Общая Теория Происхождения и Эволюции Вселенной | The General Theory of Origin and Evolution of the Universe

             ″Я во всяком случае, убежден,

             что Господь Бог не играет в кости″

             А.Эйнштейн

Введение

К созданию Общей теории происхождения и эволюции Вселенной (ОТПЭВ) автор пришел через обоснование концепции синхронно расширяющейся и сжимаю-щейся Вселенной, сформулированной, в свою очередь, на основе изучения процес-сов тектогенеза в эволюции Земли как космического тела и фактов, свидетельст-вующих о наличии растяжений и сжатий как в самой Земле, так и за ее пределами (1965 – 90 г.г.).

При этом позиция автора, профессора геофизики и геологии (1972), на про-явление сил растяжения и сжатия в процессах геотектогенеза определилась еще в 1965 году (1) и в дальнейшем она неизменно сохранялась и обосновывалась во всех работах (1969 – 1981 г.г.), касающихся обнаруженной автором фундаментальной для наук о Земле закономерности (2 – 5).

Принятие синхронного растяжения и сжатия Земли вынудило автора отбросить все гипотезы и ″теории″, отвергающие одно из этих явлений, а из их числа, в свою очередь, выбрать те, которые признают многопричинность явления сжатия и растя-жения, принимая при этом как космический, так и внутриземной вклад в деформа-цию Земли (3 – 5).

Вместе с тем для объяснения этого явления автор обратился к существующим космогоническим концепциям, но ни одна из них не объясняла выявленные на Земле закономерности. Все это, в свою очередь, позволило сформулировать и новую кос-могоническую концепцию на развитие Вселенной, потому что существующие на этот счет гипотезы, к сожалению, не объясняют и, более того, вступают в противоречие с фактами, наблюдаемыми в процессах, происходящих во Вселенной. (7, стр. 176 – 183).

Опубликованная в 1990 году (7) и излагаемая ниже концепция основана на бо-лее чем 20-летних исследованиях автора и теперь по прошествии еще двух десятков лет космогоническая наука обогатилась новыми данными, подтверждающими изла-гаемую ниже в первоначальном издании (1990 г.) фундаментальную концепцию, до-полненную в отдельном разделе новыми фактами.

Синхронно расширяющаяся и сжимающаяся Вселенная

Тогда я в жилы недр земных проник

и, вихрем встав, седьмых небес достиг,

… открылись мне далекие края

и тайные движенья бытия.

Махтумкули

Как отмечает академик В. Амбарцумян, к 70-м г.г. двадцатого столетия ас-трономы разных стран установили следующие важные свойства Метагалактики. Первое – галактики в Метагалактике не распределены равномерно; подавляющее большинство их сосредоточено в скоплениях и группах галактик. Наша галактика входит в относительно бедную по числу членов Местную группу галактик. Второе – существует закон взаимного удаления галактик со скоростями, приблизительно про-порциональными их взаимным расстояниям (закон Хаббла). Так, галактики, находя-щиеся друг от друга на расстоянии в 10 млн. парсек (парсек – единица длины, равная 3,26 светового года), удаляются друг от друга со скоростями около 600 км/сек. Рас-ширение в соответствии с принципом Доплера вызывает наблюдаемое красное смещение спектральных линий в спектрах галактик.

Это грандиозное явление часто называют расширением Вселенной. Третье – в диапазоне миллиметровых радиоволн наша часть Вселенной равномерно запол-нена радиоизлучением, которое называют реликтовым, так как предполагается, что оно представляет собой остаток излучательных процессов, имевших место в очень отдаленную прошлую эпоху, связанную с началом существования Метагалактики. Указанные три факта лежат в основе многочисленных современных космологичес-ких схем. Однако, несомненно, будущая космология, наряду с этими основными фак-тами, по мнению В. Амбарцумяна, должна учитывать и много других, более тонких явлений и обстоятельств.

Далее отмечается, что галактики являются далеко не самыми крупными структурными единицами наблюдаемой Вселенной. Они сосредоточены в скопле-ниях и группах галактик, редко в изолированном виде. Тенденция галактик к скучи-ванию является одним из важнейших структурных свойств Вселенной. Полагают, что существуют системы более высокого порядка, чем скопления и группы галактик, то есть скопления скоплений или сверхскопления галактик. Согласно этим исследованиям Местная система галактик (включающая нашу Галактику) вместе с обильным галактическим скоплением в созвездии Девы и некоторыми более близкими группами входит в одно из таких сверхскоплений. Нет основания утверждать, что сверх-скопления распределены по Вселенной равномерно, тем более, что наблюдательные данные всегда свидетельствовали о существовании неоднородностей все боль-ших и больших масштабов.

