Разделы: Астрономия, Физика
Размещена 08.06.2026. Последняя правка: 13.06.2026.
Просмотров - 150

Природа темной материи, проблема звездообразования и эволюции галактик в ранней Вселенной

Cалагаева Анжелика Валериевна

кандидат технических наук

КНЦ СО РАН

научный сотрудник, МНИЦЭСО

УДК 428.4

Введение

Идею о существовании дополнительных временных измерений впервые высказал Эддингтон. Так, он считал, что в некоторых областях Вселенной может существовать пространственно-временная метрика с двумя временными измерениями [1]. А физик М. Бунге впервые применил представление о комплексном времени для описания частиц со спином  [2].

В настоящее время, в связи с кардинальном изменением преставлений о микромире и эволюции Вселенной интенсивно обсуждаются концепция многомерного времени [3], которая существенно расширяет наши представления о размерности глобального пространства-времени [4].  

Рассмотрим применение концепции многомерного времени к некоторым нерешенным проблемам астрофизики и космологии. В частности, к проблеме темной материи и эволюции галактик в ранней Вселенной

Согласно физике многомерного времени, элементарные частицы являются результатом компактификации дополнительных временных измерений. Исходное временное пространство (t₁,t₂,t₃) допускает существование замкнутых временных путей, охватывающих сингулярности временного поля [5]. Так, электрический заряд возникает в области максимальной временной кривизны R_τ как результат существования замкнутых конфигураций временного поля.

В этом случае возникновения вещества можно описать на языке многомерной геометрии, как в теории струн или Калуцы-Клейна [6], но с дополнительными временными измерениями, где n>1.

Уравнение временной кривизны R_τ для многомерного временного многообразия имеет вид:

                                                                                                                                                                 (1)

 G_τ - гравитационно-временная константа связи; ρ_cr - критическая плотность времени.

Фазовый переход время → вещество возникает, если  достигает планковских масштабов. Следовательно, условие

                                                                                                                                                 (2)

является необходимым условием для указанного топологического перехода.

Предлагаемая гипотеза переводит качественную теорию времени Н.А. Козарева [7-9] в полноценную физическую теорию.

Определим плотность времени ρ_τ  как функцию метрики временного подпространства γ_ab:

                                                                                                                                            (3)

где α  - масштабный коэффициент перехода.

Компактификация временных измерений означает образование замкнутой петли радиуса R_t. 

Таким образом, кривизна R_τ свернутого временного подпространства равна:

                                                                                                                                               (4)

Из уравнений Калуцы-Клейна [6,10] cледует, что масса m новорожденной частицы обратно пропорциональна радиусу скрученного измерения:

                                                                                                                                             (5)

Объединяя (2), (4) и (5), получаем следующее пороговое соотношение:

                                                                                                                        (6)

где Λ - константа связи свойства элементарной временной ячейки с ее геометрическим натяжением.

Из (2)-(6) следует, что фазовый переход время → вещество происходит только в том случае, если соблюдается условие

                                                                                                                                               (7)

Если ρ_τ < ρ_cr то вещество не может сформироваться.

При этом, плотность потока энергии  пропорциональна ковариантной производной от плотности времени ρ_τ по временным координатам:

                                                                                                                                  (8)

Следовательно, если дивергенция потока плотности энергии divJ^a_t превышает критическое значение, то происходит свертывание временных измерений с образованием солитоподобных пространственных  образований – элементарных частиц.

 

Темная материя как результат неполной компактификации времени

В рамках предлагаемой гипотезы темная материя представляет собой не новые экзотические элементарные частицы (аксионы или вимпы), а область, где фазовый переход время → вещество полностью не завершился.

В 4D-пространстве это проявляется как дополнительная плотность энергии-импульса [10].

При проецировании уравнений поля размерности 4+N на 4D-пространство тензор Риччи подразделяется на стандартную  кривизну и кривизну временных измерений:

                                                                                           (9)

где b(t) - масштабный фактор дополнительных временных измерений.

Таким образом, уравнение энергии-импульса темной материи имеет вид:

                                                                                                          (10)

 Для вывода состояния темной материи введем эффективное давление P_DM и эффективную плотность ρ_DM темной материи:

                                                                                                     (11)

где 

                                                                                                                           (12)

- потенциал фазового перехода время  → вещество;  Ф - скалярное поле «плотности времени» [11].

