дрожжевого теста, то этот процесс раздувания – также инфляция. Почему же процессу раздувания нашлось место в физике космологии, да еще и такое почетное – после планковской эпохи Взрыва в роли очень важного этапа жизни Вселенной?

Часть исследователей считают, что инфляционная стадия излишня. Трудно найти в литературе анализ ситуации, когда вещество рождалось бы не в одной точке ФВ, а во многих и, в общем случае, неодновременно. Такая постановка вопроса вызывает ступор у тех кто моделирует эволюцию Вселенной. Но многократное периодическое рождение в одной точке Вселенной уже дискутируется (см. §3.7). Пенроуз, один из ведущих специалистов мира в области ОТО, считает, что Вселенная не нуждается в инфляционной стадии при ее рождении и развитии.

Геометрический подход не дает возможности кругооборота материи, подобного следующему: 1) вещество родилось, 2) Вселенная эволюционировала, 3) эволюция закончилась и вещество вернулось назад в исходное состояние ФВ. Все наблюдаемые физические процессы во Вселенной поддерживают точку зрения существования кругооборотов в Природе. Наиболее наглядно мы это видим в процессе рождения, эволюции и смерти звезд, как и людей. Сегодня в нашей Галактике живет уже вторая волна звезд после смерти массивных звезд первой популяции. Это абсолютно естественная и здравая точка зрения: если что-то родилось, то должен наступить момент времени когда это умрет, иначе не будет эволюции. Должен быть кругооборот вещества и в ФВ. ОТО же нам дает практически вечные черные дыры. Хотя приближение к радиусу Шварцшильда, с которого начинается математическая сфера черной дыры, было бы совершенно естественно считать путем возврата вещества к исходному состоянию ФВ.

Т.е. коллапс в природе существует, но конечный итог не черная дыра, а ФВ. Существуют ли в процессе коллапса квазистационарные промежуточные состояния пока ответить в рамках геометрического подхода невозможно. Если квазистационарные состояния в процессе коллапса существуют, то было бы правильно говорить о релятивистском объекте, а не о черной дыре. Сегодня мы знаем о существовании сверхмассивных сверхкомпактных объектов с миллионами масс Солнца. Это ядра квазаров, блазаров, сейфертовских галактик. Но практически в каждой статье посвященной физике вышеназванных объектов астрофизики пишут о сверхмассивной черной дыре в качестве ядра этих галактик.

Если был единственный акт рождения вещества, то почему мы находимся именно в этой стадии эволюции Вселенной? И что, в конце-концов, "родило" Вселенную!? А еще надежнее – зачем вообще Вселенной надо было рождаться, причем рождаться в один определенный момент и в одном определенном месте ФВ если нет возврата назад к исходному состоянию? Это Абсурд. К сожалению Теория Большого Взрыва в одной избранной точке несет с собой очень много риторических вопросов. Нет ответа даже на такой элементарный вопрос: "Если была начальная точка и начальный момент, то где она геометрически находится в существующей Вселенной?" Ответ в рамках ОТО некоторые интерпретаторы доводят до абсурда: "Из-за расширения пространства-времени нет выделенной точки в пространстве нашей Вселенной". Ответ лукавый и не правильный. Начальную пространственно-временную точку системы отсчета связанной с наблюдателем, который является частью Вселенной, путают с физически выделенной системой отсчета. Это, как говорят в славном городе-герое Одессе, две большие разницы.

Дело в том, что вопрос о начальной геометрической и временной точке Вселенной ставится в рамках системы отсчета связанной с наблюдателем, который принадлежит Вселенной и не изолирован от остальной части Вселенной. Как если бы речь шла о том, где середина поезда с которым движется наблюдатель относительно окружающей среды. Эту середину наблюдатель всегда сможет определить, точно так же как и начальный момент времени, когда он начал передвижение по поезду из этой середины, потому как и часы и реперы у наблюдателя и поезда одни и те же. Такой вывод не противоречит принципу относительности. Если наблюдатель находится в изолированной лаборатории от остальной части Вселенной, то он не сможет установить направление и скорость движения лаборатории относительно внешних реперов, т.к. постоянство скорости света никто не отменял.

В рамках ОТО все точки Вселенной равноправны, все точки одновременно расширяются, пространство-время расширяется, метрика в каждой точке изменяется. Но мы знаем, что нет физической величины меньшей планковской длины и времени. Если в начальный момент Вселенная была близка по размерам к планковскому кванту длины, а это подразумевается, то где уместились все остальные точки, метрики которых изменяются со временем в расширяющейся Вселенной?

Таких парадоксов много. Они порождены разными причинами и одна из них – континуальный подход используемого в ОТО матаппарата: пространство-время в ОТО не дискретно, а непрерывно. Это самое непóнятое место в ОТО – она в принципе, по природе своей не способна работать с дискретным пространством-временем. Причем, дело здесь не только в математике, но и в семействе аксиом заложенных в ее основание. С одной стороны это позволяет уложить в бесконечно малую пространственную величину бесконечное число метрик, но с другой стороны, это классический Абсурд, ведущий начало от апорий Зенона, так как мы знаем, что существует наименьшая пространственная величина ~10^-33 см. Значит непрерывность ОТО отражает непрерывность ФВ. ОТО описывает геометрию непрерывной физической субстанции, которая способна строить дискретный вещественный мир. Может быть поэтому все еще не удается построить общую теорию в которой удалось бы объединить все четыре фундаментальных взаимодействия?

