Разделы: Астрономия, Физика, Техника, Науки о Земле, За горизонтом современной науки
Размещена 22.03.2022. Последняя правка: 28.03.2022.
Просмотров - 684

Рождение и умирание вещества в рамках предлагаемой альтернативной космологической модели нашей Вселенной (гипотеза). Часть 1

Утешев Игорь Петрович

Не работаю

На пенсии

УДК 53; 52; 55; 62

 «Самое непостижимое в мире — то, что он постижим».

Альберт Эйнштейн

Актуальность, метод исследования и новизна

Актуальность настоящей статьи заключается в том, что в ней сделана попытка обосновать предлагаемую альтернативную космологическую модель нашей Вселенной. Возможно, что именно эта космологическая модель в большей степени отражает особенности БЫТИЯ.

Исследование данного вопроса было построено на признании всеобъемлющей изменчивости всего МИРА, включая и физический мир элементарных частиц.

Было показано, что огромные составляющие нашего МИРА такие как темная материя и темная энергия всецело могут определять конфигурацию привычного для нас вещества, которое является всего лишь видоизмененной формой их существования. Это позволило по новому взглянуть на эволюцию вещества во Вселенной.   

Введение

В настоящей статье автором затронута тема, которая в той или иной степени подробности присутствует в научной литературе, посвященной как истории науки XX века, так и во множественных научных трудах XXI века.

Эта тема касается возникновения в окружающем нас пространстве всего сущего или другими словами, возникновения вещества в нашей Вселенной. В статье предлагается взглянуть на эту тему с иных исходных позиций, которые, по мнению автора, в большей степени коррелируют с общими закономерностями, наблюдаемыми нами в сегодняшней действительности. Чтобы подойти к такой теме с новых (радикальных) позиций необходима либо смелость дилетанта, либо необыкновенная мудрость профессионала (частное мнение). В обоих случаях должна в них присутствовать одержимость некой идеи, значимость которой является для них, если не самой высшей ценностью, то определенно некоторым рубежом. Рубежом, за которым должно наступить чувство произошедшего преодоления и, безусловно, удовлетворения, что удалось вынашиваемые мысли не только сформулировать для себя, но и, проникнувшись убежденностью в их справедливости, донести до заинтересованного читателя.

С вершины сегодняшнего представления об окружающем нас МИРЕ человечество может испытывать чувство гордости, что ушли в прошлое мифологические киты, слоны и черепахи и возможно что-то еще, являвшееся фундаментом МИРОЗДАНИЯ того времени. На протяжении нескольких сот лет человечество упорно стремилось к истинному пониманию ПРИРОДЫ, и мы все должны быть благодарны тем, для кого наука стала их жизнью.

Только в XX веке, когда технические возможности позволили инструментально приоткрыть глубины микромира, тема осознания МИРОЗДАНИЯ стала выкристаллизовываться, как казалось, в достаточно аргументированную и логически обоснованную гипотезу, которая основывалась как на количественной оценке распространения вещества во Вселенной, так и на структурных и динамических особенностях галактик, а также и на астрономических наблюдениях и открытиях, включая и широкий спектр излучения.

В настоящее время гипотеза горячего Большого взрыва с учетом инфляционного этапа фактически является стандартной космологической моделью, отражающей современное представление от ранней Вселенной до нынешнего ее состояния. И это несмотря на то, что в последние несколько десятилетий были зафиксированы явления, свидетельствующие о присутствии во Вселенной,  так называемых темной материи и темной энергии, суммарная доля которых во Вселенной около 95%. Далее автор для описания темной материи и темной энергии будет также использовать термин темная субстанция.

Неужели появление обычного вещества обошлось без этих ВЕЛИКИХ соседей? Да и соседи ли они? Может быть, привычное для нас вещество является всего лишь формой их существования? На эти вопросы автор при всем его желании достоверно ответить не в состоянии. Он может лишь представить (вообразить) взаимосвязь этих форм материи и, опираясь на эту воображаемую взаимосвязь попытаться объяснить некоторые, но очень важные для нас явления ПРИРОДЫ. Более того, автор предложит новый подход к решению энергетической оснащенности человеческого социума, который, по его личному мнению удовлетворит потребности людей и всей другой биоты на Земле.

Предложенные автором объяснения некоторых проявлений ПРИРОДЫ являются, в определенном смысле тестом для самой предлагаемой гипотезы. И если предложенные объяснения и подходы будут рассматриваться не только как игра ума, но и для некоторых представителей научного сообщества будут предметом осмысления и даже основанием для эксперимента, автор будет считать свою задачу выполненной.

Настоящая статья фактически является продолжением трех предыдущих статей, посвященных микромиру [1], [2], [3], [4], [5]. Эти статьи, включая и настоящую статью, для автора являются некоторым экспериментом, который в конечном итоге должен либо закончиться по причине несостоятельности представлений автора, либо продолжаться  в ожидании неопределенности. Автору нравится этот эксперимент, так как всегда интересно ощутить (нащупать) «предел дозволенного».

Предлагаемая автором статья состоит из трех частей.

В первой части статьи излагается материал, который подвигнул автора взглянуть на теорию Большого взрыва с других позиций. Данный взгляд автор называет эволюционным, так как именно в эволюции автор видит ВСЕМИРНЫЙ ПРИНЦИП ПРИРОДЫ, используемый при созидании. В целях постепенного погружения читателя в рассматриваемую тематику автором предлагается познакомиться в первой части с альтернативной космологической моделью Вселенной в сжатом изложении. В понятие Вселенная автор вкладывает не только пространство, но и содержащуюся в этом пространстве материю, включая и привычное для нас вещество. Автор ставит равенство между темной материей и темной энергией как единой темной субстанцией.