Если фазовый переход полностью завершен, то b=const~l_planck, где l_planck - планковская длина, Если b'=0, то потенциал V(Ф)=0 и образуется обычное барионное вещество.

Но в области гало галактик геометрия указанный фазовый переход до конца не завершен, поэтому имеет место частичная деформация временных измерений. Поэтому, b'!=0 , т.е. масштабный фактор совершает микроколебания.

После усреднения указанных микроколебаний уравнение состояния примет вид:

                                                                                                                            (13)

что соответствует темной материи, которая обладает гравитационной массой, но не оказывает давления и не участвует в электромагнитном взаимодействии, поскольку не имеет заряда.

 

Расчет скорости вращения звезд на периферии галактик

С учетом дополнительных временных измерений скорость уравнение для скорости звезд примет вид:

                                                                                                                          (14)

где sqrt(GM_bar/r) - кеплеровская скорость; M_bar - масса обычного вещества; csqrtβ - составляющая скорости, учитывающая вклад дополнительных измерений; β - параметр, отражающий неполную компактификацию дополнительных измерений.

Модель с дополнительными временными измерениями хорошо воспроизводит феноменологический закон Талли-Фишера υ²~M без введения экзотических массивных частиц.

 

Определение коэффициента  через космологический фон

Полное скалярное временное поле может быть представлено в виде [12]:

                                                                                                                     (15)

где <Ф(t)> - однородный космологический фон – темная энергия;  δ<Ф(t)> - локальные флуктуации в виде пространственных неоднородностей и темной материи.

Выразим параметр β  через космологический фон :

                                                                                                                        (16)

Из (16) видно, что параметр β является функцией времени и определяется отношением космологического фона <Ф(t)> к критической плотности ρ_cr.  

Поскольку <Ф(t)> стремится к критической плотности ρ_cr, то величина параметра β со временем уменьшается. Отсюда следует, что в далеком прошлом, миллиарды лет назад кривые вращения галактик были более плоскими, а скорости звезд, соответственно, выше, чем у галактик в настоящее время. Эта тенденция подтверждается наблюдениями телескопа Джеймс Уэбб (JWST).  

Джеймс Уэбб (JWST) и проблема возникновения ранних галактик

Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил массивные полностью сформировавшиеся галактики с красным смещением , что соответствует 300-500 млн. лет после возникновения Метагалактики [13]. Согласно стандартной модели (ΛСВМ), материя не могла в столько короткое время сгруппироваться в крупные галактики.

Но, поскольку скрытая масса галактик определяется параметром β, который, в свою очередь, пропорционален космологическому фону <δ(t)>, то в ранней Метагалактике значение <Ф(t)> находилось дальше от ρ_cr. Следовательно, параметр β был значительно выше.

Таким образом, галактики формировались не посредством гравитационного взаимодействия частиц, а путем практически мгновенной локализации вещества в точках максимальных флуктуаций δФ. Следовательно, галактики изначально были массивными.

В классической астрофизике черные дыры рассматриваются как последняя стадия эволюции массивных звезд. Но, согласно предложенной гипотезе, черная дыра возникает в результате полного перехода время → вещество. В областях с максимальной флуктуацией δФ переход время в пространство завершается полностью практически мгновенно, т.е. для 4D наблюдателя черная дыра рождается мгновенно.

Таким образом, черные дыры с красным смещением и массой 10⁹-10¹⁰ (солнечных масс) уже существовали на ранних стадиях перехода время в пространство.

 

Проблема звездообразования и проблема масс галактик

Согласно классической теории звездообразования в рамках стандартной ΛСВМ модели, разряженное водородное облако в результате неустойчивости Джинса сжимается в протозвезду, при этом его плотность должна увеличиться в 10²⁴ раза. Этот процесс требует от 1 до 3 миллиардов лет и сталкивается с серьезными проблемами. Так, при сжатии газ нагревается и стремится обратно расшириться. Чтобы указанная модель работала, в нее приходится вводить дополнительные сложные механизмы охлаждения и магнитного торможения вещества.

Предложенная гипотеза позволяет избежать вышеуказанных трудностей. Поскольку протозвезды формируются не из разряженного газа, а из временной среды за счет компактификации дополнительных временных измерений, то газ аккрецирует на уже сформированный зародыш протозвезды, образуя плотный каркас.

