Разделы: Астрономия, Физика, Образование, За горизонтом современной науки
Размещена 28.02.2025. Последняя правка: 28.02.2025.
Просмотров - 335

Космология на основе эмпирической полевой механики

Курков Андрей Андреевич

кандидат физико-математических наук

безработный

пенсионер

УДК 524.8 + 550.831.01

Введение

В статье [1] впервые выдвинута идея анализа изменения всех галактик во времени как единого процесса. В ней все доступные к тому времени галактики рассортированы по расстоянию от нас и разбиты на группы. Расстояние определялось по красному смещению в соответствии с современной космологической функцией z ~ f(r), что равносильно сортировке по времени r = ct (c – скорость света). Рассчитав скорость звездообразования в галактиках в солнечных массах в год, и разделив ее на объем шарового слоя, получена плотность звездообразования в галактиках в данную эпоху.

В нескольких точках и кривых этой статьи содержится история звездообразования во Вселенной, за что работа получила фундаментальное значение и ее признали фантастически красивой. Так статья признается современной наукой, однако космологическая функция z ~ f(r) не получена эмпирически, а барионная материя звезд в этой же космологии составляет около 6% всей материи Вселенной (по современной стандартной космологической модели ΛCDM материя звезд составляет примерно 0,8%).

Актуальность

Современные телескопы выведены на космические орбиты, что позволяет им фиксировать все более удаленные галактики и в большом количестве. Казалось бы, большая статистика наблюдательных данных позволит получить эмпирические законы звездообразования, однако современная космология, построенная на постулатах, приводит лишь к очередному «эффекту», только усложняя понимание устройства Вселенной [2]. Для анализа данных космических телескопов назрела необходимость в космологии, построенной на эмпирических законах полевой механики, так как гравитационное поле Земли, ближнего космоса и Вселенной едино.

Цели, задачи, материалы и методы

Продвижение механики в область высоких скоростей привело к понятию «динамическая масса» в релятивистской механике. Развитие теории электромагнитного поля и распространение идеи поля на гравитацию создало полевую механику, пригодную для описания Вселенной.

Величину и понятие «масса» в полевой механике определяют через потенциал поля: m = - W/c².

Если потенциал динамический, то масса также будет динамической. Классическая масса (которой мы традиционно пользуемся) определяется глобальным гравитационным потенциалом в местной области пространства [3]. Эти два понятия массы имеют условное различие, и условие состоит в длительности процесса, в течение которого наблюдается изменение массы. Очевидно, что при рассмотрении эволюции Вселенной масса образованная глобальным потенциалом станет переменной величиной, а динамической массой можно пренебречь из-за усреднения ее отклонений за время эволюции Вселенной.

На расстоянии R от заряда его потенциал равен: W = const/R. Из этого уравнения следует, что для исключения расходимости при R → 0 или R → ∞ заряд должен иметь конечные размеры в первом случае, а поле замкнутом и передаваться с конечной скоростью во втором случае.

Величина const из уравнения для потенциала определяет только радиальную составляющую поля (первую компоненту поля), которую можно непосредственно измерить в опыте (ε₀ – в опытах Кулона, γ₁ – Кавендиша). Вычислить константу для второй компоненты поля можно из взаимодействия соответствующего заряда со средой, так как это полевая компонента (μ₀ – для электромагнитного поля, γ₂ – для гравитационного поля) не имеющая собственного заряда. Константы обеих компонент поля определяют свойства среды и конечную скорость передачи поля разную по величине для электромагнитного – c = 1/(ε₀μ₀)^1/2 и гравитационного взаимодействия – υ_g = (γ₁γ₂)^1/2 = 13,41 км/с.

Анализ гравитационного поля Солнца выявил прямую связь заряда (m_Sun – массы Солнца) с его структурой волнового поля: m_Sun = γ₂λ₀, где λ₀ – длина основной гравитационной волны Солнца (имеет размерность линейного пространства).

Гравитационный потенциал Солнца состоит из двух энергетических уровней. На главном уровне расположен Юпитер с наклоном проекции оси вращения на плоскость эклиптики равном 0⁰. На втором уровне расположены планеты Сатурн, Уран и Нептун с проекциями оси вращения соответственно равными 30⁰, 90⁰ и 150⁰. Массы планет – гигантов предопределены потенциалом Солнца на их орбитах, а не произвольны. Орбиты планет земной группы подчиняются закону интерференции основной гравитационной волны Солнца, и по этой причине их суммарная масса не превышает массы одного уровня: m_l = m_Sun/K [4].

Из-за небольшой величины скорости передачи гравитационного поля по сравнению со скоростью передачи электромагнитного поля (скоростью света – c), Вселенная должна иметь иерархию структур, кратную константе структуры K = c/υ_g = 22351, с ограниченным числом уровней иерархии [5]. Наличие иерархии в структуре Вселенной исключает закон распада в виде гипотезы Хаббла, так как в этом случае Вселенная не однотипна (и постоянная распада не может быть константой), но каждая из структур может распадаться. Однако для закона распада Вселенная должна быть замкнута, должна быть чем-то целым – частицей.

