Разделы: Астрономия, Физика, За горизонтом современной науки
Размещена 28.04.2023. Последняя правка: 28.04.2023.
Просмотров - 681

Что такое Вселенная и как измерить ее расширение

Курков Андрей Андреевич

кандидат физико-математических наук

безработный

пенсионер

УДК 524

Введение

Космология – наука о Вселенной в целом. Считается, что она не имеет эмпирической базы, в отличии от других естественных наук, которые строятся на опытных, экспериментальных данных. Невозможно объять необъятное, поэтому существующие модели Вселенной – это домыслы или гипотезы, базирующиеся на законе всемирного притяжения и на подобии части – целому.

В современной науке Мироздание считается бесконечным во времени и пространстве, а под тождественными понятиями Метагалактика и Вселенная понимают вместилище всего того, что доступно для наблюдения методами естественных наук.

Если бесконечное Мироздание наблюдать невозможно, то его конечный элемент вполне доступен изучению. Поэтому в соответствии с современными достижениями физики необходимо, чтобы все подлежащие изучению элементы Мироздания имели конечные размеры по пространству, времени и заряду, что вполне соответствует понятию подобия. Конечность элемента в математике по определению это - «ограниченная бесконечность». Важно отметить, что свойства Вселенной не сводятся к сумме свойств включающих ее космических тел и физических полей.

Итак, бесконечное Мироздание включает в себя элемент или частицу, которую назовем Вселенной. Эта частица – Вселенная, в которой мы живем, должна обладать такими свойствами, которые делают ее ограниченной в пространстве и во времени. В свою очередь Вселенная должна состоять из ограниченного количества качественно различающихся элементов, которые также должны обладать свойствами ограниченности. Структура Вселенной в макро- и микромире, создается из ограниченного количества качественно различающихся элементов, назовем это «упаковкой».

В качестве элемента Вселенной может служить, например, протон. Из него не могут вылетать его элементы – кварки (конфайнмент). Кварки могут существовать только внутри протона и в свободном виде не обнаруживаются. Следовательно протон обладает характеристиками, делающими его элементом нашей Вселенной и, при этом, сам является другой Вселенной внутри нашей.

Астрономы выделили четыре уровня иерархии крупномасштабной структуры Вселенной основным элементом которых являются галактики, и четыре уровня иерархии структуры галактик, основным элементом которых является космическое тело. Космические тела также имеют ограниченную иерархию по плотности.

Этот «зоопарк» иерархий структур и их элементов назван «упаковкой». В современных теориях притяжения масса (а также плотность космических тел) может быть произвольной величиной, однако наблюдения фиксируют дискретное распределение тел по массе и по плотности. «Упаковка» должна иметь фундаментальное объяснение, а не только констатацию факта наличия структур и элементов.

Любопытно, что Р. Гук предлагал И. Ньютону решить задачу о траектории движения тела внутри Земли (внутри тела), тогда как полученный закон всемирного притяжения описывает движение только тел внешних по отношению к источнику притяжения.

Только после создания электромагнитной теории с конечной скоростью распространения поля, появился кандидат на частицу – Вселенную. Джон Мичелл - физик, астроном и геолог в 1783 г вычислил значение критического радиуса тела r_g (в зависимости от его массы) при котором оно может превратиться в ловушку для света, как излучаемого так и отраженного. Он вычислил вторую космическую скорость для света полагая, что свет – это корпускулы (тела), обладающие массой. Сейчас r_g называют гравитационным радиусом.

После публикации в 1915 г Общей теории относительности (ОТО) Карл Шварцшильд применил ее для расчета метрики пространства – времени вне и внутри звезды. Он показал, что притяжение звезды не слишком искажает евклидово пространство, если ее радиус намного больше величины, которую вычислил Мичелл, и оно не влияет на скорость света, но уменьшает частоту световых колебаний. Провалившаяся под гравитационный радиус звезда «исчезает» для наблюдателя, но обнаруживается по своим гравитационным эффектам.

 Модель наблюдаемой Вселенной, как внутренности чёрной дыры была предложена в 1972 г физиком-теоретиком Раджем Патриа и одновременно – математиком Ирвином Гудом. В подобной модели требуется, чтобы радиус Хаббла совпадал с радиусом Шварцшильда (Мичелла), и эти величины действительно близки. Кроме того, Вселенную и «черную дыру» объединяет то, что они имеют сингулярность и границу, которую не может пересечь тело.

Из закона Хаббла следует, что галактики удаляются друг от друга со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними и в сфере радиусом десяток миллиардов световых лет находится весь наблюдаемый мир. Таким образом Вселенная – частица имеет подобие в виде «черной дыры».