Инфляционная стадия эволюции физически предшествует Большому Взрыву, т.е. горячему началу Вселенной в классическом употреблении этого термина. Часть исследователей склонны считать разработку модели инфляционной стадии расширения Вселенной третьим этапом в развитии наших представлений о физике Вселенной. Самое главное свойство – модель работает в пустом ФВ до рождения частиц вещества видимого и темного, т.е. в пустом пространстве-времени. Главный ее физический элемент – скалярные поля в которых сосредоточена энергия будущей Вселенной.

Благодаря этой модели частично удалось снять в рамках геометрического подхода непреодолимые трудности при описании наблюдаемой макроструктуры вещества во Вселенной: Вселенная на малых масштабах неоднородна, а на масштабах сравнимых с ее радиусом получилась однородной. Кроме того, инфляция позволила получить наблюдаемую неоднородность и анизотропию температуры микроволнового излучения, пространственное распределение которого искажается совершенно незначительными температурными флуктуациями 10^-4 ÷ 10^-5 К. Предполагается, что наблюдаемые неоднородность и анизотропия благодаря раздувшимся квантовым флуктуациям была сформирована приблизительно на 10^–30 секунде уже в эпоху Большого Взрыва. Но самое интересное – инфляционная стадия, в силу экспоненциального расширения Вселенной в этот момент, обусловила евклидову геометрию нашего пространства. Т.е. искривленное пространство-время настолько сильно расширилось, что стало практически плоским, плоским настолько, что слово "практически" можно выбросить. У нас пока не хватает экспериментальных точностей, чтобы оценить кривизну Вселенной, в случае существования таковой.

Раздувающаяся, инфлирующая невероятными темпами Вселенная, в конце-концов, доходит до стадии, когда из-за расширения плотность энергии скалярных полей падает до того уровня, что они начинают осциллировать возле их энергетического минимума. Эти осцилляции рождают вещество, которое стремительно разогревается, частицы вещества достигают термодинамического равновесия и дальше работает Стандартная модель с лямбда-членом (горячее состояние + решение Фридмана + лямбда-член). При инфляционном расширении неизбежно существующие из-за принципа неопределенности Гейзенберга квантовые флуктуации растягиваются до тех размеров, которые впоследствии позволяют им стать макроструктурами Вселенной, галактиками.

Такая модель воспринимается как искусственная и построенная на экстраполяции наших математических умений в пространственно-временные области, куда мы экспериментально еще не добрались. Некоторые исследователи считают, что инфляционная модель это заплатка на "Тришкин кафтан" Теории Большого Взрыва до тех пор пока экспериментально не обнаружены кванты скалярных полей создающих массу элементарных частиц. Достижение необходимых высоких энергий, при которых можно было бы достоверно обнаружить кванты скалярного поля, является одной из причин создания Большого адронного коллайдера в Церне, Швейцария. Потенциально более эффективного решения нерешаемых ОТО и фридмановской моделью проблем в описании структуры Вселенной пока еще никто из геометров не предложил.

Ниже на Рис. 4.2.3.1 выделен в жизни Вселенной инфляционный участок катастрофического расширения по экспоненциальному закону. По оси Х отложено время, а по оси Y размер Вселенной. Красной стрелой падающей вниз указано сегодняшнее время, а в скобках отмечены положения расстояний в световых годах. Этот рисунок хорошо иллюстрирует характер расширения нашей Вселенной во времени от Начала и по сегодня в рамках геометрических представлений ОТО (без ускоренного расширения в наше время). Неприятен тот факт, что модель залазит глубоко под квант длины Планка 10^-33 см (см. рисунок). Возможно это позволительно, так как ОТО работает с континуальной, а не дискретной геометрией. Поэтому вопрос может обернуться такой стороной: ФВ обладает непрерывными свойствами, а мир, который является проявлением свойств ФВ является дискретным. Т.е. ФВ, будучи сам континуальным, "умеет строить дискретный мир". Для примера, если взять "непрерывный" шнурок, то завязанный на нем узел будет явлением дискретным. ФВ в этом примере отличается от шнурка тем, что он не меняет своего размера при создании дискретного мира. Об этом нам намекают требуемые для успешного описания наблюдений характеристики темной энергии, например. Значит, когда ФВ расходует себя и создает вещественный, массивный дискретный мир, в ФВ из-за неизменности его размеров должны произойти искажения, которые и описываются в виде изменения геометрии пространственно-временной координатной сетки.

Было бы неправильно не сказать, что многие физики сегодня связывают свои надежды на решение проблемы объединения квантовой теории и геометрической теории гравитации с помощью 11-мерной М-теории суперструн. Эта теория еще не создана, но интенсивно разрабатывается. Подчеркнем, что теория суперструн в любой ее модификации базируется опять же на геометрическом подходе: "фундаментальные частицы и их свойства являются следствием неотъемлемых характеристик геометрии Вселенной". Честно говоря, "свежо предание, да верится с трудом", т.к. геометрия это только язык описания картины искажения материальной субстанции в присутствии масс. Но так или иначе, без таких или подобных исследований понять каким образом непрерывный Физический Вакуум может строить наблюдаемый нами дискретный мир, продвинуться в понимании законов и процессов управляющих рождением и эволюцией Вселенной трудно.

Четвертым этапом геометрического подхода стало формирование так называемой ΛCDM-модели (Lambda-CDM, или просто LCDM) ставшей де-факто стандартной и наиболее используемой при моделировании и интерпретации наблюдений. Λ (лямбда) говорит об использовании лямбда-члена в уравнениях ОТО. CDM – Cold Dark Matter, холодная темная материя – говорит нам о включении в модель не только барионной но и темной (скрытой) массы.

