Навигация: => 

На главную / Физика / Открытия /

РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ - ЛОКАЛЬНАЯ ФИЗИКА.

РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ - ЛОКАЛЬНАЯ ФИЗИКА
(опыт построения современной физической картины мира)

Физика. Открытия в физике.

В. М. Мясников

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
им. В.И.Ульянова(Ленина) (ЛЭТИ)
ул. проф. Попова, дом 5, Санкт-Петербург, 197376, Россия

Оставьте комментарий

  В статье предложены и реализованы оригинальные идеи ("начала") построения кватерных пространств, пространства–массы, гравитации, ньютоновской физики. Построена модель и сформулированы законы расширения Вселенной. Предложена и частично реализована программа "Расширение Вселенной => локальная физика".

  Miasnikov V.M. The article introduces and proves original ideas ("principia") of constructing quater–spaces, space–mass, gravitation, newtonian physics. A model is built and laws of Expanding the Universe are presented. A programm of "Expanding the Universe => local physics" is also introduced and partially realised.

ВСЕЛЕННАЯ. ДИНАМИКА ВСЕЛЕННОЙ. ГРАВИТАЦИОННЫЙ ВАКУУМ. ПРИНЦИП МАХА
ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ НЬЮТОНА

  Рассмотренный случай «внутреннего» пространства материальной точки представляет собой хорошую модель нашей Вселенной. Мы рассматриваем здесь Вселенную с позиций ньютоновской теории тяготения, но с учетом гравитационной сферы Вселенной.

  Итак, пусть M — масса Вселенной, тогда её гравитационный радиус

,

  именуемый далее радиус Вселенной. Из закона тяготения для r << R находим квадрат скорости свободного падения на гравитационную сферу

Откуда

  — закон Хаббла с постоянной Хаббла H (независящей от r). Таким образом, удаленные галактики находятся в состоянии свободного падения под действием гравитационных сил. Отсюда, в частности, можно сделать вывод, что так называемые космологическое и гравитационное красные смещения должны быть одной природы (в последующем мы показываем это и из других соображений).

  Отметим также силу притяжения гравитационной сферы для пробной частицы массы m', находящейся на расстоянии r от фиксированной точки отсчета ( r = 0 ) и которая относительно точки отсчета представляется как сила отталкивания, а также ускорение свободного падения пробной частицы на гравитационную сферу Вселенной (мы их называем хаббловскими) для r << R

  Существует ли граница гравитационного воздействия тела массы m на другие тела? На пробное тело массы m' действует ньютоновская сила притяжения . Кроме того, на него действует хаббловская сила . Суммарная сила

  При малых r преобладает ньютоновский член, и в системе отсчета, связанной с телом m, сила F является силой притяжения. С увеличением r ньютоновская сила уменьшается, а хаббловская растет, и при некотором r сила F равна нулю, а при дальнейшем увеличении r сила F становится силой отталкивания. Расстояние, при котором сила F = 0, называем антигравитационным радиусом массы (тела) m

  Существование антигравитационного радиуса устраняет т.н. гравитационный парадокс, имеющий место в ньютоновской вселенной, объясняет наблюдаемую иерархию вещества во Вселенной и др. Кроме того, наша Вселенная является уникальным объектом, у которого антигравитационный радиус равен гравитационному (Заметим, что это обстоятельство существенно укрепляет нашу уверенность, что мы на верном пути, ибо наша Вселенная, по своей сути, и должна быть уникальным объектом, где все «крайности» сходятся).

  Притяжение гравитационной сферы, действующее на любую частицу во Вселенной, как бы растягивает эту частицу равномерно во все стороны, что можно интерпретировать как существование отрицательного давления в каждой точке пространства Вселенной, последнее, в свою очередь, можно нитерпретировать как существование некоего «вещества» с отрицательной плотностью, равномерно распределенного во Вселенной. Мы назвали это «вещество» гравитационным вакуумом. Введение гравитационного вакуума позволяет отказаться от «квазиклассической» гравитационной сферы и использовать классическую ньютоновскую гравитацию в пуассоновской формулировке с «поправкой на вакуум»

  где – плотность вещества, а — плотность вакуума.

  Динамика вещества и гравитационного вакуума во Вселенной полностью определяется плотностью вещества. Пусть однородная и изотропная Вселенная равномерно заполнена веществом с постоянной плотностью или относительной плотностью , где — эйнштейновская критическая плотность.