Во второй части статьи будет представлено видение автора о процессе рождения и умирания вещества. Будет достаточно подробно изложено эволюционные этапы от рождения нейтронов, появления тяжелых нейтронов, объединение их в нейтронные космические объекты, включая и галактические, перерождение нейтронных объектов на этапе умирания вещества в черные дыры, звезды, более мелкие объекты и далее окончательный распад вещества. Будет предложено представление автора о появлении элементов в Таблице Менделеева, что с элементами этой Таблицы произойдет в будущем, включая не только радиоактивные элементы. Будет представлено видение автора о реликтовом излучении.

В третьей части статьи будут рассмотрены отдельные особенности галактик, как природного инструмента по распаду вещества. Будет описано представление автора, объясняющее периодическую активность Солнца, миллионную температуру солнечной короны, появление в Солнечной системе планет земного типа. Важным разделом в третьей части статьи автор считает возможность использования воздействия на темную субстанцию для получения энергии распадающегося вещества в интересах человеческого социума и всей биоты. Автором предлагается умозрительная схема эксперимента, позволяющая получать энергию распада вещества.

Поднятые в статье вопросы преимущественно излагаются на качественном уровне, то есть на уровне идеи, что соответствует названию статьи.

Краткий обзор некоторых из наиболее известных космологических моделей (концепций) Вселенной

Данная информация общедоступна в Интернете и в специальной литературе, однако автор счел необходимым акцентировать некоторые позиции у приведенных космологических моделей.

1. Классическая космологическая модель, сформировавшаяся по результатам наблюдений в XVIII—XIX вв.

Для этой космологической модели характерно:

- представление Вселенной как бесконечное пространство (независимого от космических тел) в котором присутствует бесконечное количество космических объектов, включая звезды, планеты и звездные системы, взаимодействующие между собой через закон всемирного тяготения;

- рассмотрение времени независимого от материи с ее динамическими характеристиками.

Данная модель не отражала первоначальную природу возникновения движения всех объектов во Вселенной (первоначальное появление кинетической энергии), а также не объясняла космологических парадоксов — фотометрического, гравитационного, термодинамического.

2. Релятивистская модель Вселенной.

Эта космологическая модель была окончательно сформирована в 1917 г. А. Эйнштейном, основа которой составила релятивистская теория тяготения - Общая Теория Относительности (ОТО).

Для этой космологической модели характерно:

- Представление Вселенной «в виде статичного трехмерного неевклидова пространства положительной кривизны, заполненного неподвижной материей постоянной плотности» [6].

- « … свойства Вселенной не изменяются со временем. Он также постулировал, что в космосе нет ни выделенных мест, ни выделенных направлений, а гравитирующая материя в среднем равномерно распределена по Вселенной»  [6].

 «Вселенная Эйнштейна содержит хотя и большое, но все же конечное число звезд и звездных систем, а поэтому к ней неприменимы фотометрический и гравитационный парадоксы» [7].

3. Модель расширяющейся Вселенной.

Принимая во внимание авторитет А. Эйнштейна, релятивистская модель Вселенной приковала к себе внимание многих специалистов. Ее доработанная версия с космологической постоянной Λ была опубликована в 1917 году (первоначально релятивистская модель Вселенной в рамках ОТО была представлена 25 ноября 1915 года).

Почти одновременно с релятивистской моделью Вселенной А. Эйнштейна появилась весьма экзотическая и, по мнению автора настоящей статьи, не менее умозрительная, космологическая модель Виллема де Ситтера, описывающая пустой мир с ненулевой космологической константой. Необходимо отметить, что из космологической модели Виллема де Ситтера следует существование красного смещения спектральных линий света очень далеких звезд и туманностей. «Будучи астрономом, де Ситтер счел нужным отметить, что в литературе уже есть сообщения о разбегании нескольких спиральных туманностей, «хоть эти наблюдения еще очень ненадежны» (стр. 27). Он особо выделил три туманности (Андромеду, NGC 1068 и NGC 4594), чьи спектры позволяют оценить радиальные скорости примерно в 600 км/с» [6].

Не смотря на это закон Хаббла из модели де Ситтера никак не вытекает. Его впервые теоретически вывел Жорж Леметр (за два года до открытия Эдвина Хаббла) и сразу интерпретировал как проявление расширения космического пространства.

В 1922 г., советский физик и математик А. Фридман показал, что Вселенная Эйнштейна не может быть стационарной, неизменной.

А. Фридман показал, что уравнения Эйнштейна имеют нестационарные решения, согласно которым Вселенная может либо расширяться, либо сжиматься. При этом речь шла об изменении самого пространства, т.е. об изменении всех расстояний мира. Вселенная Фридмана напоминала изменяющийся мыльный пузырь, у которого и радиус, и площадь поверхности непрерывно менялись.

Согласно наблюдениям Эдвина Хаббла, оказалась верна модель Фридмана для Λ = 0.

Что касается А. Эйнштейна, то под влиянием неоспоримых аргументов он вычеркнул космологическую постоянную из уравнений ОТО, а в конце жизни считал историю с лямбдой «самой большой своей ошибкой».

Таким образом, в первой половине XX века утвердилось представление о расширяющейся Вселенной одинаково во всех направлениях. Кроме этого Вселенной присущи  на определенном масштабе однородность и изотропность.

Что же касается ошибки А. Эйнштейна, то, по мнению автора, истоки данного казуса необходимо искать не только в личном представлении А. Эйнштейна о геометрии Вселенной, сколько в преждевременности рассмотрения данного вопроса вообще, так как  астрономические исследования следующего десятилетия  уже не позволили бы так ошибаться. Но создателю ОТО, вероятно показалось (частное мнение), что и геометрию Вселенной можно описать не только с помощью математических выкладок, но и при помощи «волевого приема». Необходимо отметить, что начало XX века изобилует выдающимися открытиями, которым обязательно нужно было дать объяснение, неизбежно связанное с чьим-то именем. Это имя станет, как минимум, достоянием истории науки. Будет весомо, если данные объяснения того или иного явления будут оформлены в математический закон, позволяющий количественно оценить это явление.

