Вселенная без сингулярностей

Взаимодействие поля с веществом происходит по двум линиям. Первая - образование новых частиц. Считается, что в вакууме виртуально содержатся все частицы, а при рождении новой частицы в вакууме остается античастица - дырка. Это излишнее усложнение процесса, привнесенное из лабораторных экспериментов. Вполне достаточно, чтобы в какой-то микроскопической области произошел квантовый скачок в состоянии энергии; при этом рождающаяся частица просто проявляется в вакууме, никуда не выделяясь и не улетая. Первичная частица может быть только электрически нейтральной, а её энергия должна соответствовать плотности энергии вакуума.

Однако, это не резонансные состояния. В постепенно снижающейся энергетике поля энергетические полосы, в которых рождаются частицы с данной энергией, довольно широкие. Напротив, границы, за которыми частицы со строго калиброванной энергией образоваться не могут, примут характер квантовых порогов. Частиц, разрешенных к производству, немного: нейтрон, нейтральный мезон, планк. Каждая из них соответствует некоторой стадии в изменяющейся энергетике поля и совместно (одновременно) образоваться не могут. Прямых доказательств этому нет, но интуитивно кажется, что частица с энергией в тысячу раз меньшей, чем у планка, которая когда-нибудь (возможно!) сменит планк, сейчас не образуется. Частицы-предшественницы также вновь не образуются; они могут возникать в каких-либо физических процессах, но утратившие равновесие с полем, все они будут нестабильными.

Другая линия - взаимодействие с полем частиц, образующихся в различных физических процессах. Среди них выделяются только две стабильные частицы - протон и электрон. Оба они представляют производные от распада нейтронов на стадии ранней Вселенной и определяют всю природу вещества. Их стабильность загадочна и необъяснима.

Первый находится в комплиментарном взаимодействии с полем до настоящего времени, когда потенциал поля снизился в миллион раз. Второй, напротив, существовал уже на стадии нуклеосинтеза, когда другие легкие частицы еще не возникали. Решение этого вопроса не следует искать в свойствах поля. Энергетика поля снижалась без каких-либо экстремальных значений, а упоминавшиеся энергетические пороги определяются энергией самих частиц и в поле никак не выражены. Тайна феноменальной стабильности в данном случае кроется в структуре собственного пространства этих частиц, которая устойчива в широких пределах энергий. Здесь надо оговориться: сведения о стабильности протона относятся к его агрегатному состоянию в ядрах атомов, где устойчив также и нейтрон. В свободном состоянии протон, видимо, не стабилен, но, в отличие от нейтронов, протоны сами не «размножаются» и исследование этого вопроса будет трудным.

Мезонная стадия практически не отразилась на веществе. Из-за отсутствия в природе заряженных частиц легче электрона равновесные атомы на основе мезона не могли образоваться, и все произведенное тогда вещество после снижения энергетики поля обратилось в свет.

Таким образом, окостеневшее протонно-нейтронное вещество практически не эволюционирует. За истекшее время энергетика системы, считая по отношению нейтрона к планку, уменьшилась в 500млн раз, а вещество остается стабильным сейчас и на перспективу, что последовательно повышает потенциал его взрывного преобразования на финише эволюции.

При описанном рассредоточенном и медленном образовании вещества будут возникать области с различной его плотностью. Следствием этого будет гравитационное сжатие вещества в изолированные скопления (галактики) и облака газа. Но поскольку и после этого поле продолжает с убывающей вероятностью производить нейтроны, возникнет характернейшая особенность данной системы - водород, изотропно рассеянный в пространстве.

ПРОСТРАНСТВО.

Не возвращаясь к уточнению терминов, употребленных ранее, для дальнейшего изложения следует ввести понятие физического пространства, отделив его от понятия пустого геометрического пространства. Физическое пространство имеет материальное наполнение, квантовую структуру частиц и представляет собой единство энергии и длины, на которой эта энергия проявляется. Элементарные частицы такого пространства должны обладать массой покоя и свойством отталкивания; материальное наполнение такого пространства должно учитываться в оценках так называемой «скрытой» массы во Вселенной. У него возникнут свойства плотности, давления, вязкости и особое взаимодействие отталкивания частиц, напоминающее аналогичный процесс в разреженной электронной плазме.

