СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Астрономия    Черные дыры ПЛАНКОВСКИЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ-ВЕЩЕСТВА КАК АЛЬТЕРНАТИВА БОЛЬШОМУ ВЗРЫВУ

ПЛАНКОВСКИЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ-ВЕЩЕСТВА КАК АЛЬТЕРНАТИВА БОЛЬШОМУ ВЗРЫВУ

©С.Ф. Тимашев

Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова, Москва

Контакт с автором: serget@mail.ru

 

Показано, что в соответствии с общей теорией относительности (ОТО) вся энергия-масса видимой Вселенной могла быть произведена источником энергии с Планковской мощностью, образовавшимся после Инфляционной стадии и постоянно действующим в течение всего времени существования Вселенной. Принятие такой модели позволяет сделать качественные заключения о физической сущности темной энергии, исключив при этом представления об энергии физического вакуума как “антигравитационном” факторе.

 ___________________________________________

Из решения Шварцшильда уравнений общей теорией относительности (ОТО) для материального объекта с массой М при отсутствии в пространстве других масс следует, что на расстояниях r = (c – скорость света в вакууме, G – гравитационная постоянная) в окрестности этого объекта времениподобная компонента метрики (интервала ds2) пространства-времени обращается в нуль, а пространственноподобная компонента стремится к бесконечности [1, 2]. Именно на основе существования радиуса Шварцшильда rSc было сделано заключение о принципиальной возможности существования “черных” и “белых” дыр. Из всего комплекса вопросов, относящихся к этим проблемам, укажем лишь еще на одну, не запрещаемую решением Шварцшильда и пока не рассматриваемую возможность такой аномалии метрики пространства-времени у источников энергии, продуцирующих за шварцшильдовское время tSc = rSc/c энергию Mc2, то есть характеризующихся мощностью [3]. Это заключение, которое следует из представления , где , дает основание полагать, как и в случае “черных дыр”, что такие шварцшильдовские источники энергии могут существовать. Обращаем здесь внимание на совпадение wSc c “планковской” мощностью .

Планковские масштабы длины lPl, времени tPl и массы mPl:

, , (1)

где ςl ~ 1, ςt ~ 1 и ςm ~ 1 – численные множители, были введены Планком в 1899 г. из соображений размерности комбинированием трех фундаментальных физических постоянных , c и G, где – постоянная Планка (при записи выражения для wPl было принято ςl /ςm = 2). Обычно планковские масштабы lPl и tPl рассматриваются в связи с теориями квантовой гравитации [4]. Полагается, что на этих масштабах искажается геометрия пространства-времени, и величины lPl и tPl на равных основаниях определяют дискретные пространственно-временные ячейки нашего мира, своего рода “атомы пространства-времени”, форма которых динамически изменяется под воздействием инерционной массы или электромагнитного поля [4].

Очевидно, что из указанных планковских чисел только мощность wPl, в определение которой не входит постоянная Планка , может рассматриваться как параметр уравнений ОТО. Именно поэтому естественно полагать, что аномальное изменение метрики пространства-времени, согласно решению Шварцшильда, может реализоваться не только на шварцшильдовском расстоянии rSc от объекта с массой М, но и при наличии постоянного источника энергии планковской мощности.

Ниже будет показано, что постоянно действующий источник планковской мощности мог бы продуцировать всю энергию-массу видимой Вселенной за время, произошедшее после стадии Инфляционного расширения, на которой за временной отрезок от 10 –36 до 10 –34 сек возникла область “возбуждения”, размеры которой превышали нынешний размер видимой Вселенной [5].

Используем простейший вид уравнений ОТО для расширяющейся пространственно однородной изотропной Вселенной [2]:

(2)

. (3)

Здесь εV, εdm и εb – энергетические плотности физического вакуума, “темной материи” и барионной составляющей соответственно; R(t) – масштабный фактор; p – величина действующего давления, усредненного по всем галактикам и скоплениям; k – параметр, характеризующий кривизну пространства-времени. Поскольку наша Вселенная евклидова [6], в (2) следует положить k = 0, что значительно упрощает получение необходимых соотношений. С учетом закона Хаббла:

, (4)

связывающего скорость расширения Вселенной с величиной масштабного фактора, уравнение (2) устанавливает взаимосвязь гравитационной постоянной G с базовыми параметрами Вселенной – с суммарной средней плотностью энергии εtot = εV + εdm + εb и постоянной Хаббла H:

. (5)

Полагая, что вводимые космологические параметры c, H, εV, εdm и εb не зависят от времени, из (2) и (3) получаем:

. (6)

Согласно современным оценкам [7], при общей средней плотности энергии Вселенной εtot ≈ 0.9ּ10 –8 эрг/см 3 относительные доли энергии вакуума εV /εtot, “темной материи” εdm/εtot и барионной составляющей εb /εtot равны соответственно 0.73, 0.23 и 0.04. При этом именно слагаемое в круглых скобках (3), содержащее величину εV = ρV c2 (ρV – массовая плотность физического вакуума), связанную с введенной Эйнштейном космологической константой Λ соотношением [2]:

, (7)

определяет, согласно (6), отрицательное значение p и ускоренное расширение Вселенной. Физический смысл такой эффективной “антигравитации” пока остается загадкой [6-8]. Согласно [6, 7], в настоящую эпоху H = 73 км/(сּМпк) ≈ 2.36ּ10-18 с-1 и Λ ≈ 1.39ּ10 –56см –2. При этом H –1 = Т0, где Т0 – время существования Вселенной Т0 (Т0 13.7 млрд. лет), и R0 = c/H ~ 10 28 см – оценочное значение “радиуса” Вселенной.

Легко убедиться, принимая во внимание (5), что постоянно “включенный” в течение времени Т0 существования Вселенной источник планковской мощности продуцирует всю энергию Вселенной Etot [3]:

, (8)

где V0 = 4πR03/3 – объем Вселенной.

Такая оценка позволяет рассматривать альтернативную гипотезе Большого взрыва модель постоянно действующего источника энергии-массы, который “зажегся” после Инфляции, начальной и самой энергомощной стадии (судя по расстояниям охвата пространства за такое время) формирования Вселенной. В этом случае расширение Вселенной следует рассматривать не как движение по инерции после “одномоментного акта”, а как “поршневое выдавливание” генерирующим энергию-массу планковским источником уже сформировавшихся скоплений галактик, фактически “вмороженных” (эффект “темной материи”) в “энергонасыщенную” среду – физический вакуум.

Можно привести оценку эффективного давления peff такого поршня по величине работы образования нового пространства – при стационарном увеличении радиуса Вселенной на величину ΔR за время Δt. Учитывая (4) и (7), получаем:

,

и подставляя (5), имеем:

. (9)

Полученная оценка peff ≈ 0.33εtot отличается лишь на 20% от определяемой, согласно (6), абсолютной величины давления width="19" height="26" ≈ 0.27εtot. Поскольку давление p в уравнении (3) рассматривается как усредненная по всем галактикам и скоплениям характеристика, указанное небольшое различие величин peff и позволяет не исключать a priori возможность рассмотрения Планковского источника энергии-массы как альтернативы Большому взрыву. Тем более, что в модели “выдавливания” нет проблемы соотнесения темной энергии, проявляющей себя в реальных явлениях – эффекте Казимира, Лэмбовском сдвиге и др., с физически неясной “антигравитацией”. Темная материя в данном случае может рассматриваться как гравитационная составляющая энергии физического вакуума (здесь не обсуждается природа носителей темной материи), которая эффективно концентрируется в окрестности наиболее крупных конгломератов материи – галактических скоплений, формируя вместе с барионной составляющей единые материальные блоки (“гравитационные поляроны” или “гравитационные линзы”). В этом случае под величиной εV следует понимать энергию вакуума без гравитационной составляющей. На такой основе становятся понятными выводы работы [9] о формировании темной материи, обусловливающей гравитационный коллапс возникающих газовых скоплений и образование первых звезд на предгалактических стадиях эволюции Вселенной, соответствующих времени 100-200 млн лет после Инфляционной стадии. Такие заключения были сделаны в [9] при исследовании флуктуаций фонового ИК излучения, продуцируемого ранними генерациями звезд. В рамках рассматриваемой модели можно полагать, что темная материя, продуцируемая Планковским источником наряду с темной энергией и барионной составляющей, впоследствии обусловливает формирование галактик и их скоплений, локализуясь в этих областях.

Конечно, принятие модели Планковского источника с принципиальной возможностью гипотетического разрешения пока открытых проблем о сущности темной энергии и темной материи может потребовать некоторой корректировки проведенного к настоящему времени анализа имеющихся наблюдательных данных. Поскольку развиваемая модельная схема целиком базируется на хорошо опробированной принципиальной основе – уравнениях ОТО, а разбиение величины εtot на составляющие εV и εm = (εdm + εb) содержится в процедурах анализа имеющихся данных, можно полагать, что такая корректировка качественно не изменит существующие представления о величинах космологических параметров.

Пока трудно представить все физические следствия, которые могут проистекать из предложенной модели расширения Вселенной. Укажем на одну из возникающих проблем – определение места локализации Планковского генератора энергии во Вселенной. Возможно, решению ее поможет прямая информация о динамике формирования энергетической гетерогенности Вселенной, которая может быть получена при анализе кросс-корреляционных взаимосвязей [3] между исследованным в [9] фоновым ИК излучением и флуктуациями микроволнового фонового излучения.

 

ЛИТЕРАТУРА

Дата публикации: 13 февраля 2008
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.