Стандартная модель включает в себя достижения всех трех вышеперечисленных этапов с добавкой темной энергии, которая расталкивает вещество и приводит на современном этапе за счет малой плотности массы-энергии к ускоренному расширению пространства-времени. За темную энергию "отвечает" лямбда-член в уравнениях ОТО (см §4.1.3). Существенным является то, что в модели выполняется подбор решений в том числе за счет варьирования в энергетическом балансе доли темной энергии, а также массы темной и барионной материи.

Каково будущее Вселенной в стандартной модели геометрического подхода? Это демонстрирует Рис. 4.2.4.1.

На приведенном рисунке эволюция Вселенной в рамках стандартной модели показана кривой красного цвета. По оси Y отложен размер Вселенной, а по оси X время. Наше время посередине графика. Будущее Вселенной уходит в вечность, что является Абсурдом. Я бы употребил здесь термин Гегеля "дурная бесконечность", если не иметь в виду математику. Т.е. математика геометрического подхода и философия не сопрягаются в этом вопросе. Это отсутствие ограничения затухания развития неприемлемо и заставляет задуматься, а все ли гладко с начальными постулатами? Точнее, а достаточны ли используемые постулаты для описания эволюции Вселенной или требуется расширение новыми? Или требуются вообще более общие постулаты, отражающие свойства ФВ?

Можно привести такой пример. Если взять подходящие деревянную, пластмассовую и металлическую линейки одинаковой длины и приложить к ним в одних и тех же точках одинаковое усилие, то мы получим одинаковую геометрию искажения поверхности линейки. Несмотря на разницу материалов линеек геометрическая картина будет одинакова. Но физические свойства вещества линеек разные. В этом принципиальный недостаток геометрического подхода, а именно: 1) нет возможности по результирующей геометрии объекта исследования однозначно определить физику материи этого объекта; 2) нет явного задания материальной среды, геометрия которой искажена из-за присутствия масс. В последнем случае в ОТО в качестве материальной среды выступает пространство-время, а в качестве тяготения – метрика, т.е. пространственно-временная координатная сетка является материальной средой, что является Абсурдом.

Часто исследователи все перечисленные выше составляющие наших знаний о рождении и эволюции Вселенной объединяют для краткости одним общим термином – Теория Большого Взрыва (Big Bang Theory – BBT). Это не только кратко, а потому удобно, но и отражает тот факт, что Вселенная имела начало, была вначале горячей, а в процессе расширения достигла современного состояния.

В стандартной модели в конце инфляционной стадии наступает эпоха рождения и разогрева вещества – горячей расширяющейся ультра-релятивистской материи. Это и есть Большой Взрыв Гамова, после которого наступает стадия доминирования нерелятивистской материи (темной и барионной). Именно в момент Большого Взрыва формируются свойства того излучения, которое мы сегодня регистрируем как микроволновое. Наконец, в наше время с Z < 0.7 благодаря темной энергии Вселенная расширяется ускоренно в силу малой пространственной плотности вещества.

Львиная доля всего, что делается и публикуется в вопросе о теоретическом описании рождения и развития Вселенной построено на геометрическом подходе. Эта стало де-факто стандартом. ОТО опередила множество конкурентов. Связано это, в первую очередь, с тем, что, несмотря на жесткую объективную критику и ряд значительных недостатков и внутренних противоречий ОТО, новой теории, которая бы продвинулась дальше и лучше ОТО и это подтвердили бы эксперименты, – такой теории еще не создано. Или же новая теория есть, но мы ее еще не признали, так как еще не придуман experimentum crucis, который можно было бы осуществить уже сегодня.

ОТО построена так, что правую энергетическую часть уравнений Гильберта-Эйнштейна можно совершенствовать до бесконечности, тем самым до бесконечности подгоняя геометрию под реальность. В этой открытости ОТО для фундаментальных усовершенствований ее значительный плюс. Всякой физике можно поставить в соответствие свою геометрию. Поэтому, чем точнее будут современные знания физики (правая, энергетическая часть уравнений ОТО) тем точнее можно будет описать геометрию. Так будет продолжаться до тех пор, пока не будет построена теория в которой все будет поставлено с головы на ноги и геометрические решения станут следствием известной физики ФВ.

Согласно стандартному подходу Вселенная имеет три основных жизненных этапа: инфляционная стадия, взрыв с рождением вещества и эволюционная стадия с линейным, а с падением плотности ускоренным расширением. Доинфляционная планковская эпоха не рассматривается из-за ограниченности наших знаний. В рамках этой модели Читатель, как правило, и находит описание Вселенной в литературе или Интернете. Когда мы видим на рисунках или графиках возраст Вселенной, или читаем о событиях во Вселенной такой-то давности, это значит, что представлены результаты расчетов в рамках упрощенных и очень сильных модельных приближений. Какими бы красивыми графики не были и как бы хорошо кривые не совпадали с наблюдательными данными, следует всегда помнить, что в вычислениях были использованы модели у которых, в действительности, неизвестных больше чем уравнений и поэтому подогнать решение всегда удается. На таком уровне находятся сегодня наши знания о Вселенной.

