§9 Заключение
В работе записано обобщенное космологическое уравнение А.А. Фридмана, учитывающее принципиальную возможность существования других, кроме связанных с Λ- членом, сил отталкивания в однородной изотропной Вселенной.
Высказана гипотеза о том, что силы отталкивания, описываемые в рамках обобщенных уравнений А.А. Фридмана, связаны с изменением тепловой энергии космической среды в кривом пространстве. Приведены аргументы в поддержку этой гипотезы.
Показано, что изменение тепловой энергии космической среды автоматически порождает силы отталкивания, которые по своей природе являются центробежными. В результате действия этих сил тепловая энергия космической среды может быть преобразована в кинетическую энергию расширяющейся Вселенной.
На основе обобщенных уравнений А.А. Фридмана построена космологическая модель идеализированной Вселенной, состоящей из нерелятивистского газа. В этой модели силы отталкивания оказываются обратно пропорциональными кубу характерного размера Вселенной. Возможны два типа решений. Один из них описывает замкнутую и осциллирующую Вселенную, другой – открытую Вселенную. В этих решениях сингулярность отсутствует.
Показано, что в идеализированной Вселенной, заполненной лишь однородным планковским излучением, силы отталкивания отсутствуют.
Предложена космологическая модель реальной Вселенной, основанная на обобщенных уравнениях А.А. Фридмана (С- модель). Ее отличие от популярной ΛCDM- модели заключается в принципиально другом описании сил отталкивания. В ΛCDM- модели силы отталкивания связаны с Λ- членом. В С- модели эти силы являются центробежными и связаны с изменением тепловой энергии космической среды, а также с наличием кривизны пространства.
В С- модели возможны три типа решений, описывающих динамику Вселенной. Их качественный вид изображен на рис.7. Сравнение этих решений с решениями ΛCDM- модели показывает их существенное различие. Это связано с тем, что силы отталкивания в этих моделях описываются совершенно по-разному (см. рис.3).
Решения С- модели, описывающие эволюцию Вселенной, начинающуюся Большим взрывом и заканчивающуюся ее сжатием в точку, по-видимому, не реализуются. Они, например, не могут описать ускоренное расширение Вселенной, о котором в современной космологии говорят как о доказанном факте (см., например, [6, 7]).
Среди решений С- модели существуют решения, не имеющие сингулярности (решения типа b)), см. рис.7. Среди решений без Большого взрыва могут существовать такие, в которых в течение некоторого промежутка времени плотность и температура могут достигать сколь угодно больших значений. По-видимому, эти решения не подходят для описания реальной Вселенной. В решениях этого типа отсутствуют, как мы полагаем, условия для образования существующих во Вселенной структур: галактик и их скоплений. В этих решениях во все времена силы отталкивания больше сил притяжения.
Подходящими для описания эволюции Вселенной, вероятнее всего, являются решения, в которых начало Вселенной связано с Большим взрывом, а ее будущее – с непрерывным и почти равномерным расширением (решения типа c), см. рис.7.). В связи с решениями этого типа ответ на вопрос: расширяется ли современная Вселенная с ускорением и если да, то с каким, требует дополнительных исследования, связанных с определением параметров С- модели.
Закономерности ранних этапов эволюции Вселенной, когда плотность энергии релятивистской компоненты является основной в полной плотности космической среды, в рамках С- и ΛCDM- моделей описываются одинаково. Ранее найденные объяснения надежно установленных фактов, касающихся происхождения реликтового излучения, а также первичного состава космической среды, могут быть объяснены в рамках С- модели.
Согласно С- модели космологические силы притяжения и отталкивания по мере расширения Вселенной непрерывно уменьшаются (см. рис.3). В эпоху, когда полная энергия космической среды в основном связана с ее нерелятивистской компонентой, обе силы уменьшаются обратно пропорционально квадрату характерного размера Вселенной.
В рамках С- модели дана интерпретация наблюдаемой зависимости «видимая звездная величина – красное смещение» ( ) для сверхновых типа Ia. Для того, чтобы С-модель правильно объясняла наблюдаемую зависимость (m-M)(z) для сверхновых типа Ia необходимо предположить, что вклад релятивисткой компоненты в общую массу космической среды в современной Вселенной существенно больше чем считается в ΛCDM-модели. Полагаем, что некоторая часть «темной материи» является релятивистской.
Показано, что в области красных смещений
различие между расчетными зависимостями
и
становится достаточно большим, чтобы
на основании их сравнения можно было
бы сделать выбор о правильности одной
из них.В работе показано, что есть основание предполагать, что наблюдательные данные о возрасте Вселенной, а также анизотропии реликтового излучения, указывают на то, что Вселенная, за исключением относительно короткого первоначального периода, находится в состоянии близком к равномерному расширению. Такой характер расширения Вселенной находит естественное объяснение в рамках С- модели. Скорость расширения Вселенной столь велика, что влияние быстро спадающих с ростом радиуса кривизны сил притяжения и отталкивания не может существенно ее изменить.
Показано, что С-модель с правильно подобранными значениями параметров и может дать правильное объяснение угловому расстоянию между соседними яркими пятнами на равномерном фоне реликтового излучения.
Выражаем благодарность Клименко А.В., выполнившего работу связанной с численным решением уравнений, построением графиков, поиском значений параметров С-модели при которых она неплохо описывает динамику Вселенной.
Авторы благодарят Лукаша В.Н., Миллера М.Л., Новикова И.Д. и Черепащука А.М. за их весьма полезные критические замечания, которые были учтены в процессе работы над рукописью статьи.
Авторы выражают благодарность Поляченко Е.В. и Ушакову Д.А. за помощь в работе.