Гравитация Том 2 - Мизнер Ч.
Скачать (прямая ссылка):
Остается определить, является ли по этим стандартам Вселенная бесконечно старой. В частности, остается вычислить квантовые явления. Решающее значение имеет вопрос, подвержено ли каждое современное событие влиянию бесконечного числа предшествующих дискретных событий. В таком случае сильнейшим образом могут войти в теоретическую космологию статистические предположения (большие числа, случайные фазы и т. д.). В этом смысле космологическая модель .перемешанного мира должна иметь бесконечную историю в прошлом, поскольку ;каждый «скачок» от одного казнеровского движения к другому представляет собой признанное космологическое событие, бесконечное число которых должно реализоваться между любой конечной эпохой и сингулярностью *).
§ 30.8. ГОРИЗОНТЫ И ИЗОТРОПИЯ МИКРОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Фундаментальный космологический вопрос «Должна ли Вселенная, которая родилась хаотической, с необходимостью стать однородной и изотропной, каковой является наша Вселенная, и успеть это сделать прежде, чем разовьется жизнь?» влечет за собой даль-горизонты нейший спорный вопрос, вопрос о горизонтах. Как было показано
вселенной0”0* в § 27.10, в любую данную эпоху расширения фридмановской
х) Следует подчеркнуть, что, по нашему мнению, существуют две альтернативы: 1) если 'понятие метрического времени применимо вплоть до сингулярности и справедливы законы •общей теории относительности,I1TO сингулярность была в конечном прошлом (несмотря на бесконечное число осцилляций перемешанного мира вблизи сингулярности и т. п.), 2) если вблизи сингулярности квантовые и (или) другие эффекты приводят к изменению понятия непрерывного метрического пространства-времени, то изменится и постановка вопроса. Подробнее'см. в 1238]. — Прим. ред.
§ 30.8. Горизонты и изотропия микроволнового излучения 501
2
Вселенной (например, в современную эпоху) могут существовать области Вселенной, световой сигнал от которых или другое причинно связанное влияние не успевает достигнуть Земли за время, прошедшее с момента начальной сингулярности. Возникает вопрос: «Если бы мы жили очень долго, то будут ли новые области Вселенной, которые попадут в поле нашего зрения в течение последующих десяти миллиардов лет, выглядеть статистически тождественными ближайшим областям Вселенной, которые уже видимы?»
К счастью, вопрос относится не только к будущему. Его можно было задать в некоторый прошедший момент времени и ответ был бы положительным. Микроволновое фоновое излучение поступает на Землю из всех направлений на небе с почти одинаковой температурой. (Согласно данным Бона, Фрэма и Патриджа [362J и Конклина [509] ДTIT ^ 0,004.) Плазма, которая испускает микроволновое излучение, приходящее на Землю из одного направления на небе, не способна до момента испускания установить причинную связь с плазмой, испускающей излучение, которое приходит из других направлений. Если принять фридмановскую модель Вселенной, тогда различные секторы микроволнового неба не связаны друг с другом в этом смысле, если они отделены друг от друга на угол, больший 30°, даже если микроволновое излучение было испущено недавно, при Z = 7. (Критический угол намного меньше, если микроволны испытали последнее рассеяние при z = 1000.) Отсюда мы заключаем, что основы однородности и изотропии Вселенной были заложены задолго до того, как Вселенная стала приблизительно фридмановской. Ибо если статистическая однородность и изотропия Вселенной уже не достигались ранее на длинных волнах, ограничения, возникающие из-за наличия горизонта, предотвратили бы любую дальнейшую синхронизацию условий в больших масштабах в то время, когда Вселепная была в почти фридмановском состоянии, и сегодня должны были бы наблюдаться небольшие (10%) отклонения от изотропии.
Перемешанному миру было присвоено такое название в надежде, что он внесет вклад в решение этой проблемы. Очень большие значения и, которые спорадически бесконечное число раз реализуются вблизи сингулярности в перемешанном мире дают геометрию, близкую K геометрии казнеровской модели С Pi = 1, Pi = Pa — 0- Эту модель можно записать в виде
ds2 = е2ті (— dr]1 -f dx2) + dy2 -f dz2, (30.6)
где т] = In t. Если метрику (30.6) превратить в закрытую модель Вселенной, интерпретируя х, у, z как угловые координаты с периодом 4я, тогда мы увидим, что световой луч может совершить кругосветное путешествие вокруг Вселенной в направлении х за интервал времени Дг| = 4я, который соответствует увеличению
Наблюдаемая
изотропия
микроволнового
излучения
доказывает,
что однородность
имела место
до того, как
Вселенная
стала
фридмановской
Что сделало Вселенную однородной и изотропной?
1) колебания в перемешанном мире?
По-видимому, нет
2
502 30. Анизотропные и неоднородные космологические модели
2) рождение частиц вбіиан сингулярности?
объема в V SilV —#2 = е4л раз. К сожалению, количественный анализ степени и частоты, с которой перемешанный мир принимает эту характерную казнеровскую форму, предполагает, что такое разрушение горизонта недостаточно для объяснения современного состояния Вселенной [508, 510, 511]. Может оказаться, что проблема горизонта будет решена благодаря рождению частиц вблизи сингулярности, а это обеспечит также диссипацию анизотропии. Надежда основывается на том факте, что рождение частиц, описываемое классически, имеет некоторые непричинные проявления, даже если это строго причинный процесс на квантовом уровне [395].
