Ученый опроверг сценарии вечной Вселенной

Профессор Александр Виленкин, директор Института космологии в Университете Тафтса (штат Массачусетс) на Гинзбурговской конференции по физике рассказал о противоречивости сценариев вечной Вселенной

Как известно, согласно самой распространенной модели происхождения Вселенной, родилась она в результате Большого взрыва примерно 14 миллиардов лет назад, однако на ряду с этим есть и другие сценарии, согласно которым Вселенная является вечной — у нее не было момента рождения. Проведя анализ этих сценариев вечной Вселенной, Виленкин доказал, что все они являются противоречивыми.
Так, согласно одному из сценариев, Вселенная представляется вечной и постоянно расширяется. Скорость расширения изменяется от одной области к другой и при этом могут наблюдаться периоды сжатия, которые впоследствии компенсируются расширением, и общий объем Вселенной увеличивается.

Однако если при этих условиях построить геодезические линии (провести обратную экстраполяцию каждой точки назад по времени), то можно доказать, что минимум 1 линия не может быть продолжена бесконечно далеко назад в прошлое, а этого уже вполне достаточно для утверждения того, что Вселенная существовала не всегда.


Еще один сценарий предполагает периодическое сжатие и расширение Вселенной. По словам Виленкина, против данного сценария контраргументом является энтропия (мера беспорядка системы), которая должна всегда расти. В случае если раздуть Вселенную, а затем ее схлопнуть, то в следующий раз эта мера беспорядка будет намного выше, чем до схлопывания. Представить это можно как стеклянный стакан — вначале он является цельной конструкцией, а после падения — просто набором осколков.

Александр Виленкин говорит, что так как энтропия растет во времени, то если подождать бесконечно долго, то система рано или поздно придет к термодинамическому равновесию, а это означает, что никаких галактик и других наблюдаемых вещей не будет — грубо говоря, все разобьется.

Возражением против этого является то, что наблюдаемая энтропия не является энтропией в чистом виде, а представляет собой ее показатель на единицу объема. Такая удельная энтропия может остаться невозрастающей или даже убывающей, в случае если на каждом цикле размер Вселенной будет увеличиваться. Тогда галактики и звезды могут образовываться, однако в этом случае Вселенная будет в среднем расширяться, а исходя из выводов предыдущего сценария, такая Вселенная вечной являться не может.

Таким образом, отмечает Виленкин, вечно растущей и расширяющейся Вселенной быть не может. Также не работают и сценарии с осциллирующей и осциллирующей с ростом объема Вселенными. Основной проблемой, почему эти сценарии противоречивы, является то, что невозможно провести через расширяющуюся в среднем Вселенную геодезическую линию, а значит необходимо придумать такой вариант, согласно которому эту проблему можно было бы обойти.

Недавно такой сценарий был предложен космологом Жоржем Эллисом, по словам которого Альтернативная вечная Вселенная вначале могла в течение бесконечно долгого времени быть статичной, а расширяться только последние 14 миллиардов лет – т. е. в среднем такая Вселенная не расширяется.

Но и этому сценарию имеется свое опровержение, говорит Виленкин. Можно доказать, что стационарная Вселенная является не устойчивой к квантовым эффектам, и вероятность коллапса до сингулярного состояния отлична от нуля, и тогда получается, что такая не расширяющаяся Вселенная за бесконечно долгое время должна была схлопнуться, однако как можно видеть на примере нашей вселенной этого не произошло.