Однако радиус горизонта видимости «черной дыры» конечен и определяется не законами формирования космических структур, а временем от начала сингулярности. Если положить, что размеры Вселенной – частицы определяются скоростью света, то этот критерий будет подобен критерию существования черной дыры. Поскольку свет относят к электромагнитному взаимодействию и его скорость определяет границу Вселенной – частицы, то гравитационное поле будет внутренним полем в такой модели Вселенной – его пространством. Так как тела и свет за границы такой конечной Вселенной – частицы выходить не смогут, то гравитационное поле также не может наблюдаться вне ее границ (конфайнмент). В модели Вселенная – частица учтена связь заряд – поле, так как при отсутствии массы (гравитационного заряда) отсутствует и гравитационное поле (пространство).

Такое определение Вселенной – частицы противоречит определению черных дыр. Отсюда следует, что черные дыры не могут существовать как частицы, так как они не замыкают поле (электромагнитное и гравитационное) внутри себя и это не соответствует ее конечности (замкнутости).

С другой стороны, во Вселенной – частице фундаментальные законы физики должны работать в полном объеме, то есть распространяться не только на Вселенную в целом, но и на каждый ее элемент. В современной космологии расширяется только пространство между галактиками, сами галактики и космические тела не расширяются и их массы неизменны. В модели Вселенной – частице оснований для подобных табу нет.

Так как скорость света конечна, то ограниченную Вселенную в модели частица можно назвать «наблюдателецентричной». В этом случае, любой наблюдаемый объект будет «моложе» наблюдателя, и для модели Вселенной – частицы можно воспользоваться аналогией и распространить свойства планеты Земля и законы устройства Солнечной системы на свойства Вселенной. То есть на модель Вселенной – частицы можно распространить все то, что «эволюционирует». Например, геологическая эволюция Земли достаточно хорошо изучена и полученные данные уже давно требуют космологического обоснования.

Необходимость «приземлить» космологию состоит в том, что эволюция планеты хорошо объясняется только при увеличении ее радиуса и росте массы. Удаление Луны от Земли позволяет непосредственно измерять расширение Вселенной, без использования красного смещения спектров.

Актуальность

Поставить эксперимент над Вселенной ученый возможности не имеет, поэтому в исследовании космоса он выступает только в качестве наблюдателя - астронома. Однако конечная скорость распространения света ставит наблюдателя (Землю) в центр Вселенной и дарит возможность исследовать ее эволюцию во времени. Этому способствует не только развитие технических возможностей астрономических наблюдений, но и исследования эволюции Земли, планет и солнечной системы.

Современные науки о Земле и Планетология накопили обширный банк данных, позволяющий внести свой вклад в создание модели Вселенной. Важно, что такие модели получат проверку в земных условиях и в солнечной системе.

Интенсивное развитие наблюдательной астрономии привело к регистрации новых явлений и закономерностей, требующих модификации существующих космологических моделей и создания новых, более земных.

Многие наблюдаемые явления и эффекты могут оказаться результатом неполноты существующих фундаментальных законов физики, по этой причине также существует потребность в новых моделях.

Цели, задачи, материалы и методы

Так как рассматриваемая здесь модель Вселенной – частицы строится на основании земных законов, то актуально предварительно стереть некоторые существующие пробелы в современной фундаментальной физике.

1.      Неполнота закона всемирного притяжения в описании гравитации

Ньютон рассматривал гравитацию как силу, действующую мгновенно на расстоянии. Два объекта, расположенных на расстоянии r друг от друга будут притягиваться с одинаковой силой пропорциональной 1/r². Зависимость такого рода в бесконечной Вселенной приводит к расходимости двух видов:

• При r → ∞ значение силы остается конечным, но в модели частица Вселенная сама является частицей конечных размеров, поэтому в этой модели такой расходимости нет;
• При r → 0 значение силы бесконечно. В модели частица – Вселенная все элементы Вселенной конечных размеров, а не точечные, как в законе всемирного притяжения. Поэтому в этой модели также нет такой расходимости.

Из классической механики следует, что силы взаимодействующих тел равны. Например, Солнце действует на Землю с такой же силой, как Земля на Солнце. Зная массы Солнца и Земли равенство сил выглядит как-то странно.

Другой пример. Очевидно, что Солнце притягивает Луну существенно сильнее, чем Земля. Однако Луна остается спутником Земли. Это проблема инерции, которая классической механикой не решена.

Однако наука не стоит на месте и с появлением электромагнитной теории поля, гравитационные взаимодействия можно сформулировать иначе.

Закон Кулона математически выглядит также, как закон всемирного притяжения. С учетом поля закон Кулона гласит, что любая заряженная частица создает электрическое поле, которое равно заряду, деленному на расстояние в квадрате и умноженному на единичный вектор, направленный от заряда: E = (1/(4πε_oε)) (q/r²) (r/r).

