Во-первых, при обсуждении свойств сингулярности упор делают, главным образом, на то, что материя была в сверхплотном и сверхгорячем состоянии. При этом часто упускают из виду полное отсутствие пространства-времени, что фактически равнозначно принципиальному отрицанию всего сущего, абсолютному (безотносительно чего бы то ни было) ничто. Но ведь все физические теории объединяет одно, не знающее исключений правило: они предназначены для описания различного рода взаимодействий между частицами и излучением в сопутствующем им пространстве-времени. ТБВ обязывает нас рассматривать возникновение материи-пространства-времени из абсолютного ничто, причем этот процесс единичен, уникален, а значит, никакое его описание не может считаться строго доказательным: теория в принципе непроверяема, поскольку результат ее предсказания невоспроизводим.
Во-вторых, густым туманом окутано происхождение космологической сингулярности. Кажется очевидным, что, коль скоро современное состояние Вселенной преходяще, то и прошлое ее должно быть преходящим, то есть, если фазе расширения предшествовало состояние сингулярности, то оно, в свою очередь, предварялось фазой образования этой сингулярности.
В-третьих, ТБВ не дает ответа на вопрос о причине Большого Взрыва. Она описывает события, происходящие в процессе уже расширяющейся Вселенной, но проблема нарушения сингулярности («первотолчка») повисает в воздухе, она попросту не рассматривается. Трудность здесь в том, что ни одно из известных фундаментальных взаимодействий не в состоянии преодолеть силы гравитационного сжатия, возникающие при бесконечно большой плотности вещества-излучения.
Важно, что в теории сингулярность возникает не из-за неадекватности математических уравнений или некорректности задания граничных условий. Она представляет собой неотъемлемое свойство любой физической модели конечной нестационарной Вселенной. А между тем, вопреки выводам теории, мы существуем.
Как увязать очевидность бытия Вселенной с отрицанием возможности этого бытия, следующим из теории? По-видимому, нельзя переносить представления о видимой части Вселенной на всю Вселенную. Иначе говоря, нужно признать, что наша конечная, нестационарная вселенная (тогда уже маленькой буквы) представляет собой лишь один из элементов Большой бесконечной Вселенной (с заглавной буквы).
Еще в начале века С.Шарлье предложил модель иерархической Большой Вселенной, в которой малые вселенные распределены как изюминки в пудинге. Трудности современной космологии дают основание вернуться к ней, разумеется, с позиций нового знания. Суть в том, чтобы рассматривать нестационарные отдельные малые вселенные как преходящие элементы вечной и неизменной Большой Вселенной. Но при бесконечно большом объеме Вселенной движение ее как единой системы невозможно. Поэтому бесконечность ее бытия достигается через несвязанные между собой движения локальных масс в составляющих ее вселенных, и вся наша видимая вселенная – лишь одна из них.
Нестационарность вселенных обрекает их на «смертность». Понятие «жизнь» по отношению к ним означает динамическое развитие по определенной программе как целого, а «смерть» – их распад. (Отношения между Большой и малыми вселенными в известном смысле подобны взаимоотношениям сообществ организмов и отдельных особей: бессмертие первых реализуется через смертность вторых.)
Модель Большого Взрыва в первом приближении достаточна для описания эволюции «типичной» вселенной в фазе ее расширения. Но для изучения процессов на масштабах, намного превышающих размеры и время жизни одной такой вселенной, видимо, нужна новая теория. Она должна была бы учитывать тот факт, что отдельная вселенная проявляется как локальная флуктуация кривизны пространства, «евклидовой лишь в среднем».
Спросите, что является самым большим научным триумфом нашего поколения – и где-то в начале списка с ответами будет стоять учреждение «точной космологии». Только в прошлом десятилетии астрономы, работающие по специальности космологии, с высокой точностью определили такие вещи, как дата Большого взрыва, количественный состав вселенной, крупномасштабные объекты в космосе, и как структура космоса (группы галактик, кластеров, звезд) росла и развивалась от самого начала к нашим дням, и почему.
Попутно исследователи подтвердили некоторые ключевые предсказания "инфляционной модели вселенной", теории о том, как из сингулярной «протовселенной» (Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества) произошёл Большой взрыв, который мог бы происходить бесконечное число раз, отделяя все время всё новые вселенные «Большого Взрыва».
Это стало возможным благодаря не обычной астрономии, а анализу космического микроволнового фонового излучения, которое покрывает все небо. Это слабое электромагнитное излучение, буквально белый свет, испускаемый все еще белой горячей вселенной, какой она была спустя 380 тысяч лет после Большого взрыва. Свет из за расширения вселенной подвергся красному смещению в микроволновую часть спектра (с масштабным фактором 1,091)
Спектр мощности угловых распределений флуктуаций реликтового фонового излучения по данным зонда WMAP и некоторых других экспериментов. По вертикали отложена амплитуда флуктуаций, по горизонтали угловой масштаб. Большие объекты соответственно расположены слева, маленькие справа.
