Глава 10. О количестве энергии во Вселенной
Согласно Большой Советской Энциклопедии, «весь окружающий нас мир представляет собой движущуюся материю».
Обратите внимание: «движущуюся», а не застывшую!
По определению, движение есть форма существования материи. Иными словами, есть движение – есть материя, есть Вселенная. Нет движения – нет материи, нет Вселенной.
А мера движения – это энергия.
Энергия присутствует в любой материальной системе. Иначе просто никакой системы не было бы. Она присутствует, безусловно, и во Вселенной.
Согласно Закону сохранения количество энергии в изолированной системе неизменно, то есть представляет собой некую константу. В каждой изолированной системе эта константа имеет какое-то определенное значение. Но нас интересует не любая изолированная система, а одна конкретная – Вселенная.
И, коль скоро, согласно Закону сохранения, количество энергии во Вселенной представляет собой постоянную и неизменную величину, мы вправе ожидать, что ученые назовут нам эту величину.
Но не тут-то было. Они не спешат этого делать. И вообще предпочитают обходить вопрос стороной, отделываясь невнятными комментариями.
Столетием назад закрыть этот неудобный вопрос было проще. В те времена еще господствовало представление о стационарной Вселенной, вечной и бесконечной. «А значит, и количество энергии в ней бесконечно», – отвечали тогда навязчивым интересующимся. Впрочем, ясности это и тогда не добавляло. Что это за «константа», если она не имеет конкретного значения?
Стационарная модель Вселенной давно отправлена на свалку истории. Современная наука убедительно отвергла представление о бесконечности Вселенной. Да, Вселенная велика. Возможно даже она больше, чем мы думаем. Но она не бесконечна. А значит, энергия Вселенной имеет конечное, вполне определенное значение.
Каково это значение?
Поскольку ученые молчат, давайте попытаемся на него ответить сами.
Начнем с шутливой задачки, на которой прокалываются даже серьезные физики.
Представьте себе, что хулиганы привязали к хвосту кошки консервные банки. Известно, что таким образом экипированная кошка производит бешеный шум, который пугает, прежде всего, её саму. От чего она бежит ещё быстрее. Но чем быстрее она бежит – тем больший шум производит.
Вопрос: с какой скоростью должна бежать кошка, чтобы не слышать этого шума?
На ум сразу приходит сверхзвуковая скорость – если разогнать кошку до такой скорости, она не будет слышать производимого ею шума, потому что он будет запаздывать, распространяясь с меньшей скоростью.
А ведь есть и другое, более простое и естественное решение этой задачи.
Чтобы не слышать шума кошка… не должна бежать! Или, если угодно, ее скорость должна быть равна нулю.
Эта шутка – прямая аналогия нашей проблемы.
Когда говорят о том, что количество энергии в изолированной системе есть величина постоянная, это не обязательно означает, что такой системе присуще какое-то определённое количество энергии. Это количество может иметь и нулевое значение. Закону сохранения энергии такое решение не противоречит. Закон ведь требует только неизменности количества энергии, но не утверждает, что это количество должно быть обязательно ненулевым.
Не противоречит ли такой вывод реальности? Ведь система с нулевой энергией, как уже говорилось выше – это мертвая система, не способная совершать работу. А Вселенная живет и находится в движении. Может ли при этом ее совокупная энергия быть нулевой?
Этот парадоксальный вывод подтверждается научными данными.
В 1747 г. американский физик Бенджамин Франклин, тот самый, чей портрет красуется на стодолларовой купюре, открыл еще один закон сохранения – закон сохранения электрического заряда. Закон постулирует точное равенство скалярных величин положительного и отрицательного элементарных зарядов. Звучит это так: «Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему20, не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе». В 1843 закон сохранения электрического заряда был экспериментально подтвержден Майклом Фарадеем.
Оказалось, что разноименные заряды (заряженные частицы) появляются и исчезают парами: положительные и отрицательные. Каково бы ни было их количество, в сумме они дают ноль.
Макроскопические (то есть большие) тела, как правило, электрически нейтральны. В них в равных количествах содержатся как положительные, так и отрицательные заряды. Если говорить о Вселенной, то, как считают ученые, её полный электрический заряд равен нулю. Количество положительных зарядов во Вселенной равно количеству отрицательных.
Это касается не только электрических явлений, но и механических. Открытый Уоллисом закон сохранения количества движения также допускает нулевое значение общего (суммарного) количества движения в изолированной системе. Силы взаимодействия тел, составляющих систему, должны быть взаимно уравновешены, в соответствии с третьим законом Ньютона: «действие равно противодействию».
