О единстве отталкивания и тяготения в теории поля (стр. 1 из 3)

В. Гузей

Во всех существующих космологических моделях принимается, что материя Вселенной либо разлетается в бесконечность, либо циклически то разлетается, то сжимается. При этом с одной стороны, считается, что глубокие видоизменения материи происходили только на самых ранних стадиях "взрыва", а сейчас происходит только механическое разлетание "кусков" материи. С другой стороны, считается, что наша Вселенная – единственная в своём роде, возникла из первичного взрыва, заключает в себе всё, что есть в этом мире, и ничего больше кроме неё нет.

Рассмотрим два этих аспекта. При этом будем исходить из того факта, что скорость распространения электромагнитных колебаний (скорость света) напрямую зависит от величины гравитационного потенциала в данной точке пространства [1]. Ясно, что, если бы Вселенная имела четкую границу и ничего за ней не было бы, то она могла бы расширяться вовне с бесконечной скоростью. Ведь материя и гравитационный потенциал были бы только позади, внутри Вселенной, а спереди фронта расширения Вселенной, вне её, никакого гравитационного потенциала не было бы. Не может же материя формировать свойства среды впереди светового луча, летящего с максимально возможной в данном месте скоростью. Поезд не прокладывает рельсы перед собой. А поскольку Вселенная расширяется с определенной конечной скоростью, то понятно, что фронт её расширения проникает вперёд в материальном поле, уже сформировавшемся задолго до этого и имеющем определённый гравитационный потенциал (инерционность, упругость, диэлектрическую и магнитную проницаемость). Не будь его – пространственно-временной градиент скорости света был бы выражен гораздо заметнее.

Следует признать, что расширение Вселенной происходит в уже сформировавшемся поле с определённым гравитационным потенциалом, образованным другими вселенными, находящимися за пределами нашей Вселенной. Величина гравитационного потенциала в каждой точке внутри нашей Вселенной складывается, таким образом, из собственного гравитационного потенциала Вселенной, "нулевого" внешнего потенциала и местного гравитационного потенциала, образованного близко расположенными массивными телами.

С другой стороны, если бы Вселенная была замкнутой системой, не излучающей и не обменивающейся энергией с внешним миром, то не существовало бы вообще внутреннего давления и гравитационного потенциала.

Каждая элементарная частица (здесь и далее под частицами будут подразумеваться нуклоны – протоны и нейтроны, как наиболее распространённые элементарные частицы Вселенной) колеблется с частотой:

ν = mc2/h (1)

где: ν, m – частота и масса частицы, c – скорость света, h – постоянная Планка.

Если бы частица была одна во всем мире, то она быстро излучила бы свою энергию и диффундировала в бесконечность. Однако вокруг неё находится около 1080 других таких же частиц Вселенной [2], которые, в свою очередь, тоже колеблются и излучают энергию. В полностью замкнутой системе энергия, излучаемая одной частицей, поглощалась бы всеми другими частицами. В свою очередь, каждая частица поглощала бы свою часть энергии, излучаемой всеми другими частицами ( известно, что частица, находящаяся в поле с определённым потенциалом φ, приобретает кроме внутренней энергии дополнительную энергию, пропорциональную величине потенциала поля [1] ). В результате, сохранялся бы полный баланс излучаемой и поглощаемой энергий.

Приняв же, что наша Вселенная является хотя бы частично открытой системой, которая, расширяясь, излучает часть своей потенциальной энергии вовне, следует принять, что и для каждой отдельной частицы энергетический баланс нарушается. Разница между поглощенной и излучаемой энергиями должна при этом составлять для одной частицы 10-80 часть потенциальной энергии, излучаемой в результате расширения Вселенной.

Частица совершает одно колебание за время:

tn = r/c = h/mc2 = 4,41·10-23 с (2)

где: r – радиус частицы.

За этот период времени Вселенная успевает расшириться, плотность материи (а, следовательно, и гравитационный потенциал) несколько снижается. Следовательно, каждое следующее колебание частицы происходит уже в иных внешних условиях, чем предыдущее, что и приводит к дисбалансу излучаемой и поглощаемой энергий. Естественно, что при этом частицы реагируют на внешнее изменение потенциала поля с запаздыванием во времени, вызванным предельной скоростью распространения сигналов [1]. Именно эффект этого запаздывания ведёт к повышению инерционности в процессе расширения и излучения между микроуровнем (частицы) и макроуровнем (Вселенная), что приводит к появлению внутреннего давления во Вселенной. С каждым колебанием частица теряет часть своей энергии. Складываясь с энергией, излучаемой всеми другими частицами Вселенной, это излучение создаёт общее давление – силу, приводящую к ускоренному расширению Вселенной.

Какая часть энергии теряется за время одного периода колебания частицы? Соотнесём период одного колебания частицы с периодом расширения Вселенной Т:

tn/Т = hχ/mc2 = 6,87·10-42 (3)

где: χ – постоянная расширения Вселенной, Хаббла.

Оценим величину силы, приводящей к расширению Вселенной:

F = P·S = (Mc2/3V)·4πR2 = Mc2/R = Mcχ (4)

где: P, M, V, R, S – соответственно, давление, масса, объем, радиус (c/χ), площадь видимого горизонта Вселенной; cχ – ускорение расширения видимого горизонта Вселенной, а также – всех расстояний и размеров внутри Вселенной. При этом, видимый горизонт в период расширения Вселенной всегда меньше фронта расширения Вселенной, поскольку в этот период потенциал поля внутри Вселенной выше внешнего, а скорость света, соответственно, ниже. Хотя о резком фронте говорить нельзя. Это должна быть довольно широкая полоса, в несколько раз больше видимого горизонта, с постепенным спаданием плотности и потенциала поля вплоть до выравнивания его с внешним потенциалом.

Сила излучения одной частицы составляет:

f = F·(m/M) = mcχ (5)

Энергия волны, излучаемой при этом частицей, равна:

en = f·r = mcχ·(h/mc) = hχ (6)

Какую часть общей энергии частицы, с которой она колеблется, составляет эта энергия?:

en/mc2 = hχ/mc2 = χ/ν = r/R (7)

Как видим, эта величина совпадает с величиной, полученной в формуле 3. Также прослеживается зависимость между излучением частицы, параметрами Вселенной и её расширением.

Для уточнения смысла величины hχ, полученной в уравнении 6, воспользуемся формулой, приведенной в [1], о зависимости частоты волны от величины гравитационного потенциала поля, через которое проходит волна:

ΔE = h·(ν1 – ν2) = hν1·(φ1 – φ2)/c2 (8)

где: ν1 и ν2 – частота волны в двух точках поля с гравитационным потенциалом, равным, соответственно, φ1 и φ2, который в свою очередь, является функцией определённой переменной характеристики поля.

Для нашего случая такой переменной примем уменьшающуюся во времени плотность Вселенной:

φ =  ( (t)) (9)

В этом случае формула 8 примет вид:

ΔE = hν · k( 0 -  t)/c2 = 3kE0(M/R03 - M/Rt3)/4πc2 (10)

где: k – коэффициент пропорциональности; R0 и Rt – исходный (от некоторого выбранного момента времени) и текущий радиусы видимого горизонта Вселенной.

При этом:

Rt = R0 + ct = c/χ + ct = R0(1 + χt) (11)

Отсюда:

ΔE = 3kE0M((Rt3-R03)/Rt3)/4πR03c2 = kE0 0(((1+χt)3 -1)/( 1+χt)3)/c2 (12)

После преобразований и отбрасывания близких к нулю сомножителей высших степеней, получаем:

ΔE = 3kE0 0χt /c2 (13)

Таким образом, расширение Вселенной, приводя к снижению плотности материи и снижению величины общего гравитационного потенциала поля внутри Вселенной, ведёт к потере энергии у каждого электромагнитного колебания, создавая, с другой стороны, общее давление излучения этой энергии. Отсюда, и каждая частица, как замкнутое электромагнитное колебание, постоянно теряет свою энергию. Для одной частицы, исходя из формулы 13:

ΔE = 3km 0χt (14)

За время одного колебания частицы, согласно формулам 2 и 6:

ΔE = 3k 0 (hχ)/c2 = 3k 0en/c2 (15)

Если принять, что ΔE = en, то:

k = c2/3 0 (16)

Подставив это значение в формулы 13 и 14, получаем:

ΔE = E0 χt (17)

или:

Et = E0 (1 – χt) (18)

а отсюда:

νt = ν0 (1 – χt) (19)

mt = m0 (1 – χt) (20)

Mt = M0 (1 – χt) (21)

То есть, в процессе расширения Вселенной идёт постоянная потеря её потенциальной энергии и массы, переход их в излучение и кинетическую энергию ускорения внутреннего расширения.

Исходя из формулы 21, следует подкорректировать формулы 13-16. Выводя формулу 13, мы приняли сумму масс внутри видимого горизонта Вселенной M постоянной. Подставив в формулу 10 значение M(t) из формулы 21, получим для формулы 13:

ΔE = 4kE0 0χt /c2 (22)

Формула 19 даёт объяснение свойств волны излучения частицы en = hχ, период колебания которой 1/χ равен времени расширения Вселенной.

Частица колеблется с внутренней длиной волны, равной её радиусу. Однако, исходя из формулы 19, каждое следующее колебание отличается от предыдущего на величину χt. Следовательно, на внутреннее колебание частицы накладывается частотно модулированная волна, как бы веером разворачивающаяся до размеров видимого горизонта Вселенной. Именно эта волна становится внешней волной излучения частицы.

Излучение всех частиц Вселенной, складываясь, образует общее излучение Вселенной вовне под действием её расширения. Как и в случае с отдельной частицей, излучение Вселенной при её расширении можно рассматривать как результат превышения внутреннего потенциала поля (давления излучения) Вселенной над внешним потенциалом поля вне Вселенной. Процесс её ускоренного расширения с переходом потенциальной энергии в кинетическую приводит нас к модели Вселенной с синусоидальным колебательным характером её развития во времени – подобно процессу, происходящему внутри отдельной частицы.

Нынешнее состояние осциллирующей Вселенной на графике, приведенном в рис.1, находится в точке t2: