| Космология |
|
| Родственные темы |
Модель де Ситтера, мир де Ситтера, вселенная де Ситтера — так принято называть класс космологических моделей, решения уравнений ОТО с космологической постоянной, которые описывают вакуумное состояние. Свойства последнего зависят от знака этой постоянной и сильно отличают его от «пустого вакуума». В де-ситтеровских моделях динамика вселенной определяется космологической постоянной, вкладом холодного вещества и излучения пренебрегают.
Впервые модель такого типа была введена Виллемом де Ситтером. Считается, что реальная Вселенная описывалась моделью де Ситтера на очень ранних стадиях расширения (см. Инфляционная модель Вселенной). В настоящее время, возможно, вновь происходит переход к де-ситтеровскому режиму расширения.
История возникновения[]
В 1917 году голландский астроном Виллем Ситтер (1872—1934) разработал на основании ОTO модель, в которой время искривлялось так же, как и пространство. Теперь, вылетев из одной точки пространства и выдерживая прямой линию полета, путешественник должен был возвратиться не только в ту же точку пространства, но и в то же самое время. Однако, рассчитывая свою модель, де Ситтер допустил, что вещества в ней нет! Его модель была пустая, вакуумная, как говорят сегодня.
Строго говоря, это допущение противоречило одному из основных принципов общей теории относительности, согласно которому именно наличие вещества и его движение определяют геометрические свойства мира. При полном отсутствии вещества (включая и гравитационные поля) пространство-время должно быть плоским.
Почему же модель де Ситтера все-таки обладала кривизной? Причиной как раз и была лямбда — космологический член в уравнениях Эйнштейна, играющий роль источника тяготения, искривляющего пространство-время.
Отсутствие вещества было, конечно, слабым местом модели де Ситтера. Но было у нее и одно существенное достоинство. Согласно теории де Ситтера, чем дальше взгляд земного наблюдателя проникал в пространство, тем медленнее должны были ему казаться происходящие там процессы. Стоило же предпринять путешествие «в эти отдаленные области лени и неторопливости» на космическом корабле, как по мере нашего приближения мы увидели бы постепенное оживление хода времени. И к моменту нашего прибытия жизнь кипела бы там в обычном темпе. Это явление можно было истолковать, как предсказание будущего красного смещения. К сожалению, в те годы на это никто не обратил внимания.
Сейчас моделью де Ситтера довольно часто пользуются теоретики для приближенных исследований, Эйнштейн чрезвычайно высоко ценил работу голландского астронома. «Мы ему обязаны глубокими исследованиями в общей теории относительности», - говорил он впоследствии.
Свойства модели[]
Самое важное свойство решения де Ситтера состоит в том, что описываемое им пространство-время статично - оно имеет не зависящие от времени 4-инварианты. Это означает, что метрика де Ситтера может быть приведена к виду, при котором никакого расширения в ней нет. И действительно, мир, заполненный вакуумной энергией с постоянной и неизменной во времени и пространстве плотностью, и сам должен быть неизменным во времени и однородным в пространстве. В таком мире все события, т.е. четырехмерные точки, неразличимы, а это означает, что в нем нигде ничего не происходит, и потому этот мир вечен, неизменен и идеально симметричен по своим геометрическим свойствам.
Тепловое Хокинговское излучение[]
Как стало известно несколько лет назад последние 2-3 миллиарда лет наша Вселенная расширяется с ускорением. По мере продолжения такого расширения Вселенная все больше будет приближаться к миру де Ситтера, в котором размер горизонта и постоянная Хаббла не меняются со временем. Кроме того такая Вселенная будет заполнена тепловым Хокинговским излучением, исходящим от горизонта, его температура пропорциональна постоянной Хаббла H (сегодня Вселенная гораздо горячее):
В результате получается очень простое по смыслу ограничение: температура любого компьютера не может быть ниже , тогда для выполнения любого элементарного действия (изменения состояния 1-битовой ячейки) потребуется затратить энергии (или больше).