И в Законе сохранения количества движения, и в Законе сохранения заряда константы равны нулю.
Почему с Законом сохранения энергии, частными случаями которого являются законы Франклина и Уоллиса, дело должно обстоять иначе?
Несложно представить себе систему, состоящую из многих взаимодействующих (движущихся в разных направлениях) тел, даже такую большую, как Вселенная, в которой моменты взаимодействующих между собой тел взаимно погашаются и их результирующая сумма равна нулю.
Эти соображения позволяют предположить, что, хотя в отдельно взятой части системы количество энергии может достигать весьма значительных величин, скалярная сумма всей энергии в изолированной системе равна нулю.
Похоже, это единственное удовлетворительное решение для величины энергетической константы Вселенной.
Выходит, дело обстоит следующим образом:
– когда не было Вселенной – энергия была равна нулю;
– когда появилась Вселенная, в ней возникли взаимно уравновешивающие друг друга силы и разнонаправленные движения. Но их результирующая сумма продолжает оставаться нулевой;
– когда, исчерпав свою энергию и способность к движению, материя исчезнет – ее совокупная энергия по-прежнему, в соответствии с Законом сохранения, будет равна нулю.
С точки зрения Закона сохранения энергии нет никакой разницы между существованием или несуществованием Вселенной: Закон не нарушается как в том, так и в другом случае.
Иными словами, Закон сохранения энергии не подтверждает убеждение материалистов насчет вечности и неуничтожимости материи.
Совсем наоборот, из этого закона следует, что Вселенная не вечна, что у нее было начало и будет конец.
Но вернемся к генеральной линии нашего рассуждения. Нам осталось познакомиться со Вторым началом термодинамики.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Источник
Космологическая постоянная
10-53 м-2 С другой стороны, при попытке совместить ОТО и квантовую теорию нулевая энергия вакуума может быть обнаружена в силу её влияния на метрику пространства-времени. При анализе уравнений ОТО с учётом квантовых зависимостей получается значение космологической постоянной порядка планковской величины плотности ;=mp/l3p=2,17644 х10-8 кг /0,094778898 х10-105м3=22,9633394 х1097 кг/м3. Наблюдаемое экспериментальное значение плотности ;=5,98 х10-10 Дж/м3, что отличается на много порядков от теоретического значения. Согласно квантовой механики, например, электрон-позитронное квантовое поле создаёт в вакууме нулевую плотность энергии w
me (meC/;)3 C2, тогда ;=8;Gw/C4
3 х10-17 м-2, Удивительно, что для массы Планка mP = (;C/G)1/2=2,176 х10-8 кг при lP = (;G/C3)1/2 = 1,616 х10-35 м w= mP (mPC/;)3 C2 ;=8;Gw/C4 = 16;2 /h lP 2 = 1,377 х10138 которая также на много порядков различается от значения космологической постоянной, полученной от наблюдаемой плотности вещества-энергии, что не может объяснить ни одна теория. Это противоречие в предсказаниях ОТО и квантовой механики является сутью проблемы космологической постоянной. Именно здесь, решая эту проблему, нам представляется, должны сделать шаги навстречу ОТО и квантовая механика, а именно: 1. Планковская квантовая энергия – это «тёмная энергия» Космоса. 2. Космологическая постоянная ; – это только показатель, мера, только часть «тёмной энергии», которая на данном этапе «расходуется» на образование новой барионной, гравитационно детектируемой, материи, в результате чего изменяется энерго-гравитационный потенциал Космоса. Уравнение энергии в современной стандартной ;CDM-модели однородной изотропной Вселенной с положительной космологической постоянной и геометрией Евклида имеет вид: ;2/a2 =H2 =8;G;/3-kc2/a2+;C2/3, или 1=8;G;/3H2 — kc2/a2H2+;C2/3H2, где a (t) – масштаб – «размер» Вселенной, H = ;/a = постоянная Хаббла Обозначая ;m=8;G;/3H2 = ;/ ;c (критическая плотность ;c =3H2/8;G) ;c =-(kc2)/(a2H2) ;; =;C2/3H2, получим полную энергию Вселенной, состоящей из 3 составляющих 1=;m +;c+;; , где по последним данным WMAP: ;m = 0,046 – барионная энергия, ;c = 0,233 – энергия кривизны пространства, ;; = 0,721 – «тёмная энергия» Плотность энергии вакуума ;v = ;/8;G
2
Плотность энергии согласно квантовой механике ;p=mp/l3p=2,17644 х10-8 кг /0,094778898 х10-105м3=22,9633394 х1097 кг/м3. Наблюдаемое экспериментальное значение плотности «тёмной энергии» вакуума ;v=