То, что писал Анри Пуанкаре в 1905 году, убедительно иллюстрирует истоки подобных ошибок.

«По мнению Пуанкаре, истинное содержание науки заключено в математических соотношениях, что же касается физических представлений, то «они имеют лишь метафорическое значение. Их нельзя запретить ученому, как нельзя запретить метафор поэту, но он должен знать, какова их ценность». … Пуанкаре утверждал поэтому, что в физике единственной реальной действительностью являются математические соотношения» [8] стр. 160.

Концепция Большого взрыва

К концу 40-х годов прошлого века астрономы накопили достаточное количество наблюдаемого материала, чтобы с уверенностью утверждать, что наша Вселенная непрерывно расширяется (вещество во Вселенной «разбегается» во всех направлениях), причем Вселенная выглядит однородной, изотропной и плоской. Кроме этого существенно продвинулась и ядерная физика, также предоставившая обширный экспериментальный материал для того, чтобы всерьез задуматься и конкретно предложить гипотезу происхождения Вселенной и вещества в ней с обоснованием ее материального состава на сегодняшний момент.

В настоящее время в качестве наиболее признанной и аргументированной гипотезой происхождения Вселенной считается теория Большого взрыва (так в 1949 году окрестил гамовскую модель Фред Хойл). Действительно в 1946 г. выдающийся американский физик русского происхождения Г. Гамов выдвинул предположение, что физическая Вселенная образовалась в результате гигантского взрыва. Интерес Г. Гамова к проблеме образования вещества во Вселенной был продиктован предыдущими его исследованиями. «Во второй половине 1930-х годов он вместе с Эдвардом Теллером осуществил анализ протон-протонного взаимодействия при высоких температурах. Тогда же он показал, что при сжатии нейтронного газа возникает новое состояние вещества с плотностью 10¹⁷ кг/м3» [9].

Интерес у Г. Гамова к проблеме космического рождения химических элементов реализовался в первой статье на эту тему в сентябре 1946 года.

В 1948 году было опубликовано  очень краткое изложение итогов совместной работы Г. Гамова и Р. Альфера, касающейся проблемы происхождения элементов. «… в качестве исходного материала для нуклеосинтеза выступал не просто сильно сжатый, но и чрезвычайно нагретый нейтронный газ. В этом газе появляются протоны, которые рождаются в результате распада нейтронов. Когда новорожденные протоны объединяются с нейтронами, возникают ядра дейтерия плюс гамма-кванты. Эти ядра присоединяют новые нейтроны и дают начало ядрам с еще большим числом нуклонов. При этом некоторые из захваченных нейтронов уже в составе этих ядер претерпевают бета-распад и превращаются в протоны. При каждом таком акте заряд ядра возрастает и рождается новый элемент» [9].

Таким образом, Р. Альфер и Г. Гамов оперировали лишь одним механизмом образования составных ядер – захватом нейтронов с возможным последующим бета-распадом.

Однако присоединение нейтрона к ядру гелия-4 с последующим бета-распадом или без него давало бы абсолютно нестабильные ядра со временем жизни порядка 10^—21 секунды. Это означает, что данный процесс остановился бы на синтезе гелия. Последующие исследования показали, что есть и другие взаимодействия, которые были задействованы в эпоху первичного нуклеосинтеза.

Важность для автора этой, пусть неудавшейся попытки объяснения первичного нуклеосинтеза заключается в том, что исходным материалом для его осуществления рассматривался нейтрон, который содержит в себе фактически все, что содержит в себе привычное для нас вещество (протоны, электроны, включая и нейтроны).

«Наконец, во второй половине 1950-х были разработаны основы современной теории звездного нуклеосинтеза, которая блестяще объяснила рождение металлов (так в астрофизике называют элементы тяжелее гелия) в звездных ядрах. В итоге работы Гамова и его помощников были сочтены анахронизмом и преданы забвению» [9]. И это не смотря на то, что Г. Гамовым и Р. Альфером фактически было предсказано реликтовое излучение с температурой до 5 К., которое является «отголоском» излучения  ранней Вселенной и которое можно фиксировать регистраторами.

Открытие реликтового излучения в 1965 году дало новый импульс в развитии теории Большого взрыва. В настоящий момент теория Большого взрыва заняла доминирующие позиции в космологии и ее в настоящее время называют не иначе как Стандартной космологической моделью.

Что касается гипотезы нуклеосинтеза в Стандартной космологической модели, то, по мнению автора, данная гипотеза рассматривает такую глубину проникновения в существо материи, что пройдут еще многие и многие годы пока уровень познания будет в состоянии аргументированно это принять или опровергнуть.

В качестве иллюстрации можно привести несколько цитат:

1. «Основная идея концепции Большого взрыва состоит в том, что Вселенная на ранних стадиях возникновения имела неустойчивое вакуумоподобное состояние с большой плотностью энергии. Эта энергия возникла из квантового излучения, т.е. как бы из ничего. Дело в том, что в физическом вакууме отсутствуют фиксируемые частицы, поля и волны, но это не безжизненная пустота. В вакууме имеются виртуальные частицы, которые рождаются, имеют мимолетное бытие и тут же исчезают. Поэтому вакуум «кипит» виртуальными частицами и насыщен сложными взаимодействиями между ними. Причем, энергия, заключенная в вакууме, располагается как бы на его разных этажах, т.е. имеется феномен разностей энергетических уровней вакуума»  [10];

