Самоорганизация Вселенной

До начала процесса рекомбинации развитие Вселенной шло через последовательные преобразования вакуума и вещества, достижения в ходе таких преобразований все более высоких уровней упорядоченности и сложности. Процесс протекал путем глобального охвата всей Вселенной как целого. Движущей силой самоорганизации служили глубинные свойства вакуума и вещества и особенности их проявления в экстремальных условиях начального периода развития. В дальнейшем эту роль взяли на себя четырефундаментальные силы природы.

Ограничимся формальным подходом: присущи ли Вселенной как системе, признаки, с точки зрения научных критериев характеризующие ее как самоорганпзующуюся (диссипативную) систему, и выполнялись ли на рубеже этапа рекомбинации условия, необходимые для перехода системы в качественно новое состояние? Прежде всего Вселенная как система должна быть открытой, т. е. обмениваться энергией или веществом с некоей окружающей средой. Но что можно считать окружающей средой Вселенной? Во всех скачкообразных переходах ранней Вселенной источником энергии и вещества были физический вакуум и те фазовые переходы, которые в нем протекали. Взаимоотношения вещественной Вселенной и вакуума пока остаются для нас загадкой, к тому же вакуум и вещество неразделимы, как неотделимы северный и южный полюса магнита. Как предположение можно считать вакуум внешней средой вещественной Вселенной, формальных противопоказаний для этого не видно.

Далее, диссипативные системы сугубо неравновесны. Вселенная достигла рубежа рекомбинации с заметными отклонениями от равновесности: в ней нарушен равновесный состав вещества и антивещества (барионная асимметрия), она состоит из трех почти не взаимодействующих между собой частей (нейтринный газ, реликтовое излучение, барионное вещество), каждая из них имеет свою температуру, отличную от температуры других частей, нарушена равновесность составов. Все это следует рассматривать как типичные признаки неравновесности системы, порождающие в определенных условиях ее неустойчивость.

Наконец, достижение диссипативной системой крайней неустойчивости, подготавливающей ее скачкообразный переход в новое устойчивое состояние, происходит при достижении характерными параметрами системы критических значений. Состояние Вселенной на раннем периоде ее развития (на рубеже рекомбинации) характеризовалось температурой около 3000 К и плотностью вещества 3 · 10^-22 г/см³. При таких значениях этих параметров возникла гравитационная Нестабильность и ни одно из других фундаментальных взаимодействий не могло выступить в качестве двигателя дальнейшего развития Вселенной.

Между тем наблюдаемые данные о галактиках заставляют астрофизиков искать совсем другие подходы к объяснению их образования. В настоящее время активно обсуждается модель формирования галактик, названная “горячей”. Предполагается, что протогалактики представляли собой гигантские газовые облака, масса каждого из которых заметно превышала массу образовавшейся из нее галактики. В каждом облаке в силу особенностей газодинамических процессов наступала стадия бурного звездообразования: во всем объеме рождались десятки и сотни миллионов звезд, среди которых с частотой, в тысячу раз большей, чем теперь, вспыхивали сверхновые. Это породило мощный поток раскаленных газов, галактический ураган с температурой газа в десятки и сотни миллионов градусов. За границы протогалактики выносились огромные массы вещества порядка сотни солнечных масс в год. А так как ураган звездообразования бушевал около ста миллионов лет, то потери вещества должны были составить не менее 10^s солнечных масс. Вместе с веществом ушла огромная энергия. Нагрев газа в облаке остановил бурное звездообразование. Затем начался процесс образования звезд следующего поколения, растянувшийся на миллиард и более лет.

"Горячая" модель образования галактик объясняет основные наблюдаемые их особенности. В пользу этой модели говорят данные, полученные с помощью спутников-лабораторий.