1tom - 0271.htm
342
о
о.
ш U
348
энергии вещества и излучения монотонно падают с течением вромони (с расширенном В.); б) в прошлом плотность энергии излучения значительно превосходила шютпость энергии вещества, темп-pa В. была высокой (см. Горячей Вселеии.ой теория}', в) при темп-ре Т'-*∙ ~'1П4 К но В. происходил нуклеосинтез, в результате к-рого выработался укапанный выше первичный хим. состав вещества во В.; г} если не учитывать кваитово-гравнтац. эффектов (см. Квантовая теория гравитации), то в иок-рыи ещ╦ более ранний момент вромени во В. должна была иметь место космологич. сингулярность, при этом плотность вещества л излучения была бесконечной. Однако уже при конечной, хотя и громадной плотности массы-энергии K/ea~cW2&~1094 г/см3 клае-сич. представления о пространство и времени (в частности, понятие эволюции со лрсмепем) теряют смысл, а общая теория относительности, па основании к-рой строятся космологич. модели, становится неприменимой, .')тот момент, разделяющий квантовое и классич. пространство-время, иногда условно паз. «началом» или «рожденном» нашей И. (разумеется, он ни в каком смысле не является началом для всего материального мира). Начальную стадию расширения В., когда плотности имергпн вещества и излучения, а также темп-ра были высоки, нал. иногда Большим Взрывом.
Поведение !_!. вблизи сингулярности во многом определяет е╦ совр. свойства. В частности, именно вблизи сингулярности формируются флуктуации (отклонения В. от однородности и изотропии), к-рые ответственны за образованно галактик и крупномасштабной структуры В. и приводит к возникновению угл. анизотропии томи-ры реликтового излучения (см. Первичные флуктуации к горячей В.). В модели: раздувающейся В. спектр первичных флуктуации уда╦тся выразить через фундам. физ. постоянные ≈ параметры квантовой теории лсех полей, включая гравитационное. Топология тр╦хмерного пространственного сечения В. также определяется начальными условиями вблизи сингулярности и не изменяется в ходе дальнейшего расширения В, (см. Топология Вселенной). Наконец, изучение прошлого В. позволяет получить важную, хотя и косвенную информацию О свойствах элементарных частиц, в т. ч. слабовяаимодействующих, при энергиях вплоть до планковскон ~10И) ГэВ (такие энергии недостижимы в земных условиях).
Будущее Вселенной. Ур-ыия ОТО дают возможность, в принципе, рассчитать эволюцию В. в будущем. Во фридманонскпх моделях В. существуют две альтернативы: либо вечное расширение В, с неограниченным уменьшением ср. плотности вещества, если Q^l; либо, сели £2>1 и нет положительной космологической постоянной^ смена в будущем расширения В. сжатием, к-рое оканчивается сингулярностью. Ввиду неопредел╦нности в оценке Q, вызванной гл. обр. наличием скрытой массы и трудностью определения плотности энергии однородной компоненты материи во В., отличной от реликтового излучения, в настоящее время нельзя точно предсказать судьбу В. вплоть до сколь угодно больших врем╦н. Однако вполне возможны предсказания на конечные времена; напр., если принять, что постоянная Хабб-ла 7/1,^50 кмУ(с-Мпк), а возраст В. f,£5:10 млрд, лет (что, вероятно, имеет место), и исключить экмотнч. гинотсмы вроде существования отрицат. энергии вакуума (отрнцат. космологич. постоянной), то расширение Ь. будет продолжаться ещ╦ >?е менее 20 млрд. лет, что существенно превышает срок активной жи:нш ^в╦зд главной последовательности, в т, ч. Солнца.
