что было до космологической сингулярности
Сотворение мира. 6. Космологическая сингулярность
Александр Сергеевич Суворов (Александр Суворый)
Часть 6. КОСМОЛОГИЧЕСКАЯ СИНГУЛЯРНОСТЬ.
Итак, что мы имеем в начале-начал по Библии?
Бог, тьма над бездною и Дух Божий, который носился над водою. При этом вначале Бог сотворил небо и землю, которая была безвидна и пуста. (Автор для удобства написания текста опускает многочисленные кавычки, приведённые ранее в цитатах).
Однако эти данные свидетельствуют о том, что было до того, как Бог начал творить окружающий мир, до первого дня творения…
Что же было и происходило в начале-начал по существующей на сегодня научной модели возникновения физической, то есть нашей современной материальной Вселенной?
До или в начальный момент «научного» возникновения, рождения или «Большого Взрыва Вселенной» существовало состояние «космологической сингулярности», то есть «состояние бесконечной плотности и температуры» некоего первоначального вещества (материи).
Такое «сингулярное» состояние вещества (материи) исходит из «общей теории относительности», которая описывает «динамику расширяющейся физической Вселенной», которую «современная наука объективно, экспериментально и теоретически исследует и изучает всеми доступными человечеству способами».
Согласно общей теории относительности Вселенная «возникла в определённый момент» и это событие было. Она возникла в одном месте, из одного места, из одной точки материального пространства-времени-материи.
В ныне существующей материальной или вещественной Вселенной не может одновременно существовать какое-либо вещество-материя с бесконечной плотностью и температурой, потому что «при бесконечной плотности мера хаоса вещества-материи стремится к нулю», к абсолютной твёрдости, массивности. При этом бесконечная температура так разогревает вещество-материю, что она стремится к бесконечному хаосу, то есть к абсолютному исчезновению – аннигиляции.
На сегодня наука не может никоим образом доказательно объяснить существование «космологической сингулярности» и заявляет: «Момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики».
Однако мы теоретически «знаем», что было сразу после момента начала Большого Взрыва Вселенной – гравитационная сингулярность или искривление гравитационного поля, или превращение материи в энергию и одновременное превращение энергии в материю, или преобразование антиматерии в материю.
Фактически Анти- Вселенная из антиматерии стремительно «схлопнулась», «сжалась», «скукожилась», уничтожилась, «свернулась», «коллапсировалась» в сверхплотную точку космологической сингулярности и одновременно также стремительно «взорвалась», «раскрылась», «возродилась», «воскресла» в виде пространства-времени-материи нашей современной физической Вселенной.
Алгоритмы «переворотов» или «революций», «смены магнитных полюсов», возникновения сверхплотных «чёрных дыр», стремительно «всасывающих» чудовищной гравитацией весь окружающий мир, всё ближайшее пространство-время, а также взрывов супер- плотных сверхновых звёзд существуют и относительно часто осуществляются в нашей Вселенной.
Практически все элементарные частицы и атомы всех веществ, из которых созданы все материальные тела нашей Вселенной, в том числе наше Солнце, планеты, Земля, атмосфера, геосфера, гидросфера, а также все живые организмы и наши человеческие тела созданы в результате таких одновременных коллапсов-сжатий-схлопываний «чёрных дыр» и взрывов сверхновых звёзд.
Это уже доказательные факты, подтверждённые соответствующими экспериментами и объективными научными открытиями, не зависящими ни от чьей либо воли, даже божественной.
Вот почему автор утверждает, в указанной цитате из Библии около 6000 лет до н.э. было точно поведано о том, что:
«В начале сотворил Бог» гравитацию, гравитационное поле, гравитационную сингулярность, момент и точку гравитационного разделения сверхплотного состояния пространства-времени-материи и сверхактивного состояния энергии, «верх» и «низ», «над» и «под», которые выражены в символических структурах-образах-словах-понятиях «небо» (верх, энергия) и «земля (низ, материя).
Таким образом, в первой части первого стиха первой книги Моисея «Бытие» Ветхого Завета не просто представлена преамбула события «сотворения мира Богом», а точно выражено первичное событие и указано разделение предшествующего состояния «первичной материи» на гравитационные составляющие – верх и низ, энергию и материю, «небо» и «землю».