Физическую сущность пространства лучше всего представлять как продолжение вещества в область частиц с ультрамикроскопической массой. В этом случае и саму систему следовало бы определять как «вещество-поле», но это было бы не верно. Конденсированное вещество практически с самого начала образования оказалось в условиях очень сильного не равновесия с полем и теперь основой его эволюции будет последовательная деградация с конечным превращением в излучения. Между тем, пространство останется стабильным на все время эволюции Вселенной, и именно оно должно будет принять всю энергию деградирующего вещества и распадающегося поля.

Представив планк как частицу пространства, нужно, прежде всего, сделать оценку его массы, но при отсутствии прямых определений она будет весьма расплывчатой. Непосредственная интерполяция от протона к электрону и далее к планку даст для последнего энергию порядка 300 электрон-вольт (эв). Но с самого начала надо подозревать, что соотношения будут нелинейными. А, поскольку между протоном и электроном нет стабильных частиц, для первого приближения в качестве третьей точки можно принять мезон, время жизни которого исчисляется микросекундами. В этом случае энергия планка составит 50 эв, масса примерно 10 г, а размер собственного пространства (комптоновская длина волны) - 2,5*10 см. Полученные значения все равно выглядят завышенными. Даже если принять их в качестве верхнего предела, пространство оказывается устрашающе плотным; его плотность более чем в 100 раз превышает среднюю плотность вещества во Вселенной. Прямое обнаружение и изучение физического пространства будет трудным, так как детектированию подлежат неподвижные частицы, не имеющие ни заряда, ни импульса. Некоторую надежду можно связывать с экспериментами по резонансному рассеянию (или поглощению) радиоволн и других излучений в полосе от радиодиапазона до дальнего ультрафиолета и такие эксперименты заслуживают хотя бы обдумывания. Мысленно можно указать еще один способ обнаружения частиц пространства. Планк, как и все другие частицы с пульсирующей общей массой, будет приобретать спин, магнитный момент и другие свойства, которые в принципе могут быть установлены и измерены. Было бы интересно проанализировать материалы астрономических наблюдений за планетами. Физическое пространство будет стягивать удлиненные эллиптические орбиты в круговые (см. ГРАВИТАЦИЯ); следы этого процесса могли сохраниться в геометрии Солнечной системы. Упоминавшийся выше способ обнаружения планка по его дифракции в действительности является фантастическим, так как остается сама проблема регистрации частиц. Совершенно абстрактно можно сказать, что дифракционная картина может быть зарегистрирована некими сверхчувствительными гравиметрами-сканерами по локальным увеличениям плотности пространства.

Если изложенные представления о природе пространства будут подтверждаться, необходимо будет сделать вывод: наше сознание и выдвигаемые им математические и физические теории в ряде случаев неадекватно воспроизводят свойства физического мира. Так, поскольку физическое пространство имеет свойство объемности, но не проявляется в ощущениях, естественным образом возникло представление о пустом трехмерном пространстве. На этой основе была разработана чудовищная алгебра геометрического трехмерия. При этом была упущена из вида фундаментальная условность как математического, так и физического анализа пустоты и дальнейшие исследования геометрического трехмерия пустого пространства успеха явно не принесут.

Для понимания эволюции пространства нужно, прежде всего, отвлечься от его антропоморфного восприятия в виде абстрактной пустоты и посмотреть на него изнутри. Для Наблюдателя, находящегося в поле, все начинается проявлением дискретной частицы, которая прямо в поле существует определенное время, после чего сливается с ним, но немедленно отторгается, так как частицу энергии с квантовой структурой поле ассимилировать не может. За время существования частицы она пробегает некоторое расстояние. Все явление напоминает след метеора в атмосфере. Единичный трек частицы и есть первичное пространство. Но такое (линейное) пространство окажется плоским и полностью вырожденным. Механизм предотвращения этого явления феноменален: перед следующим проявлением частицы и образованием нового трека вследствие неопределенностей энергии самой частицы и энергии поля частица не может воспроизвести предшествующую траекторию и прокладывает новый трек, несовпадающий с предыдущим. В этом акте энергия и длина слиты в одномерную точку, с которой даже в принципе нельзя связывать никакое движение и локализовать сближение по месту его проявления. Все! Природе необходимо было реализовать спонтанный процесс преобразования непрерывной энергии поля в дискретную квантовую форму и она это сделала. Все, что будет происходить потом, для неё малозначительно и предназначено исключительно для того, чтобы физики не томились от безделья.