Для примера сказанному, можно привести совсем недавний факт. Результаты наблюдений сверхновых с большими красными смещениями десять лет назад привели к введению в наш обиход такого экзотического феномена как темная энергия, на долю которой модели дают около 70% всей энергии Вселенной и которая "заставляет" Вселенную расширяться. Остальные 30% – это 25% темной материи и только 5% "нашей" барионной материи. Эта революция произошла всего 10 лет назад.

Отсчет всего в наших сегодняшних знаниях о Вселенной начинают с 10^-43 секунды. Это так называемый планковский квант времени. С этого момента и до 10^-38÷10^-35 секунды (разные авторы приводят разные цифры начала инфляции) время жизни Вселенной называют планковской эпохой. Часть исследователей считает, что эту эпоху квантовой космологии должна описывать еще не созданная теория квантовой гравитации. С 10^-38÷10^-35 и до 10^-32 секунды длилось время инфляционной стадии, когда размер будущей Вселенной увеличился с 10^-23 до 1 см.

Как предполагается, к концу инфляционной эпохи наступил этап бариогенезиса, когда рождаются кварки, которые впоследствии при дальнейшем охлаждении "соображая на троих" построят барионы – протоны и нейтроны. Температура в это время составляет ~10²⁸ К. Именно в эту эпоху происходит разделение сильного (ядерного) и электрослабого взаимодействий. Далее, во время 10^-11 сек при температуре ~10¹⁶ К происходит разделение слабого и электромагнитного взаимодействий. Следующий примечательный этап наступает во время 10^-6 сек при температуре ~10¹³ К и 10^-4 сек при температуре ~10¹² К. В эти моменты температура позволила начать рождаться барионам (самые известные – протон и нейтрон), мезонам, которые способны связывать протон и нейтрон и тем самым приводить к формированию ядер атомов, и лептонам (самые известные – электроны и нейтрино). Наконец, к первой секунде жизни Вселенной среда остыла настолько, что вещество стало прозрачным для нейтрино. Это произошло раньше чем вещество стало прозрачным для излучения. Сможем ли мы когда-либо детектировать эти нейтрино?

К первой секунде жизни Вселенной заканчивается так называемая космологическая эпоха элементарных частиц и начинается эпоха нуклеосинтеза – синтеза ядер легких химических элементов. А где античастицы, которых должно было родиться столько же сколько и частиц, и все с этим связанное? – На этот вопрос пока нет общепринятого ответа. Существует предположение, например, что темная масса как-то связана с загадкой барионной асимметрии. Поиск частиц темной материи ведется во всем мире и на многих установках. Но пока воз и ныне там. Эта ситуация напоминает ситуацию с увлечением эфира движущимся веществом. Оказалось, что увлечения нет. Отсюда сделали вывод, что и эфира нет, вместо того, чтобы проверить, а что будет если не должно быть увлечения эфира. Частицы темной материи ищут по конечным результатам их взаимодействия с барионным веществом. Хотя очень просто предположить, что такого взаимодействия и не должно быть. По той простой причине, что темная материя строится на других фундаментальных взаимодействиях, имеющих скорость отличную от скорости света. Если темная материя построена действительно на других фундаментальных взаимодействиях чем наша, то наша и темная материи кроме как гравитационно не будут взаимодействовать.

Когда Вселенной исполнилась 1 секунда жизни ее температура упала до ~10¹⁰ К и протоны и нейтроны достигли термодинамического равновесия. С момента, когда температура упала до ~10⁹ К, наступили знаменитые три минуты жизни Вселенной в течение которых образовались ядра легких элементов водорода и гелия. За эти три минуты сформировался известный барионный (как правило, в этом случае под словом барионный подразумевают все "наши" элементарные частички) начальный химсостав Вселенной, в котором на долю водорода приходится ~75%, гелия ~25% и меньше процента досталось остальным легковесам. Эти цифры хорошо согласуются с результатами астрономических наблюдений.

По окончанию первых трех минут жизни химсостав (барионный) Вселенной сформировался. И с этим химсоставом зажгутся первые звезды галактик. Но до формирования галактик и звезд еще далеко. Вселенная расширялась, изменялись физические условия. Разные авторы дают оценки от 1000 до 3000 лет длительности, когда излучение по энергетике доминировало. Затем наступила эпоха, когда энергия излучения и вещества, благодаря расширению пространства, уравнялись. Здесь сыграл свою роль тот факт, что с расширением пространства длины волн излучения увеличивались (объем – три степени свободы и увеличение длины волны – еще одна степень свободы), а фундаментальные свойства вещества оставались неизменными. Поэтому при расширении объема вещество теряло энергию пропорционально кубу, а излучение пропорционально четвертой степени. Затем, через 380000 лет после Взрыва наступил момент, когда энергия излучения упала до 3000° К и электроны стали захватываться ядрами легких элементов. Образовались атомы. В этот момент среда стала прозрачной для излучения, которое мы теперь видим как микроволновой фон от чернотельного излучения при температуре 2.7° К. Температура с тех времен упала на три порядка в связи с расширением пространства, что привело к увеличению длины волны.

Перечисленные выше события эволюции Вселенной согласно Теории Большого Взрыва демонстрирует Рис. 4.3.1. На рисунке как и в тексте указаны ключевые временные моменты. В действительности, проработанных теоретически, промоделированных и сравнимаемых (часто успешно) с наблюдениями важных моментов эволюции Вселенной намного больше. Но детальное описание выполненной исследователями работы далеко выходит за рамки нашего изложения. Для мировоззренческого восприятия приведенного на рисунке достаточно. Надо только помнить, что рисунок является отражением модельных расчетов, которые хорошо согласованы с экспериментом. Например, что это за температура ~10³² К на ~10^-43 сек жизни Вселенной, когда еще никакого ни вещества ни излучения не было? А ведь это та "печка" от которой пляшут геометры.