Величина K = c/υ_g определена из простого физического смысла как отношение скоростей распространения двух фундаментальных полей. Эта величина получила название «константа структуры», так как в формировании структур всех уровней иерархии Вселенной участвуют оба эти фундаментальных поля, но с разной степенью вклада каждого из них. Например, в описании атома используется постоянная тонкой структуры α, которая эквивалентна 1/α ≈ K^1/2, а в описании Вселенной (как будет показано ниже) отношение количества фотонов к количеству барионов в единице космического пространства равно N_γ/N_b = K² [3, 4 и цитированная там литература].

Как постоянная Планка (h) стала критерием, разграничившим область классической механики и квантовой, так и радиус тела больший его собственной длины основной гравитационной волны (r_i > λ_0i) отделяет механику Ньютона от квантовой гравитации. При r_i < λ_0i вступает в силу взаимодействие тел выступающими за их размеры полями или формирование на этом волновом поле структур: планетных систем, ассоциаций звезд, галактик и т.д., что служит условием применения волновой (квантовой) гравитации.

Полевая механика отличается от квантовой гравитации тем, что она учитывает вклад электромагнитного и гравитационного фундаментальных полей. Вклад этих полей может быть различным в разных ситуациях, что отражается введением ядерного, слабого или любого другого поля. Так как константы, отражающие свойства гравитационного и электромагнитного поля вычислены из наблюдений, то необходимости в других полях не существует.

Определение массы через глобальный гравитационный потенциал и найденные свойства гравитационного поля позволяют применить полевую механику к созданию космологии основанной на эмпирических законах. С учетом достижений волновой гравитации и полевой механики распространим гипотезу Хаббла на космологию и преобразуем ее в закон расширения, как свойство Вселенной. В таком виде закон расширения распространяется на все космические тела [3].

Преобразование гипотезы Хаббла в закон расширения Вселенной стало возможным после прояснения физического смысла гравитационного поля как волнового пространства, и после создания основ новой механики – полевой механики.

При исследовании галактик Хаббл сопоставил измеренные расстояния до соседних галактик со скоростями их удаления от наблюдателя и выяснил, что чем дальше от нас находится галактика, тем с большей скоростью она удаляется. Это «разбегание» Вселенной с нарастающей скоростью по мере удаления от точки наблюдения получило название гипотезы Хаббла: υ = Hr, где υ – скорость удаления галактики от наблюдателя, r – расстояние до нее, а H – постоянная Хаббла, определяемая из наблюдений.

Если скорость разбегания галактик связана с расстоянием dr/dt = υ, то исходное уравнение приобретает вид: dr/r = Hdt. Решением полученного уравнения будет: r = r₀e^Ht, при условии, что H – константа.

Это решение уравнения Хаббла описывает расширение пространства. При его выводе использованы уравнения движения тела классической механики. Однако в полевой механике и волновой (квантовой) гравитации тела разделены полем, а не пространством, а масса и «пространство» линейно связаны между собой. Если в классической механике гипотеза Хаббла трактуется как ускоренное разбегание тел в пространстве по необъяснимой причине, то в полевой механике физический смысл состоит в росте массы тел, а вместе с пропорциональным массе ростом пространства происходит смещение спектров излучения тел.

Из полевой механики следует, что хорошей моделью Вселенной будет Вселенная как частица, так как ее единой внутренней средой будут элементы масса (заряд) – гравитационное поле, а общая граница  определена скоростью передачи электромагнитного поля (скоростью света).

По принципу подобия гипотеза заряд – поле становится хорошим принципом организации не только Вселенной и ее элементов, но и всего Мироздания.

Если границы Вселенной в модели Вселенная – частица расширяются со скоростью света:

r = ct,                                                                  (1)

то «постоянная» Хаббла будет изменяться от возраста Вселенной по закону: H = (1/r)(dr/dt) = (1/ct)(dct/dt) = 1/t.

Здесь r – текущий радиус Вселенной, t – текущий возраст Вселенной и c – абсолютная скорость расширения Вселенной.

Зная скорость удаления какого-либо тела от другого тела и расстояние между ними, можно вычислить возраст этих тел и Вселенной.

Например, измерения в течение 30 лет размера главной полуоси (a) орбиты Луны и ее увеличения за год (da/dt) составляют [6]: a = 384402 км и da/dt = 38,2±0,7 мм/год. В этом случае возраст Вселенной вычисляется простым делением расстояния Земля – Луна на приращение этого расстояния и составляет t₀ ≈ 10,1 млрд. лет.

В соответствии с моделью это не только возраст Вселенной, но и всех космических тел местной области космического пространства, так как Вселенная эволюционирует своими элементами по единым физическим законам.

Из теории волновой гравитации следует, что планеты земной группы существуют на орбитах от интерференции основной гравитационной волны Солнца. Тогда порядок интерференции будет определять не только орбиты этих планет, но и количество их спутников: у Марса – 2, у Земли – 1, у Венеры и Меркурия спутников нет. Из-за условий своего существования спутники планет земной группы обладают исключительной особенностью – их массы сопоставимы с массами их центральных тел. Массы спутников планет – гигантов (и массы самих планет – гигантов как спутников Солнца) кратны константе структуры K к массе своего центрального тела.

Зная возраст Земли, ее радиус (R_E = 6371 км), вычисляем скорость ее расширения: dR_E ≈ 0,63 мм/год, что хорошо согласуется с современными оценками скорости расширения по моделям расширяющейся Земли. Также можно вычислить и прирост массы Земли, зная ее массу.

В полевой механике по аналогии с константой Планка получена «константа гравитационного излучения», эквивалентная моменту импульса тела массой M: h_g = pλ₀ = Mυ_gλ₀ = M²(γ₁/γ₂)^1/2. Это уравнение можно использовать для расчета замедления вращения Земли (длительности суток). В этой формуле линейно от возраста изменяется только масса, поэтому длительность суток увеличивается по параболе.

Кроме эволюции скорости вращения Земли можно получить закон эволюции длительности года (в днях) от возраста Земли как отношение линейного увеличения радиуса орбиты планеты к параболическому увеличению длительности суток: τ_E ~ (dR_Et)/(dM_Et)² ~ 1/t.

Полученный закон эволюции скорости вращения планеты и количества дней в году хорошо согласуются с наблюдательными данными за последние несколько миллиардов лет [7].

Удаление Луны от Земли (замедление вращения Земли и уменьшение дней в году) современная наука объясняет приливной диссипацией, но в этом случае возраст лунной орбиты по разным данным прогнозируется от 1,5 млрд. лет до почти 4 млрд. лет. Для согласования столь разных датировок можно придумывать бесконечное число моделей, начиная от дат образования Луны, изверженной Землей ударом астероида, до манипулирования  различными геометриями океана. Уже пора понять, что приливная диссипация, построенная на классической механике, принципиально не работает и требуется дальнейшее развитие самой механики (волновая гравитация, полевая механика).

Возраст Вселенной в современной космологии ориентирован на данные наблюдений и гипотезу Хаббла и составляет 13,8 млрд. лет, что несколько больше возраста полученного в полевой механике. Возраст формирования планет и Солнца ориентирован на возраст самых древних пород, зарегистрированных на них. В результате возраст планет и Солнца более чем в два раза меньше возраста по модели Вселенная – частица. Эти расхождения возрастов по моделям связаны с тем, что современная наука генерировала теории «на каждый случай», а не развивала механику. О применении полевой механики и объяснении полученных расхождений пойдет речь ниже.

В классической механике уравнение для черной дыры получают из равенства силы притяжения центробежной силе. При орбитальной скорости, равной скорости света υ = c, связь массы M (заряда) с радиусом r имеет вид: M = 2rc²/γ₁.

В полевой механике (также как и в Общей теории относительности) это уравнение имеет несколько иной вид: M = rc²/γ₁, так как учитываются обе компоненты поля вместе.

Современные оценки массы Вселенной и ее радиуса показали плохое согласие с гипотезой Хаббла, но очень хорошее согласие с моделью Вселенная – частица и законом расширения Вселенной r = ct (линейное увеличение линейных размеров). Здесь r – радиус Вселенной имеет размерность линейного пространства Евклида, но физический смысл пространства – это волновое гравитационное поле.

В современной науке массы и размеры космических тел полагаются неизменными, а гипотеза Хаббла трактуется только как разбегание галактик в пустом, математическом пространстве. На расширение самих галактик, скоплений звезд и космических тел гипотеза Хаббла не распространяется.

В модели Вселенная – частица закон расширения распространяется не только на любые расстояния между телами, но и на расширение самих тел, так как описывает свойства гравитационного поля, внутреннего поля Вселенной.

Из уравнения для черной дыры получаем важное следствие M ~ r, – масса (заряд) занимает строго определенное линейное пространство, которое линейно увеличивается, соответственно линейно с возрастом растет масса.

Если уравнение для черной дыры, умножить и разделить на квадрат радиуса Вселенной M ~ r(ct)²/(ct)² ~ r³/t² и выполнить преобразование ρ ~ M/r³ ~ 1/t² получаем, что плотность материи Вселенной ρ уменьшается обратно пропорционально квадрату возраста.

Подставим уравнение, связывающее массу с длиной волны основного гравитона M = γ₂λ₀ в уравнение для черной дыры, и выполним следующие преобразования: λ₀/r = c²/(γ₁γ₂) = c²/υ_g² = K².

Если предположить, что λ₀ и r характерные расстояния до центров гравитационного и электромагнитного зарядов эквивалентны отношению количества фотонов N_γ к количеству барионовN_b в единице пространства, то получим «уравнение баланса» двух полей: λ₀/r = N_γ/N_b = c²/υ_g² = K² ≈ 5∙10⁸.

Полевая механика и уравнение баланса позволяет получить законы светимости космических тел без исследования ядерных процессов в них.

Рассмотрим константу N_γ/N_b = K² для обоснования светимости любого космического тела, а не только звезды. Для этого вычислим количество света испускаемого космическим телом. При этом учтем увеличение линейных размеров пространства, и массы тел во времени.