Вот почему в следующей строфе этого стиха указано, что «земля», то есть физическая материя «сотворяемого мира», в момент и в точке гравитационной или космологической сингулярности «была безвидна и пуста», то есть не испускала ни одного кванта света и не имела ещё современного физического материального или вещественного воплощения.
Одновременно «тьма», то есть неисчислимое количество тёмной материи и тёмной энергии (это выражение символьной структуры-образа-слова-понятия «тьма»), уже была «над бездною», то есть сверху (вокруг) беспредельной, неограниченной, сверхплотной точки гравитационной или космологической сингулярности, места существования «первичной материи», места гравитационного коллапса «антиматерии» – предыдущего состояния предыдущей или родительской Анти- Вселенной.
В момент и в месте-точке гравитационной или космологической сингулярности «над водою», которая в данном случае, вероятно, является символическим выражением текучести, переменчивости, прозрачности и в то же время наличия первичной материи, «носился Дух Божий».
При этом «Дух Божий» или энергия и образ Бога, то есть некоего субъекта, «обитающего» во всех системах мифологий народов мира всегда «наверху», носился, метался, трепетал, скакал, хаотически двигался и т.д.
Так закономерно устроено в любой «жизни» любой структуры-системы – все и любые «родители» должны исчезнуть, раствориться в окружающей среде, породив при этом новую жизнь, вместившую в себя родительские гены, качества, параметры, образы, дух, память…
Даже Бог Отец посредством своего Духа Божия и некоей пространственно-временной материи или окружающей среды обитания Бога Отца порождает своего Сына Бога…
Таким образом, сравнительный системный анализ «сотворения мира» по Библии и по общепринятой космологической теоретической модели «Большого Взрыва» показывает их идентичность или целостность, тождественность, системное единство.
Есть ли физические и теоретические научные доказательства этой идентичности или тождественности библейского и физического «сотворения мира»?
Идея сингулярности перед Большим взрывом устарела
Иллюстрация нашей космической истории, от Большого взрыва и до сегодняшнего дня, в контексте расширяющейся Вселенной. Большому взрыву предшествовало состояние космической инфляции, но идея о том, что перед этим должна была существовать сингулярность, ужасно устарела.
Почти все слышали о Большом взрыве. Но если попросить разных людей, от обывателей до космологов, закончить предложение: «Вначале было…», вы получите множество различных ответов. Один из наиболее распространённых – «сингулярность», то есть, момент, когда вся материя и энергия Вселенной сконцентрировались в одной точке. Температура, плотность и энергия были бы сколь угодно, бесконечно большими, и это могло совпадать с зарождением самого пространства и времени.
Но эта картина не просто неверна, она уже лет 40, как устарела! Мы совершенно уверены в том, что с горячим Большим взрывом не было связано никакой сингулярности, и у пространства и времени могло вообще не быть момента зарождения. Вот, что нам известно, и откуда.
Астрономическое наблюдение GOODS-Север, проведённое при помощи телескопа Хаббл, позволило рассмотреть некоторые из наиболее удалённых галактик, которые мы когда-либо видели, многие из которых уже находятся на недостижимом для нас расстоянии. Заглядывая всё дальше и дальше, мы обнаруживаем, что наиболее удалённые галактики удаляются от нас всё быстрее и быстрее, благодаря расширению Вселенной.
Сегодняшняя Вселенная заполнена галактиками во всех направлениях и на разных расстояниях. В среднем, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Это происходит не из-за реального движения галактик в локальном для них космосе; всему виной расширение самой ткани пространства.
Такое предсказание было одним из необычных результатов, полученных из Общей теории относительности в 1922 году советским физиком Александром Фридманом, которое потом было подтверждено в наблюдениях Эдвина Хаббла и других учёных в 1920-х. Это означает, что с течением времени материя Вселенной рассредоточивается и становится менее плотной, поскольку объём Вселенной увеличивается. Это также означает, что в прошлом Вселенная была плотнее, горячее и более однородной.
Экстраполировав развитие назад, мы приходим к ранним более горячим и плотным состояниям. Приводит ли всё это к сингулярности, в которой перестают работать законы физики?
Звёзды и галактики, которые мы видим сегодня, не существовали всегда. Чем дальше мы пройдём назад по времени, тем ближе к сингулярности будет подходить Вселенная – но у экстраполяции есть свои ограничения.
