Физический вакуум и космическая анти-гравитация<< 7. Вакуум вблизи нас | Оглавление | 9. Совпадение наблюдаемых плотностей >>
8. Внутренняя симметрия
Как можно было видеть выше, фридмановские интегралы - это базовые константы космологии. Для нерелятивистского вещества и излучения интегралы выражают сохранение полного числа частиц каждого данного сорта в сопутствущем объеме. Интересно, что соответствующий интеграл сопоставляется и вакууму, причем этот интеграл, как уже сказано, тоже вычисляется по общей формуле (12), хотя, конечно, интерпретация на языке частиц для вакуума не годится. По смыслу фридмановских уравнений, общее и главное в интегралах то, что они вытекают из условия адиабатичности, т.е. в данном случае из отсутствия перетока внутренней энергии из одной ее формы в другую. Такому условию удовлетворяют все четыре формы энергии, включая вакуум, после окончания процессов, связанных с трансформациями вакуума (фазовыми переходами) в очень ранней дофридмановской Вселенной (см. об этих последних процессах в книгах [6-10]).
Будучи произвольными константами интегрирования, фридмановские интегралы не ограничены никакими априорными соотношениями, кроме тривиальных, и полностью независимы друг от друга. Например, в холодной Вселенной (не правдоподобный, но формально не исключаемый заранее вариант) интеграл для излучения был бы равен нулю, тогда как интеграл для нерелятивистских частиц оставался бы отличным он нуля. Для динамики, описываемой фридмановским решением (16), интегралы служат `начальными условиями'; с точки зрения физики, они и определяются в действительности реальными физичесими условиями в ранней Вселенной на стадии генерации наблюдаемых форм космической энергии.
Вскоре после открытия реликтового излучения было замечено [50], что
фридмановские интегралы, вычисленные по
известным значениям плотностей
вещества и излучения, оказываются довольно близкими друг другу по порядку
величины.
В духе идей Гамова о космических
совпадениях [51], было высказано предположение [50], что
совпадение интегралов можно считать фактом более фундаментальным,
чем сама близость плотностей двух космических энергий.
Действительно, найденное в [50] соотношение
см содержит в компактном виде целый
комплекс разнообразных физических связей в космологии. Нетрудно убедиться,
что этих двух равенств достаточно, чтобы дать количественную формулировку
зарядовой
асимметрии Вселенной, космологической энтропия в
расчете на один барион, выхода гелия в первичном нуклеосинтезе, длительности
эпохи преобладания излучения, и т.д.
Как мы сейчас увидим, два других фридмановских интеграла - для вакуума
и темной энергии - тоже близки друг к другу и к двум упомянутым
интегралам.
С помощью наблюдательных данных (2-5) фридмановские интегралы для
темной энергии, барионов и ультра-релятивистских частиц могут быть найдены,
если воспользоваться еще значением современного радиуса кривизны
(или нормированного масштабного фактора), - это
приближенное выражение было дано выше в п.3.
Таким путем находим:
 |
(21) |
; в этой системе гравитационная постоянная
.
Планковская масса
ГэВ.
Как видим, все четыре числа близки друг к другу по порядку величины [52], и
результат можно представить в компактной форме:
 |
(22) |
Из-за того, что 
как для темной энергии, так и для барионов,
приближенное равенство
сответствующих двух интегралов возникает просто вследствие близости
наблюдаемых плотностей этих двух форм энергии. Однако по структуре формулы
(12), для близости значения этих интегралов к значению интеграла для вакуума
требуется не только близость всех трех плотностей, но и близость текущего
радиуса кривизны трехмерного пространства к интегралу для вакуума; это
специфика эпохи наблюдения.
То же относится и к приближенному равенству интегралов для излучения и
вакуума.
Численное равенство
четырех величин является в (22), конечно, приближенным; но точность совпадения
довольно высока: разброс значений интегралов не превышает нескольких
процентов в относительной логарифмической шкале:
.
Соотношения (22) расширяют первоначально найденный вариант
совпадения фридмановсих интегралов в открытом мире [50], добавляя к
равенству
и 
еще и связь этих интегралов с интегралами для двух других
форм космической энергии, т.е. вакуума и темной энергии.
Если только это не чистая арифметическая
случайность, совпадение четырех фридмановских интегралов представляет собой
одну из существенных и притом неизменных черт эволюционирующего мира.
Близкое совпадение фридмановских интегралов означает существование некоей симметрии, объединяющей известные формы космической энергии и сопоставляющей их друг другу. Эта симметрия имеет не временный или случайный характер. Она связана с самой физической природой космических энергий, с их происхождением, и существует так долго, как долго сами эти формы энергии присутствуют в мире. Эта симметрия не затрагивает пространственно-временных отношений и потому является не геометрической, а внутренней, - по терминологии, принятой в физике элементарных частиц.
В слующем параграфе мы скажем о примениении соотношений симметрии (22) для объяснения одной из острых проблем космологии, а затем попытаемся ответить на вопрос о физической природе внутренней симметрии в космологии.
<< 7. Вакуум вблизи нас | Оглавление | 9. Совпадение наблюдаемых плотностей >>
|
Публикации с ключевыми словами:
Космология - космомикрофизика - вакуум - Расширение Вселенной - квантовая гравитация - антигравитация - лямбда-член - Общая теория относительности
Публикации со словами: Космология - космомикрофизика - вакуум - Расширение Вселенной - квантовая гравитация - антигравитация - лямбда-член - Общая теория относительности | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