Принцип Коперника и антропологический принцип в изучении В. Со врем╦н Коперника в астрономии и космологии с успехом применялся методологич. принцип, согласно к-рому наше положенно во В. не является центральным, выделенным. Этот т, н. принцип Коперника, или космологич. принцип, позволил сделать громадный скачок в познании В. от системы Птолемея до модели Фридмана. Однако его не следует абсолютизи-
ровать. Уже в данном выше определении В.т выделяющем с╦ среди всего материального мира, существ, роль играет субъект наблюдения ∙≈ человечество. Утверждение, что при интерпретации всех наблюдений необходимо, в принципе, учитывать факт существования наблюдателя как одно из внешних условий, составляет содержание аитропологич. принципа. Различают слабый и сильный варианты антропологич, принципа в космологии. Суть перлого из них заключается в том, что наше положение во В. (как во времени, так и в пространстве) вс╦ же является привилегированным н том смысле, что оно должно быть совместимым с нашим существованием в качестве наблюдателей. СлаПьтй антропологии, принцип позволяет делать конкретные п проверяемые л род-скитания. Напр., совр. возраст Г!. tti можно приближ╦нно предсказать до измерения постоянной Хабблп, соли учесть, что существование жи;шн па Земле связано с притоком энергии от Солнца, п принять, что время жизни типичной звезды на главной последовательности (Солнца) tl~t0 (время £t выражается через фундам. фш. постоянные и оказывается ~1018 с, т. е. К)10 лет). Согласно сильному антропологи ч. принципу, сама В., законы физики, к-рыми она управляется, и е╦ фундам. параметры должны быть такими, чтобы в пей па нек-ром этапе эволюции допускалось существование наблюдателей (человечества).
Лит.; 3 е л ь д о н и ч Я. Б., Нови к он И, Д., Строение и ймолтоцип Вселенной, М.., l&T.'j; В с и и 0 <; р г С., Гравитация и КОРМОЛГЯТШ, пер. с англи, М., 1975; Космология. Теории и наОдюдония, под ррд. Н, Г». Зельдовича, И. Д. Новикова, иер. с англ., М., li'78: Н г> в и к о и И. Д., Ушшюция Всглслной, М., Ш79; КрутюмасштаОнан структуры Вселенной, иод рс:д. М. Лонгейра, Я. Эйнасто, п*?р. с англ., М., 1!>81.
А. А. Старойгснсъий.
ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН ≈ закон тяготения Ньютона в нерелятивистской механике, согласно к-рому сила гравптац. притяжения двух тел с массами тг и тй обратно пропорциональна квадрату расстояния г между ними:
Здесь G ≈ гравптац. постоянная, значение к-рой, определяемое на эксперимента, равно G=6,fi7X X 10~s смэг~1с~2. Закон сформулирован И. Ньютоном (I. Newton) в коя. 60-х гг. 17 в. (опубликован в ifi87). it более общем смысле В, т. а.≈ универсальное свойство материи создавать гравитац. поле и испытывать па себе действие гравптац. нолей.
В рамках ньютоновского В. т. з. гравитац. поло может быть описано с помощью скалярного потенциала ф, при этом сила /^, действующая на пробную частицу массы т> равна
F=: ≈ m grad$. (2)
Потенциал ср удовлетворяет ур-пию Пуассона:
Дф = 4лСи,, (3)
где ц ≈ плотность масс источника гравитац. поля, & ≈ д~/д.г^-\\-д^/ду2^-д'2/д%2 ≈ оператор Лапласа.
Граннтац. поло, создаваемое центрально-симметричным распределением масс, вне этого распределения совпадает с полем точечно!! массы, раиной полной массе М объекта и расположенной в центре симметрии:
GM /п Ф=- ≈ - (4)
Поскольку сила (2), действующая па пробное тело, пропорциональна его массе, то приобретаемое телом ускорение зависит лишь от граиитцц. потенциала:
а = ≈ grad ф, (5)
т. с. тела рапл. массы движутся в гравитац. поле по одинаковым траекториям при совпадении нач. условий. Этот вывод о равенстве инертной и гравитац. масс, с высокой точностью подтвержд╦нный экспериментально, лежит в основе и релятивистской теории тяготения ≈ общей теории относительности (ОТО).
")
}