Количество фотонов, излучаемых космическим телом, связано со спектральной светимостью тела N_γ, величиной его поверхности R² (R – радиус космического тела), эффективной температурой излучения T_eff в максимуме спектра излучения и временем свечения t, соотношением: N_γ = dN_γR²t ≈ T_eff³R²t, а количество фотонов в единице объёма космического пространства равно: N_γ ≈ T_eff³R²t/r³. Здесь r - радиус объёма космического пространства.

Условность выбора объёма космического пространства позволяет упростить формулу, если воспользоваться правилом пропорциональности r ~ R, так как тело и пространство вокруг него расширяются пропорционально: N_γ ≈ T_eff³ t/R.

Количество барионов в том же объёме пространства определяется массой тела: N_b ≈ M.

Для оценок использованы усреднённые параметры звезд главной последовательности в единицах относительно Солнца:

(N_γ/N_b)/(N_γS/N_bS) = T_eff³/(RM) = 1.                                 (2)

Здесь T_eff, M и R – параметры космического тела в относительных единицах к параметрам Солнца, а для которого приняты следующие значения параметров: T_Suneff = 5770 K, M_Sun = 1.99×10³³ г и r_Sun = 6.96×10¹⁰ см [8].

Результаты расчета светимости космических тел по уравнению (2) представлены зависимостью от относительной температуры звезды на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Относительная светимость звезды в зависимости от эффективной температуры в спектре ее излучения. Точки – расчет по уравнению (2) для каждого класса звёзд главной последовательности. Пунктирная линия – прогноз для любого космического тела.

На рисунке 2 представлено уравнение регрессии, полученное методом наименьших квадратов, по данным эмпирической зависимости эффективной температуры в спектре излучения звезды от ее радиуса. Регрессия получена в виде линейной зависимости, проходящей через начало координат:

T_eff = 0,838R.                                            (3)

Зависимость отлично описывает наблюдательные данные, так как коэффициент детерминации полученной регрессии высокий R² = 99,1%.

 

Рисунок 2. Зависимость эффективной температуры звезды от её радиуса. Точки – исходные данные. Линия – линейная регрессия проведена через начало координат.

Наилучшей проверкой модели является прогноз, поэтому применение уравнения (3) в области планет будет интересен, тем более что в предлагаемой модели Вселенной рассматривается светимость космических тел всех масс и размеров, а не только звезд.

В таблице 1 приведены параметры некоторых избранных космических тел: планет-гигантов, Земли и тела с эффективной температурой в спектре, равной 2,73 К (для этой температуры соответствующая строка помечена M*).

Таблица 1. Параметры избранных космических тел

Для космических тел в таблице 1 в скобках указан соответствующий прогноз. Сравнение температуры по прогнозу с наблюдением для планет – гигантов показывает хорошее согласие и тем лучше, чем дальше планета от Солнца. Для Земли температура прогноза значительно меньше наблюдаемой, что связано с обогревом планеты Солнцем. Из этого следует, что Земля обладает слабым собственным источником тепла, а излучает то тепло, которое получило от Солнца.

Параметрам космического тела, имеющего эффективную температуру фонового излучения T_eff = 2,73 К, соответствует следующая масса и радиус в метрических единицах: M* ≈ 6,6×10²⁵ грамм; R ≈ 2240 километров. Полученным параметрам хорошо соответствуют массы и размеры спутников планет.

Определение фоновое излучение в современной космологии отражает увеличение длины волны излучения («старение» света) из-за расширения Вселенной.

Таким образом, в модели Вселенная – частица фоновое излучение объясняется светимостью этих самых маленьких космических тел, причем не освещаемых соседними звездами. Таких объектов во Вселенной должно быть максимальное количество.

Так как модель Вселенной работает для всех космических тел, то можно утверждать, что красное смещение в спектрах звезд линейно связано с возрастом, в соответствии с законом T_eff ≈ r(t) (рисунок 2).

В предложенной модели Вселенной длина волны света не должна увеличиваться в процессе расширения («стареть»), но при эволюции космических тел их массы линейно увеличиваются с возрастом, а также увеличиваются их радиусы и расстояния между ними. В результате спектры звезд пропорционально смещаются в область коротких волн (рисунок 2). Тогда при наблюдении удаленных объектов мы видим «красное смещение» линий излучения. Если учесть рост массы космических тел в процессе эволюции, то получится, что легкие тела присутствуют не только в ближнем космосе, но и в дальнем. В этом случае так называемое фоновое излучение – это излучение легких космических тел и оно исходит из всего объема Вселенной, а не только от узкой очень далекой области космоса. Большой объем космоса (большое количество малых тел) из которого идет фоновое излучение объясняет и его высокую интенсивность.

Модель Вселенная – частица – это динамично эволюционирующая, расширяющаяся Вселенная. В ней при расширении эффективная температура в спектрах звезд линейно увеличивается с возрастом (также как радиус или масса), поэтому смещение спектров звезд при эволюции эквивалентно их космологическому красному смещению – z_c. В этом случае важно знать возраст объекта наблюдения в момент излучения света, равный возрасту Вселенной. Уравнение (1) линейно связывает массу (заряд) космического тела с радиусом занимаемого им пространства, а уравнение (3) линейно связывает эффективную температуру в спектрах звезд с радиусом звезды (или с ее массой).

