Гравитация Том 2 - Мизнер Ч.
Скачать (прямая ссылка):
Доказательство Хоукингом, Эллисом и Пенроузом в 1968 и 1969 гг. на основе классической общей теории относительности (см. также связанные с этим более ранние работы других исследователей, цитируемые в гл. 44), что модель Вселенной, расширяющаяся в настоящее время и наполненная веществом и излучением, подчиняющимся физически приемлемому уравнению состояния, должна быть сингулярна в прошлом, даже если она несимметрична сегодня 1J.
Открытие пульсаров Хьюишом, Белл, Пилкингтоном, Скоттом и Коллинзом в 1968 г. и интерпретация их как вращающихся нейтронных звезд (см. гл. 24).
«Ни поэт, ни художник в любом виде искусства не имеет законченного значения сам по себе.
Его значимость, его признание — это оценка его по отношению к умершим поэтам и художникам.
Невозможно оценить его одного; Вы должны поставить его среди умерших для контраста и сравнения ... если рождается новое искусство ... что-то ... случается одновременно со всем предшествующим ему искусством. Существующие монументы обраауют между собой идеальный порядок, который видоизменяется благодаря введению между ними новых (истинно новых) достижений искусства».
ЭЛИОТ, 1920 г 2)
1J В 1972 г. Белинский, Лифпгац и Халатников нашли аналитический вид общего (сколь угодно несимметричного) решения уравнений Эйнштейна вблизи сингулярности [532].— Прим. ред.
*) Цитата взята на работы [427].
I
28. ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ К ЕЕ СОВРЕМЕННОМУ СОСТОЯНИЮ
Космология... ограничивает заблуждения явно недисциплинированного воображения.
АЛЬФРЕД НОРЗ УАЙТХЭД, 1В2В г.1>
§ 28.1. «СТАНДАРТНАЯ МОДЕЛЬ» ВСЕЛЕННОЙ
После открытия космического микроволнового излучения в 1965 г. в результате обширных теоретических исследований была создана достаточно подробная картина вероятной эволюции Вселенной к ее современному состоянию. Эта картина, названная «стандартной горячей моделью большого взрыва» Вселенной, в общих чертах обрисована в настоящей главе, а ее осноЕтые особенности показаны на фиг. 28.1. Тяготение преобладает на всех стадиях расширения, однако в остальном большинство деталей эволюции определяется законами термодинамики, гидродинамики, атомной физики, ядерной физики и физики высоких энергий, а не тяготением. Этот факт и существование трех отличных современных книг Шамы [403], Пиблса [429], Зельдовича и Новикова [238], посвященных данному предмету, оправдывают наше краткое изложение вопроса.
Протекшая эволюция Вселенной качественно не зависит от природы однородных гиперповерхностей (к = —1, 0 или +1) и от космологической постоянной, поскольку на ранних этапах истории Вселенной (малые а/аа) вклады & и А в эволюцию несущественны [см. уравнение (27.40) и фиг. 27.5]. В основе стандартной горячей модели большого взрыва лежит одно решающее предположение: Вселенная «начала» быстро расширяться из почти однородного, изотропного состояния бесконечной (или почти бесконечной) плотности и температуры.
В соответствии с этим предположением в течение первой секунды после начала расширения температура Вселенной была так
Эволюция
Вселенной
согласно
«стандартной
горячей модели
большого
взрыва»:
1) начальное состояние
1J Из работы [428J, стр. 21.
440 28. Эволюция Вселенной к ее современному состоянию
Время і, с Настоящее время (12* 10* лет>
5
S
«
?
%
&
Коэффициент расширения aja0
Рекомбинация пар Отрыв нейтрино
Формирование — первичных элементов
Формиро-
вание
Переход от эпохи пре-| • 1
обладания излучения U реком. „„„ к эпохе преобладания I галактик I '
вещества плазмы Наиболее удаленные
ш наблюдаемые квазары ^ - 3)
*
Настоящее
время
Вещество и излучение в термодинамическом равновесии
ФИГ. 28.1.
Эволюция Вселенной R современному состоянию согласно стандартной горячей модели большого взрыва. Кривые изображены в предположении, что Рлю = Рвещ., о — 5-10-80 г/см?, Рг„ = Ри8л., о = Ю-» г/см», *=0; однако для других значений рвещ., 0, рИ8л., о и Ar в пределах наблюдаемых значений кривые фактически не отличаются (см. упражнение 28.1). Деталь* ное обсуждение процессов, описываемых под фигурой, см. в тексте и дополнении 28.1. (Данная фигура заимствована из работы Дикке, Пиблса, Ролла и Уилкинсона [371].)
§ 28.1. «Стандартная модель» Вселенной 441
I
высока, что имелось полное термодинамическое равновесие между фотонами, нейтрино, электронами, позитронами, нейтронами, протонами, различными гиперонами и мезонами и, возможно, даже гравитонами (гравитационными волнами) (см., например, [430] и цитируемые там работы). Однако к тому времени, когда возраст Вселенной был равен нескольким секундам, ее температура упала до величины приблизительно IO10 К, а ее плотность понизилась до ~ IO6 г/см8, поэтому все нуклон-антинуклонные пары рекомбинировали, все гипероны и мезоны распались, а все нейтрино и гравитоны отделились от вещества. Вселенная тогда состояла из свободно распространяющихся нейтрино, и, возможно, гравитонов с чернотельным спектром, соответствующим температурам T ~ IO10 К, из рекомбинирующих электрон-позитронных пар, электронов, нейтронов, протонов и фотонов, находящихся в тепловом равновесии при T ~ IO10 К.