2. «Пока вакуум находится в равновесном состоянии, в нем существуют лишь виртуальные (призрачные) частицы, которые занимают в долг у вакуума энергию на короткий промежуток времени, чтобы родиться, и быстро возвращают позаимствованную энергию, чтобы исчезнуть. Когда же вакуум по какой-либо причине в некоторой исходной точке (сингулярности) возбудился и вышел из состояния равновесия, то виртуальные частицы стали захватывать энергию без отдачи и превращались в реальные частицы. В конце концов, в определенной точке пространства образовалось огромное множество реальных частиц вместе со связанной ими энергией. Когда же возбужденный вакуум разрушился, то высвободилась гигантская энергия излучения, а суперсила сжала частицы в сверхплотную материю. Экстремальные условия «начала», когда даже пространство-время было деформировано, предполагают, что и вакуум находился в особом состоянии, которое называют «ложным» вакуумом. Оно характеризуется энергией предельно высокой плотности, которой соответствует предельно высокая плотность вещества. В этом состоянии вещества в нем могут возникать сильнейшие напряжения, отрицательные давления, равносильные гравитационному отталкиванию такой величины, что оно вызвало безудержное и стремительное расширение Вселенной — Большой взрыв. Это и было первотолчком, «началом» нашего мира» [10];

3. «С этого момента начинается стремительное расширение Вселенной, возникают время и пространство. В это время идет безудержное раздувание «пузырей пространства», зародышей одной или нескольких вселенных, которые могут отличаться друг от друга своими фундаментальными константами и законами. Один из них стал зародышем нашей Метагалактики.

По разным оценкам, период «раздувания», идущий по экспоненте, занимает невообразимо малый промежуток времени — до 10^-33 с. после «начала». Он называется инфляционным периодом. За это время размеры Вселенной увеличились в 10⁵⁰ раз, от миллиардной доли размера протона до размеров спичечного коробка.

К концу фазы инфляции Вселенная была пустой и холодной, но когда инфляция иссякла, Вселенная вдруг стала чрезвычайно «горячей». Этот всплеск тепла, осветивший космос, обусловлен огромными запасами энергии, заключенными в «ложном» вакууме. Такое состояние вакуума очень неустойчиво и стремится к распаду. Когда распад завершается, отталкивание исчезает, заканчивается и инфляция. А энергия, связанная в виде множества реальных частиц, высвободилась в виде излучения, мгновенно нагревшего Вселенную до 10²⁷ К. С этого момента Вселенная развивалась согласно стандартной теории «горячего» Большого взрыва» [10]. Автор сознательно большой фрагмент разбил на три части, чтобы читатель смог постепенно  погрузиться в текст и постараться его осмыслить как с физической точки зрения, так и по степени проникновения в глубины Мироздания.

В рамках Стандартной космологической модели после этапа инфляции фактически наступили этапы «горячего» Большого взрыва:

-  Адронная эра;

- Лептонная эра;

- Эра излучения (фотонная эра).

Далее происходит структурная самоорганизация Вселенной с рождением и эволюцией галактик, рождением и эволюцией звезд, образованием звездных систем, включая планетарную составляющую.

Таким образом, теория Большого взрыва соединила горячее прошлое с настоящим.

Стабильность во Вселенной

В представленных космологических моделях непременно присутствуют факторы, которые можно рассматривать как неизменные.

1 Для классической космологической модели неизменными являются:

-Вселенная, которая считается бесконечной в пространстве и во времени, иными словами, вечной;

- неизменным является закон всемирного тяготения;

- количество звезд, планет и звездных систем во Вселенной бесконечно велико;

- время не зависит от материи, являясь универсальной длительностью всех природных явлений и тел.

2. Для релятивистской модели Вселенной неизменными являются:

- пространство Вселенной однородно и изотропно;

- Вселенная содержит хотя и большое, но все же конечное число звезд и звездных систем;

- течение времени не влияет на свойства Вселенной.

3. Модель расширяющейся Вселенной:

- пространство Вселенной однородно и изотропно.

Из рассмотренных космологических моделей видно, что чем глубже научное сообщество погружается в исследование Вселенной, тем меньше остается неизменных факторов. Может быть, вообще отсутствуют неизменные факторы для реальной Вселенной?

В  концепции Большого взрыва в процессе нуклеосинтеза появились частицы микромира.  Это важно для соблюдения баланса этих частиц на сегодняшний момент. Этот баланс был соблюден и стал одним из подтверждений предложенной концепции. Необходимо отметить, что важнейшим подтверждением концепции Большого взрыва стало открытие реликтового излучения. В контексте данного раздела  можно с уверенностью утверждать, что свойства частиц микромира, рассматриваемые в концепции Большого взрыва, также являются неизменными и их можно отнести к неизменным факторам в рамках релятивистских представлений.

В связи с этим важно напомнит, что время распада нейтрона на сегодняшний момент до сих пор остается загадкой. Оказалось, что два метода измерения времени распада нейтрона дают два разных результата. «Когда физики отделяют нейтроны от ядер атомов, помещают их в бутылку, а затем подсчитывают, сколько их остается там через некоторое время, они делают вывод, что нейтроны радиоактивно распадаются в среднем за 14 минут и 39 секунд. Но когда другие физики генерируют пучки нейтронов и подсчитывают возникающие протоны — частицы, на которые распадаются свободные нейтроны, — они определяют среднее время жизни нейтрона на уровне 14 минут 48 секунд» [11]. В данном случае бутылкой назвали специальную ловушку для нейтронов. Существующая разница времени распада «холодного» и «горячего» нейтрона до сих пор не объяснена.

Но это не одна возможная загадка нейтрона. «Единственным каналом распада, разрешённым законом сохранения энергии и законами сохранения электрического заряда, барионного и лептонного квантовых чисел, является бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино (а также, возможно, гамма-квант[17])» [12]. В данном случае необходимо обратить внимание на возможное присутствие при распаде нейтрона гамма-кванта. По мнению автора, представленные свидетельства можно рассматривать как возможный аргумент в пользу нестабильности свойств нейтрона, как частицы микромира. Для автора это важное замечание, так как рассматриваемая в статье гипотеза построена на том, что в изменяющемся пространстве вполне допустимо и изменение свойств частиц микромира.