Казалось бы, ну и что? В каждой теории существуют важные непроработанные вопросы и предположения. Исследователи это знают. Но все средства массмедиа буквально заваливают читателя бравурными реляциями об успехах космологов. Причина здесь, в первую очередь, в том, что на телескопы и обсерватории для изучения Вселенной тратятся значительные суммы из кармана налогоплательщика. И надо его бедного убедить в том, что денежные и человеческие ресурсы тратятся успешно. А вторая, не менее важная причина, заключается в том, что наука о Вселенной является в высшей степени мировоззренческой.

После начала работы над этим эссе стало понятно, что просто обзор "чего есть" даст формальное, в значительной степени неполное, а потому не интересное изложение. С одной стороны, обзоры "чего есть" существуют, и их много хороших, так как написаны людьми работающими в области космологии и, как правило, видящими картину в целом. С другой стороны, в сегодняшних наших знаниях о Вселенной считаются установленными ряд фактов, причем ключевых, которые получены в результате модельных расчетов. Об этих фактах в популярной литературе говорят, рассуждают, но, как правило, умалчивается то, что они являются результатом сильных дискуссионных предположений.

В качестве яркого и наиболее популярного примера можно назвать вывод о том, что 70% энергии Вселенной принадлежит "темной энергии". Иногда ее называют еще антигравитацией из-за того, что именно ей приписывается причина наблюдаемого ускоряющегося расширения Вселенной. Т.е., в Теории Большого Взрыва (геометрический формализм ОТО + остальные разделы физики) то, что отвечает за ускоренное разбегание галактик, назвали "темной энергией". Ее пришлось ввести потому, что теоретики не могли предложить вразумительного объяснения ускоренному расширению Вселенной в рамках устоявшихся представлений. Фактически десять лет назад они спасали все нажитое непосильным трудом в 20м веке.

ОТО, как и всякая другая физическая теория, претендует на отображение реалий, и только там, где это позволяют граничные условия. Часто об этом забывают и результаты моделирования в рамках ТБВ выдают за истину в конечной инстанции. Это объяснимо, т.к. наибольшие и безусловные успехи в описании рождения и развития Вселенной принадлежат сегодня именно ТБВ, неотъемлемой частью которой является ОТО. Полевые теории тяготения значительно отстали в успехе описания наблюдаемой Вселенной. В чем здесь дело трудно сказать. Как считают многие исследователи, до сих пор еще не придуман и реализован experimentum crucis, который позволил бы сделать однозначный выбор или между конкурирующими геометрической и полевой теориями тяготения или между ними и новой теорией. Возможно это связано также с тем, что не умерла еще надежда построить квантовую теорию гравитации в которой удалось бы объединить все четыре известные нам фундаментальные взаимодействия в единой системе аналитических уравнений. Это то над чем бъется сегодня М-теория суперструн, например.

Если исходить из геометрии как начале, а не как следствии, то "за бортом" остаются реальные физические процессы в материи, которые породили, при наличии массы, наблюдаемую геометрию, и которые являются первичными по отношению к полученной геометрии. Так обстоят дела с геометрическим подходом к описанию гравитации. Геометрический подход дает нам геометрию пространственно-временной координатной сетки, но какая физика и физика чего предопределяют именно данную геометрию – это, пока, неведомо. Во всем этом главным является вопрос: "физика чего, какой материальной субстанции предопределяет геометрию привязанной к ней пространственно-временной сетки при наличии масс?" Из этого вопроса следует следующий: "Каким образом наличие массы порождает гравитацию?"

Свойство ФВ – появление отрицательного давления в присутствии вещества – названо космологами "темной энергией" на том основании, что мы не знаем ее природу. В действительности же ничего темного, конечно, в этом нет. Мы просто не знаем еще физики ФВ в необходимом объеме, чтобы на ее основе построить геометрию искажения пространства ФВ в присутствии вещества. Поэтому мы не знаем природу "темной энергии". Но по проявлениям свойств ФВ потихоньку подбираемся к пониманию некоторых аспектов его физики.

Сложность состоит в поиске мировоззренческих подходов для построения более общей аксиоматической базы, на основе которой была бы построена модель наблюдаемой Вселенной. Например, Солнце с его конвекцией и магнитными полями рядом. Здесь трудности, например, при решении трехмерной магнитогидродинамической задачи, только физические (определение граничных условий) и математические для правильного описания наблюдений. Солнце – это такой же элемент множества как и телескоп. Если существует то, физика чего породила Вселенную, то Вселенная, как и телескопы является также подмножеством, а множеством является то, что породило нашу Вселенную. Формально это просто. Но как это осознать, чтобы приложить это осознание к поиску необходимых аксиом? На что при этом опереться? На этот вопрос ответ пока не найден.

С точки зрения автора эссе в космологии первым является вопрос о космологическом механизме покраснения квантов. Если у нас изменяется метрика – пространство расширяется – то что это значит? Пусть в какой-то момент времени ранней Вселенной родился квант света. Он получил при рождении присущую ему частоту. И с известной скоростью двинулся к наблюдателю в будущее. Скорость эта должна быть постоянной по отношению к источнику в момент рождения кванта, и во время регистрации его по отношению к наблюдателю. Квант летит, а в это время непрерывно расширяется пространство, изменяется метрика – кривизна пространства-времени. За счет расширения пространства увеличивается длина волны кванта, квант "краснеет".

Из-за чего квант может покраснеть если не вводить парадигму расширения пространства? Если скорость источника и детектора друг относительно друга равна нулю, то квант может "покраснеть" из-за потери энергии. Это "железный" лабораторный факт. Потеря квантом энергии (например, по дороге квант поглощается и переизлучается или рассеивается на электронах) приводит к тому, что квант совершает меньшее число колебаний.

Квант также "краснеет" если его источник и детектор наблюдателя удаляются друг от друга с какой-то скоростью. Это не менее "железный" лабораторный факт. Но квант по дороге к наблюдателю ни с чем не взаимодействовал, энергией не делился. От чего же он "покраснел"? Где он потерял энергию? А покраснел он от того, что ему пришлось догонять наблюдателя. Для наблюдателя в единицу его времени количество колебаний света будет разным у приближающегося и у удаляющегося квантов. Но при этом скорость света остается постоянной!

Энергия этих квантов, в случае расширения Вселенной, меняется и для наблюдателя связанного с источником излучения, если они, кванты, ни с чем не взаимодействовали по дороге. Например. Пусть в начальный момент рождения Вселенной был испущен луч ультрафиолетовых квантов света. Далее этот луч пролетел какое-то количество миллиардов световых лет, отразился от зеркала и вернулся к источнику. Наблюдатель, связанный с источником бывшего ультрафиолетового луча какую длину волны должен зарегистрировать по прошествии миллиардов лет раширения Вселенной согласно геометрическому подходу? Наблюдатель в источнике должен зарегистрировать увеличение длины волны, покраснение. Это покраснение произошло только за счет расширения пространства-времени Вселенной. Почему? Потому что это пространство-время наделяется в рамках ОТО материальными свойствами. Специфическими, но материальными. Если нет материальных свойств, то и частота излучения не изменится. А частота испущенных квантов с расширением изменяется. Значит, то что претерпевает расширение изменяет частоту колебаний. Это возможно в известном нам случае, когда свет является колебаниями среды. Это когда-то был эфир. Теперь это ФВ. Но ФВ не расширяется, т.е. расширение пространственной координатной сети не происходит, если пользоваться пространством ФВ. Значит в ОТО выбран неправильный подход, приписывая координатной сетке расширение?

Для наблюдателя регистрирующего прилетающие кванты, энергия их может быть больше или меньше исходной. То есть, если источник летит к наблюдателю, кванты "синеют" и фотокатод взаимодействует с такими квантами и регистрирует это излучение. Но если квант, рожденный в абсолютно таком же процессе, что и предыдущий, рожден в источнике, который удаляется от наблюдателя с огромной скоростью, а потому его длина волны для наблюдателя будет "красной", то фотоэффект не произойдет в фотокатоде предназначенного для детектирования только синих лучей. Как же так? Квант ничему энергию не отдавал, но "покраснел", потерял энергию?

Один и тот же квант можно зарегистрировать, а можно и не зарегистрировать в зависимости от взаимной скорости движения источника и детектора. Т.е. энергия регистрируемого кванта зависит от взаимной скорости движения источника и детектора. Вам ничего это не напоминает? Например, эйнштейновский лифт? Чем быстрее движется лифт вниз к земле, тем с меньшей силой масса давит на пол лифта. А когда лифт падает, масса попадает в состояние невесомости и перестает давить на пол лифта. А вокруг ничего не изменилось! Есть ли выход из этой ситуации? Надо ли нам знать, что мы падаем благодаря притяжению тяготеющей массы, а не находимся в пространстве настолько далеко от притягивающих тел, что испытываем невесомость?

Имеем ли мы внутреннее согласие с Пуанкаре и Эйнштейном утвердившими принцип относительности, согласно которому законы физических явлений должны быть одинаковыми и для неподвижного наблюдателя, и для равномерно движущегося мимо него наблюдателя? Да, с этим согласие наблюдается. Но получаем ли мы внутреннее согласие с их постулатом о том, что в названном случае у обоих наблюдателей нет возможности узнать совершается ли перемещение или нет? Нет, внутренней, интуитивной удовлетворенности таким положением вещей нет. Точнее, нет, если помнить о том, что ФВ может быть средой, проявлением свойств которой является наблюдаемый нами мир.

В таком случае, почему мы не можем знать истинную энергию кванта не зависящую от относительной скорости источника и детектора? Почему, если кванты это поперечные колебания ФВ, то в системе отсчета связанной с энергетическим состоянием невозмущенного Вакуума мы не можем знать истинную энергию кванта? Т.е. если бы мы могли привязать систему отсчета к энергии невозмущенного Вакуума, то мы могли бы знать истинную энергию кванта вне зависимости от относительной скорости источника и детектора. В каком физическом эксперименте это возможно? Если кванты микроволнового излучения рождаются и сейчас в каждой точке пространства, значит их можно было бы использовать для определения абсолютной скорости наблюдателя в пространстве ФВ. Эта идея не нова.

Откуда родился принцип относительности Пуанкаре-Эйнштейна? Корни растут из того факта, что скорость света оказалась не зависимой от скорости источника, а эфир не увлекается движущимися телами. На этом основании представление об эфире, бытовавшее еще у древних как материи-родоначальнице всего видимого, было выброшено "за ненадобностью". Увлечения нет? Нет. Значит и эфира нет. Очень просто. Но это "просто" завело в тупик из которого физика вот уже столетие как с большим трудом пытается выбраться.