Таким образом, скорость звездообразования определяется темпом фазового перехода время → вещество. Скорость изменения плотности вещества ρ_m в результате компактификации дополнительных временных измерений  описывается уравнением [14-15]:

                                                                                                      (17)

где V_inst - объем инстантона, представляющего собой многообразие D=4+N размерности; α  - скорость конденсации.

Объединяя уравнения (16) и (17), получаем связь между параметром β  и локальной скоростью звездообразования:

                                                                                                                 (18)

Зная скорость звездообразования (dρ_m/dt)_SFR, можно определить параметр компактификации дополнительных временных измерений ξ=β₀/α_τV_inst:

                                                                                                                            (19)

где ξ - константа.

 В стандартной модели масса галактики M  представляет собой сумму массы обычного вещества M_bar и темной материи M_DM:M=M_bar+M_DM.

Подставляя в формулу для массы галактики уравнение (19) для параметра β, получаем точную формулу, позволяющую вычислить полную эффективную массу галактики на любом расстоянии  от центра r:

                                                                                                        (20)

где (dρ_m/dt)_SFR.

Следовательно, высокая скорость звездообразования  свидетельствует о высокой скорости кручения временных измерений, что воспринимается как темная материя.   

 

Тестовый расчет для Млечного Пути

Проведем тестовый расчет параметра  и скорости вращения звезд  на периферии для Млечного Пути.

Исходные данные:

 - Полная масса Млечного Пути: M ~ 1,5e+12M_C ~ 2,98e+42 кг;

- Барионная масса Млечного Пути (звезды и межзвездный газ, пыль): Mbar=6,5e10М_С ~ 1,29e+41 кг;

- Радиус периферии: r ~ 23 кпк ~ 1,42e+21 м;

- Константа связи ξ = 8e-30 c/кг (калибровка по JWST) [9]:

В настоящее время астрофизики расходятся в оценке звездообразования для Млечного пути.

Классический метод дает оценку SFR=2M_C [16].

Метод гамма-излучения изотопа(алюминия-26) [17] оценивает скорость звездообразования Млечного Пути несколько выше, до 4,5-6,5 M_C.

Оценим скорость звездообразования Млечного Пути с помощью формулы (20):

                                                                                                                                                                                                                                                                                   (21)

Таким образом, согласно предложенному методу, скорость звездообразования Млечного Пути составляет ~ 3M_C. Это указывает на возможное существование скрытых  межзвездной пылью областей во Млечном Пути. 

Далее с помощью формулы (19) оценим параметр :

                                                                                        (22)

Используя выражение (14), рассчитаем скорость звезд на периферии Млечного Пути r:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  (23)

Эта оценка хорошо согласуется со скоростью самых быстрых звезд на крайних границах Млечного Пути, которая составляет 400 км/с.

При этом компонент скорости скрытой массы равен:

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   (24)

Таким образом, получается практически  плоская кривая вращения с плато ~ 374 км/с, что хорошо согласуется с астрофизическими наблюдениями.

 

Заключение

Итак, согласно предлагаемой гипотезе, темная материя и энергия являются результатом активности времени. Вещество возникает в результате фазового перехода время → вещество, благодаря компактификации дополнительных временных измерений.

Звезды формируются в результате локальной компактификации временных измерений, а не гравитационного взаимодействия, как в классической теории.

Индикатором временной активности является скорость звездообразования . Параметр  характеризует степень незавершенности фазового перехода.

Предлагается новый метод определения скорости вращения звезд в галактиках посредством измерения скорости звездообразования , который позволяет точно рассчитать гравитационный профиль галактик без привлечения  массивных экзотических частиц.