0,7 ;c =0,7 3H2/8;G ;=5,98 х10-10 Дж/м3, что отличается от теоретического значения на много порядков.? Согласно излагаемой энергетической теории энергетические составляющие Вселенной следующие (обозначая плотность «тёмной энергии» ;dm=1/T2G=H20/G=8,3861 х10-26кгм-3): 1. Критическая плотность вещества во Вселенной по классической формуле – (плотность кинетической энергии МС2/2) ;с=3H20/8 ;G= 3/8; ;dm =1,00081 х10-26кг/м3 3,16% (в системе размерностей LT при G=1/4; и 1кг=8,38554 х10-10м3с-2 ;с=3H20/2=3/8; ;dm) 2. Фактическая плотность «барионного» вещества во Вселенной при равенстве силы тяготения центробежной силе– силе инерции по формуле ;b=3H20/4;G= 3/4; ;dm = 2,00162 х10-26кг/м3 (;b=3H20= 3/4; ;dm) (6,32%) 3. Плотность гравитационной энергии фактической барионной материи ;b=9H20/20;G= 9/20; ;dm = 1,20122 х10-26кг/м3 (;b=9H20/5= 9/20; ;dm) 3,79% 4. Плотность «тёмной материи» ;dm=1/T2G=H20/G= ;dm = 8,3861 х10-26кгм-3 (;dm=4;H20=70,3163 х10-36 с-2) 26,48% 5. Плотность «тёмной энергии» (плотность гравитационной энергии «тёмной материи») ;de=4;H20/5G= 4;/5 ;dm = 21,077 х10-26кгм-3;de=16;2H20/5=4;/5 ;dm) 66,56% (с п.3 70,35%) Итого п.п.1,3,4,5 ; = 31,66513 х10-26кгм-3. (Заметим, что распространённость водорода во Вселенной по массе 72-75%, гелия – 21,5 – 23%, остальные «тяжёлые» элементы -3-5%, что удивительным образом коррелируется с процентными соотношениями плотностей «тёмной энергии», «тёмной материи» и барионного вещества) В своей книге «Неприятности с физикой: взлёт теории струн, упадок науки и что за этим следует» американский физик Ли Смолин мечтает об объединяющей теории: «Разум вызывает третью теорию для унификации всей физики, и по простой причине. Природа в очевидном смысле «едина». Вселенная, в которой мы сами находимся, находится во взаимосвязи, что означает, что все взаимодействует со всем прочим. Нет оснований, по которым мы могли бы иметь две теории природы, покрывающие различные явления…» В излагаемой энергетической теории постулируется, что все изменения и взаимодействия, в том числе и гравитационные, обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, не деформацией самого пространства-времени, связанной с присутствием в ней массы-энергии, а обусловлены только энергетическими параметрами космоса. Энергетическую теорию мы рассматриваем не как альтернативную теорию, а как теорию, развивающую и объединяющую ОТО и квантовую механику, с потенциальными возможностями решения накопившихся проблем, как закон сохранения энергии в ОТО и квантовой теории гравитации. В энергетической теории постулируется наблюдаемый фундаментальный энергетический процесс – «расширение Вселенной», который мы рассматриваем как энергетический процесс изменения энергогравитационного потенциала Космоса по закону Хаббла. Скорость света, принятая во втором постулате СТО и ОТО как абсолютная постоянная скорость, изменяется в Космосе с расстоянием вместе с энергетическим потенциалом Космоса, пропорционально расстоянию и равна: C = (;0- ;H)1/2 = (C2- H2)1/2 или работа по движению луча света с начальной скоростью V0= C в энерго-гравитационном поле с ускорением aH на расстояние R равна: А=FR=mV20–mV2R maR=mV20–mV2R aR=V20–V2R, откуда V2R=V20- aHR=С2-aHR, откуда VR=СR =(С2-aH R)1/2 где R-расстояние, пройденное светом, aH=С2-СR2/R=H2/R=4,415173 х10-62м1с-2- ускорение «расширения» Вселенной и изменения энергогравитационного потенциала. При изменяющейся с расстоянием скорости света, «расширение Вселенной» — иллюзия. Действительно, сток энергии от нас к звёздам идёт с ускорением-замедлением aH=4,415173 х10-62м1с-2
3
Закон Хаббла можно сравнить с энергетическим «трением» в структуре Космоса, хотя «трения» в таких процессах быть не должно; это скорее переход энергии из одной формы в другую. Не является ли реликтовое излучение проявлением этого энергетического процесса? В Космосе происходит самый фундаментальный процесс нашего мира, а именно: процесс перехода «тёмной энергии» в барионную массу-энергию, то есть происходит процесс массообразования «со скоростью» Хаббла, который мы принимаем через скорость света за расширение Вселенной ввиду увеличения энерго-гравитационного потенциала Космоса. Все остальные процессы являются производными, в том числе пространство, время, материя и сознание. Результатом этого процесса являются все изменения, происходящие в нашем мире. Время появляется вместе с барионной материей в начале этого периодического процесса, отождествляемого нами с «Большим Взрывом», и, видимо, пойдёт вспять по спирали на следующий виток при обратном процессе уменьшения