Тогда, по аналогии с электрическим полем, гравитационное ускорение можно выразить на заданном расстоянии от объекта: a = - (γ₁M/r²) (r/r).

Здесь γ₁ – гравитационная константа из закона всемирного притяжения.

Гравитационное поле можно также выразить через его потенциал. Тогда гравитационное ускорение связано с градиентом поля: a = - grad φ.

Теперь понятно, что массивное Солнце создает вокруг себя достаточное гравитационное поле, способное удерживать более мелкие планеты. Однако по-прежнему непонятно, почему эти планеты образуют устойчивую систему, если существует только сила притяжения.

Эту проблему позволяет решить квантовая механика, если понять какие задачи она решает.

Из полевой теории следует, что стационарность орбиты планеты обеспечивается равенством двух скоростей – нормальной и тангенциальной, каждая из которых описывается соответствующей компонентой поля независимо друг от друга. То есть в дополнение к притягивающей компоненте поля необходима вторая компонента, обеспечивающая стационарность орбит планет. Однако на планету, кроме центрального тела, действуют и другие планеты, из-за чего орбиты планет испытывают некоторые колебания. В результате мы имеем для каждой из планет системы функцию распределения вероятности нахождения планеты на какой-то ее точной орбите из набора возможных в данной системе. Весь этот набор возможных орбит в квантовой механике называется «волновой функцией», в данном случае для планет. Мы можем записать гамильтонианы для каждой планеты системы и получить в результате систему взаимодействующих маятников с «точными» орбитами планет для каждого момента времени (задача многих тел). Результатом взаимодействия маятников системы служит их установившийся стационарный режим существования.

Так как нас интересуют стационарные орбиты, то разлагая потенциал центрального заряда по моменту импульса (в квантовой механике это постоянная Планка ℏ, а в солнечной системе по волнам второй компоненты гравитационного поля Солнца) и решая стационарное уравнение, получаем набор орбит планет (решение задачи многих тел), соответствующих собственным стационарным состояниям системы. Правильнее сказать - это собственные уровни энергии гравитационного поля («кокона», оболочки) Солнца. Принцип неопределенности Гейзенберга в этом случае отвечает условию стационарности орбит. То есть допустимо, что орбита каждой из планет может колебаться в некоторых жестко заданных границах, обеспечивающих стационарность орбит каждой из планет и системы в целом. Тогда центральное тело также должно соответствовать условию стационарности, а массы планет в системе должны принимать строго определенные значения (в классической механике считается, что они могут быть любыми).

Вывод уравнения и решение системы маятников (механика Эйлера) стало возможным после обнаружения у частиц волновых свойств. Однако для дуализма совсем не обязательно «вихлять» самой частице. Достаточно, чтобы поле вокруг частиц обладало волновыми свойствами (волновой «кокон», оболочка вокруг каждого тела).

Для солнечной системы, в предположении волновых свойств второй компоненты гравитационного поля Солнца, вычислена соответствующая константа γ₂ и скорость передачи гравитационного взаимодействия 𝑣_g [1-6].

Физический смысл второй компоненты гравитационного поля состоит в том, что вокруг каждого тела массой M существует волновой «кокон» поля:

M/γ₂ = λ_o.                (1)

Здесь λ_o – период основной гравитационной волны (основного уровня энергии солнечной системы).

Константы двух компонент поля определяют конечную скорость передачи гравитационного взаимодействия:

𝑣_g² = γ₁γ₂.            (2)

На основании имеющихся наблюдений на рисунке 1 изображена основная волна второй компоненты гравитационного поля Солнца для того, чтобы образно представить, как она участвует в образовании структуры солнечной системы («кокона» поля Солнца).

На рисунке 1 показана основная гравитационная волна Солнца, с которой связан Юпитер. Второй энергетический уровень Солнца определяется соответствующей гравитационной волной, которая на рисунке 1 не изображена, и с ней связаны Сатурн, Уран и Нептун.

Если поместить Солнце в «яму» гравитационной волны (начало координат на рисунке 1), то орбиты планет – гигантов будут также расположены в «ямах» волн его энергетических уровней. При этом скорости их движения по орбитам будут удовлетворять условию 𝑣_i ≤ 𝑣_g, а массы этих планет кратны массе Солнца m_i ~ M_Sun/K.  Здесь K = c/𝑣_g равна отношению скорости света к скорости передачи гравитационного взаимодействия и названа константой структуры. Планеты – гиганты – это первый уровень структуры солнечной системы. По физическому смыслу полевая оболочка Солнца полностью определяет волновую структуру поля и систему планет вокруг себя.

 

Рисунок 1. Элементы солнечной системы: в точке 0 расположено Солнце; 1 – Юпитер; 2 – Сатурн; 3 – Меркурий; 4 – Венера; 5 – Земля; 6 – Марс; 7 – пояс астероидов; 8 – основная гравитационная волна Солнца.