Акцентируем внимание на следующих неоспоримых фактах. Первое – на рас-ширении Вселенной, которое в соответствии с принципом Доплера вызывает наб-людаемое красное смещение спектральных линий в спектрах галактик. В основе Теории расширяющейся Вселенной лежит модель ее нестационарности, предложенная А. Фридманом (1922—1924 г.г.), логически вытекающая из теории грави-тации А. Эйнштейна, неоспоримо подкрепленная выведенной Э. Хабблом (1929 г.) зависимостью между красным смещением галактик и расстоянием до них (закон Хаббла) и доказательно подтвержденная наблюдениями А. Пензиаса, Р. Вильсона (1969 – 1977 гг.) и др.

Таким образом, теоретически и экспериментально доказано, что Вселенная и прежде всего тот ее участок, в котором располагается Местная система галактик, включающая нашу Галактику, р а с ш и р я е т с я.

Второе – на фоне неоспоримого расширения Вселенной отмечается с к у ч и в а н и е галактик в группы, в скопления и в сверхскопления галактик, при-чем тенденция к скучиванью является очень характерной чертой доступной иссле-дованиям части Вселенной. Эти черты Вселенной, на мой взгляд, являются одним из свидетельств уже прямо противоположного ее расширению, но определенно с ним происходящего процесса – с ж а т и я.

Следовательно, сущность космогонической гипотезы выразить можно одной фразой – как гипотезу с и н х р о н н о расширяющейся и сжимающейся Вселен-ной. Вместе с тем, чтобы одно из этих двух суждений об одновременно происхо-дящих процессах (расширении и сжатии) не показалось контрарным суждением, не-обходимы неоспоримые доказательства. Иными словами, надо показать, что ни одно из этих суждений не является ложным. Этого доказательства требу-ет только второе явление – сжатие, поскольку расширение – факт неоспо-римый, поэтому обратимся к новым фактам (помимо отмеченного выше скучиванья), доказывающим процессы сжатия.

Прежде всего, рассмотрим современные представления об эволюции звезд, о которых дает представление диаграмма Герцшпрунга – Рассела, роль кото-рой, как считают астрономы, трудно переоценить (ее называют самым важным графиком во всей астрономии).

Диаграмма характеризует зависимость светимости от температуры (и нао-борот) звезд, причем каждая звезда на небе, для которой известны указанные два параметра, изображается в виде точки на этом графике. Например, свети-мость Солнца равна 1, а его поверхностная температура близка к 6000° К, поэ-тому Солнце изображается точкой вблизи середины диаграммы (Рис.1).

Рис. 1

Из диаграммы Герцшпрунга – Рассела видно, что точки изображающие ре-альные звезды, не разбросаны беспорядочно по всей диаграмме, а группиру-ются в трех основных областях. Большинство звезд, которые мы видим на небе, принадлежат к так называемой главной последовательности, проходящей через всю диаграмму по диагонали от ярких горячих звезд в левом верхнем углу к сла-бым холодным звездам в правом нижнем углу. Точка, изображающая Солнце, как уже говорилось выше, находится в середине главной последовательности, и поэтому говорят, что Солнце – это звезда главной последовательности.

Другая большая группа звезд расположена в правом верхнем углу диа-граммы и представлена яркими и холодными звездами. Они излучают света в тысячи раз больше, чем Солнце, но температуры их поверхностей составляют всего 3000—4000° К, что дает основание предположить их гигантские размеры.

Поскольку эти звезды холодные, они излучают в основном красноватый свет, поэтому их называют красными гигантами. Почти каждая красноватая звезда, которую можно увидеть на небе, – красный гигант. Это Бетельгейзе в созвездии Ориона, Антарес – Скорпиона, Альдебаран – Тельца. Все прочие звезды, видимые невооруженным глазом, – звезды главной последователь-ности.

При помощи телескопа можно обнаружить звезды еще одного типа, которые не относятся ни к красным гигантам, ни к главной последовательности, а сос-тавляют третий тип, включающий очень горячие (от 10000 до 20000°К) и очень слабые (1/100 часть света, испускаемого Солнцем) звезды. На диаграмме Герц-шпрунга – Рассела точки, изображающие эти звезды, сосредоточены в нижнем левом углу. Очень горячие звезды испускают в основном голубовато-белый свет и, следовательно, они должны быть очень невелики: они имеют размеры, незначительно превышающие размеры Земли (диаметр их примерно 15000 км), и называются белыми карликами. Большинство звезд, за редким исключением, – это либо звезды главной последовательности, либо красные гиганты, либо белые карлики. И именно в такой последовательности происходит их эволюция от прото-звезды, которую можно сравнить с зародышем через ее три возраста – юность, мо-лодость и зрелость, примером которых являются Солнце и все звезды главной по-следовательности, к старости, которой соответствуют красные гиганты до посте-пенного умирания стадии белых карликов.