энергогравитационного потенциала Космоса, то есть обратного перехода массы-энергии в «тёмную энергию». Зельдович Я. Б. и Новиков И. Д. с беспокойством пишут: «…в момент максимального расширения Вселенной стрела времени не меняет направления. Если бы она сменила направление, то в сжимающейся Вселенной лучи света, например, вместо того, чтобы излучаться звездами и уходить в мировое пространство, входили бы в звезды и т. д. Это явно бессмысленно» [10, с.713-714] -А есть ли у Времени направление? – спросим мы. — Может это иллюзия, что Время «идёт» от прошлого через настоящее в будущее? Время есть всегда и везде. Зачем Времени «идти» туда, где оно уже есть? Значит, у Времени нет скорости. Бессмысленно говорить о направлении течения Времени от прошлого к будущему и изменении направления Времени от будущего в прошлое. Тут мы должны разочаровать фантастов тем, что путешествие в прошлое и в будущее в принципе невозможно. Наш мир такой, что Время не идёт ни вперёд, ни назад, Время не останавливается никогда, Время просто «идёт», Время «ходит» по кругу, У Времени нет ни прошлого, ни будущего, а есть только настоящее, да и то – мгновение. «Призрачно всё в этом мире бушующем, Есть только миг, за него и держись. Есть только миг между прошлым и будущим, И именно он называется жизнь!» (Л. Дербенев) Если глобальные энергетические характеристики Космоса меняются по закону Хаббла, это должно происходить и в каждой ячейке Космоса. Мы приходим к выводу, что в нашем мире, чтобы что-то изменилось, должна возникнуть разность энергетических потенциалов в структуре Космоса. Исключений нет и для Времени. Действительно, учитывая фактор Лоренца, текущее время равно T2t=T02(1–H20/C2)=1/H20(1–H20/C2)=1/H20–1/C2 T=(1/;;H–1/;0)1/2 где ;;H=С2– (С2-v2H)=v2H=H0 изменение энерго-гравитационного потенциала, равное постоянной Хаббла, ;0 – «фоновый» энергетический потенциал Космоса Заметим, что из этой формулы видно, что Время не может быть отрицательным, то есть идти в прошлое. Время есть и всё. В условиях принципиальной невозможности, отсутствия абсолютного , в том числе абсолютного пространства и времени, не может быть и абсолютной скорости по определению. Мы должны сделать вывод, что скорость света не абсолютна. В настоящее время считается, что скорость света в вакууме – абсолютная фундаментальная физическая величина, точно равная 299792458 м/с = 2,99792458 х108 м/с и не зависящая от выбора инерциальной системы отсчёта и не зависящая от движения источника света, то есть инвариантная, и характеризующая свойства пространства-времени. Инвариантность скорости света, постулируемая ещё А. Эйнштейном в 1905 году, подтверждается всеми экспериментами, но только в «двухстороннем» (к зеркалу и обратно) эксперименте, поскольку невозможно измерить скорость света в одну сторону. В современной физике скорость света в вакууме является предельной скоростью движения частиц и распространения взаимодействий. Считается, что скорость света имеет одинаковое значение во всём пространстве-времени, то есть не зависит от места и меняется от времени. На этой фундаментальной константе построена вся современная физика вместе с теорией относительности. Выводы излагаемой нами энергетической теории позволяют усомниться в 4
абсолютности и фундаментальной роли скорости света. А. Эйнштейн, вводя второй постулат в СТО, сам сомневался в постоянстве скорости света: «Мне кажется невероятным, чтобы ход какого-нибудь процесса (например, распространения света в пустоте) можно было бы считать независимым от всех остальных процессов в мире» [2, т.1, с.319-320] Постоянство скорости света означает не что иное, как постоянство энерго-гравитационного потенциала Космоса; а постоянство энерго-гравитационного потенциала означает не что иное, как постоянство количества материи, которое и создаёт этот потенциал, то есть «расходует» энергию для своего «существования». Полная энергия Космоса – постоянная величина. Как не говорить о структуре Космоса, если энергия Космоса есть везде и всегда, она нигде не концентрируется, а «растворена» в объёме Космоса. Плотность «тёмной энергии» не зависит от времени, что говорит о том, что «Большого взрыва» не было. Абсолютное значение энергии в природе, как мы знаем, не имеет значения, важна относительная разница энергетических потенциалов, то есть энергетическое «напряжение» ;; =U, как в случае разницы высот на плотине, разность температур или разность электрических потенциалов. Энергия в бесконечный Космос извне не поступает, вовне не излучается; количество энергии в Космосе – абсолютная величина. Возможен только переход энергии из одной формы в другую – закон Хаббла является самым фундаментальным проявлением этого процесса в космическом масштабе, а именно: в Космосе повсеместно в результате увеличения количества материи увеличивается энерго-гравитационный потенциал на величину ;;=v2=H2=C2–(C2-H2) В условиях этого процесса, скорость света не может оставаться неизменной величиной. Фундаментальная скорость, отождествляемая в теории относительности со скоростью света, зависит от энерго-гравитационного потенциала Космоса, то есть равна C = (;)1/2. Второй постулат теории относительности о постоянстве скорости света, лежащий в фундаменте теории относительности, с точки зрения энергетической теории несостоятелен. В энергетической теории мы должны постулировать существование осциллирующей энергоматериально-информационной структуры Космоса с энергетическим потенциалом в «каждой ячейке», равным ;0 =С2 =(8,98755 х10 16 м2с2) и соответствующей скоростью света С=(;;)1/2=(;С2)1/2. Однако в Космосе происходит фундаментальный процесс образования массы-энергии со «скоростью» и по закону Хаббла, то есть увеличение энергогравитационного потенциала Космоса за счёт перехода «тёмной энергии» в энергию массы. По закону Хаббла энерго-гравитационный потенциал (разность энергетических потенциалов ;;H=С2–(С2-Н2)=Н2) Космоса повсеместно увеличивается на величину равную Н2/1Мпк=5,59559 х10-36с-2=;;H. Градиент этого потенциала, равный ускорению aH, в масштабе Вселенной равен: grad;;H=aH=5,59559 х10-36с-2/R=4,415173 х10-62м-1с-2. (при R=1,2673546 х1026м) Тогда скорость света при равнозамедленном движении от нас к звезде на краю Вселенной составит: V2=С2-2aHR=С2-2;;H=(8,98755 х1016 м2с2–2 х4,415173 х10-62м-1с-2х 1,2673546 х1026м)=8,98755 х1016м2с2– 11,19118 х10-36м2с2 Эта формула фактически – формула уменьшения энерго-гравитационного потенциала с расстоянием в нашей Вселенной. Работа по движению луча света с начальной скоростью V0=C в энерго-гравитационном поле с ускорением aH на расстояние R равна: А=FR=mV20/2–mV2R/2 maR=mV20/2–mV2R/2 aR=V20/2–V2R/2, откуда V2R=V20-2 aHR=С2-2aHR С другой стороны при гравитационном потенциале, равном разнице энергетических потенциалов, ;;=GM/R= v2 a=GM/R2=;;/R=v2/R-это ускорение тела при движении по окружности со скоростью v, когда как раз проясняется истинный физический смысл ускорения как разности энергетических потенциалов в зависимости от расстояния от центра концентрации энергии–центра масс. 5
Естественно предположить, что этот закон выполняется для всей Вселенной, а именно ;;=v2=аR=С2=R2/Т2 На границе Вселенной при скорости С и ;;=С2 ускорение свободного падения для наблюдаемой Вселенной (радиальное ускорение) равно a;=;;/R=С2/R=С/Т=СH0=7,09159 х10-10м/с2 Из формул выше можно написать H0=a/С, тогда постоянная Хаббла равна ускорению скорости света за секунду. При невозможности увеличения скорости света нам кажется, что с ускорением расширяется Вселенная. Мы знаем, что свет материален, тогда почему нельзя предположить, что он «падает» на нас так же, как камень падает на Землю, с ускорением свободного падения? Для Вселенной ускорение свободного падения равно aG=GM/R2=7,096 х10-10м/с2 a;=aG (где M=17,06729 х1052кг — масса фактической барионной материи Вселенной, R = 1,2673546 х10 26 м – радиус Вселенной) Интересно, что спутники «Пионер-10» и «Пионер-11», уже летящие за пределами Солнечной системы, тормозятся с ускорением (замедлением) равным ap
(8,74+-1,33)х10 -10м/с2, что невозможно объяснить теорией тяготения Ньютона. Это значение очень близко к значению aG = СH0 = 7,09159 х10 -10 м/с2, равным «ускорению свободного падения Вселенной». Энергетическое равновесие в Космосе устанавливается равенством «работы» по тяготению «работе» по условному расширению, соответственно равенством сил тяготения и «расширения», и, соответственно равенством энерго-гравитационного потенциала потенциалу . Действительно: АG =AH FGR=mV2H=m;;H GmMR/R2=m;;H GM/R=;;H ;;G=;;H Отсюда, необходимо сделать вывод, что расширения пространства во Вселенной не происходит, а происходит циклическое изменение энерго-гравитационного потенциала в результате образования материи из «тёмной энергии» и обратного процесса перехода материи в «тёмную энергию», что мы воспринимаем как «Большой взрыв» и расширениесжатие Вселенной. Период этого процесса предстоит определить. Отношение ;;H/;;0=aH/aG=1,606 х1052 – «большое число» «Один из способов решения проблемы сингулярности заключается в том, чтобы избавиться от сингулярности вовсе. Доказательство существования сингулярности основано на предположении об уравнении состояния вещества, заполняющего Вселенную» [10, c. 663] Здесь необходимо вспомнить Фреда Хойла, британского астронома и астрофизика, который в 1948 году предложил стационарную модель Вселенной, альтернативную концепции образования Вселенной из одной точки. Про эту концепцию, основанную на законе Хаббла, Хойл говорил, что она «основана на предположении, что Вселенная возникла в процессе одногоединственного мощного взрыва и потому существует лишь конечное время…Эта идея Большого взрыва кажется мне совершенно неудовлетворительной», От него и пошло выражение «Big Bang» — «Большой Взрыв» (более точный перевод на русский язык «Большой хлопок») Фред Хойл считал, что «Расширение Вселенной происходит вечно! Вещество рождается в пустоте самопроизвольно с такой скоростью, что средняя плотность Вселенной остается постоянной» Эта космологическая модель, без сингулярностей и продолжения времени назад к точке «Большого взрыва», получила название – Космология стабильного состояния (Steady State Cosmology), которая провозгласила полное равноправие всех точек пространства и времени и считала, что Вселенная расширяется, но начала не имеет, а в космосе из поля образуется новое вещество, которое заполняет расширяющееся пространство между удаляющимися по закону Хаббла галактиками. Космологическая модель Вселенной, предложенная А.Эйнштейном в 1917 году, была стационарной, то есть неизменной во времени. 6
«Метрика СВ (Стационарной Вселенной Ф. Хойла – примеч. автора) является как раз точным решением для пустого мира с положительной космологической постоянной ; = 3H2/С2» [10, с. 664] Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков в своей содержательной монографии «Строение и эволюция Вселенной», изданной в 1975 году, удивляются: «Однако авторы СВ предлагают свою теорию для описания реальной, наблюдаемой, «нашей» Вселенной, содержащей материю, звезды, барионы, реликтовое излучение» «Важнейший момент заключается в том, что авторы СВ требуют истинной, физической, а не только метрической и геометрической стационарности. Они не ограничиваются заданием метрики» [10, с. 665] Вот и прекрасно! «По теории СВ необходимо, чтобы вечно, от t=-;, сохранялась одна и та же средняя плотность вещества ;вещ и (добавлено после 1965г.) реликтового излучения ;рел.» «Однако при этом пришлось ввести неизвестный ранее процесс рождения вещества из Споля» [10, с. 665] «…по общим принципам, возможен и обратный процесс превращения барионов в С-поле» «Представление о статической, неизменной Вселенной, несомненно, не согласуется с действительностью и оставлено. Не соответствует действительности и стационарная Вселенная, в которой хаббловское расширение компенсируется рождением вещества» [10, с. 699] «По совокупности наблюдательных данных и теоретических соображений теория стационарной Вселенной может считаться опровергнутой» — заключают Я.Б. Зельдович и И.Д. Новиков. Но проблема космологической постоянной осталась. «Один подход к этой величине…подсказывает размерность ; – см-2. Это кривизна пустого пространства. Но теория тяготения связывает кривизну с энергией, импульсом и давлением вещества. Перенося в уравнениях тяготения члены с ; в правую часть, получим (Rik–;gikR)= 8;G/с4Tik — gik;. Предположение ;;0 означает, что пустое пространство создает гравитационное поле такое, как если бы в этом пространстве находилось вещество с плотностью массы ;;=с2;/8;G, плотностью энергии ;;=с 4;/8;G и давлением P; =- ;; . В этом смысле можно говорить о плотности энергии вакуума и давлении (тензоре натяжений) вакуума» «Эти величины ;; и P; не проявляются ни в опытах с элементарными частицами, ни в области атомной и молекулярной физики…» «Единственный тип явлений, в которых проявляются ;; и P; , суть гравитационные явления» [10, с. 211] «…из космологических соображений можно уже сейчас поставить пределы |;;| <5 10-28 г/см3 , что соответствует |;| < 10-54см-2» «Обратимся теперь к другой стороне дела, а именно к тесной связи вопроса о ; с теорией элементарных частиц.» [10, с. 212] «…плотность энергии вакуума равна нулю» Но «Этот обход вопроса об энергии вакуума хорош везде, кроме теории тяготения! Плотность энергии вакуума …в задачах тяготения появляется как реальная, не сокращающаяся наблюдаемая величина» [10, с. 214] Далее Зельдович Я.Б. в приложении к своей статье даёт оценку численному значению ;, получаемую из теории элементарных частиц с массой протона m: «;;
