Сторінка
3
Проблема сингулярность Знайомлячись з теоретичними моделями Всесвіту, не можна не ввернути увагу на те, що багато які з них приводять до так званої сингулярности Іншими словами, згідно з цими моделями у початковий момент розширення, тобто при t = 0, густина речовини була нескінченно великою! Проблема сингулярності є однією з центральних проблем сучасної космології. З одного боку, ейшптейнівська загальна теорія відносності неминуче зумовлює сингулярність. Проте, з другого боку, стани з нескінченною густиною фізично нездійсненні. Складається враження, що поява сингулярності в загальній теорії відносності є наслідком того, що ця теорія незастосовна до станів з дуже великою густиною, що вона тут виходить за межі своєї застосовності.
Яким чином може бути усунена суперечність, що виникає? Над розв'язанням цього завдання наполегливо працюють сучасні теоретики — фізики і астрофізики. Можливо, вдасться показати, що виникаюча з точки зору загальної "теорії відносності в процесі еволюції Всесвіту сингулярність не є все ж у межах цієї теорії абсолютно неминучою, що за певних умов її можна позбутися. Другий напрямок пов'язаний з можливістю існування так званої «фундаментальної довжини», тобто якоїсь мінімальної протяжності, яка визначає межі застосовності відомої нам фізики. Можливий, проте, і третій варіант: не виключено, що межі застосовності загальної теорії відносності визначаються виникненням квантових явищ. За існуючими уявленнями такими межами є часовий інтервал близько 10~43 с, протяжність близько 1,6 • Ю"33 см і густина близько 5 • 1093 г/см3. У зв'язку з цим робляться спроби створення квантової гравітаційної теорії і квантової космології. Саме цей напрям теоретичного пошуку зараз є основним.
Нестаціонарні явища. Одним з найважливіших відкриттів другої половини XX ст., яке значно розширило
наші уявлення про Всесвіт, було відкриття радіогалактик. З'ясувалося, що багато зоряних систем — джерела досить інтенсивного радіовипромінення.
Дослідження космічних радіостанцій за допомогою радіотелескопів показало, що джерелом радіовипромінювання у цих об'єктів, як правило, є не сама галактика, а два плазмових утворення — «плазмони», симетрично розташовані по обидва її боки. Саме в таких плазмонах, або, як їх прийнято називати, радіокомпонентах, і відбуваються ті фізичні процеси, які породжують потужне радіовипромінювання.
Яка ж природа цих фізичних процесів, які протягом багатьох мільйонів років підтримують радіовипромінювання радіогалактик?
Багато даних свідчать про те, що джерелом енергії радіовипромінювання, очевидно, є активні фізичні процеси, що відбуваються в центральних частинах деяких галактик — так званих ядрах. Нерідко ці процеси супроводжуються викидом значних мас речовини, виділенням величезних енергій, а також вибуховими явищами. Так, ядро нашої власної Галактики протягом року викидає значні маси водню. Ядра деяких інших галактик проявляють набагато більшу активність.
Але навіть потужні енергетичні сплески, які відбуваються в ядрах галактик, блякнуть порівняно з процесами, що мають місце в об'єктах, які були вперше виявлені у 1963 р. і дістали назву квазарів. Ці об'єкти розташовані на колосальних відстанях від нашої галактики біля меж спостережуваного району Всесвіту, і за даними астрофізичних спостережень є компактними утвореннями. Якщо поперечник нашої Галактики дорівнює 100 тис. св. років, то поперечники квазарів становлять усього лише кілька світлових тижнів або місяців. Порівняно з галактиками це «порошинки». Але кожна така «порошинка» випромінює в сотні разів більше енергії, ніж найбільші відомі нам галактики!
Так, наприклад, світність! усієї нашої Галактики становить близько 1037 Вт. У квазарів вона приблизно в 10 тисяч разів більша! А загальна кількість енергії, що її виділяють квазари, оцінюється в 10м Дж. Це в 10 трильйонів разів більше, ніж виділило Сонце протягом усього свого існування. Такої кількості енергії цілком достатньо, щоб підтримувати спостережуване енерговиділення квазарів — 1041 Вт упродовж сотень тисяч років.
Деякі квазари випромінюють не тільки в оптичному, радіо та інфрачервоному діапазонах електромагнітних хвиль, а й мають потужне рентгенівське і навіть гамма-випромінювання. Так, у квазарів ЗС-273 рентгенівська світність досягає 2 • 1039 Вт.
Систематичні дослідження в рентгенівському і гамма-діапазонах електромагнітних хвиль, що проводяться останніми роками, привели до виявлення кількох космічних об'єктів, випромінювання яких на цих довжинах хвиль зазнає різких короткочасних коливань. Мова йде, зокрема, про потужні спалахи гамма-випромінювання. І хоч фізичну природу цих явищ до кінця ще не розкрито, вони, безперечно, є відбиттям якихось нестаціонарних процесів, що відбуваються у Всесвіті.
На початку нашого століття будь-які прояви нестаціонарності у Всесвіті, скажімо, пульсації змінних зір цефеїд або спалахи нових і наднових зір, розглядалися вченими як своєрідні відхилення від нормальних станів.
«Пульсація цефеїд,— писав, наприклад, фізик-теоретик Артур Еддінгтон,— різновид хвороби, що уражує зорі в певний період дитинства; пройшовши через нього безболісно, вони далі існують без пульсацій. Напади цієї хвороби можуть траплятися й у пізніші періоди життя; зорі зазнають іноді катастрофічних вибухів, які викликають появу нових зір».
Однак астрономічні відкриття XX сторіччя, особливо другої його половини, з усією очевидністю виявили неспроможність уявлень, що панували свого часу, про стаціонарність Всесвіту і об'єктів, які його населяють. Стало ясно, що не тільки Всесвіт як ціле змінюється з часом, але буквально на всіх рівнях існування матерії відбуваються нестаціонарні процеси, якісні перетворення матерії, глибокі якісні стрибки.
Цей висновок цілком відповідає точці зору діалектичного матеріалізму на процес розвитку.
« .Розвиток стрибкоподібний, катастрофічний, революційний; — «перериви поступовості»; перетворення кількості в якість . взаємозалежність і найтісніший, нерозривний зв'язок всіх сторін кожного явища (причому історія відкриває все нові й нові сторони), зв'язок, що дає єдиний, закономірний світовий процес руху,— такі є деякі риси діалектики».