ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ РАСШИРЕНИЯ ВСЕЛЕННОЙ
скачать в pdf 

В современной космологии принята однородная изотропная модель нестационарной горячей Вселенной. Эта модель подтверждается открытым астрономом Э. Хабблом эффектом «разбегания» галактик по закону

v = H ∙ r ,                                                                                     (1)      [1]

где:  v – скорость удаления внегалактических объектов;   H – постоянная Хаббла;  r – расстояние между внегалактическими объектами. Однако по поводу механизма такого «разбегания» определенного мнения на настоящий момент не выработано. Неясно, какие силы, вызывающие расширение Вселенной, препятствуют ее гравитационному сжатию.

В работах [2, 3, 4, 5] расширение Вселенной связывается с «темной энергией» неизвестной природы, здесь же дополнительно возникает вопрос о наличии «темной материи», влияющей на динамику галактик и значительно превосходящей по массе обычное вещество. Возможно ли объяснение «разбегания» галактик без «умножения сущностей», то есть введения в реальность «темной энергии»? Рассмотрим поведение частей Вселенной, как вероятностной системы, содержащей множество элементов, совершающих случайные перемещения в пространстве. Здесь следует понимать, что случайными называют явления, происходящие под действием множества факторов, учет влияния которых осуществляется методами теории вероятности.

Пусть имеется трехмерное пространство, разбитое на одинаковые ячейки с размерами  l × l × l, пронумерованные от середины пространства так, что номера ячеек вдоль каждой оси принимают значения: 0; ±1;  ±2; ±3 … . Пусть некоторый объект, первоначально находившийся в ячейке с номером «0, 0, 0», имеет возможность переходить в соседнюю ячейку, вдоль какой либо оси, изменяя номер ячейки на единицу, а сами переходы осуществляются одновременно вдоль этих трех осей. При этом вероятности, как увеличения, так и уменьшения номера ячейки вдоль каждой оси равны. Тогда вероятность того, что при совершении  n  переходов, объект попадет в ячейку пространства с номером «m, m, m», может быть определена по теореме Лапласа [6] и составит

P_n,m = (2/πn)^3/2 ∙ exp(- 3m²/2n) .

Рассмотренный процесс перехода – «блуждания» объекта соответствует нормальному закону, для которого характерно влияние множества приблизительно равноценных факторов.

Пусть переходы по трехмерному пространству из его центра совершают одновременно N объектов, а расстояние  r  между объектами в ячейке обратно пропорционально корню кубическому их концентрации. Если  после совершения n переходов, выполнено дополнительно dn  переходов (dn << n), то расстояние между объектами изменится от  r  до (r + dr ).  Отношение  увеличения расстояния между объектами dr  к расстоянию r, при  m² << n ,     составит  dr/r ≈ dn/n . Если количество переходов пропорционально времени с начала их осуществления (n ~ t), то скорость взаимного удаления объектов будет определяться как

v = dr/dt ≈ r/t .                                                                                                (2)

Из сравнения выражения (2) с законом Хаббла (1) видно, что постоянная Хаббла может быть записана в виде  H ≈ 1/t . Для значения

H ≈ 75 (км/с) ∙ Мпк ^-1 [1] величина времени от начала переходов элементов по ячейкам пространства составляет  t ≈ 1/H ≈ 13,2 ∙ 10⁹  лет, что сопоставимо с возрастом  Метагалактики [7].

Выводы:

1. Расширение Вселенной может быть обусловлено механизмом случайного «блуждания» галактик по пространству.

2. Гравитационное взаимодействие галактик, по-видимому, не является определяющим для их поведения при расширении Вселенной.

Источники:

1. Физика: Энциклопедия./Под ред. Ю.В. Прохорова. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. – 944 с.: ил.

2. Ройзен И. Новый сюрприз Вселенной: темная энергия // Наука и жизнь

№ 3, 2004.

3. Ксанфомалити Л. Темная Вселенная // Наука и жизнь № 5, 2005.

4. Лукаш В., Михеева Е. Актуальные проблемы космологии // Наука и жизнь № 5, 2006.

5. Левин А. Эмбрионы галактик // Популярная механика, июнь 2007 г .

6. Математика: Энциклопедия./Под ред. Ю.В. Прохорова. – М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. – 845 с.: ил.

7. Большая советская энциклопедия. Гл. ред. А.М. Прохоров. – 3-е изд. М. Сов. энциклопедия, 1970.

перейти к аннотации : скачать в pdf