Границу Вселенной – частицы описывают уравнением (1) и ее радиус увеличивается с постоянной (абсолютной) скоростью. Расширение самих космических тел и увеличение расстояний между ними за некоторый определенный промежуток времени dt равен относительной скорости и вычисляется:

dr/dt = r/t.                                                 (4)

Здесь r размер пространства (расстояние между телами или радиус тела), t – текущий возраст Вселенной, dr – скорость увеличения пространства r за промежуток времени dt.

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.

В современной модели Вселенной масса постоянна, а космические тела образуются практически при любом возрасте Вселенной. При этом по необъяснимой причине Вселенная расширяется, а красные смещения зависят от времени движения света от объекта наблюдения к наблюдателю (то есть от расстояния до наблюдателя). 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 («эффект наблюдателя»), как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Определение истинного возраста наблюдаемого объекта в расширяющейся Вселенной. Светлым кружком изображен наблюдаемый объект. Серый кружок – наблюдатель, до которого свет достиг бы за время t₁ в случае не расширяющейся Вселенной. Черный кружок – наблюдатель в расширяющейся, эволюционирующей Вселенной.

За время движения света от объекта к наблюдателю, последний успел сместиться на некоторое расстояние dr₁ из-за расширения пространства, что потребовало дополнительного времени для движения света и «исказило» возраст объекта наблюдения на величину dt₁.

Воспользуемся уравнением (4) и вычислим возраст Вселенной t = r₁/(dr₁/t₁). При возрасте Вселенной t (равном 10,1 млрд. лет) и добавочном расстоянии dr₁ = t₁r₁/t «искажение» возраста объекта составит («эффект наблюдателя»): dt₁ = dr₁/c = t₁r₁/(ct) = t₁ct₁/(ct) = t₁(t₁/t).

Если возраст наблюдаемого объекта в стационарной Вселенной равен t₁, то в расширяющейся Вселенной он увеличится на dt₁: t₂ = t₁+dt₁ = t₁(1+ t₁/t).

Если t - возраст Вселенной, то выполняется условие t₁ < t, из которого следует t₂ < 2t₁.

Представим полученный результат на рисунке 4 в единицах возраста объекта относительно возраста Вселенной t₁/t.

 

Рисунок 4. 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.

Выше уже отмечалось, что скорость расширения Вселенной вблизи ее границы t₁/t → 1 (~ 0,8÷1) приближается к скорости света. По этой причине касательная 3 к кривой 1 на рисунке 4 стремится к t₂/t → 2.

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 4 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 t₁/t → 1, возникает кривая 1 на рисунке 4.

Для наблюдателя время t₂/t – это время движения света от объекта наблюдения и для современной космологической модели это время равно времени «старения» света и возраста объекта наблюдения.

В модели Вселенная – частица 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 из-за расширения.

Изгиб кривой 1 рисунка 4 связан с тем, что в модели Вселенная – частица относительная скорость расширения с возрастом уменьшается.

В модели Вселенная – частица важно знать возраст звезды (момент испускания света) t₁, так как именно этот момент определяет эффективную температуру в спектре звезды и скорость ее удаления от наблюдателя, то есть полное красное смещение z.

В модели ΛCDM красное смещение не соответствует возрасту объекта, так как определяется «старением света» за его «время в пути». Кроме того, по этой космологической модели звезды формируются в течение всей эволюции Вселенной.

Для согласования моделей необходимо связать «время в пути» t₂ (учитывающем «эффект наблюдателя») с возрастом объекта t₁, то есть показать различия между t₂ и t₁.

Наблюдаемое астрономами красное смещение в спектрах звезд может иметь разную природу. Рассмотрим три причины красного смещения: z_c – космологическое, z_r – релятивистское и z_g – гравитационное. Когда причины сочетаются, тогда величина наблюдаемого красного смещения выражается следующим образом: 1+z = (1+z_c)(1+z_r)(1+z_g).

В общепринятой космологии природа космологического красного смещения связана со «старением» света в результате расширения Вселенной за время движения от объекта к его наблюдателю.

В рассматриваемой модели Вселенная – частица красное смещение связано со сдвигом эффективной температуры в спектре излучения тела из-за линейного роста его массы и размера в процессе эволюции. При постоянной абсолютной скорости расширения границ Вселенной, относительная скорость расширения уменьшается с возрастом, поэтому в предлагаемой космологии уравнение для космологического красного смещения имеет вид: z_c = υ/c = r₁/ct = t₁/t. Здесь возраст наблюдателя вычислен ранее и равенt = 10,1 млрд. лет, r₁ – расстояние до объекта наблюдения, t₁ – время движения света от объекта наблюдения к наблюдателю.

Для удаленных объектов необходимо учесть релятивистский фактор, связанный со скоростью источника: z_r = (1+ υ/c)(1– (υ/c)²)^-1/2 – 1 = (1+ t₁/t)(1 – (t₁/t)²)^-1/2 – 1.