За последние несколько десятилетий был дан ответ на «проблему солнечных нейтрино». «Ядерные реакции, происходящие в ядре Солнца, приводят к образованию большого количества электронных нейтрино. При этом измерения потока нейтрино на Земле, которые постоянно производятся с конца 1960-х годов, показали, что количество регистрируемых солнечных электронных нейтрино приблизительно в два-три раза меньше, чем предсказывает стандартная солнечная модель, описывающая процессы в Солнце» [13].

Было высказано предположение, что часть электронных нейтрино, излучаемых ядром Солнца, при движении к Земле превращается в нерегистрируемые обычными детекторами нейтрино других поколений (мюонные и тау-нейтрино). «В 2001 году в нейтринной обсерватории в Садбери были непосредственно зарегистрированы солнечные нейтрино всех трёх сортов, и было показано, что их полный поток согласуется со стандартной солнечной моделью. При этом только около трети долетающих до Земли нейтрино оказывается электронными. Это количество согласуется с теорией, которая предсказывает переход электронных нейтрино в нейтрино другого поколения как в вакууме (собственно «нейтринные осцилляции»), так и в солнечном веществе («эффект Михеева — Смирнова — Вольфенштейна»). Таким образом, в настоящее время проблема солнечных нейтрино, по-видимому, решена» [13].

Это означает, что научный мир допускает нестабильность того, что до этого нестабильным не считалось.

Необходимо отметить, что в приведенных выше цитатах фигурирует стандартная солнечная модель и стандартная теория «горячего» Большого взрыва. Если слово стандартная происходит от слова стандарт, то стандартная модель или стандартная теория должны обозначать в широком смысле слова — образец, эталон, модель, принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов. Существуют и другие значения слова стандарт: общепринятый, исторически сложившийся набор правил. Говоря о стандарте, автор обращает внимание, что в естественных науках можно употреблять термин «стандартный» только как синоним  общепринятому (частное мнение). Особенно это касается теории или модели, описывающих «бесконечно» малое и «бесконечно» большое.

От классической космологической модели к темной материи и темной энергии

На настоящий момент все перечисленные космологические модели, включая и Стандартную космологическую модель можно считать неполными по причине отсутствия в них объяснения темной материи и темной энергии. Открытия, подобные открытию темной субстанции (темной материи и темной энергии), по мнению автора и далее будут сопровождать человечество. Именно поэтому автор убежден, что последующие  космологические модели будут всего лишь итерациями к ИСТИНЕ.

  По оценкам эти две темные субстанции занимают около 95% всей материи Вселенной рис.1. Только пристальное и детальное наблюдение поведения звездных систем и галактик позволило «на кончике пера» провести оценку этих субстанций, важной особенностью которых является их гравитационная способность взаимодействия с барионной материей. Это очень важный для нас аспект темной субстанции, так как именно это взаимодействие может подсказать не только ее проявление, но и фактически частицу ее перерождения.

  

Рис. 1. Распределение энергии во Вселенной [14].

95% невидимой и нерегистрируемой темной субстанции действительно поражает своей внушительной грандиозностью. Невольно возникает ощущение сродни ощущению пассажира, плывущего в океане на любом по габариту судне. Величие океана за бортом будоражит чувства и прежде всего чувство самосохранения, даже если океан спокойный. А если океан волнуется, то лучше этого не видеть и уйти внутрь судна. Так спокойнее! В периоды волнения океана возможно рождение «девятого вала» или волн-убийц, которые хоть и являются редким явлением, но чрезвычайно опасным. Утверждается, что появление волн-убийц связано не только с «удачным» интерференционным эффектом, но и влиянием где-то там рельефа береговой линии. Именно из-за рельефа береговой линии возникают области с повышенной вероятностью появления вол-убийц. Это также важно для дальнейшего изложения.

Если рассматривать с этой точки зрения темную субстанцию, как океан неведомого, то физика элементарных частиц всегда может предоставить экспериментальные данные, которые можно трактовать не только руководствуясь законом сохранения энергии и иных рукотворных законов, но и представить нечто иное, которое ближе к твоему, возможно «недостаточно просвещенному» взгляду.

Рассмотрим несколько экспериментальных данных из Мира физики элементарных частиц.

 На рис. 2  схематично изображено столкновение в вакууме электрона и позитрона, с энергией, достаточной для рождения гораздо более массивных частиц и фотонов излучения.  Возможно, что первые подобные эксперименты могли вызвать интерес и удивление. В настоящее же время энергетический баланс и другие законы сохранения позволяют рассматривать данное взаимодействие как обоснованное!

 

Рис.2. Столкновение электрона и позитрона с энергией, достаточной для рождения гораздо более массивных частиц, в данном случае протона, антипротона, мюона, антимюона, и двух фотонов [15].

Если энергия электрона и позитрона небольшая, то можно получить только фотоны излучения. Можно утверждать, что появление в точке столкновения частиц «другого рода» является результатом, по аналогии с концепцией Большого взрыва, существенного возмущения вакуумного состояния в точке соударения, наполнив ее большой плотностью энергии. Другими словами, в точке соударения существенно повысилась плотность темной субстанции, и это привело к десублимации темной материи в соответствии с ее внутренними законами.

Это возможно в том случае, если внутренняя структура электрона и позитрона «органически» воспринимается темной субстанцией как «своя» (похожая). В этом случае область в темной субстанции порождает другие частицы и тем самым выравнивает в пространстве свою плотность.

Аналогичное можно видеть на рис. 3, как два гамма-кванта рождают электрон-позитронные пары.

 

Рис. 3. Свисающие со свинцовой перегородки «усики» — следы электронно-позитронных пар, образованных в перегородке пришедшими сверху гамма-квантами. Видно, что каждый из следов в паре закручен магнитным полем в разные стороны [16].

 

Частицы с нулевой массой покоя рождают полноценное вещество, являющееся строительными кирпичиками нашего МИРА. Поставить знак равенства между электромагнитным излучением и веществом можно только на листе бумаги, оперируя понятием энергии. По мнению автора, такое возможно только, если эта энергия инициировала глубинные процессы в темной субстанции, приведшей к сотворению вещества.

К сожалению, в распоряжении физиков инструментом уплотнения темной субстанции являются пока только сами частицы, ускоренные в грандиозных ускорителях. Если бы где-то в пространстве удалось создать  уплотнение темной субстанции, то, по мнению автора, стало бы возможным в этом пространстве создавать привычные для нас частицы, но это пока человечеству не по силам осуществить.  Но то, что не по силам человечеству, возможно, для «океана»  темной субстанции! Можно допустить, что в «океане»  темной субстанции могут быть не только флюктуации плотности, но и волны этой субстанции, способные уплотнять пространство на пути своего распространения. Очевидно (частное мнение), что в качестве волн темной субстанции, могут быть только продольные волны, интерференция которых может усилить эффект уплотнения.

В этом случае в пространстве уплотнения могут рождаться (десублимироваться) частицы вещества.

Тогда возникает вопрос о свойствах этих рожденных десублимированных частицах. Если темная субстанция взаимодействует с веществом только через гравитационные силы, то, вероятно, и частица десублимации должна соответствовать материи, ее породившей. По мнению автора, да и вероятно для Г. Гамова  и Р. Альфера тоже, такой частицей мог бы стать нейтрон, как «спусковой клапан» энергии темной субстанции.

Очевидно, что возникшие «спусковые клапаны» энергии темной субстанции будут притягиваться как два втягивающих насоса. Это и может быть гравитационной силой взаимодействия. Если избыточная энергия темной субстанции будет возрастать, то количество нейтронов также будет возрастать. При уменьшении избыточной энергии темной субстанции нейтроны будут распадаться на протоны, электроны и антинейтрино. При дальнейшем уменьшении избыточной энергии темной субстанции распадутся и компоненты распада нейтрона.

Автор описал упрощенную схему рождения вещества, но она позволяет высказать собственное видение автора на альтернативную космологическую модель Вселенной.

Альтернативная космологическая модель Вселенной в сжатом изложении

В рассмотренных ранее космологических моделях Вселенной допускалась не только бесконечность Вселенной, но и ее замкнутость.  В Стандартной космологической модели допускается даже существование параллельных Вселенных, возникающих на этапе инфляции.

В предлагаемой космологической модели Вселенной автор допускает возможность как бесконечной так и замкнутой Вселенной. Важной особенностью этого пространства является наполненность ее темной субстанцией, плотность которой изменяется под влиянием продольных волновых процессов, как это происходит в привычном для нас воздушном пространстве. Энергетический уровень этих волн может быть разным. Откуда пришло это волновое состояние темной субстанции? Ответ на подобный вопрос не сможет дать и стандартная космологическая модель. Если наша Вселенная замкнута, то волновые процессы обусловлены фактически отраженными волнами. Источниками этих вол могут быть соседние Вселенные, примыкающие к нашей Вселенной и воздействующие через соприкосновение границ. Поле для фантазии обоснования источника «волнения» темной субстанции неограниченно.

Возмущенное состояние темной субстанции периодически должно рождать волны, существенно превышающие среднее их значение. Возможно, что интерферировать могут встречные волны, как это происходит в океане при соприкосновении встречных течений. Для замкнутой Вселенной может быть колебательный процесс сродни стоячим волнам. В любом случае продольные  волны в результате благоприятной интерференции могут локально существенно повысить плотность темной субстанции, которая от минимальных значений возрастает до максимальных значений и далее устремляется к новым минимальным значениям.

Это означает, что во Вселенной в определенном пространстве возможно постепенное усиление плотности темной субстанции и затем ее уменьшение. Если рассматриваемый процесс соответствует стоячей волне, то этот процесс можно рассматривать как периодический.

В связи с этим этап, связанный с увеличением плотности темной субстанции можно определить как этап рождения вещества во Вселенной (первый этап). Последующий этап, связанный с уменьшением плотности темной субстанции можно определить как этап распада вещества во Вселенной (второй этап).

На первом этапе плотность темной субстанции может многократно превосходить среднее значение. Это означает, что в этом пространстве будет массовое рождение первоначально обычных нейтронов, трансформирующихся затем в более сложные образования. Сила гравитации между образованными частицами также многократно будет усилена в связи с дальнейшим ростом плотности.

Сила гравитации на этапе рождения вещества (первый этап) является доминирующей между рожденными частицами. Под действием силы гравитации, рожденные частицы притягиваются, образуя объединение этих частиц. Размеры этих объединений могут быть разными. Важно только отметить, что, по мнению автора, в подобных образованиях отсутствует точка сингулярности. Подобные объекты можно назвать нейтронными космическими объектами. На этапе рождения вещества фактически происходит концентрация рожденных частиц с образованием нейтронных космических объектов. Эти объекты могут образовывать более сложные объединения.

На этапе уменьшения плотности темной субстанции (второй этап) происходит распад вещества. На этом этапе более крупные частицы распадаются на более мелкие частицы. В этом случае возникают электрические частицы (электроны и протоны) и электромагнитное излучение. Из некоторых нейтронных космических объектов могут образовываться звезды. Крупные нейтронные космические объекты концентрируют вокруг себя звезды и нейтронные космические объекты поменьше. Дальше по времени будет наблюдаться распад созданной структуры. Распад вещества всегда сопровождается выбросом энергии (либо кинетической, либо энергии излучения).