Второй уровень структуры солнечной системы – планеты земной группы. Орбиты планет этой группы должны удовлетворять условию интерференции основной гравитационной волны Солнца r_i = λ_o/(2Ɩ + 1), где Ɩ – порядок интерференции. Для этих планет выполняются следующие критерии: скорости планет по орбитам 𝑣_i > 𝑣_g, а их суммарная масса Ʃm_i < M_Sun/K (из условия интерференции).

Третий уровень структуры солнечной системы – пояс астероидов, занимает половину периода основной волны, ее «макушку» (рисунок 1).

Наличие вокруг каждого космического тела волновой полевой оболочки создает дискретность в распределении масс космических тел из-за того, что радиус тела пропорционален корню кубическому из его массы (r³ ~ m), а период его гравитационной волны зависит от массы линейно λ_o = m/γ₂:

• Если r >> λ_o, то такие тела со временем распадаются из-за слабой гравитации. Пример – метеорные потоки;
• Если r ≈ λ_o, то это либо спутники планет – гигантов, либо планеты земной группы;
• если r < λ_o, то это крупные космические тела, имеющие собственные системы спутников. Например, мелкие звезды наподобие Солнца или планеты – гиганты;
• если r << λ_o, то размер поля космического тела настолько велик, что область его влияния перекрывается полями других тел. Пример – скопления звезд или галактики.

Следует обратить внимание на приведенные здесь примеры. Так каждое космическое тело из приведенной квалификации имеет свое место в структуре поля центрального тела и их массы кратны константе структуры K. Тело произвольной массы в полевом «коконе» образоваться не может, так как его масса строго связана с местом в полевой короне.

В рассмотренной классификации расширение «пространства», которое в модели частицы эквивалентно гравитационному полю, не учитывалось. Так как 𝑣_g < c, то при некотором размере звездного скопления может оказаться, что скорость расширения скопления выше скорости передачи гравитационного поля и единый полевой «кокон» окажется разорванным. Этому условию соответствуют галактики и именно по этой причине мы наблюдаем крупномасштабные структуры Вселенной, состоящие из галактик. Однако и в этом случае соблюдается вложенность материи и кратность масс структур пропорциональна K.

Из-за вложенности материи плотность Вселенной существенно падает при переходе от низшей структуры к более крупной структуре. По этой причине астрономы наблюдают два крайних случая связанных структур: звезды (связанные гравитацией космические тела) и галактики (система космических тел, удерживаемых вместе гравитационным полем).

Дополнение закона всемирного притяжения второй компонентой гравитационного поля позволило не только переформулировать классическую механику в терминах полевой теории, но также связать ее с квантовой механикой и перейти от дуализма частиц и функции вероятности к наглядной и понятной волновой структуре гравитационного поля заряда (массы) – «кокону», оболочке поля заряда. Однозначная связь массы с радиусом занимаемого им пространства – уравнение (1) и конечная скорость передачи гравитационного взаимодействия – уравнение (2) позволили сформулировать физические критерии понятия «частица» и применить их в модели Вселенной – частицы. То есть в модели Вселенной – частицы расширение распространяется на все ее элементы без исключения, в том числе и на космические тела.

2.       Что видит наблюдатель в существующих космологических моделях и в модели Вселенной - частице

В [6-8] показано, что фотон связан не только с электромагнитным взаимодействием, но и с гравитационным, поэтому в указанных статьях он отнесен (классифицирован) четвертой частицей в группу из трех нейтрино. Такое свойство света в модели Вселенной – частице играет важную роль, так как определяет не только скорость расширения ее границ, но и баланс между электромагнитным и гравитационным взаимодействиями, то есть светимость любых космических тел, а не только звезд [9].

Элементы (космические тела, галактики) в модели Вселенной – частицы присутствуют в ней всегда независимо от ее возраста (размера), а не образуются из газопылевых облаков при любом возрасте Вселенной, как это рассматривается в современных космологических моделях. Такое свойство позволяет проследить эволюцию Вселенной в каждом ее элементе, что принципиально отличает эту модель от существующих и в ней космология перекрывает значительную часть космогонии, если под ней понимать – науку, изучающая происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы, включая Солнце, планет со спутниками, астероидов, комет, метеоритов.

В существующих моделях космические тела могут образовываться практически при любом возрасте Вселенной, поэтому расширение в таких космологических моделях не может быть распространено на космические тела и даже на галактики. Такой ограниченности существующих космологических моделей способствует и постулат сохранения материи (массы). На постулате сохранения массы построена теория эволюции звезд и космогония. По этой причине космология и космогония не связаны между собой. Космология изучает крупномасштабную структуру и общие свойства Вселенной, включая теории о её происхождении, эволюции и прогнозе будущего.

