Об эволюционности процесса расширения вселенной

Об эволюционности процесса расширения вселенной

Даныльченко Павло Иванович, Международное философско-космологическое общество (МФКО) 

Показана возможность эволюционности процесса расширения Вселенной и тем самым гарантирования вечности Вселенной не только в будущем, но и в прошлом. Реальность вечности Вселенной подтверждается результатами наблюдений далеких сверхновых звезд и основывается на отсчете космологического времени в системе отсчета, которая не сопутствует веществу и в которой по гипотезе Вейля галактики расширяющейся Вселенной квазинеподвижны.

Введение 

Ковариантность уравнений гравитационного поля общей теории относительности (ОТО) относительно преобразований пространственных координат и времени а, следовательно, и их независимость от формирования пространственно-временных континуумов (ПВК) и соответствующих им систем отсчета пространственных координат и времени (СО) создают проблемы выбора этих ПВК и СО и их верификации (установления соответствия выбранных ПВК и СО какой-либо физической реальности) [1]. В соответствии с этим основной задачей, которую необходимо решить для установления ответственных за расширение Вселенной космологических процессов, является поиск и обоснование фундаментального ПВК, в СО которого следует отсчитывать космологическое время. Если, основываясь на антропоцентризме (благодаря которому человечество в течение многих тысячелетий считало, что Земля абсолютно неподвижна, а Солнце и звёзды перемещаются по небосводу), мы будем отсчитывать космологическое время в мире людей, то неизбежно придём к концепции Большого Взрыва и к конечности возраста Вселенной. Тем самым будет констатироваться возможность зарождения Вселенной "неизвестно где и в чём" (из гипотетического её "точечного" состояния) а, следовательно, неизбежно возникнет и принципиально не имеющий ответа философский вопрос: "А что же всё-таки было до этого?" [2]. К тому же мы придем и к выводу, что все физические процессы, и в том числе эволюционные, в галактиках, удаляющихся от нас со скоростью Хаббла, протекают в космологическом времени значительно медленнее, чем на Земле. Ведь в них происходит релятивистское (лоренцево) замедление хода времени. Поэтому прямое (без дополнительных преобразований показаний часов) использование времени, отсчитываемого в сопутствующей веществу СО мира людей, неприемлемо для определения промежутков космологического времени между событиями на далеких объектах Вселенной.

Выбор и верификация системы отсчета космологического времени 

Расширение Вселенной, аналогично ежедневному перемещению Солнца по небосводу, можно рассматривать лишь как вторичное явление, наблюдаемое в некоторой избранной СО - СО мира людей и являющееся следствием какого-либо первичного процесса, происходящего в фундаментальной СО - СО неувлекаемого движущимся веществом физического вакуума [3,4]. Эта фундаментальная СО ПВК физического вакуума является тождественной несопутствующей веществу СО, в которой по гипотезе Вейля галактики расширяющейся Вселенной квазинеподвижны (совершают в ней лишь малые пекулярные движения) [5,6], и в ней идентичные физические процессы протекают с одинаковой скоростью во всех точках с пренебрежительно малыми или же одинаковыми потенциалами принципиально неустранимого гравитационного поля. Поэтому отсчитываемое в СО Вейля время: T(r,t)=Ti+(t-ti)-F(r,rb)H/c, темп течения которого не отличается от темпа течения собственного координатного (астрономического) времени t, отсчитываемого в СО вещества, а следовательно, и в СО мира людей, вполне может претендовать на роль космологического времени. Здесь: F(r,rb) - функция, зависящая лишь от фотометрического радиуса r в собственном пространстве вещества и определяющая взаимную десинхронизацию космологического времени и собственного времени вещества в точках пространства, удаленных от точки i синхронизации отсчетов этих времен; c и H=c(λ/3)1/2 - соответственно постоянная (собственное значние) скорости света и определяющая величину космологической постоянной λ постоянная Хаббла. Чтобы это претендование соответствовало физической реальности, мы должны исходить из псевдодиссипативности среды эволюционирующего ("стареющего") физического вакуума. В соответствии с синергетикой лишь только тогда и обеспечивается возможность непрерывной самоорганизации в физическом вакууме самоподдерживающихся автоволновых структурных элементов (виртуальных элементарных частиц), регистрируемых в ядерных исследованиях. Принципиально ненаблюдаемая в СО вещества эволюционная самостягиваемость в СО Вейля сходящихся спиральноволновых образований, соответствующих элементарным частицам вещества [4,7], и является ответственной за калибровочное для мира людей непрерывное уменьшение размеров вещества в мировом пространстве СО Вейля, а следовательно, и за явление расширения Вселенной в СО мира людей. Поэтому расстояния между квазинеподвижными в СО Вейля галактиками постепенно удлиняются в СО, сопутствующих эволюционно самосжимающемуся веществу, не из-за расширения космического пространства в "никуда", а из-за монотонного сокращения в СО Вейля вещественного эталона длины. Обусловленность же процесса, который имеет место в мегамире, процессами, которые происходят в микромире, хорошо согласуется с наличием многих соответствий в соотношениях между атомными, гравитационными и космологическими характеристиками - "большими числами" Эддингтона-Дирака [8,9,10]. При этом она гарантирует вечное существование Вселенной, как в прошлом, так и в будущем [1-4,11] и не противоречит современным физическим представлениям. Такое калибровочное (принципиально не обнаруживаемое собственным наблюдателем) самосжатие вещества, которое проявляется в релятивистском сокращении размеров движущегося тела, впервые было признано физически реальным в специальной теории относительности. В ОТО оно вызвано влиянием гравитационного поля на вещество и может быть довольно значительным при релятивистском гравитационном коллапсе. Однако, если при перемещении вещества вдоль силовых линий гравитационного поля происходит калибровочное самодеформирование его в мировом пространстве, то тогда почему оно не может быть возможным и при "перемещении" тела лишь во времени? Ведь, благодаря объединению пространства и времени в единый ПВК (четырехмерное пространство-время Минковского) координатное время в ОТО равноценно пространственным координатам. Таким образом, если исходить из познаваемости не только наблюдаемых, но и принципиально скрытых от наблюдения (то есть калибровочных) физических процессов, то проблема выбора между антропоцентрической СО, соответствующей Большому Взрыву Вселенной, и СО Вейля, соответствующей эволюционному процессу калибровочного самосжатия вещества в мировом пространстве, может быть решена в пользу последней (как не ставящей на пути познания природы принципиально неразрешимых вопросов и, поэтому, гносеологически более приемлемой).