Обобщая эволюцию Вселенной можно заключить, что на первом этапе происходит уменьшение энтропии, а на втором происходит увеличение энтропии. Хотя необходимо отметить, что образование звезд (крупных объектов) возможно и на втором этапе эволюции. В любом случае взрыв звезды с образованием в дальнейшем новых крупных объектов является возвратом к механизму дальнейшего распада вещества.

Во второй главе будут рассмотрены вопросы нуклеосинтеза и некоторые другие вопросы.

На втором этапе эволюции Вселенной область повышенной плотности темной субстанции должна претерпевать изменения, распространяя темную субстанцию на периферию во все стороны. Это можно рассматривать как поток темной субстанции в сторону понижения плотности во все направления от центра плотности. В этом случае можно говорить о «раздувании» пространства с повышенной плотностью в сторону периферии. Это начинает походить на Расширяющуюся Вселенную в рассмотренных космологических моделях. Если Вселенная бесконечна, то расширение Вселенной будет также бесконечно. В любом случае на определенных этапах расширения возможно расширение с ускорением или с замедлением. В данном случае расширение Вселенной является естественным процессом, связанным с колебательными процессами темной субстанции. Важно отметить, что на втором этапе эволюции Вселенной вещество должно распасться.

Если рассматривать замкнутую Вселенную, в которой может проходить колебательный процесс сродни стоячим волнам, то уплотнение темной субстанции на первом этапе эволюции Вселенной (в центральной области Вселенной) неизбежно приведет на втором этапе эволюции к уплотнению темной субстанции на периферии Вселенной.  В этом случае на периферии Вселенной снова могут создаться условия для рождения частиц вещества, которые через темную субстанцию могут гравитационно взаимодействовать с еще нераспавшимися частицами и объектами в центре Вселенной. Эти силы будут способствовать ускоренному разбеганию вещества из центральной части Вселенной.

Таким образом, то, что было названо темной энергией, фактически является проявлением гравитационных сил в замкнутой Вселенной.

Для замкнутой вселенной будут существовать две области – центральная и периферийная, в которых будет поочередное рождение вещества. На вторых этапах эволюции в этих областях будет происходить распад вещества с появлением электромагнитного излучения, которое может распространяться только в пространстве, насыщенным электрическим и магнитным полем [5]. Может быть, что пространство между центральной областью и периферийной областью не будет благоприятным для распространения электромагнитных волн. В этом случае свет от звезд, рожденных на втором этапе в периферийной области, не будет достигать объектов в центральной области. В этом случае ночное небо будет темным со звездами на этом темном фоне.

Заключение и выводы

Представленные в первой части настоящей статьи свидетельства и рассуждения являются в большей степени подготовительным материалом перед второй частью статьи, посвященной более детальному рассмотрению предлагаемой гипотезы о рождении и умирании вещества в нашей Вселенной.

Что касается отношения автора к изложенным ранее космологическим гипотезам, то автор не считает возможным формулировать какую-либо собственную оценку. Каждая из этих космологических моделей является отражением своего времени, они вошли в историю науки, а это, само по себе, уже не мало. Автор может высказать только сожаление, что Г. Гамов (наш бывший соотечественник), положивший начало будущей Стандартной космологической модели на определенном этапе утратил интерес к этому направлению и инициативу, не увидев поддержки среди коллег.

В предложенной автором космологической модели нашей Вселенной автор в рамках собственного представления и по возможности максимально полно учел влияние темной субстанции на формирование вещества и его динамические характеристики в пространстве, поставив при этом равенство между темной материей и темной энергией

Возможно, что представленные факты нестабильности свойств нейтрона и нейтрино не вызовет у читателя некой общности, позволяющей взглянуть на частицы микромира как на стабильные только для текущего состояния. Для автора это является доминирующей гипотезой, так как трудно себе представить островки стабильности в вечно меняющемся мире. Только гигантские временные интервалы стабильности не позволяют нам (смертным) поверить в изменчивость доминирующих частиц микромира.

Основным выводом первой части статьи может быть признание того, что выстраивать какую-либо модель, претендующую на общность, является серьезным вызовом не только всему научного сообществу, но и прежде всего для автора или авторов, посмелевшим сформулировать то, что, возможно, будет для всех магистральной линией на определенный промежуток времени. Это всегда сложный путь, принимая во внимание возможные проявления человеческой натуры.

Автор надеется, что довольно значительная по объему первая часть статьи не оттолкнет читателя от дальнейшего знакомства со статьей.