  Выделим сферу произвольного радиуса r с центром в точке отсчета и обозначим V и — скорость и ускорение частицы вещества на поверхности сферы и и — соответственно, скорость и ускорение «частицы» вакуума на поверхности сферы. Анализ уравнений движения дает следующие зависимости скоростей и ускорений вещества (и вакуума) в зависимости от параметра :

  В первом случае сфера расширяется (V > 0), во втором и третьем — сжимается (V < 0). Ввиду произвольности в выборе сферы эти выводы распространяются на всю Вселенную. Условия (2) имеют совершенно ясный смысл. Если плотность меньше критической ( < 1), то притяжение вещества внутри сферы оказывается недостаточным, чтобы противостоять притяжению остального вещества Вселенной (гравитационной сферы), и произвольная выделенная сфера, а следовательно и Вселенная, расширяется. При этом никакого «первого толчка», каковым считают т.н. «большой взрыв», не требуется. Если же плотность больше критической, то наоборот, притяжение вещества внутри выделенной сферы оказывается больше притяжения остального вещества Вселенной, и выделенная сфера сжимается. Обращаем также внимание, что переход от расширения (V > 0) к сжатию (V < 0) возможен только при переходе через значение параметра = 1, что, с другой стороны, невозможно, т.к. ускорение при этом положительно. Случай = 1, если он возможен, соответствует т.н. сингулярному состоянию Вселенной. ( Это противоречит традиционной модели Фридмана, в которой утверждается, что случай = 1 соответствует плоской (евклидовой) модели Вселенной, см. [3]. Мы утверждаем, что это ошибка. Интерпретация решений уравнений Фридмана для = 1 прямо противо-положна, это то самое, таинственное сингулярное состояние, причем эта сингулярность имеет место не в начале эволюции и не в конце её, а в «середине»).

  Далее, обратим внимание на вакуум в (2). Гравитационный вакуум расширяется или сжимается вместе с веществом в зависимости от средней плотности вещества, т.к. скорости в условиях (2) совпадают по направлению. Что касается ускорений, то они всегда противоположны по знаку и равны по модулю, что приводит, как мы уже упоминали, к отрицательным давлениям, силам противодействующим ньютоновской гравитации и др. Необходимость последних возникает, например, в космологических моделях, в связи с интерпретацией космологического члена. Если считать, что вещество и вакуум взаимодействуют всегда так же, как в динамике Вселенной, т.е. их скорости всегда одинаковы, а ускорения всегда противоположны по направлению, то нельзя ли силы инерции объяснить взаимодействием вакуума и вещества?

  Да, можно, и мы это показали даже двумя способами. Во-первых, строго (в рамках нашей модели) доказали принцип Маха, т.е. силы инерции действительно обязаны своим появлением гравитационному воздействию далеких масс во Вселенной или, что то же самое, силы инерции суть гравитационные силы и следовательно имеет место так называемый принцип эквивалентности Эйнштейна. Во-вторых, мы определили «идеальную инерциальную систему» как совокупность всех мыслимых инерциальных систем, произвольно движущихся с постоянными скоростями относительно друг друга и рассматриваемых как е д и н о е ц е л о е, объединяя которое с гравитационным вакуумом, определяем э ф и р , почти совпадающий с классическим эфиром, но свободный от многих (может быть, всех!) его недостатков и, наконец, отождествляем эфир с ньютоновским абсолютным пространством, в котором формулируем принцип относительности (эквивалентности) Ньютона:

Следующие два утверждения:

  1.   тело массы m под действием силы движется с ускорением относительно «неподвижного» абсолютного пространства;

  2. абсолютное пространство движется с ускорением относительно «неподвижного» тела массы m, при этом на тело действует сила ;

— эквивалентны («1 <=> 2.») .

  Такая формулировка принципа относительности Ньютона включает в себя все законы динамики, в частности все три закона Ньютона, и снимает многие «трудные» вопросы ньютоновской динамики.

  Рассмотренная выше модель Вселенной строится на основании теории гравитационного поля, которое является лишь линейным приближением уравнений ОТО. Качественный анализ законов тяготения позволяет выявить самые общие составляющие такой модели, такие как расширение, закон Хаббла, иерархия вещества и др., но многие детали, связанные, главным образом, с эволюцией Вселенной, остаются за рамками этой модели.