Обоснование результатов астрономических наблюдений сверхновых 

Из результатов астрономических исследований, способствующих решению исследуемой проблемы, следует отметить обнаружение у сверхновых с умеренно и чрезвычайно высоким красным смещением спектра излучения более тусклого свечения, чем это ожидалось при гораздо меньшей дальности, определяемой до них согласно линейной зависимости Хаббла [12]. Такой результат заставил астрономов и астрофизиков перейти от концепции замедляющегося расширения к концепции ускоряющегося расширения Вселенной. А это в свою очередь привело к необходимости обязательного введения в уравнения гравитационного поля ОТО космологического λ-члена, ответственного за "антигравитацию". При не нулевом же значении космологической постоянной λ в жесткой системе отсчета пространственных координат и времени (СО), соответствующей решению Шварцшильда, возникает статический горизонт видимости, на котором несобственное значение скорости света равно нулю [3,4,13]. Независимость же от времени радиуса этого горизонта указывает на то, что он не может быть горизонтом событий а, следовательно, и не может соответствовать теории Большого Взрыва Вселенной. При этом гравитационное поле, заставляющее далекие астрономические объекты свободно (инерциально) падать на горизонт видимости, однако и не позволяющее им никогда достичь его, является принципиально устранимым соответствующими преобразованиями координат и времени. И, следовательно, этот горизонт может быть сформирован лишь за счет неравномерных лоренцевых сокращений радиальных отрезков в мировом пространстве и бесконечно большого на нем лоренцева замедления времени, что вызвано самосжатием в этом пространстве, как самого астрономического тела, так и жестко связанного с ним его собственного пространства [13]. Таким образом, в пределах горизонта видимости собственного метрического пространства эволюционно самосжимающегося в СО Вейля тела заключено все бесконечное пространство СО Вейля, так что из-за горизонта видимости не могут появиться, как и скрыться за ним, никакие астрономические объекты [3,4]. С любым событием (где бы и когда бы оно ни произошло) на горизонте видимости одновременным всегда является бесконечно далекое прошлое. Поэтому устанавливаемый уравнениями гравитационного поля горизонт видимости собственного пространства любого астрономического тела фактически является псевдогоризонтом прошлого. Ввиду, как неподвижности горизонта видимости в собственном метрическом пространстве любого астрономического тела, так и неизменности (при неизменном гравитационном радиусе rg=const(t) тела) его фотометрического радиуса rc разбегание от наблюдателя далеких галактик нельзя рассматривать буквально как расширение Вселенной в этом пространстве. Эти галактики свободно "падают" на неподвижный горизонт видимости, однако, не в состоянии никогда его достичь, ввиду принадлежности его лишь бесконечно далекому космологическому прошлому. Более высокая концентрация астрономических объектов возле горизонта видимости, обусловленная этим, и конечность собственного пространства физического тела, однако, не обнаруживаются в процессе астрономических наблюдений. Это связано с определением расстояний до далеких звезд непосредственно по их концентрации в определенном телесном угле, исходя из предположения о равномерном распределении их в пространстве, а также по их светимости Lv(Φv,rA,ri), оцениваемой количеством квантов энергии в потоке Φv, исходя из предположения об изотропности их светимости. Однако же, это справедливо лишь для евклидова пространства СО Вейля, а не для собственного пространства вещества, имеющего кривизну. И, следовательно, в процессе любых наблюдений определяется не фотометрическое радиальное расстояние rA до далекого объекта A в конечном неевклидовом собственном пространстве тела, из точки i которого ведутся наблюдения. На самом деле, определяется непрерывно перенормируемое радиальное расстояние до объекта A в бесконечном евклидовом пространстве СО Вейля:

