Предчувствия и свершения. Книга 3. Единство

Существует предположение, основанное на Втором начале термодинамики, что размахи расширения постепенно затухают, а длительность каждого цикла «расширение — сжатие» возрастает. В каком состоянии и почему прекратится этот процесс и прекратится ли он, еще не известно, как не известно, справедлива ли гипотеза пульсирующей Вселенной. Если же средняя плотность массы Вселенной окажется точно равной своему критическому значению, то Вселенная окажется безграничной, расширяющейся бесконечно долго, но скорость ее расширения постепенно приблизится к нулю. Однако ученые знают, что во всех других случаях, а вероятно, и в этом пограничное решение оказывается неустойчивым и не реализуется в течение сколь-нибудь длительного времени. Случайные, флуктуационные процессы всегда выводят реальные системы и реальные процессы из таких пограничных неустойчивых состояний.

Таким образом, вопрос о будущем Вселенной превратился в конкретную задачу физиков, астрофизиков и астрономов-наблюдателей. Они стремятся определить, какова действительная величина средней плотности массы Вселенной. Задача необычайной трудности. Причем по мере преодоления одних трудностей сразу возникают новые. Ведь для определения средней массы Вселенной необходимо оценить величину массы, содержащуюся в очень большом объеме, и разделить полученную величину на соответствующий объем.

Для того чтобы результат оказался сколь-нибудь надежным, необходимо взять этот объем таким большим чтобы величина массы, заключенной во всех газовых туманностях, во всех звездных скоплениях — галактиках, во всех одиночных звездах и во всех других космических объектах, оказалась равной массе, заключенной в любом другом объеме Вселенной, имеющем ту же величину.

Трудности оценки масс видимых частей туманностей, звездных скоплений и звезд очень велики, но они несравнимо меньше оценки скрытой массы. Вопрос о скрытой массе возник, когда астрофизики попытались на основе астрономических наблюдений оценить массу отдельных галактик и скоплений галактик. Если мысленно разбить объем этих скоплений на одинаковые части, то окажется, что количество галактик в таком объеме, находящемся вблизи центра скопления, максимально и оно плавно уменьшается при переходе к все более удаленным от центра объемам. Измерив относительные скорости галактик, вращающихся вокруг центра скопления, и их размеры, астрофизики могут вычислить силы тяготения, удерживающие галактики на их орбитах, а значит, и полную массу скопления галактик.

Уже первые вычисления и наблюдения показали, что суммарная масса всех звезд в каждой галактике в 10–30 раз меньше той, что дают вычисления по способу, указанному выше. После открытия скоплений скоплений галактик — сверхскоплений — история повторилась. Аналогичные вычисления приводили к значениям массы в сверхскоплениях, в 20 раз превосходящую суммарную массу видимых объектов, входящих в галактики. Так в астрофизике возникло понятие скрытой массы. В понятие скрытой, а точнее, труднонаблюдаемой массы астрономы объединяют массу холодной межзвездной пыли и пылевых облаков, проявляющих свое присутствие только тем, что они поглощают свет звезд и других источников, расположенных за ними. В скрытую массу входит и межзвездный газ, различные виды излучений, невидимые холодные останки звезд, планеты и т. п. Но оценки суммарной массы всех этих типов давали величины, много меньшие, чем следует из расчетов, проведенных на основе наблюдений. Кроме того, остается неясной величина скрытой массы, рассредоточенной в огромных объемах пространства, разделяющего между собой сверхскопления галактик. Неизвестен и вклад черных дыр, таинственных объектов, о которых будет сказано ниже.

В последнее время увеличилась вероятность того, что нейтрино обладают массой покоя. Хотя величина массы каждой из этих частиц, по оценкам, очень мала, их так много, что они могут существенно сдвинуть величину средней плотности масс в сторону ее увеличения. Роль нейтрино в образовании скрытой массы мы более подробно обсудим позже.

Все более точные измерения, все более тонкие теоретические оценки приводят к тому, что результирующее значение средней плотности массы во Вселенной очень близко к критическому значению. Причем пределы, в которых заключено истинное значение средней плотности массы Вселенной, все более сжимаются к критическому значению. Вопрос все еще остается открытым. Работа продолжается. Ясно лишь одно: только достоверная оценка массы покоя нейтрино, подтверждение того, что она отлична от нуля, и точное измерение ее величины могут существенно изменить результат, вывести его за границы современных оценок, вывести в сторону увеличения. То есть привести к реализации варианта пульсирующей Вселенной, что со всей остротой поставит вопрос о том, сколь долго будут продолжаться эти пульсации и чем они закончатся.