Однако, если бы всё было именно так, и Вселенная в прошлом имела сколь угодно высокие температуры, у такого состояния было бы несколько явных признаков, которые можно было бы наблюдать и сегодня. В остаточном свечении Большого взрыва были бы температурные флуктуации огромных амплитуд. Видимые нами флуктуации были бы ограничены скоростью света, они появлялись бы только на масштабах, не больших космического горизонта. Должны были остаться реликты космоса высоких энергий, такие, как магнитные монополи.
Флуктуации реликтового излучения настолько малы и настолько характерны, что из них определённо следует тот факт, что в начале Вселенной повсюду была одна и та же температура. Размер флуктуаций в 1/30 000 совершенно не соответствует Большому взрыву произвольной температуры.
Космическая история известной Вселенной показывает, что происхождением всей материи и всего света внутри неё мы обязаны окончанию инфляции и началу горячего Большого взрыва. С тех пор 13,8 млрд лет шла космическая эволюция. Такую картину развития подтверждают большинство источников.
Что же породило инфляцию? На эту тему ведётся множество исследований и рассуждений, однако никто этого не знает. Не существует свидетельств, на которые можно было бы опереться, никаких наблюдений, которые можно было бы сделать, никаких экспериментов, которые можно было бы провести. Некоторые люди делают ошибочные заявления вроде:
Есть множество графиков и картинок, созданных ведущими космологами, иллюстрирующих данный сценарий. Но это не означает, что он верен.
Иллюстрация флуктуаций плотности (скаляр) и гравитационных волн (тензор), появившихся по окончанию инфляции. Предположение о существовании сингулярности до инфляции не обязательно будет верным.
Есть очень серьёзные основания полагать, что это не так! Мы можем математически продемонстрировать невозможность появления инфляционного состояния из сингулярности. И вот, почему: пространство во время инфляции расширяется с экспоненциальной скоростью. Представьте себе, как работает экспонента: по прошествии определённого количества времени Вселенная удваивает размер. Пройдёт в два раза больше времени, она удвоится два раза, то есть станет в четыре раза больше. Подождите три таких промежутка времени, и она удвоится три раза, то есть станет в 8 раз больше. Подождите 10 или 100 таких отрезков времени, и эти удвоения сделают Вселенную в 2 10 или 2 100 раз больше.
Синяя и красная линия – традиционный сценарий Большого взрыва, когда всё начинается в момент времени t=0, включая и само пространство-время. В инфляционном сценарии (жёлтый) мы никогда не приходим к сингулярности, в которой пространство принимает сингулярное состояние. Оно может стать сколько угодно малым в прошлом, а время продолжается бесконечно. Определить длительность этого состояния пытаются условие отсутствия границ Хокинга-Хартла и теорема Борда-Гута-Виленкина, но их нельзя назвать окончательными.
Среди космологов хорошо известна теорема, демонстрирующая неполноту прошлого инфляционного состояния. Это означает, что все частицы, существующие во Вселенной, испытывающей инфляцию, рано или поздно встретятся при экстраполяции назад по времени. Это, однако, не означает, что сингулярность обязательно существовала – просто инфляция не описывает всё, что происходило в истории Вселенной, например, её рождение. Нам также известно, что инфляция не может появиться из сингулярного состояния, поскольку испытывающий инфляцию участок всегда должен начинать с конечного размера.
Флуктуации пространства-времени на квантовом масштабе во время инфляции растягиваются по всей Вселенной, и порождают несовершенства в плотности и гравитационных волнах. Возникла ли инфляция из сингулярности, или нет, нам неизвестно.
И это – последний на Хабре перевод статьи Итана Сигеля (и в принципе статьи на тему космологии), поскольку тематику ресурса было решено сконцентрировать на разработке и IT.
Космологическая сингулярность
Космологическая сингулярность – теоретическое построение некоего состояния, в котором находилась Вселенная в начальный момент Большого Взрыва. Особенность этого состояния в том, что оно характеризуется бесконечной плотностью и одновременно бесконечной температурой.
Возникновение понятия
Космологическая сингулярность является частным случаем гравитационной сингулярности. Если мы привыкли рассматривать материю как некоторое гладкое и бескрайнее пространство (многообразие), то в области гравитационной сингулярности пространство-время искривляется. В 1915 — 1916 г. великий физик Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, согласно которой гравитационные эффекты существуют не как следствие работы каких-либо сил, возникающих между телами или в полях, а вследствие искажения самого пространства-времени. При помощи своих уравнений Эйнштейн смог описать связь кривизны пространства-времени и материи, которая находится в нем.
