Гравитация и космология. Принципы и приложения общей теории относительности - Вейнберг С.
Скачать (прямая ссылка):
R___ / AnGjTaTi y/z R 2t \ 3 ) "
Вспоминая, что а = л2/с4/15А3, получаем отношение этих величин:
кТ/Н _ / 45? \Уг / 45 \ Vz / EKp у - \ AnSJTG 0чту ) ~ [ АпЗ JT ) \ ~W ) *
Следовательно, при температуре выше T1kp волновая функция типичной частицы осциллирует медленнее, чем расширяется Вселенная, и для частиц, находящихся в тепловом равновесии в это время, никакое классическое или полуклассическое описание невозможно *).
Рассуждения о том, что происходило в самом начале, естественно, приводят к спекуляциям относительно того, что будет в самом конце (см., например, [339]). Мы видели в § 1 этой главы, что расширение фридмановской Вселенной с k = +1 постепенно
На более ранних этапах расширения Вселенной решающее значение могут приобрести процессы квантового рождения пар частиц за счет нестационарности сильного («внешнего») космологического гравитационного [голя. Например, такие процессы могут в принципе нарушить условие (15.dj.27a) (см., например, [337*, 338*]), являющееся существенной предпосылкой почти всех теоремо существовании сингулярностей.— Прим. перев. § 11. Очень р Cl нняя Вселенная
63У
прекращается и она начинает сжиматься. Если принимать такие модели буквально, то в них требуется, чтобы через некоторое конечное время в будущем порядка 75-IO9 лет при H0 = == 75 км/(с -Мис) и = 1 достигалась сингулярность R = 0. Если все же отрицательная плотность энергии, анизотропия или квантовые эффекты приводят к возможности избежать этой сингулярности в прошлом, то, по-видимому, такая возможность должна быть и в будущем. В этом случае можно было бы предположить, что Вселенная совершает осцилляции с вечно сменяющимися периодами расширения и сжатия. Могут ли эти осцилляции быть периодическими? Иначе говоря, можем ли мы прийти к стационарной картине Вселенной, рассматривая космическую историю в достаточно больших масштабах времени? Одно очевидное возражение состоит в том, что при каждом цикле энтропия, по-видимому, растет, а не убывает. Высказывалась мысль, что энтропия, возможно, убывает в фазах сжатия [340] поскольку именно расширение Вселенной, вызывая остывание, устанавливает направление времени в термодинамических процессах. Однако нет никакой разработанной модели, которая описывала, как это, хотя бы примерно, может происходить. В частности, трудно представить себе, как это направление времени могло бы измениться на обратное как раз в тот момент, когда R (t) достигает своего максимального значения и когда температура фонового излучения так мала (порядка 1 К), что оно вряд ли может влиять на земные процессы. Если все же каким-то образом второе начало термодинамики может быть обойдено, то любые частицы, которые не приходят в тепловое равновесие в течение фазы сжатия, как (быть может) гравитоны или нейтрино, должны существовать в больших количествах: если в данном сопутствующем объеме в течение каждого цикла рождается N частиц и если вероятность поглощения одной такой частицы в течение цикла равна P, то в этом объеме должно быть в среднем NIP частиц для того, чтобы концентрация их была более или менее постоянной. Поэтому не исключается, что когда-нибудь мы, возможно, обнаружим остатки предыдущих циклов истории Вселенной. Однако в настоящее время подобные вопросы остаются космологическими фантазиями.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 2)
См. литературу к гл. 11 и 14. Ниже приведены основные книги и статьи по специальным вопросам этой главы.
См. также [341] и статьи в книге [342].
2) Здесь и далее работы, отмеченные звездочками, добавлены редактором перевода и переводчиками.— Прим. ред. ¦640
Гл. 15. Космология; эталонная модель
Средняя плотность Вселенной
Abell G. О., Clustering of Galaxies, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 3, ed. L. Goldberg, Annual Reviews, Inc., 1965, p. 1. Burbidge G., Sargent W. L. W., The Case of the Missing Mass, Comments Astrophys. and SpacePhys., 1, 220 (1969). Sunyaev R. A., Zeldovich Ya. B., An Open Universe? Comments Astrophys. and Space Phys., 1, 159 (1969).
Межгалактическая среда
Burbidge G. R., Intergalactic Matterand Radiation, I.A.U. Symposium No. 44, Uppsala, Sweden, August 1970 (Dodrecht,, Netherlands 1972), p. 520.
Field G. B., The Physics of the Interstellar and Intergalactic Medium, в книге Astrophysics and General Relativity (1968 Brandeis University Summer Institute in Theoretical Physics), Vol. 1. ed. M. Chretien, S. Deser, and J Goldstein, N. Y., 1969, p. 59.
Field G. B., Intergalactic Matter, в книге Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Annual Reviews, Inc., 1972.
Gould R. J., Intergalactic Matter and Radiation, в книге Annual Review of Astronomy and Astrophysics, Vol. 6, ed. L. Goldberg, Annual Reviews, Inc., 1968, p. 195.
Космический микроволновый фон
Partridge R. P., American Scientist, 57, 3 (1969).
Peebles P.J.E., Cosmology and Infrared Astronomy: Closing the Gap between Theoryand Practice, Comments Astrophys. and Space Phys., 3, 20 (1971). Sunyaev R. A., Zeldovich Ya. B., The Spectrum of Primordial Radiation, its Distortions and their Significance, Comments Astrophys. and Space Phys., 2, 66 (1970).