В результате сложилась парадоксальная ситуация – эволюцию космических тел изучает космогония и не рассматривает космология, но закон Хаббла отражает только расширение пространства, регистрируемое по «старению» света, и не затрагивает эволюцию самих космических тел. То есть «старение» света и эволюция звезд не связаны между собой каким-либо физическим законом.

Так как уравнения поля записываются в предположении его не сжимаемости, то вместо кривизны математического пространства будет естественней изучать свойства гравитационного поля, образуемого зарядом, передаваемого с конечной скоростью и обладающего волновой второй компонентой. Из указанных свойств такого поля закономерно следует вращение (спин) космических тел и структур, состоящих из них.

Отказ от постулата сохранения массы (но не материи) приводит модель Вселенной – частицы к достаточно реалистичной (по массе и размеру) начальной протоВселенной без наличия в ней сингулярности.

Уравнение (1) связывает массу (заряд) космического тела с радиусом занимаемого им пространства, а уравнение (3) из статьи [10] связывает эффективную температуру в спектрах звезд с радиусом звезды (с ее массой):

T_eff = 4839.9r.                  (3)

Так как скорость света постоянна и не зависит от систем отсчета, то границу Вселенной – частицы можно описать следующим уравнением:

R_U = cT.               (4)

Здесь R_U  – радиус Вселенной, T – ее текущий возраст, c – скорость света.

Если радиус Вселенной увеличивается с постоянной (абсолютной) скоростью, то расширение самих космических тел и увеличение расстояний между телами за некоторый определенный промежуток времени ∆T равен относительной скорости и вычисляется:

∆R = R/T.               (5)

Здесь R размер пространства (расстояние между телами или радиус тела), T – возраст Вселенной, ∆R – скорость увеличения пространства R за промежуток времени ∆T.

Под абсолютной скоростью понимается увеличение радиуса Вселенной (со скоростью света), а под относительной – любой ее части. Когда мы рассматриваем расширение части Вселенной (части ее текущего радиуса), то необходимо взять соответствующую часть от скорости света.

Теперь используем уравнение (5) для вычисления возраста Вселенной по измеренному с помощью лазерной локации удалению Луны от Земли равному ∆R_E-M = 3.8 см/год. Возраст Вселенной при расстоянии Земля – Луна R_E-M = 3.844∙10¹⁰ см составляет:

T = R_E-M/∆R_E-M = 10.1∙10⁹ лет.                  (6)

Исследование [11] показало, что за последние 7.7 млрд. лет температура газа вокруг галактик увеличилась с 7∙10⁵ до 2∙10⁶ градусов. Если воспользоваться уравнением (3), то такое увеличение температуры газа произошло за последние T^* = 10.1∙10⁹(1 - (7∙10⁵/2∙10⁶)) = 6.6∙10⁹  лет, что несколько меньше указанного в статье [11] времени. Однако такую разницу возрастов можно объяснить разными подходами в измерении возрастов элементов Вселенной и возраста самой Вселенной.

Уравнения (4) и (5) описывают космологическое расширение в модели Вселенная - частица. При этом эффективная температура в спектрах звезд линейно увеличивается в зависимости от их возраста (или от радиуса звезды, или от ее массы). Смещение спектров звезд в процессе их эволюции эквивалентно их космологическому красному смещению – z_c и в этом случае важно знать возраст объекта наблюдения в момент излучения света (в данной модели равный возрасту Вселенной).

В существующих моделях Вселенной точно такое же (космологическое) красное смещение z_c объясняется «старением» света за время его движения от объекта наблюдения к наблюдателю.

Во всех моделях Вселенной значение космологического красного смещения z_c не «искажается» эффектом Доплера, так как оно не связано со скоростями.

Таким образом, модель Вселенная – частица – это эволюционирующая и расширяющаяся Вселенная и в ней все красные смещения зависят от возраста Вселенной. Существующие модели Вселенной стационарные (масса не изменяется и космические тела образуются при любом возрасте Вселенной) и расширяющиеся, поэтому красные смещения наблюдаемых объектов зависят от их расстояния до наблюдателя (то есть от времени движения света от объекта наблюдения к наблюдателю). Поскольку наблюдатель регистрирует фотоны, распространяющиеся с конечной скоростью, то необходимо учесть удаление наблюдателя от объекта наблюдения из-за расширения пространства за время движения света между ними. То есть в эволюционирующей и расширяющейся Вселенной к возрасту объекта наблюдения добавляется время путешествия света до наблюдателя, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Определение истинного возраста наблюдаемого объекта в расширяющейся Вселенной.

 

На рисунке 2 светлым кружком изображен наблюдаемый объект. Серый кружок – наблюдатель, до которого свет достиг бы за время T₁ в случае стационарной Вселенной. Черный кружок – наблюдатель в расширяющейся и эволюционирующей Вселенной.

