ВСЕЛЕННАЯ

 

27. ПРОБЛЕМА КОЛЛАПСА

 

Снова вернемся к космическим явлениям и рассмотрим проблему коллапса отдельных частей и Вселенной в целом. Современные представления о Большом Взрыве при “рождении” Вселенной не очень вяжутся с наблюдаемыми фактами. При взрыве вещество должно разлетаться в виде оболочки, внутри которой почти ничего нет. Между тем, мы наблюдаем, примерно, равномерное распределение вещества с максимальной скоростью его движения на периферии и минимальной в предполагаемом месте взрыва. Кроме того, неясно, почему должно взрываться то, что должно коллапсировать. Учитывая выше изложенное, можно предположить такой ход событий. Считается, что нейтрино во Вселенной в 109 раз больше, чем нуклонов и, поскольку у него есть определенная масса, то расширение Вселенной должно смениться на последующее сжатие и коллапс. Фотонов, примерно, насчитывают столько же, сколько нейтрино (а у каждого по два нейтрино уже значительной массы), поэтому коллапс Вселенной представляется неизбежным, учитывая и неизлучающую материю. Кроме того, масса Вселенной непрерывно растет за счет убыли энергии Большого Взрыва. При этом образуются нейтрино-антинейтринные пары (фотоны) и электронно-позитронные пары, вместе являющиеся основой для создания различных частиц, ядер атомов и т.п. По литературным данным, средняя плотность вещества для коллапса должна составлять не менее 6×10-30 г/см3 (Физика космоса, “Советская энциклопедия”, М., 1976, стр. 123).

 Мы будем различать малый и большой коллапс, а также "статический" и "динамический" коллапс. Рассмотрим эти сценарии коллапса.

Предположим, что вещество начало коллапсировать и достигло ядерной плотности, т.е. превратилось в нейтронную звезду. Но длительное существование нейтронного тела невозможно по тем же самым причинам, по которым невозможно существование сверхтяжелых ядер, совместное существование даже двух нейтронов невозможно, один из них тут же превратится в протон. Нейтроны в таком теле испускают электроны с большой энергией и антинейтрино, превращаясь в протоны. Если масса коллапсирующего вещества недостаточна для реализации большого коллапса, о котором сказано ниже, то гравитационное удержание такого сверхядра в любом случае не может противодействовать возникающей кулоновской энергии отталкивания, поскольку кулоновское взаимодействие на много порядков сильнее гравитационного. Происходит грандиозный взрыв с преимущественным истечением в пространство атомных ядер всей таблицы Менделеева, в том числе и радиоактивных короткоживущих элементов (малый коллапс). При этом в ядрах вновь образованных элементов избыточные протоны превращаются в нейтроны в соответствии с теорией ядра, изложенной выше. Таким образом, космическое пространство обогащается тяжелыми элементами с зарядом ядра выше 26-28 (железо-никель). Любые другие версии образования во Вселенной тяжелых элементов не правдоподобны по той простой причине, что более легкие и более тяжелые ядра менее устойчивы, что надежно доказано экспериментально, поэтому распад ядер с зарядом меньше 26-28 и рост ядер выше этой величины энергетически не выгоден.

Если масса коллапсирующего вещества достаточна для создания сверхмощного гравитационного поля, в котором все элементарные частицы, в том числе и нейтроны, становятся значительно прочнее (см. теорию элементарных частиц), то в этом случае нейтрон не может сразу превратиться в протон и коллапс продолжается до плотности 1018 г/см3. Это соответствует плотности нейтрино в протоне (большой коллапс). При такой плотности вещества определенные орбиты нейтрино исчезают (см. устойчивость гравидинамических систем) и в сердцевине образовавшейся нейтринной звезды нейтрино становятся "свободными". При этом у них "исчезает" масса, и они совершенно свободно покидают нейтринную звезду. Процесс истечения нейтрино идет до тех пор, пока масса нейтринной звезды велика. Как только она снизится, дальнейшее происходит по сценарию малого коллапса. Ко всему этому можно добавить, что даже небольшое вращение массы коллапсирующего вещества приводит к значительному облегчению этого процесса, т.к. по мере его протекания скорость вращения резко увеличивается и возникающие гравидинамические силы способствуют ускорению процесса. В этом случае коллапс будет не "статический", а "динамический". Для такого коллапса требуется меньшая масса. В принципе, мы его можем реализовать в лабораторных условиях со сколь угодно малым количеством вещества. Исходя из представлений нейтринной звезды, как родоначальницы Вселенной, сама Вселенная должна разбегаться по спирали, как следствие вращения (если таковое было) нейтринной звезды и, в целом, иметь тот же момент количества движения. Вселенная в целом не может иметь момента количества движения, чтобы не нарушать закон его сохранения.

