Другие модели эволюции Вселенной⁽¹⁾

(1)               Теория струн и М-теория в данной книге не рассматриваются.

Теория хаотической инфляции

Согласно инфляционной теории, в процессе инфляции основная роль принадлежит полю инфлатона - скалярному полю, которое неоднородно во всем своем объеме. Вследствие этого в различных областях Вселенной скалярное поле может принимать разные значения, хотя бы в силу существующих квантовых флуктуаций. Те области, в которых значение поля низкое (поле слабое), остаются нейтральными, и в них ничего не происходит.

В то же время области, обладающие сильным полем, за счет его энергии начинают расширяться (запускается инфляция). При этом образуются новые Вселенные.

В теории хаотической, или вечной инфляции (Андрей Линде), которая к настоящему времени является самой раз­работанной из теорий, вообще описывающих инфляцию, большая вселенная вечна, а “локальных вселенных” вроде нашей - бесконечно много. Некоторые кластеры этой квантовой Вселенной, первоначально имевшие почти планковский размер, “раздулись” за счет инфляции. Наблюдаемая нами сейчас область Вселенной и занимает часть одного из таких “раздутых” кластеров.

      Д. С. Горбунов и В. А. Рубаков “ Введение в теорию ранней Вселенной”

Теория хаотической инфляции допускает одновременное существование бесконечного множества Вселенных, которые могут иметь различные физические законы и устройство. 

В других разделах сайта указывается, что области Вселенной, разделенные расстояниями, большими размера горизонта частиц, эволюционируют независимо одна от другой. Они не только не могут взаимодействовать, но даже не подозревают о взаимном существовании, поскольку лишены возможности обмениваться информацией (даже видеть друг друга). Такие изолированные области можно рассматривать как отдельные Вселенные. Совокупность таких образований иногда называют Мультивселенной.

Пульсирующая (циклическая) Вселенная

Все циклические теории  утверждают, что Большой взрыв не был единичным и уникальным событием. Он обозначает лишь переход Вселенной из одного состояния в другое.

Еще более привлекательной возможностью является представление о пульсирующей (циклической) Вселенной. В таком сценарии предполагается, что Вселенная или ее часть многократно проходит периоды расширения, сменяю­щегося сжатием, последующим отскоком и вновь расширением. В такой картине мы находимся на одном из таких циклов. Однородность и про­странственная плоскостность наблюдаемой Вселенной мо­жет быть тогда связана с доминированием темной энергии на поздних этапах циклов - начало такого этапа имеет место сейчас.

            В. Фортов  “Физика высоких плотностей энергии”

Неразрешенным спорным моментом во всех циклических теориях является их плохая совместимость с требованиями второго закона термодинамики, в соответствии с которыми энтропия системы со временем должна возрастать. Поэтому энтропия каждого последующего цикла должна быть выше, чем у предыдущего. Следовательно, каждый предыдущий цикл должен быть короче и обладать более горячим веществом, чем в момент последнего Большого взрыва. Однако такая картина маловероятна.

Параллельно с наличием большого количества теорий, описывающих процесс рождения Вселенной, существует не меньшее число версий ее эволюции и гибели.

Большой разрыв - космологическая гипотеза будущего Вселенной, предсказывающая развал всей материи за конечное время.  Сценарий Большого разрыва предложили профессор Роберт Колдуэлл из Дартмутского колледжа (Нью-Хэмпшир, США) и группа физиков из Калифорнийского технологического университета.

Правильность (или неправильность) этой теории напрямую зависит от природы и состояния темной энергии, а именно от ее параметра, равного отношению давления темной энергии к ее плотности (w).

Этот параметр может принимать значения, лежащие в пределах⁽²⁾:

-1 < w  < -1/3 (для вакуума w = -1)

(2) По данным на сегодняшний день, отношение давления темной энергии к ее плотности энергии составляет -1 (плюс минус 0,1).

Если  {\displaystyle w}w примет значение < −1, то Вселенная будет ускоренно расширяться, и величина масштабного фактора станет равной бесконечности за конечное время.

Если суммарное количество темной  энергии  будет  возрастать  (при w < -1), то темп расширения Вселенной также будет все увеличиваться, что приведет к тому, что постепенно многие крупномасштабные структуры (например, галактики) выйдут за горизонт частиц и навсегда потеряют с нами гравитационную, электромагнитную и другие связи. 

После того как разлетятся скопления галактик (за 1 млрд. лет до Большого Разрыва (БР)), темная энергия настолько превысит силы гравитации, что сами галактики начнут постепенно распадаться, в том числе и Млечный Путь (за 60 млн. лет до БР). За три месяца до гибели Вселенной начнут разлетаться все тела Солнечной системы, и если Земля сохранится до того времени, то за полчаса до Большого Разрыва и она прекратит свое существование. Далее начнут ослабевать связи между молекулами, а за 1 наносекунду до конца нынешнего Мира распадутся и атомы. Температура такой Вселенной упадет до значения близкого к абсолютному нулю (см. фото ниже).

Тепловая смерть Вселенной или Большое замерзание - гипотеза, выдвинутая Р.Клаузиусом в далеком 1865 году на основании экстраполяции второго начала термодинамики на всю Вселенную. По мысли Клаузиуса, Вселенная с течением времени должна, в конце концов, прийти в состояние термодинамического равновесия, или “тепловой “смерти” (термин, описывающий конечное состояние любой замкнутой термодинамической системы).

Теории Большого разрыва и Большого замерзания сходны между собой  по характеру условий и ходу протекания событий, однако между ними существует принципиальная разница. Она состоит в том, что в теории Большого замерзания вещество Вселенной не распадается (разрывается) на элементарные частицы, а с течением времени  преобразуется в излучение.

Постепенно, через многие миллиарды лет, завершится процесс образования звезд, а существующие звезды по мере своего старения погибнут. Вселенная станет темной и холодной. Всякая активность в Космосе прекратится, а его энтропия достигнет максимального значения, что и будет означать фактическую смерть Вселенной.

Следует заметить, что все приведенные выше версии носят только лишь гипотетический характер. Человечеству, в том виде, в котором оно сейчас существует, не суждено на практике убедиться в их правильности или абсурдности.

Наша Вселенная будет благополучно существовать еще многие миллиарды лет, так что человечество вряд ли доживет до наступления Вселенских катаклизмов.

И дело здесь вовсе не в самом человечестве как таковом, и даже не в характере и направлениях его эволюции. Просто гораздо раньше гибели Вселенной, умрет наше Солнце. Хотя и до этого события еще очень далеко – около 5 млрд. лет. При своей гибели Солнце сначала превратится в красного гиганта и его расширяющаяся внешняя оболочка просто уничтожит Землю со всеми его обитателями.

Так что людям придется или погибнуть вместе со своей планетой, или найти себе другое пристанище.

Степень научности каждой из рассмотренных выше теорий рождения и эволюции Вселенной, в том числе ТБВ и инфляционной теории, читатель может определить для себя самостоятельно, сопоставив смысл и содержание этих теорий с критериями, которые рвссматриваются в статье “Научность”.