Расчеты астрофизиков показали, что протозвезда устойчива и поэтому сжима-ется, а вещество этого огромного газового шара занимает все меньший и меньший объем. При этом резко возрастают плотность и давление внутри протозвезды. Тем-пература вблизи ее центра при сжатии также повышается: при достижении 10 мил-лионов градусов происходит термоядерная реакция, при которой водород превра-щается в гелий с выделением гигантского количества энергии, что останавливает процесс сжатия протозвезды.

В процессе сжатия протозвезды точка, изображающая ее на диаграмме, пере-мещается по ней и надолго (5 – 10 млрд. лет) останавливается в области главной последовательности. По истечении этого срока, когда в ней истощаются все запасы водорода, звезды главной последовательности, типичным примером которых явля-ется Солнце, стремительно сожмутся в центральной части и расширятся с поверх-ности. В сравнительно короткие сроки (менее чем за 1 млрд. лет) чудовищно вздувшееся Солнце поглотит вращающиеся по ее орбите планеты, которые превра-тятся в пар.

Не останавливаясь подробно на дальнейшем сценарии эволюции Солнца, пе-реадресуем любознательного читателя к книге У. Кауфмана ″Космические рубежи теории относительности″ (М.: Мысль, 1984).

Из изложенного выше отметим два дополнительных факта. Во-первых, то, что диаграмма Герцшрунга – Рассела, помимо зависимости светимости от темпе-ратуры, дает представление и о сжатости (термин по аналогии со светимостью) небесных тел: от наибольшей на определенной стадии своего развития – белые карлики, через сравнительно меньшую – Солнце и другие звезды главной последо-вательности, до наименьшей – красные гиганты. Все это свидетельствует о явлении сжатия даже в отдельно взятых объектах Вселенной. Более того, как известно, гораздо значительнее сжаты нейтронные звезды – пульсары с параметрами 15 – 20 км и массами, превышающими солнечную, и черные дыры с размерами в несколько километров при колоссально больших массах.

Второй факт, следующий из той же диаграммы, указывает на наличие широко-масштабного сжатия, выражающегося в неслучайном скучивании звезд в цен-тральной части диаграммы – в области главной последовательности. Этот факт об-ретает еще большую значимость, если сопоставлять его с невообразимо гигант-ским скоплением звезд в Млечном Пути (100 млрд. звезд) на сравнительно не-большом, в масштабах Метагалактики, пространстве. Следовательно, эти факты неоспоримо свидетельствуют о том, что Млечный Путь, в котором распо-лагается и наша Солнечная система, это пространство, где происходят процессы сжатия. Полоса Млечного Пути, пересекающая звездное небо почти по большому кругу, имеет на вид облачное строение, обусловленное существованием в Галактике звездных сгущений и неравномерностью распределения поглощающих свет пыле-вых темных туманностей, образующих участки с кажущимся дефицитом звезд из-за поглощения их света.

Как концентрируются звезды в Млечном Пути? Если наблюдается скучивание звезд в какой-то его части, например в центральной, то это – свидетельство прева-лирующего процесса сжатия в данном звене. Разрежение же звездных скоплений к периферии Млечного Пути при этом может служить доказательством воздействия растаскивания или, точнее, преобладающего расширения в данном его звене. Изу-чая более пристально оптическими и неоптическими (радио, инфракрасным, ультра-фиолетовым, рентгеновским и др.) методами характер распределения звезд в Млеч-ном Пути, можно ответить и на этот вопрос, дополнительно проверив правильность нашего заключения. Именно так в большинстве галактик располагаются звезды: имеются шаровые звездные скопления, в которых содержатся примерно 100 тыс. звезд, движущихся по сильно вытянутым эллиптическим орбитам вокруг ядра (цен-тра) своей галактики. В самих же центрах галактик, в том числе и в нашей, астро-номы предполагают наличие массивных черных дыр, открытие которых будет еще более убедительным подтверждением явления сжатия внутри Галактики.