RA*=RA Ri'*/Ri=RA ri /Ri'=rA(c - Hri)/(c - HrA)≈rA(rc-ri)/(rc-rA)>>rA , 

где при ri>>rg: rc≈c/H. Это расстояние до объекта A имеет место в момент космологического времени, в который объект A испустил излучение. Определяется же оно с помощью метрической шкалы, откалиброванной по вещественному эталону длины у наблюдателя, однако, не в момент испускания, а в момент регистрации излучения в точке i (Ri'*=ri). Поэтому то расстояния RA*, определяемые по светимости в максимуме блеска сверхновых с умеренно (0.3<Z 1) высокими значениями смещения z=Δλc/iiλc≈HRA*/c длины волны излучения в красную область спектра, значительно и превышают хаббловы фотометрические расстояния rA≈vAH/H до этих сверхновых в собственном пространстве наблюдателя [12]. И, следовательно, "несоответствие" зависимости Хаббла расстояний до сверхновых с умеренно и чрезвычайно высоким длинноволновым смещением спектра излучения никоим образом не вызвано постепенным увеличением значения постоянной Хаббла, предусматриваемым гипотезой "ускоряющегося расширения Вселенной" [14]. Оно лишь подтверждает обоснованность отсчета космологического времени в СО Вейля. К тому же из-за несоблюдения одновременности в собственном времени вещества событий, имеющих одинаковый космологический возраст, при нестабильности значения постоянной Хаббла в космологическом времени ее величина была бы неодинаковой в разных точках пространства в один и тот же момент собственного времени любого астрономического объекта расширяющейся Вселенной. Это же, как и следовало ожидать, в астрономических наблюдениях не обнаруживается. Однако, несмотря на строго экспоненциальное ускорение расширения Вселенной, вызванная самосжатием вещества в СО Вейля "антигравитация" в собственной СО любого астрономического тела конечно присутствует. При этом космологическая постоянная уравнений гравитационного поля однозначно определяется постоянной Хаббла, значение которой неизменно не только в пространстве, но и во времени. Наблюдаемое в точке i уменьшение частоты jivcA излучения источника A, условно неподвижного в мировом пространстве СО Вейля и движущегося в точке j в собственной СО наблюдателя со скоростью Хаббла, определяется при пренебрежении слабой напряженностью собственного гравитационного поля на излучающей поверхности источника следующим образом [3]:

jiβvA=jivcA /iivc=1/(1+z)=exp[H(Tj-Ti)]≈1-HrA /c≈(1+HRA*/c)-1, 

где: rA=rj , rg<<ri<<rj<rc . Совершенно такая же зависимость смещения z спектра излучения далекого астрономического объекта от длительности космологического времени ΔT=Ti-Tj распространения этого излучения к наблюдателю имеет место и в большинстве теорий стационарной Вселенной, которые фактически рассматривают эволюцию Вселенной в СО Вейля. Статистический анализ результатов наблюдения сверхновых звезд [12,15], выполненный в работе [16], подтверждает хорошее соответствие этой зависимости результатам наблюдений сверхновых. При не слишком большом расстоянии до источника излучения это уменьшение мало отличается от псевдодоплеровского уменьшения частоты, не учитывающего связанной с явлением расширения Вселенной физической неоднородности собственного пространства наблюдателя (эта неоднородность заключается в неодинаковости наблюдаемых из точки i скоростей света jivc в других точках этого пространства). На больших же расстояниях влияние на него физической неоднородности собственного пространства наблюдателя очень существенно. Поэтому используемое в космологии нормированное по скорости света псевдодоплеровское значение скорости удаления объектов расширяющейся Вселенной является немного завышенным по сравнению с его истинным значением jivAH /jivc≈HrA /c≈HRA*/(c+HRA*). Однако оно является существенно меньшим его псевдохабблова значения jivAPH /jivc≈HRA*/c>>HrA /c. В соответствии с этим при использовании псевдодоплеровского смещения частоты излучения (не учитывающего физической неоднородности собственного пространства эволюционно самосжимающегося тела, в СО которого ведется наблюдение) также определяется значение расстояния, более близкое к непрерывно перенормируемому значению расстояния в мировом пространстве СО Вейля, а не к фотометрическому значению расстояния в собственном пространстве наблюдателя.

