Леметр
Cтраница 3
Картина пространства-времени для сжимающегося шара изображена на рис. 6 и 7 в координатах Леметра и Эддингтона - Финкельштейна соответственно. Последний рисунок, где изображена и одна из вращательных степеней свободы, особенно нагляден. Этот процесс называют релятивистским гравитационным коллапсом. В результате коллапса внутри сферы Шварцшильда возникает пространственно-временная область, из которой никакие сигналы не уходят на пространственную бесконечность. Такая область и называется черной дырой. Итак, в результате релятивистского гравитационного коллапса сферического невращающегося тела возникает сферическая черная дыра. [32]
Тем временем релятивистская космология, начало которой заложили Эйнштейн и де Ситтер, стала переходить в руки Фридмана, Леметра, Толмана, Робертсона и др. Был обнаружен ряд новых возможных моделей Вселенной, соответствую-щих решениям, заключенным между крайними случаями, указанными Эйнштейном и де Ситтером, и возник вопрос, какая из этих моделей лучше соответствует эмпирическим данным, в частности фактам, установленным Хабблом. Сегодня существует множество ответвлений и усовершенствований теорий, а поток результатов наблюдений столь велик, что даже трудно судить о практической ситуации. Ранние идеи, считавшиеся когда-то наиболее плодотворными, оказались слишком ограниченными или даже ошибочными. Существуют нестатические решения эйнштейновских уравнений, которым присущи свойства, характерные для его статической модели 1917 г., - замкнутость и конечность; в двумерном представлении они соответствуют поверхности равномерно расширяющейся сферы, подобной надуваемому резиновому шару. Но эта-то конечность и замкнутость Вселенной, которая при первом своем появлении так будоражила умы, оказалась не такой уж привлекательной идеей, поскольку выяснилось, что существуют другие нестатические решения, согласно которым Вселенная бесконечна и плоска. Можно даже утверждать, что классической модели расширяющегося газа, частицы которого подчиняются закону Ньютона в обычном евклидовом пространстве, вполне достато-точно для объяснения всех основных особенностей наблюдений. [33]
Хотя Толмен, вероятно, независимо нашел то же решение, что и Леметр, он ссылается на более раннее открытие Леметра. Поэтому кажется странным, что очень часто это решение называют решением Бонди [20] - Толмена. [34]
При Л 5 0 существует несколько моделей, представляющих исторический интерес. В модели Леметра Л О, R-2 0 и у функции a ( t) есть точка перегиба, скажем, при а ае. [35]
Вселенная де Ситтера ( о которой мы еще поговорим) конформно сходна с толмэновской, но ее границы представляют не сингулярности, а бесконечности. Модель Эддингтона - Леметра соответствует полубесконечному цилиндру Эйнштейна с пространственноподобной границей будущего, представляющей бесконечность. Модель Леметра соответствует конечному цилиндру Эйнштейна, который может быть сделан сколь угодно длинным, если граница прошлого является сингулярностью, а граница будущего представляет бесконечность. Нормальные модели ФРУ с Л 0 ( которые исключают, например, статическое антиэйнштейновское пространство s & и пустое максимально расширенное антидеситтеровское пространство) не имеют ( временных) бесконечностей: все они ограничены про-странственноподобными взрывом и треском. [36]
Продолженная в прошлое, она асимптотически подходит к линии г rg, не пересекая ее. По времени Т системы отсчета Леметра частица существует от Т - о. Однако мы знаем, что по собственному времени частицы путь от rg до любого конечного г занимает конечный промежуток. Таким образом, рис. 10 не охватывает всей прошлой истории рассмотренной частицы от т - по ее собственным часам. [37]
Образование галактик приводит к любопытной проблеме, так как Вселенная соединяет в себе и расширение, и конденсацию. Это очевидное противоречие преодолевается в космологии Леметра благодаря тому, что формирование галактик протекает в эпоху, когда Вселенная была квазистационарной. Никакие подобные условия не введены в другие варианты релятивистской космологии, а проблема происхождения галактик обходится стороной е помощью довольно туманной идеи, согласно которой внутри расширяющегося космологического вещества существовали острова более высокой плотности. Предполагается, что на определенной стадии эти острова оторвались от общего расширения и сконденсировались в звезды. [38]
Остальная часть Вселенной может воздействовать на эту область только посредством поля приливных сил. Хотя этот факт был установлен еще Леметром [219], тем не менее не всегда четко понимали, что ньютоновское приближение не связано какой-либо моделью, а применимо независимо от событий, происходящих в отдаленных областях Вселенной. Поскольку этот вывод важен, мы обсудим его подробнее. Другой подход к проблеме, который основан на малых возмущениях модели Робертсопа-Уокера, будет описан в гл. [39]
Это предположение допустимо, так как в моделях Эддингтона и Леметра наиболее интересна эволюция бр / р в квазистатической фазе. [40]
В заключение мы считаем необходимым сделать замечание исторического характера. Однако в зарубежной литературе иногда высказывается точка зрения, что только Леметр ( 1927) независимо обосновал формулы расширяющейся космологической модели, связал их с открытым Хабблом разбеганием галактик и что Леметра следует считать отцом теории расширяющейся Вселенной, а саму космологическую модель следует называть моделью Леметра. [41]
На рис. 61а показано расположение Т - области для простейшего случая коллапса сферического облака пыли без какого-либо последующего падения вещества в черную дыру. Ввиду важности этого понятия то же пространство-время еще раз изображено на рис. 61Ь в координатах Леметра. [42]
Открытие широтного эффекта позволило установить, что первичное космическое излучение состоит из заряженных частиц. Действительно, заряженные частицы в магнитном поле Земли должны испытывать отклоняющее действие, детальный расчет которого был произведен Леметром для различных углов, образуемых направлением движения первичных частиц с горизонтом. [43]
В заключение мы считаем необходимым сделать замечание исторического характера. Однако в зарубежной литературе иногда высказывается точка зрения, что только Леметр ( 1927) независимо обосновал формулы расширяющейся космологической модели, связал их с открытым Хабблом разбеганием галактик и что Леметра следует считать отцом теории расширяющейся Вселенной, а саму космологическую модель следует называть моделью Леметра. [44]
В самых ранних исследованиях ску-чивание вещества привлекало огромное внимание: сначала - - как возможная причина, приводящая к расширению Вселенной из состояния, которое соответствует модели Эйнштейна, а затем в связи с исследованием Леметром эволюции неоднородностей в расширяющейся Вселенной. Приблизительно с 1935 по 1965 г. ряд космологов более или менее независимо заново открыли концепцию Джинса и Леметра, согласно которой Вселенная стремится стать более неоднородной, но глубокой дискуссии в то время ire было: центральное место на сцене занимали однородные модели. [45]
Страницы: 1 2 3 4