В последней связи можно указать на гипотезу (1978 г.) американских астрофи-зиков А. Редхеда, М. Коэна и Р. Бландорфа, которые, проанализировав характер извержений колоссальных выбросов вещества и энергии из ядра радио-галактики NGС 6251 (NGС – Новый Генеральный Каталог), пришли к выводу, что в его ядре должна скрываться растущая черная дыра массой около 100 млн. солнечной. Но еще большую ценность для выдвинутой автором гипотезы имеют данные, получен-ные группой астрономов Калифорнийского университета в Беркли, руководимой профессором Ч. Таунсом. В 1985 г. в статье, опубликованной в английском научном еженедельнике ″Природа″, они сообщили о полученных новых подтверждениях в пользу существования в центральной части Млечного Пути черной дыры. Объектом их исследований стал поток инфракрасных лучей, пересекающих Млечный Путь. В обширной области, находящейся в его средней части, инфракрасное излучение об-наружено не было. Это явление объяснено наличием небесного тела большой мас-сы, притягивающего движущиеся в космическом пространстве тела и частицы, то есть черной дыры.

Примеры, подтверждающие как крупномасштабные внегалактические сжатия, так и менее масштабные, но столь же впечатляющие воображение внутригалактические сжатия можно было бы продолжить, но я укажу лишь еще на один. В 1984 г. астрономы обратили внимание на гигантское звездное скопление, находящееся на расстоянии 300 миллионов световых лет от Земли, которое излучает столько же энергии, сколько два трил-лиона Солнц вместе взятых. Однако с Земли его можно заметить лишь в очень мощный телескоп, поскольку 99% излучения приходится на невидимую инфра-красную часть спектра. Это тепловое излучение в 100 раз более интенсивно, чем у нашей Галактики. Американские ученые, обнаружившие это скопление, счита-ют, что в его центральной части, видимо, находится ″исключительно мощный источник теплового излучения″, который нагревает окружающее газово-пылевое облако. Возникновение таких инфракрасных галактик воз-можно при столкновении двух или более звездных скоплений, в результате чего образуется множество новых солнц.

Таким образом, на общем фоне р а з б е г а ю щ и х с я друг от друга с огромной скоростью галактик отмечается с т о л к н о в е н и е некоторых из них, указывающее на явление синхронного с ж а т и я в Метагалактике.

Новые факты

Первый факт. Более десяти лет назад независимые астрономы обнаружили, что последние 5 млрд. лет наша Вселенная расширяется причем с ускорением. Источником такой ″космологической антигравитации″ является новая форма мате-рии, называемая ″темной энергией″, ассоциированной с вакуумом. Для ускорен-ного расширения Вселенной считают Лоренс Кросс (Lawrence M. Krauss) и Роберт Шеррер (Robert I. Scherrer) необходимо, чтобы пустое пространство содержало по крайней мере в три раза больше энергии, чем все наблюдаемые космические струк-туры и объекты: галактики, скопления и сверхскопления галактик. Между тем еще Альберт Энштейн в 1917 году ввел в рассмотрение такую специальную форму мате-рии, чтобы сохранить статичность Вселенной. Он назвал ее ″космологической пос-тоянной″, то есть это то, что называют ныне ″темной энергией″.

С космологом Гленом Штаркманом (Glen Starkman) Лорен Кросс исследовал причастность феномена жизни к этой экзотической материи и сделал вывод о том, что присутствие космологической постоянной может привести к образованию фикси-рованного ″горизонта событий″ – воображаемой сферы, вне которой ни материя, ни излучение никогда не достигнут наблюдателя. В такой модели Вселенная стано-вится чем-то наподобие ″внешней черной дыры″, когда материя и излучение оказы-ваются запертыми вне горизонта событий, а не внутри него. Это рассуждение приво-дит к выводу о том, что Вселенная содержит конечное количество информации, и ее передача (следовательно, и зарождение и развитие жизни) не может продолжаться вечно. Задолго до того, как указанный информационный предел станет критическим, вся материя и излучение р а с ш и р я ю щ е й с я Вселенной окажутся за горизонтом событий. Этот процесс был изучен в работах Абрахама Лоеба (Abraham Loeb) и Кентаро Нагамине (Kentaro Nagamine), ученых университета Гарварда, которые обнаружили, что наша так называемая ″Местная группа″ галактик (включа-ющая в себя нашу Галактику, галактику Туманность Андромеды и несколько карлико-вых галактик – спутников), в о л ь е т с я в единое сверхскопление звезд. Все дру-гие галактики исчезнут из поля зрения наблюдателя. Этот процесс займет 100 мил-лиардов лет и тогда преемником Млечного пути (нашей галактики) станет шарооб-разная гигантская галактика (13).

Иными словами, это открытие является еще одним доказательством правиль-ности моей концепции о расположении нашей Галактики в сжимающейся части Все-ленной, а наличие гравитации (притяжения) и антигравитации (отталкива-ния) еще более подкрепляет концепцию.

