Navigation bar
  Print document Start Previous page
 178 of 258 
Next page End  

178
Современная космология в основном исходит из предположения, что на этот вопрос следует ответить
положительно. Иначе говоря, предполагается, что Вселенная в целом подчиняется тем же
естественным законам, которые управляют поведением ее отдельных составных частей. При этом
определяющую роль в космологических процессах играет гравитация.
Понятие релятивистской космологии. Поскольку именно тяготение определяет взаимодействие
масс на больших расстояниях, а значит, динамику космической материи в масштабах Вселенной, то
теоретическим ядром космологии выступает теория тяготения, а современной космологии —
релятивистская теория тяготения. Поэтому современную космологию называют релятивистской.
Ньютоновская физика рассматривает пространство и время как «арену», на которой разыгрываются
физические процессы; она не связывает воедино пространство и время. Согласно общей теории
относительности (см. 9.2), распределение и движение материи изменяют геометрические свойства
пространства-времени и в то же время сами зависят от них; гравитационное поле проявляется как
искривление пространства-времени (чем значительнее кривизна пространства-времени, тем сильнее
гравитационное поле).
Первым релятивистскую космологическую модель попытался построить А. Эйнштейн. В
соответствии с методологическими установками классической астрономии о стационарности
Вселенной, он исходил из предположения о неизменности свойств Вселенной как целого во времени
(радиус кривизны пространства он считал постоянным). Эйнштейн даже видоизменил общую теорию
относительности, чтобы она удовлетворяла этому требованию, и ввел дополнительную космическую
силу отталкивания, которая должна уравновесить взаимное притяжение звезд.
Вселенная Эйнштейна пространственно конечна; она имеет конечные размеры, но не имеет границ!
В этой модели пространственный объем Вселенной с равномерно распределенными в нем галактиками
конечен; но границ у этого пространства нет. Оно не распространено бесконечно во все стороны, а
замыкается само на себя. Как и на поверхности сферы, в нем можно совершать «кругосветные»
путешествия: обитатель такой вселенной мог бы, послав в каком-либо направлении (световой или
радио) сигнал, со временем обнаружить, что этот сигнал вернулся к нему с противоположной стороны,
обойдя всю Вселенную.
Как и многие другие абстрактные понятия современной физики и астрономии, идея замкнутой,
конечной, но неограниченной вселенной трудно представима в наглядных образах. Поэтому часто
спрашивают, что же находится «снаружи» конечной вселенной. Дело в том, что этот вопрос не имеет
смысла для трехмерных существ, т.е. в пространственно-временной метрике нашего мира. Как не
имеет смысла аналогичный вопрос, что находится «вне» поверхности сферы, для плоских существ,
вынужденных постоянно жить на сферической поверхности. В такой вселенной просто нет понятия
«снаружи». Ведь различение «снаружи» и «внутри» предполагает некоторую границу, которой на
самом деле нет, и каждая точка в ней эквивалентна любой другой — ни края, ни центра здесь нет.
Нестационарная релятивистская космология. С критикой предложенной Эйнштейном
космологической модели выступил наш отечественный выдающийся математик и физик-теоретик А.
А. Фридман. Именно А.А. Фридман, опубликовавший свою работу в 1922 г., впервые сделал из общей
теории относительности космологические выводы, имеющие поистине революционное значение: он
заложил основы нестационарной релятивистской космологии.
Фридман показал, что теоретическая модель Эйнштейна является лишь частным решением
гравитационных уравнений для однородных и изотропных моделей, а в общем случае решения зависят
от времени. Кроме того, они не могут быть однозначными и не могут дать ответа на вопрос о форме
Вселенной, ее конечности или бесконечности. Исходя из противоположного постулата (о возможном
изменении радиуса кривизны мирового пространства во времени), Фридман нашел нестационарные
решения «мировых уравнений» Эйнштейна.
Встретив решения Фридмана с большим недоверием, Эйнштейн затем убедился в его правоте и
согласился с критикой молодого физика. Нестационарные решения уравнений Эйнштейна,
основанные на постулатах однородности и изотропии, называются фридмановскими
космологическими моделями.  
А. А. Фридман показал, что решения уравнений общей теории относительности для Вселенной
позволяют построить три возможные модели Вселенной. В двух из них радиус кривизны пространства
монотонно растет и Вселенная бесконечно расширяется (в одной модели — из точки; в другой —
начиная с некоторого конечного объема). Третья модель рисовала картину пульсирующей Вселенной с
периодически изменяющимся радиусом кривизны. Выбор моделей зависит от средней плотности
Сайт создан в системе uCoz