Самые сильные флуктуации появляются приблизительно при угловом масштабе в 1 градус - большой первый пик на графике. Это означает, что существовала определённая длина для акустических волн космических размеров (волны давления) в плотной ранней вселенной. Точные положения и размеры первого, второго, и третьего акустического пиков говорят о различных условиях, преобладающих в ранней вселенной.
Черные точки — наблюдательные данные, красная линия — предсказания теоретической модели для плоской Вселенной, лучше всего согласующиеся с наблюдениями, серая полоса — допустимая ошибка теоретических предсказаний.
Множества экспериментов нанесли на карту крошечные, сигнальные флуктуации микроволнового фона; эти проекты работали с различным масштабом и указывали на различные части неба. Но самый важный инструмент, выполняющий теперь эту работу – орбитальная обсерватория WMAP («Wilkinson Microwave Anisotropy Probe»). Она наносит на карту температуру фонового излучения и поляризацию по всей небесной сферы, и в широком разнообразии угловых масштабов: от большого (большие углы, размер
созвездия) к маленькому (почти на грани разрешения человеческого глаза).
Со временем, WMAP продолжала уточнять свои результаты.
Публикации по материалам первого года его существования, в 2003 году, установили вехи в точной космологии, в том числе определил возраст вселенной в 13.7 миллиардам лет с погрешностью в несколько процентов, и подтвердил существование недавно обнаруженной "темной энергии", которая ускоряет расширение скорости вселенной.
Отчёт за три года, в 2006 году, подтвердил, что первые результаты были правильны, уточнил некоторые числа, и обнаружил новые условия, как космическое расширение, возможно, вело себя приблизительно в течение первых 10–32 секунд Большого взрыва.
И только в этом году научная команда, анализирующая данные WMAP, опубликовала очень ожидаемые полученные данные за пять лет вместе с их пояснениями. И снова дополнительные данные (и лучшая долгосрочная калибровка инструментов) значительно уточнили картину и, в результате, привели к новым заключениям.
В следующих результатах данные WMAP скомбинированы с другими недавними астрономическими измерениями:
вселенной 13.73 ± 0.12 миллиарда лет. Теперь погрешность всего 0.9 % теперь (степень доверия данным 68%). Книги по астрономии в общественной библиотеке говорят обычно, что возраст вселенной - "между 10 и 20" миллиардами лет.
Постоянная Хаббла, норма расширения вселенной сегодня (коэффициент, входящий в закон Хаббла, который связывает расстояние до внегалактического объекта (галактики, квазара) со скоростью его удаления), равна 70.1 ± 1.3 м/с на мегапарсек. Книги в вашей библиотеке вероятно говорят, что она - "между 50 и 100."
Все что было во вселенной, теперь значительно изменилось. Верхняя диаграмма показывает соотношение элементов сегодня. Нижняя показывает соотношение состава спустя всего 380 000 лет после Большого Взрыва, когда вселенная была прозрачной и микроволновое фоновое излучение, вырвалось на свободу.
Относительный состав изменяется с расширением вселенной. Количество темной и барионной материи (материя, состоящая из барионов: нейтронов, протонов, электронов) сокращается, тогда как их пространство расширяется, совсем как обычные газы. Но фотоны и нейтрино также теряют энергию из за расширения вселенной, их энергия уменьшается значительно быстрее, чем материя. Теперь они - незначащая часть.
Тем временем, пропорция темной энергии увеличиваются непосредственно с увеличивающимся объемом свободного пространства показывая, что она является непосредственно частью пространства-времени, вместо того, чтобы быть небольшим количеством вещества, существующем в космосе.
Эти данные затрагивают другие темы. Например:
Вселенная состоит из следующих компонентов: материя состояшая из атомов (барионная материя) 4.6% ± 0.15%, не барионная темная материя 23% ± 1%, темная энергия % ± 1.5%. Мы не знаем почти ничто о том, как выглядит темная материя и темная энергия, но мы действительно очень хорошо знаем теперь, сколько их всего.
Вся эта энергия и материя подсчитана, с 1%-ой погрешностью, то есть достаточной, согласно теории инфляционной вселенной, для того чтобы сделать вселенную "плоской". Таким образом, пустое место в масштабе вселенной похоже на обычное место прямо перед вами: никакого искривления или сверхъестественной геометрии. Это также подразумевает, что