Первый вывод не сложен: из множества единичных треков формируется объемное собственное пространство частицы, а множество частиц образует трехмерное внешнее пространство. Таким образом, по отношению к полю вещество является пространством, и нет никакой необходимости помещать возникшую систему еще и в пустоту. Дальнейшие исследования и понимание свойств такого (физического) пространства будут, напротив, сложными. Во внешнем пространстве частица занимает определенное «место» и изменить ее положение можно только импульсом кинетической энергии. Здесь кроется тайна, так как вследствие виртуальности физической длины проявление частицы хаотично и она, кажется должна бы свободно дрейфовать в пространстве. Этому, по-видимому, мешает присутствие других частиц. Собственное пространство частицы является настолько упругим, что даже при огромной энергии связи частиц в ядрах, оно практически не деформируется, а отсюда и появление одной частицы в пространстве другой частицы будет строго запрещено.

В ранней Вселенной первой частицей пространства был, по-видимому, нейтрон. Это несколько неожиданное заявление, но именно тяжелое нейтронное пространство соответствовало высокой плотности энергии поля и бурному процессу рождения новых частиц. С ростом плотности пространства между частицами начинается гравитационное взаимодействие и процессы гравитационного сжатия, приводящие к обособлению слабо проявленных областей с различной плотностью пространства. Появляется также первая теплота и кинетическая энергия. Излучений (свет, нейтрино) на этой стадии нет; слабое тепловое излучение гравитационного сжатия поглощается пространством. На заключительном этапе этой стадии нейтрон выходит из равновесия с полем; противоречие разрешается отщеплением электрона, образованием протона и первых легких ядер и атомов. На Вселенную обрушивается нейтринная лавина. Происходит процесс ускоренного образования звезд и звездных систем.

Последующая, мезонная, стадия выделяется дальнейшим снижением плотности пространства. Возможно, именно на её ранний этап приходится основной процесс образования звезд и галактик. При этом надо учитывать, что в тяжелых плотных пространствах гравитация принимала огромные значения , и все процессы стягивания вещества в звезды шли ускоренно. Кроме того, в тяжелых пространствах (см. ГРАВИТАЦИЯ) будет происходить быстрое стягивание всех удлиненных орбит в круговые. Желательно присмотреться в связи с этим к эллиптическим галактикам; они должны быть или очень молодыми или противостоять мощному давлению тяжелого пространства быстрым вращением. Да и сами, немыслимые по своей величине, моменты количества движения, заключенные в звездных системах, проистекают из огромных скоростей гравитационного сжатия в тяжелом пространстве. Примечателен конец описываемой стадии. На переходе к современному легкому пространству мезон теряет стабильность. Возникает возможность появления и распространения электромагнитных излучений. Мир захлестывает свет от рождающихся мезонов, каждый из которых производит два фотона с энергией около 70 мегаэлектрон-вольт. Именно это излучение и соединяющееся с ним тепловое излучение, накопленное ранее в светонепроницаемом веществе, в современную эпоху будет обозначено как реликтовое. Этому выводу может быть противопоставлено утверждение о более раннем отделении света от вещества. Но между этими двумя возможностями нельзя сделать точного выбора. В системе «пространство-поле» снижение энергетики системы происходило по экспоненте, параметры которой неизвестны, и подобные разногласия будут сводиться лишь к различным оценкам возраста Вселенной. Для ответа нужно подождать пока физическое пространство подтвердится (или не подтвердится) в эксперименте. Тогда по плотности пространства и темпу его расширения момент «просветления» вселенной будет определен точно, хотя ранние стадии её эволюции так и останутся неизведанными.

Для плотных пространств, особенно в эпоху концентрации вещества в звезды и галактики, возникает проблема сплошности пространства, в разрывах которых нет ничего кроме газовых облаков и редких атомов водорода. Чтобы не пускать сюда «пустоту» следует мысленно отказаться от всякого обособленного пространства, в котором сама природа совершенно не нуждается. В физическом мире все дискретные объекты находятся не в пространстве, а в вакууме и в разрывах пространства проступит не пустота, а поле. Подобно тому, как в водоеме между его обитателями находится не пустота, а вода.