Позже, в 1967-м году Стивен Хокинг использовал уравнения Эйнштейна для общей теории относительности, которые описывают динамику Вселенной, чтобы получить их решения для прошедшего времени. То есть он определил состояние Вселенной в изначальный момент ее существования, и доказал, что таковой момент действительно есть.
Гравитационная сингулярность
Положение сингулярности в черной дыре
Точно описать гравитационную сингулярность пока не удается по той причине, что многие известные величины в ее пределах устремляются к бесконечности либо становятся неопределенными. Например, плотность энергии выбранной системы отсчета этой области или скалярная кривизна.
Благодаря трудам физиков-теоретиков мы имеем строгие доказательства того, что в сердцах черных дыр, а именно за горизонтом событий должна располагаться такая гравитационная сингулярность, иначе черная дыры просто не сформировалась бы. К сожалению, наблюдать что-либо находящееся за горизонтом событий невозможно в принципе, хотя есть предположения, что существуют черные дыры, сингулярность которых немного выходит за его пределы и может быть наблюдаема. Космологическая же сингулярность называется «голой», так как теоретически ее можно было бы увидеть.
Свойства, парадоксы и следствия космологической сингулярности
Первое прямое визуальное изображение сверхмассивной черной дыры и ее тени в центре галактики M87
Основные характеристики сингулярности – одновременно бесконечные температура и плотность вещества. Подобное явление можно попытаться представить как сосредоточение бесконечно большой массы в бесконечно малом объеме. Однако согласно физическим расчетам эти две величины не могут одновременно стремиться к бесконечности. Как известно, температура тесно связана с энтропией — мерой хаоса, которая с увеличением плотности может лишь уменьшаться, как собственно и температура.
Сингулярность в представлении художника
К сожалению, на сегодня разработанные физические конструкции не могут объяснить наличие такого явления, как сингулярность, так как в ее области все существующие законы физики не применимы. Как сказал известный физик современности Митио Каку: «мы называем сингулярностью то, что не можем понять».
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Что такое сингулярность
Каждый, кто сталкивался с термином «сингулярность», стремился осознать, а что же это такое? Если сделать дословный перевод с латыни, то окажется, что это единичность какого-то события, существа, явления. Понятие сингулярности (особенности) распространено во многих областях науки и техники, и обладает определённой специфичностью. В зависимости от этого, сингулярность может быть:
Но если смотреть более философски, то сингулярность — это всё мироздание в крошечной точке. И это не только всё вещество Вселенной, но и наша жизнь, с её осознанием, значимостью и чувствами.
Космологическая сингулярность
Иначе, это то состояние, которое имела Вселенная в самый первый миг Большого взрыва. Оно характеризуется наличием бесконечных значений плотности и температуры вещества. Это состояние, ставшее примером сингулярности гравитационной, предсказано Эйнштейном в положениях общей теории относительности. Невероятно сложно представить, что Солнце можно сжать до размеров атомного ядра, но ещё труднее вообразить, что вся Вселенная была спрессована до точки, размер которой был много меньше этого ядрышка. Тем не менее, Вселенная возникла из такого объекта, именуемого сингулярностью. Этот вариант событий математически просчитан и является основной теорией возникновения окружающего мира. Но имеются определённые трудности, не объясняемые этой теорией.
Сам факт возникновения космологической сингулярности, – если продолжить обратно во времени решение, которое описывает динамику расширения Вселенной, – доказан С. Хокингом в 1967 году. Но он отметил, что сингулярность выбивается из сводов законов физики. Невозможно, чтобы плотность и температура в одно время имели бесконечные значения. Бесконечная плотность подразумевает, что мера хаоса (энтропия) устремляется к нулю, а это не стыкуется с бесконечной температурой. Космологическая сингулярность (и сам факт её существования) стала одной из главнейших проблем космологии. Это вытекает из того, что все имеющиеся сведения о случившемся после Большого взрыва не дают абсолютно никакой информации о тех явлениях, что предшествовали этому грандиозному событию. Но решить эту проблему учёный мир пытается беспрестанно, и попытки эти происходят в разных направлениях:
Гравитационная сингулярность
Если говорить сухим языком физических терминов, то это — точка, находящаяся в пространстве-времени, через которую нет возможности ровно проложить геодезическую линию. Зачастую гравитационная сингулярность делает бесконечными или неопределёнными величины, которые описывают гравитационное поле. К этим величинам относятся, например, плотность энергии или скалярная кривизна. Теория относительности подразумевает, что сингулярности должны возникать в процессе формирования чёрной дыры. Если они находятся под горизонтом событий, то наблюдать их нельзя. В случае же Большого взрыва имеет место голая сингулярность – её наблюдение вполне возможно, если, конечно, оказаться рядом. К сожалению, непосредственно увидеть её невозможно, поэтому она, исходя из уровня развития современной физики, является только теоретическим объектом. Когда будут разработаны положения квантовой гравитации, появится возможность описания пространства-времени вблизи этих объектов.