За время движения света от объекта к наблюдателю, последний успел сместиться на некоторое расстояние ΔR₁ из-за расширения пространства, что потребовало дополнительного времени для движения света и «исказило» возраст объекта наблюдения на величину ΔT₁. В эволюционирующей Вселенной объект за время ΔT₁ также несколько изменится.

Воспользуемся уравнением (5) и с учетом размерности вычислим возраст Вселенной:

T = R₁/(∆R₁/T₁).               (6)

Добавочное расстояние составит:

∆R₁ = T₁R₁/T.                (7)

Тогда «искажение» возраста объекта будет:

∆T₁ = ∆R₁/c = T₁R₁/(cT) = T₁cT₁/(cT) = T₁(T₁/T).    (8)

Если возраст наблюдаемого объекта в стационарной Вселенной равен T₁, то в расширяющейся:

T₂ = T₁ + ∆T₁ = T₁(1 + (T₁/T)).         (9)

Так как T - возраст Вселенной, то выполняется условие T₁ < T, из которого следует T₂ < 2T₁.

Представим полученный результат на рисунке 3 в единицах возраста объекта относительно возраста Вселенной T₁/T. Выше уже отмечалось, что скорость расширения Вселенной вблизи ее границы T₁/T → 1 (~ 0.8 ÷ 1) приближается к скорости света, а так как наблюдатель также использует свет, то кривая 1 рисунка 3 стремится к T₂/T → 2. По этой же причине касательная 3 к кривой 1 на рисунке 3 имеет соответствующий вид.

В области пространства, близкой к наблюдателю, T₁/T ≈ 0 ÷ 0.2 скорость расширения Вселенной ничтожна по сравнению со скоростью света, поэтому касательная 4 к кривой 1 на рисунке 3 стремится в пределе к T₂/T = 1.

Из-за того, что скорость расширения Вселенной изменяется от 0 при T₁/T ≈ 0 ÷ 0.2 до скорости света при T₂/T = 1, возникает кривая 1 на рисунке 3.

Для наблюдателя время T₂/T – это время движения света от объекта наблюдения и для существующих космологических моделей это время равно времени «старения» света и возраста объекта наблюдения.

В модели Вселенной – частицы момент испускания света объектом наблюдения отражает его возраст T₁/T, а дальнейшее время путешествия света к наблюдателю роли не играет. В эволюционирующей Вселенной, в которой характеристики объектов зависят от их возраста важно знать именно T₁/T.

В современных космологических моделях также необходимо уточнить понятие «возраст объекта» T₁/T или T₂/T, так как возраст Вселенной и время путешествия света к наблюдателю не совпадают.

 

Рисунок 3. Сплошная кривая 1 – зависимость относительного возраста наблюдаемого объекта от его относительного возраста с учетом расширения. Пунктирная прямая 2 – зависимость T₂/T = 2T₁/T приведена для сравнения с кривой 1. Пунктирные прямые 3 и 4 – касательные к кривой 1 в точках 2 и 0 по оси T₂/T соответственно.

Изгиб зависимости по уравнению (9) и рисунку 3 связан с тем, что в модели Вселенная – частица относительная скорость расширения с возрастом уменьшается. Величина изгиба относительно зависимости T₂/T = 2T₁/T представлена на рисунке 4 и равна:

∆T₂/T = 2T₁/T – T₁/T – (T₁/T)² = (T₁/T)(1 – (T₁/T)).    (10)

 

Рисунок 4. Разница между кривой 1 и прямой 2 рисунка 3.

Точка перегиба кривой на рисунке 4 имеет координаты: T₂/T = 0.75; T₁/T = 0.25.

Здесь важно понять, что именно возраст звезды (возраст наблюдаемого объекта) T₁ входит в r в уравнении (3) и определяет эффективную температуру в спектре звезды и ее космологическое красное смещение. Кроме того, при согласовании теоретического красного смещения с наблюдением, необходимо связать его зависимость от T₂, а не от T₁, но тогда следует учитывать различия между T₂ и T₁.

В существующих космологических моделях по этой же причине искажается возраст объекта наблюдения, что напоминает «горизонт событий» для «черной дыры».

В статье [12] отмечается, что в прошлом было ускоренное расширение Вселенной, однако в данной статье показано, что такие выводы могут быть связаны с рассмотренным эффектом наблюдения при конечной скорости света и в расширяющейся Вселенной.

Рассмотренная выше оценка 6.6 млрд. лет, отличающаяся от 7.7 млрд. лет в статье [11], также может быть связана с рассмотренным здесь эффектом наблюдения. Если T₁ = 6.6 млрд. лет назад, то ему по кривой 1 рисунка 3 соответствует наблюдаемый относительный возраст T₂/T = (6.6/10.1)(1 + (6.6/10.1)) = 1.08 и возраст по общепринятой космологической модели T₂ – T₁ = 10.1(1.08 – (1 - 6.6/10.1)) = 7.41 млрд. лет назад. Полученный результат ближе к результату статьи [11].