1017 г/см3, ;=10-10 см-2 Ясно, что такая оценка не имеет ничего общего с действительностью. …расхождение между величиной ;, которую можно получить из теории элементарных частиц, и величиной, допустимой из астрономических соображений, |;| <10-54см-2и |;;| <5 10-28 г/см3 » -заключает Зельдович Я.Б. [10, с. 228] Таким образом, мы упираемся в эту космологическую проблему как в стену. Ясно, что громадная энергия «вакуума» тратится не на расширение Вселенной. Работа-энергия по «расширению» Вселенной равна : 7
АH=Е=Mv2H=MH02=M(;0-;)=M;;, С другой стороны гравитационная сила тяготения масс шарообразной Вселенной «совершает» работу по «сжатию»: АG = -3/5GM2/R |АH|=|АG| MH02 =3/5GM2/R Космологическая модель Вселенной, предложенная А.Эйнштейном в 1917 году, была стационарной, то есть неизменной во времени. Для стационарного решения уравнений ОТО Эйнштейн ввёл в них ;член, «описывающий давление». О необходимости введения отрицательного «энергетического» давления – космологической постоянной А. Эйнштейн пишет: «Мы придем к согласию с этими представлениями, если в нашем феноменологическом рассмотрении добавим член, описывающий давление. Это давление, однако, не следует смешивать с гидродинамическим, поскольку оно служит лишь энергетическим выражением динамических связей внутри вещества» [2, т.2, с.80] «Если Вселенная квазиэвклидова, и, следовательно, ее радиус кривизны бесконечен, то ; должна быть равна нулю. Однако маловероятно, чтобы средняя плотность вещества во Вселенной была бы действительно равна нулю Вряд ли можно также ожидать, что обращается в нуль наше гипотетическое давление, хотя физическая природа этого давления сможет быть выяснена только после того, как мы глубже поймем законы электромагнитного поля.…полная зависимость геометрических свойств от физических» [2, т.2, с.81] Нас, конечно, в этой системе уравнений гравитационного поля ОТО интересует космологический член p, «описывающий давление», — космологическая постоянная ;, введённая Эйнштейном в 1917 году в работе «Вопросы космологии и общая теория относительности» для создания антитяготения (антигравитации, отталкивания) в статичной модели Вселенной, потому что без космологической постоянной ; по формуле Эйнштейна Вселенная должна «схлопываться» под действием сил тяготения. А. Эйнштейну пришлось для статичной, как он считал, Вселенной противопоставить силам тяготения (для массы m=1), равным FG = GM/R2 силы антитяготения, пропорциональные «расстоянию»F;= C2;R/3 Заметим, что размерность космологической постоянной ; см-2 (м-2 в СИ), то есть обозначает кривизну пространства. Нам представляется, что в отсутствие кривизны пространства, космологическая постоянная пропорциональна концентрации — плотности однородной равномерно распределённой «тёмной энергии» Вселенной: ; = C2;/8;G = 1/GT2 откуда ; = 8;/C2T2 = 8;H20/C2= 8;/R2 = 16,0 х10-52 м-2 где R – радиус Вселенной H0– постоянная Хаббла (;=8;/C2T2=8;H20/C2=8; v2H/C2 =8;;;H/;0, где ;;H=С2– (С2-v2H)=v2H=H20 изменение энерго-гравитационного потенциала, равное постоянной Хаббла и ;0 – «фоновый» энергетический потенциал Космоса) Космологическая постоянная Эйнштейна ; удивительным образом пропорциональна квадрату космологической постоянной Хаббла и численно равна элементарному кванту энергии Космоса-Времени, генерируемой Космосом в единице объёма в 1 м3 Х =15,8247 х10-52 Дж с м-3=;, что мы показали в [9] Нам представляется, что гравитационное поле, а также электромагнитное поле и все другие поля и тела, а также их взаимодействия и движения, можно полностью физически заменить динамическим энергетическим полем, описываемым любыми относительными системами энергетических координат, связанных с энергетическим полем Космоса, требующих для своего «движения» соответствующей энергии и соответствующей разности энергетических потенциалов с Космосом. Про отсутствие гравитации говорит и тот факт, что тяготение и антитяготение, казалось бы однородные явления единой природы, современная наука бессильна объяснить в рамках одного закона, а объясняет совершенно по разному, а именно: притяжением материи и «тёмной энергией» соответственно.