Каждая чёрная дыра обладает двумя основными чертами – горизонтом событий и сингулярностью, которая и есть центр этой дыры. Здесь происходит искажение, а также разрыв пространства-времени. По сути, законы физики тут теряют логику. Существуют теории, что в таких точках вполне возможно осуществить переход в другие миры. Разработана математическая модель – «мост Эйнштейна-Розена», подтверждающая такой вариант. Это возможно сделать посредством скачка сквозь сингулярность. Именно здесь пересекаются слои Вселенной, образуя подобие подпространственного перехода. Он является соединением двух дыр – чёрной и белой. Это своеобразная машина времени, а сам факт перехода не вступает в противоречия с принципом причинности. Прыжки через сингулярность вращающейся чёрной дыры сделают реальными путешествия во времени в любых его направлениях. Поскольку чёрная дыра окружена горизонтом событий, то сингулярность увидеть в обнажённом состоянии нельзя. Но всё-таки создаются модели, с разной степенью реалистичности позволяющие это сделать.
Если раскрутить чёрную дыру до определённой скорости, горизонт событий может отделиться. Однако тут есть некоторые трудности. Чтобы раскрутить чёрную дыру, нужно в неё вливать дополнительную массу, что не очень реально из-за наличия чёткого предела, сверх которого вращение дыры невозможно. Но обычно принимается положение, что масса добавляется в уже очень быстро вращающуюся дыру. А если предположить, что вращение только началось? Такой вариант позволяет раскрутить чёрную дыру до состояния, когда её сингулярность станет открытой. Вполне вероятно, что во Вселенной путешествуют чёрные дыры, щеголяющие голой сингулярностью.
Сингулярность в математике
Математическое понятие данной особенности – это некоторая точка, в которой для математической функции характерно стремление к бесконечности. Либо функция обладает другими нерегулярностями поведения (в частности, критическая точка).
Технологическая сингулярность
Это понятие относится в основном к области футурологии, учения, пытающегося спрогнозировать будущее. За основу в этом случае берутся некоторые имеющиеся тенденции в технологии, экономике, социальных явлениях, а потом производится их экстраполяция. Считается, что вскоре наступит момент, когда прогресс в науке и технике станет недоступен пониманию человеческого разума. Вероятно, это станет реальным после того, как появится возможность создания искусственного интеллекта и наладится выпуск машин, воспроизводящих самих себя. К такому же результату приведёт интеграция человека с вычислительными машинами или же резкое изменение функциональности мозга человека с применением биотехнологий. Это и станет технологической сингулярностью, которую некоторые учёные предрекают в скором будущем. В. Видж считает, что это случится уже в 2030 году, а Р. Курцвейл отодвигает революцию на год 2045-й.
Сингулярность в биологии
В биологии это понятие используется не часто. Обычно оно применяется в качестве некоторых обобщений в эволюционном процессе.
Выводы и значение
Если математическая, техническая и биологическая сингулярности имеют вполне осязаемые параметры, то с особенностями других вариантов дело обстоит сложнее. Трудно оперировать понятиями, которые нельзя «пощупать» и оценить. Математические расчёты – вещь надёжная, но только в том случае, если объекты исследований достаточно материальны. С сингулярностью всё иначе. Она не только не материальна, но ещё пока и не доказана. Поэтому и применение её, даже гипотетическое, вызывает вопросы. Если можно путешествовать сквозь неё, чтобы попасть в другие измерения, то как остаться целым, проходя сквозь гравитационные Сциллу и Харибду? Вероятно, у физиков со временем найдутся ответы на все вопросы. И мы обязательно узнаем их и наконец-то поймём, что же такое сингулярность.