Свободные нейтрино, истекающие из нейтринной звезды при большом коллапсе, вновь конденсируются в вещество, которое вновь коллапсирует и так до бесконечности. При этом происходит колебательный процесс перехода энергии (свободные нейтрино) в массу (вещество) и обратно. Строгое соблюдение закона сохранения энергии в этом процессе гарантирует его бесконечность. В противном случае неизбежен вывод об абсолютной "смерти" Вселенной, а, значит, и ее "сотворении". Тогда возникает вопрос о сотворении Творца, сотворении того, кто сотворил Творца и т.д. до бесконечности, т.е. мы попадаем в неразрешимое логическое противоречие, показывающее, что альтернативы закону сохранения энергии не существует. На основании изложенного можно сделать вывод, что существование во Вселенной так называемых "черных дыр" также невозможно, как и длительное существование нейтронных звезд, в том смысле, как они понимаются ортодоксальной наукой, однако гравидинамические объекты космического масштаба мы должны наблюдать довольно часто. Характерной особенностью их являются высокие скорости собственного вращения тел. Природа, в отличие от людей, никогда не загоняет себя в тупик, из которого нет выхода, если бы были "черные дыры" то, очевидно, что некому бы было о них рассуждать кроме Стивена Хокинга. В главе 29.2 показано, что мы всегда находимся внутри «черной дыры». Рассмотренные сценарии коллапса необязательно должны охватывать всю Вселенную, они могут быть и местного значения в процессе, как расширения, так и сжатия Вселенной. При пульсациях Вселенной энергия переходит в вещество и обратно.

 

27.1. Во что превратится реликтовое излучение при коллапсе Вселенной

 

Для реликтового излучения определяют равновесную температуру 2,7 К. В главе 29.1.3 показано, что Вселенная при коллапсе образует протовселенную с плотностью, которая не может превышать ядерную плотность. Энергия фотона на границе протовселенной:

                                                                              (27.1.1),

где:  - частота фотона на границе протовселенной, G – гравитационная постоянная, M – масса Вселенной, m – масса реликтового фотона, r0 – радиус протовселенной.

Массу реликтового фотона найдем из равенства  и подставим в (27.1.1). Тогда абсолютное увеличение энергии реликтового фотона за счет гравитации на границе протовселенной составит:

                                                                              (27.1.2).

Подставив в (27.1.2) численные значения постоянных (масса Вселенной 1,275×1056 г (глава 29.1), радиус протовселенной равный радиусу орбиты Марса 2,279×1013 см), найдем:

=4,152×1014                                                                           (27.1.3).

По формуле (23.1.4) минимальная энергия для образования фотона равна 5kT, где k – постоянная Больцмана, поэтому минимальная энергия реликтового фотона, соответствующая его равновесной температуре 2,7 К будет 1,163×10-3 эв. Поэтому реликтовый фотон на «поверхности» протовселенной будет обладать в соответствии с (27.1.3) энергией 4,83×105 Мэв. Учитывая, что на образование протона нужно 938 Мэв энергии, то энергии бывшего реликтового фотона хватает на производство 515 протонов.

Понятно, что энергию за счет гравитации при коллапсе Вселенной увеличивают не только фотоны, но и электроны в составе бывших атомов и другие частицы. Поэтому в центре протовселенной идет активное образование вещества (протонов, нейтронов и электронов) в результате чего он быстро остывает в результате реакции: 8p+n+e- до такой степени, что становится возможным образование сверхядра в центре протовселенной и новый Большой взрыв. Таким образом, энергия Вселенной на заключительном этапе коллапса в большой степени вновь превращается в вещество.

Благодарю моего старшего сына за обсуждение проблемы, в результате которого появилась эта глава.