8
Очевидно, что настоящую систему фундаментальных уравнений физики ЭйнштейнаГильберта необходимо видоизменить таким образом, чтобы они включали все поля, все структуры, все частицы и все взаимодействия. Возможно ли это? Под силу ли человеку описать бурлящий океан неисчерпаемой космической энергии и вечного времени? Разве что «за теорию примутся математики»? Наше дело выдвинуть физические решения, а там математики пусть «делают с этими решениями, что они хотят» [А.Фридман, 11, с.402] Для стационарного решения уравнений ОТО Эйнштейн ввёл в них ;-член, фактически соответствующий абсолютной антигравитационной постоянной, равной силе отталкивания, уравновешивающей силу тяготения и зависящей только от расстояния: F; = 1/3 ; RmC2. Во-первых, мы знаем, что ничего абсолютного в Космосе нет. Космологическая постоянная А. Эйнштейна ; ни что иное, как коэффициент, пропорциональный изменению энергетического потенциала Космоса, и соответственно Времени, то есть постоянной Хаббла. Действительно, энерго-гравитационный потенциал Вселенной равен ;;G= GM/R, а энергоантигравитационный потенциал ;;;= C2;R, градиенты которых соответственно равны ускорениям тяготения и антитяготения. На границе Вселенной ;;G=GM/R=;;;=;C2R, откуда ;=1/R =1/1,2673546 х1026м =0,789 х10-26м-1? С коэффициентом 3: ;;G=GM/R=;;;=;C2R/3, откуда =3/R=3/1,2673546 х1026 м=2,36 х10-26 м-1? Допустим, что на расстоянии R, сила тяготения уравновешивается силой антитяготения, или соответственно равны ускорения и энерго-гравитационные потенциалы: FG = F; GmM/R2= 1/3 ;RmC2. GM/R2= 1/3 ;RC2. GM/R = 1/3 ;R2C2, откуда при ;1=3H2/8;G ;=3GM/R3C2=3H2/2C2=3/2;;H/;;0=0,93389 х10-52 м-2, ? при ;2=3H2/4;G ;=3GM/R3C2=3H2/C2=3;;H/;;0=1,86778 х10-52 м-2,? при ;3=1/T2G ;=3GM/R3C2=4;/T2C2=4;H2/C2=4; ;;H/;;0=7,8237 х10-52 м-2? где C2=;;0– энерго-гравитационный потенциал Вселенной, а H2 =v2=;;H=(73 км/с/Мпк)2=(2,3655 х10-18с-1)2 – уменьшение энерго-гравитационного потенциала Космоса из-за массообразования, то есть перехода «тёмной энергии» в барионную массу-энергию, ;;H/;;0 =0,6225935 х10-52 , тогда ;=4; ;;H/;;0, то есть космологическая постоянная равна отношению величины уменьшения энергогравитационного потенциала к полному энергопотенциалу Космоса. Без 4;, конечно, здесь тоже не «обошлось», что указывает на «сферический» характер этого фундаментального энергетического процесса. При H2 =v2=;;H=(73,0 км/с/Мпк)2=(2,3655 х10-18с-1)2 = 5,59559 х10-36 м2 с-2 ;73=4;;;H/;;0=7,8237 х10-52 м-2 где ;;0= C2. Для нашей Вселенной стационарной в пространстве, но нестационарной в энергетическом отношении ;=3H2/C2=3;;H/;;0=1,86778 х10-52 (коэффициент 3 «идёт» из уравнений А.Эйнштейна) Правильнее, наверно, записать ;
Источник