По этой же причине возраст Вселенной в модели Вселенной – частицы равен 10.1 млрд. лет (T₁), тогда как в общепринятых космологических моделях возраст Вселенной подгоняется под 13.8 млрд. лет (T₂).

Научная новизна

Закон всемирного притяжения в полевой формулировке и дополненный второй компонентой, приводит к квантовой теории гравитации и позволяет не только просто и наглядно понять квантовую теорию, но и избежать табу на закон сохранения массы.

В отличие от современных космологических теорий, имеющих несколько подгоночных параметров и которые слабо связаны с космогонией и физическими теориями, модель Вселенной – частицы построена именно на фундаментальной теории гравитации, которая получила развитие при описании «кокона» поля Солнца и устройства солнечной системы, а также с привлечением электромагнитного взаимодействия для баланса полей во Вселенной и для объяснения эволюции всех космических тел (а не только звезд).

Отмеченный в статье [11] рост температуры газопылевых облаков хорошо объясняется предложенной эволюцией космических тел, выполненной на основе модели Вселенной – частицы.

Распространение космологии на космогонию позволяет рассматривать расширение Вселенной, не прибегая к красным смещениям спектра, связанным со скоростями движения объектов наблюдения. Кроме того, в отличие от горизонта событий, в модели Вселенная – частица рассмотрен эффект наблюдателя, связанный с учетом расширения Вселенной за время путешествия света от объекта наблюдения к наблюдателю.

Эффект наблюдателя хорошо объясняет «ускоренное» расширение Вселенной до значений T₁ /T < 0.25 (T₂/T < 0.75), отмеченное в статье [12] и «замедление» расширения Вселенной при T₁ /T > 0.25 (T₂/T > 0.75).

Модель Вселенной – частицы может быть чрезвычайно полезной для Геологии, Наук о Земле и Планетологи в нахождении физических законов эволюции Венеры, Земли и Марса, так как принципиально отличается от существующих космологических моделей, построенных на гипотетической Общей теории относительности.

Заключение

В полевой формулировкезакон всемирного притяжения выглядит лучше и позволяет дополнить его второй компонентой поля. Полученные свойства второй компоненты гравитационного поля представляют солнечную систему как квантовую гравитационную систему, а конечная скорость передачи гравитационного взаимодействия и волновая природа второй компоненты поля объясняют все уровни иерархии структуры солнечной системы.

В статье обращается внимание на то, что масса (гравитационный заряд) Солнца имеет полевой «кокон», который однозначно определяет всю иерархию и структуру планетарной системы вокруг него.

Новые свойства гравитационного поля привели к новой формулировке основ космогонии – эволюции космических тел, а двигаясь от нее позволяет создать новую космологию без подгоночных параметров.

Модель Вселенной – частицы органично включает в себя космогонию и позволяет распространить расширение (и рост массы тел с возрастом) не только на пространство между галактиками, но и на сами космические тела, а также наблюдать расширение непосредственно без использования красного смещения.

Описание Вселенной – частицы как «твердого» тела (поле считается несжимаемым) позволяет использовать эту модель в количественном описании геологической эволюции планет земной группы. И наоборот, хорошо изученная геологическая эволюция планеты Земля может оказаться полезной в формулировании новой космологической модели Вселенной.

Увеличение температуры газовых облаков естественным образом объясняется в модели Вселенная – частица.

В данной статье также рассмотрено влияние эффекта расширения Вселенной на возраст наблюдаемых объектов и расстояний до них. Это важный момент в понимании того, какую именно стадию в эволюции Вселенной видит наблюдатель.

