Качественное многообразие форм пространства-времени в неживой природе

Идея качественного многообразия пространственно-временных структур — важный компонент концепции пространства и времени. Утверждая неразрывную связь пространства-времени с движущейся материей, эта концепция предполагает, что развитие материи и появление новых форм ее движения должно сопровождаться становлением качественно специфических форм пространства и времени. Современная наука дает большой материал для разработки и конкретизации этой идеи.

Три основные сферы материального мира — неживая природа, жизнь, общество — характеризуются специфическими пространственно-временными структурами. В свою очередь, в неживой природе, представленной возникшими в нашей Метагалактике уровнями организации материи, существуют особенности пространства-времени в мега-, макро и микромире.

В локальных областях макромира, когда можно абстрагироваться от искривления пространства-времени вблизи больших тяготеющих масс, пространство-время характеризуется евклидовой геометрией. В масштабах галактик и Метагалактики существенную роль начинает играть кривизна пространства-времени (его отклонение от евклидовой метрики), связанная с взаимодействием тяготеющих масс. Характер кривизны пространства Метагалактики зависит от средней плотности в ней вещества и полей. Если эта плотность больше критической (10 (в -29 степени) г/см3), то пространство будет замкнутым, а время будет иметь несколько особых точек, в которых Метагалактика может сжиматься до сверхплотного состояния, когда ее размеры для внешнего наблюдателя становятся даже меньше размеров элементарных частиц. Наличие нескольких таких временных точек означает, что Метагалактика пульсирует, переходя от стадии расширения к стадии сжатия. Если же плотность меньше критической, то кривизна пространства будет соответствовать незамкнутой Вселенной, имеющей только одну особую временную точку, в которой происходит Большой Взрыв и далее начинается стадия неограниченного расширения.

Согласно современным научным данным, для нашей Метагалактики, скорее всего, характерен второй сценарий эволюции. Но современная космология допускает существование и других миров, внеметагалактических объектов, которые могут пульсировать, переходя от стадии расширения к стадии сжатия, сжимаясь до практически точечных размеров для внешнего наблюдателя.

Расширение нашей Метагалактики выражает особые свойства ее пространственно-временной организации. В процессе разбегания галактик их скорости возрастают по мере удаления друг от друга. При скоростях, сопоставимых со скоростью света, возникают эффекты заметного различия в характере расщепления пространства-времени на пространственную и временную составляющие.

Существует так называемый метагалактический горизонт, на котором скорости разбегания становятся равными скорости света. На горизонте время как бы останавливается. Но сам горизонт относителен. Если представить себе наблюдателя, находящегося на горизонте, то по отношению к нему Земля вместе с галактикой удаляется от него со скоростью света. Этот наблюдатель с полным правом полагал бы нас находящимися на метагалактическом горизонте, и для него наше время как бы останавливалось.

В самом начале расширения, когда плотность вещества была огромной, пространство-время имело особые свойства. В этом зародышевом состоянии наша Метагалактика была подобна микрообъекту и характеризовалась теми пространственно-временными структурами, которые присущи глубинам микромира.

Современная физика сформулировала ряд перспективных гипотез, касающихся природы этих структур. Квантовые эффекты, единство непрерывного и дискретного она распространяет и на пространство-время. По-видимому, в областях 10 (в -33 степени) см и 10 (в -43 степени) сек (сфера действия кванта) пространство и время становятся дискретными и дальнейшее их деление на части невозможно. Становление Метагалактики означало формирование пространства-времени макро- и мегамира из пространственно-временных структур микромира. Точно так же, как в процессе развития появляются новые виды материи и формы ее движения, возникают и соответствующие им типы пространственно-временных структур.