Нет увлечения эфира движущимися объектами, значит нет и эфира. Но, может быть, эфир обладает такими свойствами, что увлечения и не должно быть? – А мы формально взяли да и приписали наши тогдашние познания материальной среде, которая нам была еще неведома в ее свойствах. А вот если нет увлечения, то среду, колебания которой являются электромагнитными волнами, какой смысл выбрасывать из рассмотрения, подвешивая всю физику в математическом пространстве-времени? Физика нашла, конечно выход. Оказалось, что без понятия об эфире физика жить не может. Но поэтическое "эфир" тихо заменили на грубое и зримое – Физический Вакуум.

Сегодня роль ФВ в природе вещей естествоиспытателями постоянно прорабатывается. Ищется физическое понимание этой субстанции. Ищутся способы увидеть свойства ФВ в прямых экспериментах, подобных эффекту Казимира. И, не исключено, что понимание роли ФВ в природе вещей принесет нам новые глубины понимания физики как Вселенной в целом так и мира элементарных частиц.

Но это потом, а сейчас нам хотелось бы знать падаем ли мы в лифте или мы далеко-далеко в межзвездном пространстве движемся с кораблем по инерции? Ясно, что в таком случае мы должны выйти за рамки и посмотреть на себя со стоны. Но как это сделать, если наш лифт изолирован непрозрачным материалом и мы не можем посмотреть где мы? Есть ли абсолютная система отсчета? Много копий на эту тему сломано, так как интуитивно этот вопрос воспринимается не как бессмысленный. Дело в том, что абсолютная система отсчета отсутствует только в определенном математическом формализме построенном на аксиоме относительности. Но то, что этот формализм будет пригоден для более глубокого описания физики мира, вопрос спорный и не имеющий сегодня ответа. Практика говорит нам, что новые теории нередко преподносят сюрпризы там, где их и не ждали.

В связи с постепенным углублением наших знаний о ФВ этот вопрос приобретает новое звучание. Если ФВ – реальная более общая по отношению к нашему веществу субстанция, значит именно здесь нужно искать абсолютную систему отсчета, в согласии с Теоремой. Не имеется в виду поиск начала геометрического отсчета. В плане геометрическом, где разместить начало системы координат, Пуанкаре и Эйнштейн правы, конечно – такой выделенной системы отсчета нет для лабораторий. Вернее, права Эмми Нетер (Emmy Noether), которая в 1918 году доказала, что законы сохранения порождены симметрией пространства и времени, откуда и следует относительность Пуанкаре-Эйнштейна при постоянстве скорости света, конечно. Но существование выделенной энергетической системы отсчета, системы отсчета с наименьшим энергетическим состоянием относительно ФВ, не противоречит принципу относительности. Просто этот принцип становится локальным.

В конечном итоге, на сегодня есть три механизма космологического покраснения квантов:
1) из-за расширения пространства-времени,
2) из-за эффекта Допплера в силу разбегания галактик в расширяющейся Вселенной,
3) из-за потери энергии в искаженном присутствием масс Физическом Вакууме, если кванты являются колебаниями ФВ.
К сожалению, последний пункт еще не проработан.

В любом случае, из-за конечных размеров Вселенной существует начальная геометрическая точка откуда все началось. Такой геометрической системы отсчета внутри Вселенной не будет, только если рождение Вселенной было распределено в пространстве ФВ: вещество начало рождаться и здесь и в десятке миллиардов световых лет от нас, например. Но в этом случае и в рамках ОТО было бы абсурдом говорить о рождении пространства-времени.

Как и в очевидных случаях 2) и 3), если исходить из представлений заложенных в геометрическом подходе к описанию гравитации и физики Вселенной, то мы автоматически зарабатываем начальную временную и пространственную систему отсчета. Осталось только построить трехмерную картину доступной в наблюдениях нам Вселенной (это дает начальную точку отсчета в пространстве по отношению к Земле) и затем правильно вычислить момент рождения – получаем начальную временную точку. Т.е. мы можем иметь начальную систему отсчета в ОТО в самом простом и понятном варианте – у нас есть и точка отсчета и время отсчета для всех наблюдаемых событий. Если был начальный, локализованный в пространстве и времени взрыв, значит есть пространственно-временная начальная система отсчета.

Один известный и всеми любимый персонаж классической литературы говорил: "Элементарно, Ватсон!". Действительно все было бы элементарно, если бы мы знали природу красного смещения. Если красное смещение обусловлено физической причиной – это одна песня, а если обусловлено расширением математической координатной сетки пространства-времени – это другая песня. Эти две песни звучат в разных тональностях. И если эффект Допплера и потеря энергии в искаженном присутствием масс ФВ – это из музыки гармоний, то покраснение в силу расширения пространства, читай координатной сетки, – это Пендерецкий в его какофонии отрицания красоты гармонии, отрицания здравого смысла и интуиции.

Вдумчивый читатель сразу же отметит следующий факт. Чтобы родить реальное (Вселенную) надо существовать реальной роженице и должна существовать реальная физика, согласно которой это рождение произойдет. И никакой мистики. На первых порах даже не принципиально – понимаем ли мы природу этого рожденного реального или нет (как в случае с "темной материей"). Главное то, что должна быть, во-первых, физика, которая привела к рождению Вселенной, а во-вторых, это должна быть физика чего-то. Ни сама эта физика, ни материальная субстанция где работает эта физика нам сегодня толком не известны. Условно эту материальную субстанцию мы называем Физическим Вакуумом.