1. Утешев И.П. Нуклоны как частицы преобразования материи (гипотеза) [Электронный ресурс] // SCI-ARTICLE.RU. 2017. URL: http://sci-article.ru/stat.php?i=1488225892 (дата обращения 14.03.2022.)
2. Утешев И.П. ПРИРОДА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (ГИПОТЕЗА) [Электронный ресурс] // SCI-ARTICLE.RU. 2017. URL: http://sci-article.ru/stat.php?i=1501704563 (дата обращения 14.03.2022.)
3. Утешев И.П. Теория Максвелла и корпускулярная природа электричества (гипотеза). Часть 1 [Электронный ресурс] // SCI-ARTICLE.RU. 2021. URL: https://sci-article.ru/stat.php?i=1617511658 (дата обращения 14.03.2022.)
4. Утешев И.П. Теория Максвелла и корпускулярная природа электричества (гипотеза). Часть 2 [Электронный ресурс] // SCI-ARTICLE.RU. 2021. URL: https://sci-article.ru/stat.php?i=1617512705 (дата обращения 14.03.2022.)
5. Утешев И.П. Теория Максвелла и корпускулярная природа электричества (гипотеза). Часть 3 [Электронный ресурс] // SCI-ARTICLE.RU. 2021. URL: https://sci-article.ru/stat.php?i=1617513317 (дата обращения 14.03.2022.)
6. Космология в момент рождения [Электронный ресурс]:- URL: https://trv-science.ru/2017/09/kosmologiya-v-moment-rozhdeniya/ (дата обращения 14.03.2022.)
7. Эволюция космологических моделей [Электронный ресурс]:- URL: https://myvera.ru/universe/1-2a (дата обращения 14.03.2022.)
8. Дорфман Я.Г. Всемирная история физики (с начала XIX до середины XX вв.). М., «Наука», 1979, 317 с.
9. Мистер Гамов, юная Вселенная и начало алфавита [Электронный ресурс]:- URL: https://trv-science.ru/2015/12/mister-gamov-yunaya-vselennaya-i-nachalo-alfavita/ (дата обращения 14.03.2022.)
10. Садохин А.П. Концепции современного естествознания: учебник для студентов вузов, обучающихся по гуманитарным специальностям и специальностям экономики и управления 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 447 с.
11. Ученые пытаются понять, сколько живет нейтрон. Почему это так сложно и важно? [Электронный ресурс]:- URL: https://hightech-fm.turbopages.org/hightech.fm/s/2020/10/31/neutron-lifetime (дата обращения 14.03.2022.)
12. Нейтрон [Электронный ресурс]:- URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D0%B5%D0%B9%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD (дата обращения 14.03.2022.)
13. Солнце [Электронный ресурс]:- URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%86%D0%B5 (дата обращения 14.03.2022.)
14. Вселенная [Электронный ресурс]:- URL: http://spacegid.com/universe.html (дата обращения 14.03.2022.)
15. Рубин С.Г. Устройство нашей Вселенной. – Фрязино: Век 2, 2006. – 312 с.
16. Рыдник В.И. Охотники за частицами - Москва : Дет. лит., 1965. - 274 с.

Рецензии:

22.03.2022, 12:11 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: Рецензия на статью "Альтернативное представление о рождении и умирании вещества в нашей Вселенной" автора Утешева Игоря Петровича. 1. Название статьи предполагает альтернативность известной модели рождения и умирания и новой модели. 2. Однако в статье вместо краткого обозначения одной модели и краткого обозначения альтернативы приводится ИСТОРИЯ развития взглядов физиков на вселенную и те или иные особенности, что изложено в сотнях книг и статей, отраженных на просторах интернета с высказыванием мнения о том, что позже эта как бы альтернатива будет подарена читателю. 3. В результате такого приема вместо статьи об альтернативности читателям приходится ЧИТАТЬ историю, а не собственно исследования автора. Мало того, оказывается, что автор это прекрасно понимает, но как бы стесняется обозначить суть своих претензий. 4. Предлагается автору заменить историю вопроса,на конкретное содержание того, что имеется относительно зарождения и бытия вещества по последним фактам чьих-либо исследований ИМЕННО О ВЕЩЕСТВЕ, а не теориях разбегания, сжимания вселенной и теории Эйнштейна с Гамовым, и что предлагается автором в качестве альтернативы с прямой расшифровкой этой альтернативы. 5. Без такого изменения формы и содержания - публикация истории развития физических воззрений на Вселенную не соответствует названию статьи и является, по существу, переписыванием того, что известно, а значит, эта часть не отвечает критерию новизны, что препятствует публикации предложенного материала в научном журнале.

23.03.2022, 10:07 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Автор признал замечание верным, но, тем не менее, не изменил статью в соответствие с замечаниями. 2. Дело не в том, кто такой автор "скромняга" по сравнению с теми, кого он хочет всего лишь навсего в какой-то части поправить, если перед этим не ознакомит АУДИТОРИЮ журнала с тем, что сделали его великие предшественники. Дело в том, что надо учесть замечание и попытаться исправить статью. 3. Автор этого не делает. Он вновь настаивает на том, что аудитории надо ознакомиться со ВСЕМ ПРЕДШЕСТВУЮЩИМ ВАЛОМ истории. 4. Учитывая изложенное - публикацию материала, как не имеющего новизны, считаю невозможным.

23.03.2022, 18:03 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Нетрудно убедиться, что автор не учел замечание и вновь принуждает рецензента читать то, что опубликовано в СОТНЯХ книг, справочниках и специальных монографиях. 2. Далее автор переходит на личности. Это, как минимум перебор. 3. Поскольку автор прекрасно понимает, что ему предлагают, но с эти он не согласен, то это его право - не принимать замечание, хотя это замечание - учесть может только автор. Но он этого делать не хочет. Это его право. 4. Мне остается констатировать - автор понимает, что от него требуется, но не хочет этого делать. Но поскольку без изложения автором тог, что он называет АЛЬТЕРНАТИВОЙ и чему от это называет, то приходится констатировать - в присланных материалах не содержится ничего нового, чего не было бы известно читателю. Автор - это правильный вывод по присланному ВАМИ материалу? Или нет? Если - нет, т.е. в присланном вами материале ЕСТЬ новизна, то укажите на неее, оставьте ее путем сокеращения известного справочного материала, и я, если не обнаружу, что вы не понимаете , что такое новое, и что такое старое, то мне будет проще понять, на что вы претендуете, кроме названия СТАТЬИ? 5. Пока же, увы, присланный автором материал - не НОВ. Значит, - не имеет смысла публиковать.



Комментарии пользователей:

26.03.2022, 13:16 Королев Геннадий Николаевич Отзыв: На мой взгляд статья, заслуживающая внимания как с научной, так и с философской точки зрения. Автор, не занимаясь критикой очень кратко излагает историю и современные представления по основополагающим вопросам движения материи и происхождения Вселенной. Высказанная им гипотеза альтернативного представления данной проблемы безусловно весьма спорная и автор дает себе отчет в этом. Вызывает недоумение позиция рецензента, который не увидел в статье новизны и зачем-то предлагает автору изменить форму и содержание публикации, а также предоставить конкретные факты того, что имеется относительно зарождения и бытия вещества по последним фактам чьих-либо исследований. Так это изложено, как пишет сам рецензент, в сотнях книг и статей.

Оставить комментарий