Сторонники теории Эйнштейна — Картана утверждают, что их решение проблемы природы Большого взрыва имеет подтверждения в наблюдаемой в последнее время астрономами право- и левозакрученности галактик в известной нам части Вселенной.

Американский физик-теоретик Никодем Поплавски из Университета Индианы давно известен как один из авторов теоретической модели, согласно которой наша Вселенная представляет собой внутренности чёрной дыры, расположенной где-то в родительской пра-Вселенной. 

Однако теперь он ещё и заявляет, что разработанная им концепция проверяема на практике. Даже более того — уже проверена, причём успешно.

В рамках модели Поплавски постулируется, что все астрономические чёрные дыры (ЧД) можно рассматривать как входы в кротовые норы Эйнштейна — Розена. Эти объекты представляют собой гипотетические тоннели, соединяющие различные регионы пространства-времени.

Г-н Поплавски полагает, что другой конец кротовой норы чёрной дыры соединён с белой дырой (антипод чёрной — область пространства, в которую ничто не может попасть). При этом внутри кротовой норы возникают условия, напоминающие расширяющуюся Вселенную, аналогичную наблюдаемой нами. Из этого следует, что и наша Вселенная может оказаться просто внутренней частью какой-то кротовой норы.

По мнению учёного, эта модель объясняет целый ряд проблем современной космологии.

Г-н Поплавски демонстрирует предполагаемое им устройство Вселенной: верхняя бутылка символизирует родительскую ЧД, трубка — кротовую нору, нижняя бутылка — расширяющуюся Вселенную, в которой мы сейчас находимся. (Фото Indiana University.)

Концепция Большого взрыва весьма успешно расправляется со многими наблюдаемыми астрономическими явлениями, но, отмечает Никодем Поплавски, далеко не со всеми. Что спровоцировало Большой взрыв, превратив гипотетическую сингулярность в известную нам Вселенную? Что именно остановило инфляционное расширение Вселенной? Каков источник тёмной энергии, вызывающей сейчас наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной? И, наконец, где антиматерия, которой должно быть примерно столько же, сколько и обычной?

Представленная теория, являющаяся логическим продолжением теории Эйнштейна — Картана — Скиама — Киббла, призывает учитывать квантовые эффекты при анализе гравитации в космических масштабах. В ней применяется понятие аффинного кручения, а вместо псевдоримановой геометрии для пространства-времени используется геометрия Римана — Картана. Её ещё можно назвать аффинной теорией пространства-времени — в противовес принятой метрической. Здешние эффекты неметричности весьма малы, единственной областью, где их вообще можно заметить, автор считает раннюю Вселенную. Привлекательной чертой его гипотезы является возможность получения несингулярных решений типа «Большого отскока» для Большого взрыва.

Учёный полагает, что спины частиц взаимодействуют с пространством-временем аффинным кручением (torsion, torsion tensor, не путаем с торсионными полями и пр. эфиром). Чтобы понять сущность «кручения», можно представить себе пространство-время не как двух- или трёхмерное явление, но как одномерный луч. Его изгибание соответствует гравитационному искривлению пространства-времени (ОТО), теоретически обнаруживаемому нашими средствами наблюдений. Однако если начать закручивать луч, то это будет соответствовать не искривлению, а кручению пространства-времени. Проблема в том, что закручивание для гибкого пространства-времени обнаружить не так просто, особенно если вы живёте внутри этого пространства-времени. Серьёзное влияние на процессы, происходящие в нём, аффинное скручивание могло оказать только в ранней Вселенной или ЧД (впрочем, в теории Поплавски это очень близкие вещи), где расстояния между частицами были весьма малы, а квантовые эффекты — очень сильны.

Там оно должно проявляться как мощная отталкивающая сила, противостоящая силам гравитационным. Первоначально в процессе гравитационного коллапса звезды, превращающейся в ЧД, гравитационные силы преобладают, сжимая материю до очень высоких плотностей. Но в конечном счёте, по мере сжатия, квантовые эффекты становятся всё сильнее, и скручивание всё больше противостоит гравитационному искривлению. Поэтому бесконечной плотности материя не достигнет. Более того, в определённый момент рост плотности приведёт к такому усилению аффинного кручения, что оно остановит коллапс материи и создаст Большой отскок, или Большой взрыв. В такой модели бесконечной сингулярности никогда не было, а первопричиной Большого взрыва является набор прародительской ЧД слишком высокой плотности, за счёт захвата вещества из окружающего её пространства пра-Вселенной. Да, Большому взрыву предложено объяснение, но не согласимся с оптимизмом г-на Поплавски: вопросом всё ещё остаётся космология пра-Вселенной. И если там был собственный Большой взрыв, то какова его первопричина? Серия вселенных-матрёшек, находящихся во вложенных друг в друга ЧД, тоже не ответ, ибо что тогда породило самую большую из «матрёшек»?

Первоначально «отскок» после сжатия был очень быстрым — то, что называется инфляционным расширением. Затем он постепенно замедлился, по мере падения интенсивности аффинного скручивания. Из-за аффинного скручивания барионная (обычная) материя будет со временем распадаться до электронов и кварков, а антиматерия — до тёмной материи. Отсюда и наблюдаемый дисбаланс: антивещества вокруг нас не хватает потому, что за время, прошедшее с Большого взрыва (Большого отскока), оно почти всё превратилась в тёмную материю. Правда, получается, что внутри галактик её быть не должно, так как там вся антиматерия должна была прореагировать с обычной материей ещё до того, как превратилась в тёмную.

В центре спиральной галактики M81 находится сверхмассивная ЧД массой
в 70 млн солнечных. Ещё одна Вселенная? (Фото NASA et al.)

Более того, при аффинном кручении естественным становится предположение о слабой космологической постоянной, обеспечивающей наблюдаемое ускоряющееся расширение Вселенной.

Конечно, такая модель предполагает, что каждая ЧД нашей Вселенной является сама по себе другой вселенной — точнее, воротами в неё. Не совсем ясен статус испарившихся ЧД: что там случилось с их вселенными? Ещё менее ясно, что же там, в пра-Вселенной, и сколько же «слоёв», как называет их Никодем Поплавски, имеет пра-пра-n-раз-пра-Вселенная, в которой находится ЧД, в которой находится n-1-раз-пра-Вселенная, в которой находится... ну, вы поняли. Наконец, важнейший практический вопрос. Аффинное кручение сейчас, после колоссального расширения Вселенной, очень слабо (в доступных нам пространственных масштабах), мы не можем его измерить. Как же мы можем подтвердить такую теорию? Долгое время считалось, что такого способа нет.

А вот г-н Поплавски считает, что способ есть. Все звезды и ЧД в нашей Вселенной вращаются. Логично предположить, что так же дело обстоит в пра-Вселенной (правселенных). Значит, вся наша Вселенная должна иметь параметры вращения ЧД, в которой она находится. Часть спиральных галактик при этом должна быть закручена влево, а часть (пространственно противоположная) — вправо. По данным современных наблюдений, включающим обзор более чем 15 тыс. галактик, в одном «полушарии» нашей Вселенной бóльшая часть спиральных галактик действительно закручена в одну сторону («левши»), а в противоположной части наблюдаемой Вселенной дело обстоит наоборот: численно доминируют галактики-«правши».

Никодем Поплавски полон оптимизма: причина Большого взрыва прояснилась, с антиматерией и тёмной материей тоже, кажется, всё хорошо. Вот только похоже — безотносительно к правоте или неправоте его теории, — что вопросов она создаёт никак не меньше, чем ответов...

Подготовлено по материалам InsideScience.

http://science.compulenta.ru/680208/