Второй факт. Как известно, Метагалактика – часть Вселенной, доступная со-временным астрономическим методам исследований содержит несколько милли-ардов галактик – звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом сила-ми гравитации.

Космическому телескопу, названному в честь Эдвина Хаббла (Edwin Hubble), удалось ″пересчитать″ количество звезд в нашей Галактике (Млеч-ном Пути) и оказалось, что в ней свыше 200 млрд. звезд, то есть вдвое больше, чем считалось доныне. (9).

Таким образом, это открытие еще более подкрепляет концепцию автора о син-хронном с расширением сжатии Вселенной в границах Млечного пути (7).

Третий факт. В этом же контексте находится и другой факт: астрономы обна-ружили 9 ранее неизвестных Галактик в ранней Вселенной с возрастом в 11 млрд. лет, то есть в момент, когда возраст Вселенной не превышал 3 млрд. лет. Каждая из галактик имеет массу в 200 млрд. раз превышающую массу Солнца, но при этом длина галактик не превышает 5 000 световых лет. Для сравнения масса Млечного Пути в 3 млн. раз превышает массу Солнца, но его длина составляет целых 100 000 световых лет.

В каждой из этих ″компактных″ галактик находится звезд в десятки раз больше, чем в современных галактиках, при этом они в 20 – 30 раз меньше.

″Для нас увидеть галактики столь компактных размеров на таком расстоянии было удивительно. В данном регионе раньше не было зафиксировано таких массив-ных объектов. … Исходя из современных физических данных, которые регулируют нынешние галактики, объекты, расположенные на расстоянии 11 млрд. световых лет должны были бы быть раз в 5 больше″ – говорит Питер Ван Доккуи, автор исследования и астроном из Йельского Университета в штате Коннектикут (США).

По оценкам ученых возраст звезд в этих галактиках также совсем невелик – от 500 млн. до 1 млрд. лет. Основываясь на массе галактик, исследователи также об-наружили, что звезды в них вращаются вокруг центра со скоростью 400 – 500 км/сек, что в два раза быстрее нынешних звезд.

Ни одна из современных галактик в ближайшей нам Вселенной не обладает столь малыми размерами. Однако сегодня у специалистов нет ответа на вопрос, почему обладая столь небольшими размерами, концентрация вещества в них достигала таких масштабов. На мой взгляд, ответ на эту ″загадку″ лежит на поверхности и объясняется тем, что открытые ранние, компактные галактики располагаются в с ж и м а ю щ е й с я части Вселенной, как и наша Галактика – Млечный Путь, но с разницей в несколько миллиардов лет, доказывая факт синхронного р а с ш и р е н и я и с ж а т и я Вселенной почти на всем вре-менном интервале своей эволюции.

Четвертый факт. В качестве бесспорного наличия явления сжатия в концеп-ции синхронно расширяющейся и сжимающейся Вселенной двадцать лет назад ав-тор указывал на столкновение галактик. За истекшие два десятилетия получены на этот счет поражающие воображение факты таких явлений во Вселенной.

Так, Европейская космическая рентгеновская обсерватория ″ХММ Newton″ за-фиксировала во Вселенной взрыв, равного которому еще никому не удавалось на-блюдать. Американское космическое агентство заявило по поводу открытия евро-пейцев, что взрыв такой мощности произошел в результате столкновения двух групп галактик, в которых были миллиарды звезд. Ученые сравнивают масс-штабы космической катастрофы с ″Большим взрывом″ в результате которого, как полагает большинство исследователей, образовалась Вселенная (2004 г.).

Вслед за этим вселенским событием астрономы при помощи телескопа ″Спит-цер″ обнаружили четыре большие галактики сливающиеся в одну гигантскую, кото-рая по масштабам будет примерно в десять раз больше Млечного пути. Это самое крупное слияние Галактик из когда-либо наблюдающихся, как сообщалось в пресс-релизе Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра (2007 г.).

Слияние одной большой галактики с несколькими малыми неоднократно наб-людались и хорошо описаны астрономами. Известны также случаи слияния двух одинаковых по размеру галактик, однако объединение сразу четырех галактик (три имеют примерно тот же размер, что и Млечный Путь, одна в три раза больше) еще ни разу не было зафиксировано.

Описываемое скопление галактик известно астрономам под номером CL 0958+4702 и удалено от нас на пять миллиардов световых лет, так что фактически слияние давно произошло и, как это часто бывает в подобных исследованиях, уче-ные наблюдают за событиями прошлого.

В инфракрасном спектре был обнаружен необычно большой шлейф света, в ко-торый входили четыре эллиптические галактики.