1. Курков А.А. Новые фундаментальные константы // European Journal of Natural History. – 2011. – № 3. – С. 104–105.
2. Курков А.А. Относительность движения, учитывающая электромагнитные и гравитационные взаимодействия // European Journal of Natural History. – 2011. – № 3. – С. 105.
3. Курков А.А. Теория максвелла описывает солнечную систему // European Journal of Natural History. – 2011. – № 3. – С. 106–107.
4. Курков А.А. Новые фундаментальные константы и концепция вселенной // Народное хозяйство. Вопросы инновационного развития. – 2012. – № 3. – С. 5–11.
5. Курков А.А. Пространство – переносчик гравитационного взаимодействия // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2011. – № 10. – С. 35–37.
6. Курков А.А. Эмпирическая теория Вселенной: монография. ‒ М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 84 с.
7. Курков А.А. Гравитация в микромире // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 5. – С. 58-62.
8. Курков А.А. Эмпирическая квантовая теория гравитации: вычисление необходимых констант и применение в описании вселенной // Электронный периодический рецензируемый научный журнал «SCI-ARTICLE.RU». – 2021. – № 91 (март). – С. 72–97. https://sci-article.ru/stat.php?i=1615693533
9. Курков А.А. Излучение света космическими телами – свойство вселенной // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 6. – С. 70-74.
10. Курков А.А. Свойства Вселенной в ее модели как частицы // Электронный периодический рецензируемый научный журнал «SCI-ARTICLE.RU». – 2023. https://sci-article.ru/stat.php?i=1670648844
11. Yi-Kuan Chiang, Ryu Makiya, Brice Menard and Eiichiro Komatsu. The Cosmic thermal history probed by Sunyaev – Zeldovich effect tomography // The Astrophysical journal. – 10 October 2020. – 902:56. – 17 pp. https://doi.org/10.3847/1538-4357/abb403
12. Adam G. Riess, Lucas M. Macri, Samantha L. Hoffmann, at all. A 2.4% Determination of the Local Value of the Hubble Constant // arXiv: 1604.01424. – 9 Jun 2016.

Комментарии пользователей:

30.04.2023, 15:52 Цорин Борис Иосифович Отзыв: Очередной автор, который, не зная элементарный школьный курс физики и астрономии, роняет перлы уровня "Очевидно, что Солнце притягивает Луну существенно сильнее, чем Земля. Однако Луна остается спутником Земли. Это проблема инерции, которая классической механикой не решена", но лезет с развязностью совершенно невыносимой формулировать новые теории космического масштаба и космической же известно чего.

1.05.2023, 4:21 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Цорину Борису Иосифовичу И тебя с 1 мая! Я перечитал школьные учебники по физике в 1995 году и после этого приступил к своим исследованиям. Закон всемирного притяжения справедлив в любой формулировке и не нуждается в моих комментариях, но гравитационное поле заряда требует дальнейшего исследования. Получаются интересные результаты!? С уважением Курков А.А.

13.06.2023, 17:00 Умаров Борис Мирасович Отзыв: Вселенная состоит из галактик. Расширение вселенной, это разбегание галактик. Поэтому расширение вселенной надо рассматривать через жизнь и преобразования галактик.

14.06.2023, 3:28 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Умарову Борису Мирасовичу А галактики состоят из космических тел (гравитационных зарядов), поэтому расширение Вселенной рассматривается через свойства гравитационного поля. Читать статью не пробовали?

17.06.2023, 5:30 Умаров Борис Мирасович Отзыв: Кстати, вселенная лишь симулирует расширение, как бенгальские огни. Размер огня стабилизирован временем сгорания разлетающихся крупинок. Всё рождено, чтобы ,,процвесть и умереть,,. Размер вселенной стабилизирован временем существования разлетающихся галактик. Чтобы понимать расширение вселенной, надо знать, как преобразуются галактики из одного вида в другой. После много численных преобразований, галактики теряют массу и превращаются в астероиды, и дальше вселенной расширятся нечем. 13 миллиардов световых лет, это время жизни средней по величине галактики, это и есть постоянный размер вселенной. Возможно возраст вселенной триллионы лет. Вселенная есть, пока не израсходуется её энергетическое ядро, из которого рождаются галактики.

19.06.2023, 13:15 Цорин Борис Иосифович Отзыв: Андрей Андреевич, Борис Мирасович, знаете ли Вы анекдот, как в одну палату поселили двух людей, считающих себя Лениными?

19.06.2023, 14:01 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Умарову Борису Мирасовичу Похоже астрономия становится все чудесатее и чудесатее, причем отдельно от физики. Основания для этих чудес имеются?

19.06.2023, 14:14 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Цорину Борису Иосифовичу Психиатры за всю мою жизнь почему-то всегда присматривались ко мне, но при знакомстве с каким-то удивлением удалялись. Все-таки я не их клиент, по-видимому. Ильич и в физике наследил? Почему таким пенсионерам как я врачи не рекомендуют есть на ночь? Потому-что на завтрак есть будет нечего.

20.06.2023, 10:53 Цорин Борис Иосифович Отзыв: Андрей Андреевич, а Вы им свои статьи покажите.

20.08.2023, 9:49 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Учел Ваши замечания. Выставил еще две статьи в качестве разъяснения того, что было в предыдущих двух. Цорину Борису Иосифовичу Намекнул своему знакомому патопсихологу, что солнечную систему можно описать квантовой механикой. В ответ он заявил, что у него в уравнении Шредингера более 10 дополнительных членов, .... Он не вылезает из психиатрической клиники ... (но там не лечится).

29.03.2024, 19:22 Цорин Борис Иосифович Отзыв: Вы не про квантовую механику, Вы про линейную зависимость массы от времени расскажите врачам.

Оставить комментарий