Гравитационное красное смещение проявляется, когда наблюдатель расположен в точке с меньшим гравитационным потенциалом, чем источник. В классической механике этот эффект рассматривается как энергетические затраты фотона на преодоление гравитации, что приводит к увеличению длины волны. Наблюдатель на большом расстоянии от тела радиуса r и массой M обнаружит красное смещение, равное: z_g = (γ₁M)/(rc²). Радиус космического тела и его масса в процессе эволюции увеличиваются линейно, следовательно, величина гравитационного красного смещения для звезд ГП остается неизменной. Так как даже у белых карликов гравитационное красное смещение доходит до 10^-3, то и для звезд ГП им можно пренебречь.

В итоге имеем: z = (1+ z_c)(1+ z_r) – 1 = (1+ t₁/t)(1+ t₁/t)(1– (t₁/t)²)^-1/2 – 1 и после упрощения:

z = (1+ t₁/t)^3/2(1– t₁/t)^-1/2 – 1.                                  (5)

Зависимость z ~ f(t₁) представлена кривой 1 на рисунке 5. Здесь красное смещение зависит только от возраста объекта наблюдения, так как излучение объекта характеризуется именно этим моментом в его эволюции, и оно не изменяется в процессе движения света к наблюдателю. Для кривой 1 по ординате на рисунке 5 отложено время t₁ при условии, что современный возраст Вселенной t = 10,1 млрд. лет. Так как в модели Вселенная – частица нет постулата сохранения массы (но не материи), то это приводит к реалистичной (по массе и размеру) начальной Вселенной без сингулярности.

Для кривой 3 рисунка 5 на оси ординат отложен возраст объекта t₂ при условии, что современный возраст Вселенной t = 10,1 млрд. лет, но в красном смещении спектра излучения объекта используется модель Вселенная – частица.

Кривая 2 рисунка 5 представляет связь красного смещения в спектре наблюдаемого объекта с его возрастом по модели ΛCDM.

 

Рисунок 5. Зависимость возраста объекта от наблюдаемого красного смещения по следующим моделям: кривая 1 – возраст объекта t₁~ f(z) по модели Вселенная – частица; кривая 2 – возраст объекта по современной космологической модели ΛCDM; кривая 3 – по модели Вселенная – частица, если под возрастом объекта полагать «время в пути» t₂ ~ f(z).

Волновая (квантовая) теория гравитации получена путем распространения идеи заряд-поле Фарадея-Максвелла на солнечную систему. Теория выявила линейную связь заряда (массы) с длиной его основной гравитационной волны, имеющей размерность линейного пространства. Если Ньютон постулировал понятие массы, то в полевой механике, благодаря волновой квантовой теории гравитации, величина массы тела определена потенциалом поля в местной области пространства. Такое развитие механики позволяет осуществить переход от идеи заряд-поле к зависимости масса-пространство и распространить полевую механику на космологию. В этом случае масса образованная потенциалом Вселенной станет переменной величиной линейно зависящей от скорости ее расширения.

Полевая механика приводит к модели Вселенная – частица, внутреннее пространство которой составляет гравитационное поле, границы расширяются со скоростью света, а структура связана с константой равной отношению скоростей электромагнитного поля и гравитационного. Баланс двух фундаментальных полей в такой Вселенной определяется отношением количества фотонов к количеству барионов в единице объема космического пространства. Такая модель позволила получить законы эволюции Вселенной, звезд и любого космического тела как элемента Вселенной. Кроме того, расширение Вселенной и рост ее массы исключает сингулярность на начальном этапе ее эволюции. Вселенную – частицу можно также предложить в качестве элемента Мироздания.

Так как законы полевой механики получены в земных условиях и на данных устройства солнечной системы, но перенесены на Вселенную в целом, то теперь законы общие для Вселенной следует распространить на космические тела и проверить их справедливость. В результате общие законы Вселенной положены в основу теоретической планетологии и на их основе получены законы эволюции Земли (и планет земной группы): эволюции длительности суток, эволюции числа дней в году. Волновая гравитация хорошо описала эволюцию механических параметров Земли на основании предсказанной скорости расширения планеты и скорости ее удаления от Солнца.

Замкнутость и единое пространство Вселенной позволили показать в ней баланс между электромагнитным и гравитационным полем, при котором излучение света космическими телами происходит на основании общего для Вселенной закона. В результате применения этого баланса к звездам Главной последовательности получен закон связи температуры в максимуме спектра звезды (или любого космического тела) от ее радиуса (или массы), что объясняет космологическую составляющую красного смещения в спектрах звезд в процессе их эволюции. Другой составляющей красного смещения служит эффект Доплера из-за расширения пространства и роста массы. Обе составляющие красного смещения связаны с эволюцией космического тела, с возрастом Вселенной. Наблюдатель всегда представляет собой последний момент эволюции Вселенной, но регистрируя свет с любого направления, учитывая его конечную скорость распространения, можно проследить эволюцию космических тел во времени  по красному смещению их спектров излучения. Даже Солнце мы видим примерно на 8,7 минут моложе нас.

В модели Вселенная – частица фоновое излучение объясняется светимостью самых маленьких космических тел. Таких объектов во Вселенной должно быть максимальное количество.