Сегодня, при описании развития Вселенной, молчаливо предполагается, что какая-то физика ее родила и на этом свои функции исчерпала. Она почему-то дальше не работает: родилось пространство-время-вещество и оно живет теперь само по себе и его мы и описываем. Почему же исследователи поставили физике рожавшей такое жесткое граничное условие: "принеси, подай, пошла вон!"? Причина очень проста – мы не знаем этой физики. Поэтому решается задача в рамках того, что мы знаем. Это общепринятая практика в методологии решения задач. Вначале решается упрощенная задача, а потом, по мере накопления достаточного набора фактов и знаний решаем более общую задачу.

Когда о необходимиости роженицы вспоминают, тогда упоминается Физический Вакуум. Почему ФВ? Потому что больше претендентов нет. Какое сегодня представление о ФВ? Во-первых, экспериментально установлено, что эта материальная среда существует и обладает в нашем представлении неограниченной энергоемкостью. В качестве примера: во Вселенной примерно 10⁸⁰÷10⁸⁵ всех элементарных частиц барионного мира. А предельная энергоемкость ФВ в единицах массы 10⁹⁴ г/см³. Это следует из величин планковских квантов времени, длины и массы. Кроме того, считается, что эта материя представляет собой кипящий океан виртуальных элементарных частиц, переносящих те или иные взаимодействия – это уже заслуга существующих квантовых полевых теорий.

Мы знаем, что ФВ есть, он реален, но что это такое не знаем. По мере накопления знаний мы потихоньку добавляем ему свойств. К сожалению, мы все еще не знаем какую роль играет ФВ в жизни всего того, что интересует исследователя. А потому говорится, что была сингулярность, произошел взрыв, родилась Вселенная. И дальше, как правило, развитие Вселенной описывается так как буд-то ФВ и не существовало, т.е. предполагается, что ФВ на развитие наблюдаемой нами Вселенной не влияет. Возможно ли такое, чтобы то, в чьем лоне осуществились роды, дальше не играло заметной роли в жизни родившегося?

Вспомним Теорему. Мы в этом пути идем снизу – от "краба" к Вселенной. И на основании знаний устройства нашей материи пытаемся построить свойства ФВ. Это путь тупиковый, согласно Теореме. Необходимо найти такую систему аксиом, отражающих свойства ФВ, следствием которой стали бы получаемые решения описания для Вселенной.

В этом обзоре речь шла о познании. Нас интересовало не то как мы сегодня математически описываем Мироздание, а согласие картины реальной и формальной в рамках определенных граничных условий. Если бы не было на этом пути противоречий, то можно было бы удовлетвориться тем, что дают нам современные физические теории. Если получаем согласие наших решений с опытом – это и хорошо, и достаточно, казалось бы. Но есть другое неотъемлемое свойство Человека, силу которого еще никому не удавалось преодолеть – жажда познания. Коперник и Галилей, Галилей и Бруно. Как эти три человека смогли перевернуть понимание картины мира всей цивилизации? Если бы человеку было все равно, можно было бы и не трогать птолемеевскую картину мира с Землей в центре. Для успешных вычислений положений планет на небосводе, а потом и запусков к планетам летательных аппаратов достаточно было бы ввести необходимое число добавочных членов в теорию эпициклов и все было бы более чем успешно. Но человеку этого не достаточно. Жажда познания требует понимания. Удовлетворения от понимания того как устроена Вселенная все еще нет.Так как же все устроено в действительности?

Непрерывность ФВ подразумевает тот факт, что неопределенность Гейзенберга не распространяется на физику самого ФВ. Эта неопределенность появляется только в физике рожденного вещественного мира. Отсюда становится понятно (со слов Дж. А. Уиллера) почему Эйнштейн, работая с ОТО в рамках континуальных представлений, верил и утверждал, что "Бог в кости не играет". В этом проявляется одна из сторон иерархичности в обустройстве Мироздания: непрерывный Физический Вакуум строит прерывный вещественный мир. Там, где имеется непрерывность свойств материи, там не остается места для физических и статистических неопределенностей.

Ниже дан избранный перечень лежащих на поверхности фундаментальных фактов, природу которых мы не знаем. Т.е., мы не понимаем каким образом природа реализует названное. Без ответа на эти вопросы не представляется возможным построить взаимосогласованную наблюдаемую картину мира не только математическую но и умозрительную.

1) Фундаментальные постоянные.

2) Независимость скорости света от скорости и источника и детектора.

3) Корпускулярно-волновой дуализм элементарных частиц.

4) Зависимость времени жизни частицы от ее скорости.

5) Принцип неопределенности Гейзенберга.

6) Нелокальность в квантовом мире. Каким образом два фотона рожденные в одном событии мгновенно отслеживают изменения в жизни друг-друга вне зависимости от расстояния между ними?

7) Детерминирован ли мир?

8) Частицы и античастицы: природа асимметрии их содержания.

9) Принцип относительности.

10) Лоренц-инвариантность.

11) Что такое время?

12) Симметрия пространства и времени.

13) Принцип наименьшего действия.

14) Инерция.

15) Темная материя.

16) Как Природа реализует движение частиц?

С точки зрения автора этого обзора ответы на эти вопросы лежат в свойствах Физического Вакуума, проявлением которых является наблюдаемый нами мир.

____________________________________________________________________