Выводы 

Космологическая сингулярность ОТО соответствует бесконечно далекому космологическому прошлому Вселенной и, поэтому, на самом деле она физически не реализуется. Процесс расширения вечной Вселенной является бесконечно долгим эволюционным процессом, не имеющим ни начала, ни конца. Вызван этот процесс эволюционной изменчивостью свойств физического вакуума и непрерывной "адаптацией" элементарных частиц вещества к постоянно обновляемым условиям их взаимодействия. Все это хорошо согласуется, как с ОТО и с синергетикой, так и с результатами астрономических наблюдений.

Список литературы 

Даныльченко П. И. Гносеологический подход к формированию систем отсчета в ОТО // Сборник материалов научно-практического семинара "Проблемы верификации в электоральном процессе". - Керчь, 2004. - С. 56-61 (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7784.html) 

Даныльченко П. И. Вечна ли Вселенная? // Доклад на II международной научной конференции "Философия космизма и современная авиация", Киев, 2005; Киев, НиТ, 2005 (http://n-t.org/tp/mr/vl.htm) 

Даныльченко П. И. Основы калибровочно-эволюционной теории Мироздания (пространства, времени, тяготения и расширения Вселенной). - Винница, 1994. - 78 с.; Калибровочно-эволюционная интерпретация специальной и общей теорий относительности, Киев, НиТ, 2005 (http://n-t.org/tp/ns/ke.htm) 

Даныльченко П. И. О возможностях физической нереализуемости космологической и гравитационной сингулярностей в ОТО // Калибровочно-эволюционная интерпретация специальной и общей теорий относительности. - Вінниця: О. Власюк, 2004. - С. 35-81 (http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/Possibilities_Rus.html); Киев, НиТ, 2006 (http://n-t.org) 

Weyl H. Phys. Z., 1923, b. 24, S. 230. 

Weyl H. Philos. Mag., 1930, v. 9, P. 936. 

Даныльченко П. И. Спиральноволновая природа элементарных частиц. // Матеріали міжнародної наукової конференції "Д. Д. Іваненко - видатний фізик-теоретик, педагог". - Полтава, 2004. - С. 44-55 (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/8276.html) 

Иваненко Д. Д. Актуальность теории гравитации Эйнштейна // Проблемы физики: классика и современность / ред. Г.-Ю. Тредер - М.: Мир, 1982. С. 127 - 154. 

Дирак П. А. М. Космология и гравитационная постоянная // Воспоминания о необычайной эпохе / ред. Я. Смородинский. - М.: Нака, 1990. - С. 178-188. 

Горелик Г. Е. История релятивистской космологии и совпадение больших чисел // Эйнштейновский сборник 1982-1983 / ред. И. Кобзарев. - М.: Наука, 1986. - С. 302. 

Даныльченко П. И. Пространство-время: физическая сущность и заблуждения // Sententiae, спецвипуск № 3, Філософія і космологія. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2004. - С. 47-55 (http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/spacetime.html) 

Perlmutter S. et al. Measurements of Omega and Lambda from 42 High-Redshift Supernovae // Astrophys. J. - 1999, v. 517, - P. 565-586 

Даныльченко П. И. Физическая сущность сингулярностей в шварцшильдовом решении уравнений гравитационного поля ОТО // Sententiae, спецвипуск № 1, Філософія і космологія. - Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2005. - С. 95-104 (http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/singularities.html) 

Riess A. et al. Type Ia Supernova Discoveries at z>1 From the Hubble Space Telescope: Evidence for Past Deceleration and Constraints on Dark Energy Evolution // Astrophysical Journal, 2004, v. 607. - P. 665-687 

Цветков Д. Ю., Павлюк Н. Н., Братунов О. С., Псковский Ю. П. Каталог Сверхновых ГАИШ., 2004 (http://www.astronet.ru/db/sn/catalog.html) 

Хайдаров К. А. Вечная Вселенная (http://n-t.org/tp/ns/vv.htm)