1. Эддингтон А.С. Теория относительности // А.С. Эддингтон. - Л.; М. - 1934. – С. 50.
2. Bunge M. // Brit. Journ. Phil. – 1958. – V. 9. – Р. 39.
3. Реками Э. Теория относительности и ее обобщения // Астрофизика, кванты и теория относительности // Э. Реками. – М.: Мир. - 1982. – С. 53–128.
4. Трофименко А.П. Теория относительности и астрофизическая реальность // А.П. Трофименко. – Минск: Наука и техника. – 1992. – 216 с.
5. Kletetschka Gunther. Charge as a Topological Propertyin Three-Dimensional Time // Reports in Advances of Physical Sciences. – 2025. – V. 9. – P. 2550007-1-2550004-12.
6. Chоdоs A. Kaluza-Klein Theories: Overview // Comm. Nucl. and Part. Phys. (Comm. Mod. Phys. Pt. A). - 1984, v. 13. - p. 171-181.
7. Козырев Н.А. Избранные труды // Н.А. Козырев. – Ленинград: изд-во Ленинградского ун-тета. – 1991. – 448 с.
8. Еганова И.А. Природа пространства-времени // И.А. Еганова. – Новосибирск: изд-во СО РАН, филиал «Гео». – 2005. – 273 с.
9. Шихабалов Л.С. Основы причинной механики Н.А. Козырева // Изучение времени: концепции, модели, подходы, гипотезы и идеи / Ред. В.С. Чураков. - Шахты: Изд. ЮРГУЭС, 2005. - С. 105-125.
10. Aref'eva I.Ya., Volovich I.V. Kaluza–Klein theories and the signature of space-time // Phys. Lett. B. - 1985. - 164:4-6. – P. 287–292.
11. Линде А.Д. Физика элементарных частиц и инфляционная космология // А.Д. Линде. – М.: Наука. – 1990. – 280 с.
12. Randall Lisa. Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions // The Physics Teacher 45(2). – 2007. - 45(2). – 125 p.
13. Labbé, I., van Dokkum, P., Nelson, E. et al. A population of red candidate massive galaxies ~ 600 Myr after the Big Bang // Nature. - 2023. – 616. - 266–269 p.
14. Volovich I.V. p-adic space-time and string theory // Theoretical and Mathematical Physics. - 1987. - Vol. 71, no. 3. - P. 574-576.
15. Амбарцумян В.А. Научные труды // В.А. Амбарцумян. – Т.1. – Ереван: изд-во Академии наук Арм. ССР. – 1960. – 428 с.
16. D. Elia, S. Molinari, E. Schisano, J. D. Soler, M. Merello, D. Russeil, M. Veneziani, A. Zavagno, A. Noriega-Crespo, L. Olmi. The Star Formation Rate of the Milky Way as Seen by Herschel // The Astrophysical Journal. – 2022. – Vol. 941, Number 2. – 15 p.
17. COMPTEL all-sky image of 26Al gamma rays [Электронный ресурс]. – Режим доступа: - https://sci.esa.int/web/integral/-/48047-comptel-all-sky-image-of-26al-gamma-rays (дата обращения 05.06.2026).

Рецензии:

12.06.2026, 16:32 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Рецензент согласен с тем, что звёзды формируются не за счёт гравитационного взаимодействия, как в классической теории. Все работы уважаемого автора рецензенту нравятся, и демонстрируют высокий научный уровень подхода к любой заинтересовавшей её проблеме. Рецензент является глубоким, "воинствующим" атеистов как в оригинальном смысле этого термина, так и касательно "БВ", "разлетания галактик" на все 4 стороны, многообразной интерпретации т.н. "тёмных" материй, энергий и иной "темноты" и «чёрных дыр» с «кроличьими нормами» в космогонии и науке вообще. И, тем не менее, из-за разных позиций в науке рецензент никогда не приостанавливает публикацию работ с гипотезами любого характера. К профанации в науке он относит "пирамиды", изобретённые неким Мавроди. Одна гипотеза после бесконечных повторений становится вдруг теорией, на ней выстраиваются следующие гипотезы... и т.д. до несуразностей. Не доказанная многомерность времени не должна становится фундаментом новых серьёзных и реальных моделей природы и Вселенной. Поэтому из аннотации надо бы убрать слова: "проливающая свет" или заменить их неким словообразованием гипотетического типа. Категоричность и декларативность в научных работах не очень приветствуется. Однако все признаки научной "подкованности" уважаемого автора, стремления поделиться с читателем своими идеями и их аргументациями - определяют положительную рецензию. Может, автор всё же внесёт микрокоррективы по грамматике?! "Вселенной могут существовать пространственно-временная метрика с двумя временными измерениями"; "интенсивно обсуждаются концепция" и некоторые другие падежные согласования и пр. Статья рекомендуется к публикации. Эдуард, бывавший в Академгородке Новосибирска, и которому Михал Михалыч отрезал галстук за старый анекдот. Рецензент согласен с тем, что звёзды формируются не за счёт гравитационного взаимодействия, как в классической теории.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий