Время бесконечно и его течение времени не влияет на свойства Вселенной.

Совершенный космологический принцип – Вселенная выглядит одинаково из любого места, в любом направлении и в любой момент времени.

Релятивистский принцип взаимосвязи пространства и времени и их зависимости от материи. Пространственно-временная метрика Вселенной задается гравитационными полями, признаются также искривленность пространства и замедление времени во всех частях Метагалактики.

Принцип конечной скорости протекания любых физических процессов.

Принцип нестационарности Вселенной, поначалу основанный только на математических расчетах, согласно которым искривленное пространство не может быть стационарным, его кривизна должна меняться во времени.

Все эти принципы дают основание переносить данные, полученные в одной части Вселенной, на все остальные ее части.

А. Фридман предложил три модели Вселенной:

Первая модель – средняя плотность вещества и равна критической. Пространство плоское. В такой ситуации Вселенная должна бесконечно расширяться из некоторой исходной точки.

Вторая модель – плотность вещества меньше критической. В этом случае пространство обладает отрицательной кривизной бесконечно расширяться из начальной точки.

Третья модель – плотность вещества выше критической. В этой ситуации пространство должно иметь положительную кривизной, а Вселенная также должна периодически расширяться и сжиматься.

по Фридману

По Ньютону

Вот простейший вариант – плоская Вселенная. Геометрия плоской Вселенной такая же, как геометрия плоского стола, то есть параллельные линии остаются параллельными и нигде не пересекаются. В чём отличие, чем отличается от плоского стола? Тем, что если есть две параллельные линии... например, пошло два луча света, параллельные друг другу... Вселенная расширяется, поэтому, хотя они параллельные, два луча света, они удаляются друг от друга за счет того, что вся Вселенная расширяется. Поэтому сказать так – что геометрия плоского стола, – это не до конца правильно. Вселенная является кривой в четырехмерном смысле. В трехмерном смысле она является плоской.

Замкнутая Вселенная похожа геометрическими свойствами на свойства поверхности сферы. То есть если есть две параллельные линии на экваторе, то они пересекаются на северном и южном полюсе. Параллельные линии могут пересекаться. А мы как бы живем на поверхности сферы, как такая блоха, которая ползет по глобусу. Но тоже аналогия поверхностная – в двух смыслах. Наша Вселенная, она как бы трехмерная сфера в четырехмерном пространстве. Приходится картинки рисовать, а в действительности только аналогии. И, кроме того, она расширяется. Если мы захотим пройти от экватора до северного полюса, то нам времени не хватит – такая Вселенная может сколлапсировать, или мы не дойдем, потому что она слишком быстро расширяется.

Открытая Вселенная похожа по своим свойствам на свойства гиперболоида, то есть если у горловины гиперболоида пустить две параллельные прямые, то они начнут расходиться и никогда не встретятся.

1. Во всех вариантах расширения для времени , t → 0, r→0, v →∞, ρ→∞. Расширение началось с “Большого Взрыва”, и в этот момент скорость расширения и плотность материи были бесконечно большими. Эта проблема названа проблемой сингулярности.

в самом начале расширения, когда r→0, плотность равнялась критической. Почему? Почему силу Большого взрыва, которая определила скорость расширения Вселенной и постоянную Хаббла в тот момент, природа определила так, что совпала с реальной плотностью материи в этот момент времени? Это составляет проблему, названную проблемой критической плотности.

1. Следующий вопрос, это проблема выбора моделей расширения. Каково соотношение между

и плотностью сейчас, в настоящий момент времени. Поэтому очень существенным является определение плотности в настоящее время. Данная проблема названа проблемой скрытой массы.

4. Если бы Большой взрыв вызвал расширение Вселенной, то возникло бы сильное неоднородное распределение вещества, чего не наблюдается. Т.е. теория Большого Взрыва не объясняет расширение Вселенной^.

5. Теория также предполагает, что на первоначальной стадии число частиц и античастиц было бы одинаково. Таким образом, чтоб объяснить барионную асимметрию необходимо, чтобы протон распадался, чего также не наблюдается.

1. Различные теории Большого объединения предполагают рождения большого числа магнитных монополей, до сего момента также не обнаруженных^.

История термина

Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью». Впервые термин «Большой взрыв» применил Фред Хойл, талантливейший астрофизик, в своей лекции в 1949 (сам Хойл всегда протестовал против теории Большого взрыва и придерживался гипотезы «непрерывного рождения» материи при расширении вселенной). Он сказал: «Эта теория основана на предположении, что Вселенная возникла в процессе одного-единственного мощного взрыва и потому существует лишь конечное время. Эта идея Большого взрыва кажется мне совершенно неудовлетворительной». «Большой взрыв» — это плохой перевод. Реально по-английски это звучит как «Big Bang», «большой бэмс» «Большой (бэмс) хлопок», что, вероятно, точнее соответствует уничижительному смыслу, который вложил в него Хойл. Однако после того, как его лекции были опубликованы, термин стал широко употребляться. Хойлу не нравилась сама эта идея. Он считал, что Вселенная бесконечна и вечна и расширяется, но расширение это компенсируется тем, что каждый год в одном кубическом километре из ничего рождается один протон и один электрон. Таким образом, плотность поддерживается постоянная. И эти новые частицы потом сгущаются в галактики. Но в действительности они не сгущаются, и это одна из проблем теории Фреда Хойла, которая на самом деле очень красивая: мы живем в вечной Вселенной, там решаются парадокс Ольберса и проблема тепловой смерти, жить в такой Вселенной прекрасно, но — она невозможна. И тому есть множество аргументов и одно прямое опровержение. Его предложил Георгий Гамов. Он говорил, что Вселенная изначально была горячей и от этого должно было остаться так называемое реликтовое излучение. Это была довольно интересная история: излучение начали искать сознательно, а нашли несознательно. Нашли его Арно Пензиас и Роберт Вилсон, которые работали в компании Веll Laboratories, занимавшейся космической связью.

Они отлаживали антенну и никак не могли избавиться от какого-то постороннего шума. В конце концов канадский астроном Джим Пиблс, который в то время преподавал в Принстоне и сознательно искал реликтовое излучение, сказал им: «Ребята, вы — верите вы в это или нет — сделали великое открытие». Вскоре после этого Пензиас и Вилсон получили Нобелевскую премию. И вот тогда уже стало очень сложно противостоять концепции Большого взрыва. Но Фред Хойл продолжал сопротивляться. В конце жизни он заработал себе репутацию настоящего «фрика», из-за чего во многом и не получил Нобелевскую премию, которую, безусловно, заслуживал. До конца своих лет — а прожил он до 2002 года — он не признавал Большого взрыва

Теория Большого взрыва устоялась — в нее поверили практически все вменяемые люди, кроме Фреда Хойла и еще нескольких человек. Например: почему Вселенная так велика и сбалансирована? Чуть-чуть что-то изменим в начальных условиях — все либо разлетелось мгновенно на космологические расстояния, либо схлопнулось. Очень точно надо было подстроить вот этот самый начальный толчок, чтобы Вселенная получилось такой большой с одной стороны и такой медленно разлетающейся с другой. Или вот еще вопрос: а почему Вселенная всюду примерно одинакова? Когда началось расширение — в начале Большого взрыва — разные области Вселенной ничего друг о друге не знали. Они просто не успели обменяться сигналами, потому что есть ограничение — скорость. А как они узнали, что надо начать расширяться одновременно? Как синхронизовались их плотность и температура? Во Вселенной ведь очень много всего — одних только частиц десять в 90-й степени! И наконец: что послужило начальным толчком?

Давайте сначала разберемся с тем, какие были начальные условия. Мы не знаем. Теологи говорили: «Это как раз по нашей части: начальный толчок, да еще хорошо устроенный, — понятно, что это Творец». И так продолжалось до 1980-х годов.