В модели Вселенной основанной на полевой механике длина волны света не увеличивается в процессе расширения, но при эволюции космических тел их массы линейно увеличиваются с возрастом, а также увеличиваются их радиусы и расстояния между ними. В результате спектры звезд пропорционально смещаются в область коротких волн. Тогда при наблюдении удаленных объектов мы видим «красное смещение» линий излучения. Если учесть рост массы космических тел в процессе эволюции, то получится, что легкие тела присутствуют не только в ближнем космосе, но и в дальнем. В этом случае фоновое излучение – это излучение легких космических тел и оно исходит из всего объема Вселенной, а не только от узкой очень далекой области космоса. Большой объем космоса (большое количество малых тел) из которого идет фоновое излучение объясняет и его высокую интенсивность.

В современной космологии красное смещение в излучении звезд объясняется «старением» света при расширении пространства Вселенной в соответствии с гипотезой Хаббла. Так повелось с тех пор, когда было открыто фоновое излучение и потребовалось объяснение его происхождения.

Современная наука считает общепринятую космологию построенной на наблюдательных данных, забывая, что пространство, масса и др. – это постулированные понятия из классической механики, которые не получили современного обоснования. Современные теоретики предпочитают сами конструировать природу, для ее кропотливого изучения у нас нет времени. Однако теории «на каждый случай» приводят только к «эффектам» разного рода, а также к отдельным теориям для описания галактик, или звезд, или планет.

В статье рассмотрен «эффект наблюдателя», который приводит существенному и нелинейному увеличению наблюдаемого возраста звезд во Вселенной. В модели со «старением» света это приводит к искажению эволюции Вселенной: эффекту Сюняева - Зельдовича, аномальному распределению квазаров по возрасту, наличию оптимального возраста в звездообразовании.

При попытке подогнать возраст Вселенной в модели ΛCDM под наблюдаемый пришлось увеличить его до 13,8 млрд. лет (в модели Вселенная – частица он равен 10,1 млрд. лет), а расстояния до близких звезд увеличить в несколько раз. Такая подгонка привела к перечисленным выше эффектам.

Научная новизна

Полевая механика получена путем дальнейшего развития механики, с учетом существующих теорий. Распространение механики на устройство солнечной системы позволило обобщить понятия масса и пространство, и раскрыло ее применение в описании Вселенной от мега- до микро-уровня, а также на ее основе сформулировать модель Вселенной – частицы.

В модели  Вселенная – частица получен ряд эмпирических законов Вселенной:

• закон расширения Вселенной;
• законы эволюции космических тел;
• закон увеличения эффективной температуры в спектре звезд от возраста.

Показано, что фоновое излучение обязано светимости космических тел малой массы.

При этом утрачено привычное постоянство массы, стационарность и абсолютность пространства.

Для модели Вселенная – частица характерна высокая динамичность эволюции. Так ранней Вселенной характерны компактные, плотные, очень яркие объекты со спектрами излучения, сильно сдвинутыми в красную область.

1. Lilly S.J., Fevre O. Le, Hammer F. and Crampton David. The Canada-France redshift survey: the luminosity density and star formation history of the universe to z ~ 1 // The astrophysical journal. – 1996 (March 20). – 460. – p. L1-L4.
2. Madau Piero and Dickinson Mark. Cosmic Star-Formation History // Annual Review of Astronomy and Astrophysics. – 2014 (August). – Vol. 52. – p. 415-486. https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081811-125615 (дата обращения: 14.02.2025).
3. Курков А.А. Свойства среды определяют вторую компоненту гравитационного поля и число Авогадро. https://sci-article.ru/stat.php?i=1733820611 (дата обращения: 14.02.2025).
4. Курков А.А. Эмпирическая теория Вселенной: монография. ‒ М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 84 С.
5. Статьи пользователя Курков Андрей Андреевич https://sci-article.ru/polzstatall.php?email=10647 (дата обращения: 14.02.2025).
6. Bills Bruce G. and Ray Richard D. Lunar orbital evolution: a synthesis of recent results // Geophysical research letters. – 1999 (October 1). – Vol. 26. – № 19. – p. 3045-3048.
7. Курков А.А. Эмпирические физические законы о возрасте Земли и эволюции ее параметров: замедлении скорости вращения и уменьшении количества дней в году // Sci-article.ru. – 2021 (февраль). – № 90. – с. 51-61. URL: https://sci-article.ru/stat.php?i=1612852542 (дата обращения: 14.02.2025).
8. Курков А.А. Свойства Вселенной в ее модели как частицы. URL: https://sci-article.ru/stat.php?i=1670648844 (дата обращения: 17.02.2025).

