Космология чёрной дыры

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Космология чёрной дыры (англ. Black-hole cosmology, другие названия — «космология Шварцшильда», «космологическая модель „чёрная дыра“») — космологическая модель, согласно которой наблюдаемая Вселенная (или Метагалактика[1]) находится внутри чёрной дыры. Такие модели были предложены в 1972 году индийским физиком-теоретиком Раджем Патриа (англ.)[2] и одновременно — британским математиком Ирвином Гудом (англ.)[3].

История[править | править код]

Расширение Вселенной было обнаружено Э.Хабблом, что повлекло за собой появление самой концепции Большого взрыва. Понятие «Большого взрыва» было создано популяризаторами науки из математических формул, но не очень удачно. Искусственность такой картины в том, что взрыв, большой он или маленький, — это вид со стороны, но речь идет о всей Вселенной, вид со стороны исключается. К тому же расширение Вселенной должно тормозиться гравитацией, а этого обнаружено не было. Главные проблемы появились в конце XX века, с первыми признаками того, что Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Это было доказано окончательно разными независимыми методами в начале 2000-х. Единственное явление природы, где происходит ускорение — падение в поле гравитации. При падении в чёрную дыру вещество проходит фазу сжатия и исчезает за горизонтом событий для внешнего наблюдателя. Но в системе отсчета, которая падает в чёрную дыру, процесс продолжается бесконечно. Пространство внутри чёрной дыры за горизонтом событий начинает расширяться и в какой-то момент плотная материя начинает пропускать излучение. Как видно, это ничем не отличается от описания Большого взрыва, но не имеет мучительного вопроса — что было до «момента ноль».[источник не указан 210 дней]

Согласно версии, первоначально предложенной Патриа и Гудом и развитой далее, в частности, Никодимом Поплавски (англ.)[4], наблюдаемая Вселенная есть не что иное, как внутренность чёрной дыры, находящейся внутри некоей ещё большей вселенной, или мультивселенной. Любая подобная модель требует, чтобы радиус Хаббла наблюдаемой Вселенной равнялся её радиусу Шварцшильда. По имеющимся в настоящее время данным, эти величины действительно близки, но большинство космологов считают это простым совпадением[5].

Согласно общей теории относительности, чёрная дыра Шварцшильда формируется в результате гравитационного коллапса тела достаточной массы. Однако в теории гравитации Эйнштейна — Картана гравитационный коллапс образует так называемый мост Эйнштейна — Розена, или «кротовую нору» — особенность пространства-времени, представляющую собой в каждый момент времени «туннель» в пространстве. «Кротовые норы» и чёрные дыры Шварцшильда представляют собой математически различные решения общей теории относительности и теории Эйнштейна — Картана. Однако для удаленных наблюдателей оба решения для объектов с одинаковой массой неразличимы. Теория Эйнштейна — Картана расширяет общую теорию относительности путём отмены ограничений симметрии аффинной связности и рассматривает антисимметричную часть, тензор вращения (англ.), как динамическую переменную. Вращение рассчитывается как квантовомеханический эффект, собственный момент количества движения (спин) материи. Минимальная связь между вращением и спинорами Дирака (англ.) порождает отталкивающее спин-спиновое взаимодействие, которое играет большую роль в фермионной материи при очень высоких плотностях. Такое взаимодействие предотвращает образование гравитационной сингулярности. Вместо этого коллапсирующая материя достигает огромной, но конечной плотности и «отскакивает», образуя другую сторону моста Эйнштейна — Розена, которая растёт в качестве новой вселенной[6]. Таким образом, Большой Взрыв был несингулярным Большим отскоком, при котором Вселенная имела конечный размер[7].

Согласно версии, предложенной Ниайешем Афшорди[8], астрофизиком из Института теоретической физики «Периметр» (англ.) (Канада), наша Вселенная является трёхмерной браной, получившейся в результате коллапса четырёхмерной звезды в четырёхмерную чёрную дыру[9].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Космологическая картина мира, вытекающая из гипотезы о фрактальной Вселенной с.1
  2. Pathria, R. K. (англ.). The Universe as a Black Hole (англ.) // Nature : journal. — 1972. — Vol. 240, no. 5379. — P. 298—299. — doi:10.1038/240298a0. — Bibcode1972Natur.240..298P.
  3. Good, I. J. (англ.). Chinese universes (англ.) // Physics Today : magazine. — 1972. — July (vol. 25, no. 7). — P. 15. — doi:10.1063/1.3070923.
  4. Popławski, N. J. (англ.). Radial motion into an Einstein-Rosen bridge (англ.) // Physics Letters B (англ.) : journal. — 2010. — Vol. 687, no. 2—3. — P. 110—113. — doi:10.1016/j.physletb.2010.03.029. — Bibcode2010PhLB..687..110P. — arXiv:0902.1994.
  5. Landsberg, P. T. Mass Scales and the Cosmological Coincidences // Annalen der Physik. — 1984. — Т. 496, № 2. — С. 88—92. — doi:10.1002/andp.19844960203. — Bibcode1984AnP...496...88L.
  6. Popławski, N. J. (англ.). Cosmology with torsion: An alternative to cosmic inflation (англ.) // Physics Letters B (англ.) : journal. — 2010. — Vol. 694, no. 3. — P. 181—185. — doi:10.1016/j.physletb.2010.09.056. — Bibcode2010PhLB..694..181P. — arXiv:1007.0587.
  7. Popławski, N. (англ.). Nonsingular, big-bounce cosmology from spinor-torsion coupling (англ.) // Physical Review D : journal. — 2012. — Vol. 85, no. 10. — P. 107502. — doi:10.1103/PhysRevD.85.107502. — Bibcode2012PhRvD..85j7502P. — arXiv:1111.4595.
  8. Niayesh Afshordi. Welcome to my Home Page my name is Niayesh Afshordi. perimeterinstitute.ca. Дата обращения: 28 сентября 2013.
  9. Александр Березин. Могла ли четырёхмерная чёрная дыра породить нашу трёхмерную вселенную? (недоступная ссылка). «Компьюлента-Онлайн» (16 сентября 2013). Дата обращения: 28 сентября 2013. Архивировано 18 сентября 2013 года.