Рецензии:

2.03.2025, 12:38 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия: В статье "Космология на основе эмпирической полевой механики" автор в новизне пишет "В модели Вселенная – частица получен ряд эмпирических законов Вселенной: закон расширения Вселенной; законы эволюции космических тел; закон увеличения эффективной температуры в спектре звезд от возраста". Однако, 1) Закон Хаббла (закон расширения Вселенной) считается первой наблюдательной основой расширения Вселенной и одним из доказательств, наиболее часто приводимых в поддержку модели Большого взрыва - [Wikipedia]. 2) Закон эволюции космических тел - это процессы образования галактик и звезд. В настоящее время благодаря технологическому прогрессу можно наблюдать некоторые аспекты этих процессов во многих частях нашей галактики. Эти наблюдения подтверждают теорию звездообразования из холодных скоплений, которые нагреваются гравитацией и давлением - [https://www.sociostudies.org/almanac/articles/cosmic_evolution_and_universal_evolutionary_principles/].3) Закон увеличения эффективной температуры в спектре звезд от возраста - Эффективная температура относится к температуре поверхности звезды, которая определяется на основе ее спектрального распределения энергии и предположения, что звезды излучают в космос как черное тело. Для оценки эффективной температуры используются различные методы, такие как измерение детального спектрального распределения энергии, нахождение длины волны максимальной интенсивности в спектре, сравнение потока звезды в различных диапазонах длин волн или анализ линий поглощения в спектре звезды [https://www.sciencedirect.com/topics/computer-science/effective-temperature]. Поскольку температура звезды определяет, какие линии поглощения присутствуют в ее спектре, эти спектральные классы являются мерой температуры ее поверхности. Существует 7 стандартных спектральных классов (от самого горячего до самого холодного, обозначаются O, B, A, F, G, K).

4.03.2025, 0:06 Макарова Наталья Александровна
Рецензия: В научной статье автора Куркова Андрея Андреевича на тему Космология на основе эмпирической полевой механики описаны актуальность, цели, задачи, материалы и методы. Однако в научной новизне указаны,в модели Вселенной получен ряд эмпирических законов Вселенной: закон расширения Вселенной; законы эволюции космических тел; закон увеличения эффективной температуры в спектре звезд от возраста. Закон расширения Вселенной (Закон Хаббла) по данным Википедии считается первой наблюдательной основой расширения Вселенной и одним из доказательств модели Большого взрыва, т.е. данное утверждение не целесообразно считать научной новизной. Два следующих закона также имеют описание в Википедии. Таким образом статья может быть опубликована в журнале при исправлении известных данных.

30.03.2025, 17:40 Белых Сергей Анемподистович
Рецензия: Я Белых Сергей Анемподистович! Рекомендую статью Куркова Андрея Андреевича к публикации!



Комментарии пользователей:

24.03.2025, 8:56 Нечаев Алексей Вячеславович Отзыв: Уважаемый Андрей Андреевич! Современной наукой признается, что все элементы произошли от водорода. Ответьте, пожалуйста, на вопросы. Имеют ли место ветры и течения из водорода и можно ли их обнаружить? Куда движется водород в Солнечной системе - из ядер или в ядра? Являются ли ядерные взаимодействия гравитационными? Что является источником излучения гравитационных волн? С уважением!

31.03.2025, 20:46 Цорин Борис Иосифович Отзыв: "Гравитационный потенциал Солнца состоит из двух энергетических уровней. На главном уровне расположен Юпитер с наклоном проекции оси вращения на плоскость эклиптики равном 0. На втором уровне расположены планеты Сатурн, Уран и Нептун с проекциями оси вращения соответственно равными 30, 90 и 150. Массы планет – гигантов предопределены потенциалом Солнца на их орбитах, а не произвольны" - дальше этого можно не читать.

1.04.2025, 9:08 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Нечаеву Алексею Вячеславовичу. Уточню. Из водорода в звездах образуется дейтерий. Дальнейший синтез ядер идет в основном благодаря магическим ядрам и в некоторой степени водорода до образования ядра железа. Участие нейтронов в ядерном синтезе пока туманно. Ядро углерода имеет некоторые особенности, с которыми связывают синтез ядер тяжелее железа. Все это давно известные сведения. Факт, что звезды и планеты теряют свои оболочки, остальное мне не известно. Максвелл показал, что электромагнитное поле имеет две компоненты: электрическая – закон Кулона, магнитная связана с наличием поля. Аналогичная ситуация с гравитацией. Когда в атоме сравнивают электрическую (по закону Кулона) силу и гравитационную (по закону Всемирного притяжения), действующую на электрон со стороны ядра, то допускают ошибку, полагая гравитацию слабой. Ошибка в том, что не учитываются поля. Вторая ошибка здесь в том, что гравитационное поле связано с массой, а электромагнитное поле – с электрическим зарядом. В атоме участие электромагнитного взаимодействия и гравитационного происходит на равных, но в ядерных взаимодействиях – это соотношение другое, поэтому его выделили отдельным взаимодействием. Меня перестали устраивать такие понятия как «излучение» и «гравитационная волна», а также «световая волна» в связи с появлением понятия «гравитационное поле». Например, свет обладает свойством дифракции, то есть при взаимодействии со средой происходит его отклонение (диссипация энергии). В космическом пространстве это частица, которая движется прямолинейно. Это «кусок» электричества в гравитационном поле, не в «безликом» пространстве. Звучит не очень красиво, поэтому я отнес свет к частицам в группу нейтрино. Это интересная тема для исследований, но там так много «специалистов» по квантовым теориям, что моей оставшейся жизни не хватит убедить их в чем-то более земном, чем их заумные теории.

1.04.2025, 9:09 Курков Андрей Андреевич Отзыв: Цорину Борису Иосифовичу. Не читайте - берегите себя.

Оставить комментарий