Следует ли предполагать донейтронную стадию эволюции? Ответ даст нейтринная астрономия, если будет установлена нейтринная эпоха более ранняя по отношению к нейтронной стадии. Нейтринные телескопы необязательно обращать к началу Вселенной; в описываемой системе все космические процессы объемны и нейтрино всех поколений будут присутствовать в любом месте.

Физическое пространство на основе планка было описано ранее и здесь следует коснуться только его эволюции. Именно оно, по-видимому, будет сопровождать заключительный этап в развитии Вселенной. В течение длительного времени пространство будет пополняться новыми частицами за счет преобразования энергии поля. Однако после достижения полем критических значений, пространство, впитавшее всю энергию Вселенной, окажется в высшей степени своеобразном положении. Задыхающиеся от недостатка энергии планки лишатся взаимодействия с полем. Планки не смогут реагировать на это уплотнением за счет образования компактных «ядер» - для этого нужна энергия сближения и связи. Планк не сможет разложиться в свет, - для этого нужна относительно высокая плотность энергии поля. На пространство опустится «ночь Брамы», непроницаемая даже для фантастических предположений. Выход для него будет только в создании новой Вселенной.

РАСШИРЕНИЕ ПРОСТРАНСТВА.

Существующее представление о расширении пространства, как о расширении «пустоты в пустоту», желательно заменить гипотезой, компоненты которой имели реальный физический смысл. В системе с материальным пространством немедленно напрашивается предположение: поле спонтанно, с определенной вероятностью, производит новые частицы пространства, которые из-за эффекта взаимного отталкивания увеличивают его объем. Но, поскольку увеличение объема бесконечной Вселенной физически малопонятно, равноправным будет и другое предположение - появление новых частиц пространства приведет к увеличению его внутреннего давления и плотности.

Давно и хорошо известно, что расширение пространства не затрагивает вещество, не сказывается на взаимном расположении звезд и планет и выражается только в разлете галактик. Это, как правило, объясняется гравитационным взаимодействием между объектами, но полной ясности в этом нет. Гравитационное взаимодействие между галактиками действительно ничтожно (10 дин и менее), но и между звездами оно немногим больше (10 дин), хотя разлету они не подвержены. И в атоме притяжение электрона к ядру незначительно (10 дин), однако вещество в пространстве стабильно.

В системе с физическим пространством расширение пространства будет выглядеть иначе. Прежде всего, вследствие сравнительно больших размеров частиц-планков пространство не проникает в вещество; оно лишь вмещает вещество и только. Новые частицы, возможно, возникают и в веществе, но они немедленно выдавливаются из него. Появление новых планков в веществе означало бы перевод атомных электронов в другое энергетическое состояние, увеличение межатомных расстояний в кристаллах и межмолекулярных расстояний в твердых телах и газах. В планетных и звездных системах расширению внутреннего пространства противодействует огромная кинетическая энергия их орбитального движения. В целом же расширение пространства внутри связных систем каждый раз означает перевод их в другое энергетическое состояние, чему противодействуют мощные силы связи между их компонентами, в сравнении, с которыми энергия отталкивания планков незначительна. Это - фундаментально, так как в противном случае в веществе и других связных системах нарушались бы все законы сохранения. Расширение пространства между галактиками оказывается возможным потому, что из-за их хаотического движения у них отсутствует главный фактор, препятствующий расширению - орбитальный момент. Аналогичным образом и воображаемые звезды, свободно плавающие в пространстве, даже при обычных расстояниях ( 1 звезда на кубический парсек) могли бы взаимно удаляться.

Разбегание галактик возбуждает проблему трудную для исследования. Расстояния между ними увеличиваются вследствие увеличения объема вмещающего их пространства, в то время как сами галактики находятся в квазистабильном состоянии и в некоторой воображаемой «вселенской» системе остаются в покое. В такой системе кинетическая энергия их разлета равна нулю, релятивистское приращение массы отсутствует, а скорость разлета, определяемая по красному смещению, может быть любой, вплоть до бесконечной. Возникает немыслимое для современной физики движение без энергии, но это лишь кажущееся явление; в этом процессе энергия поля в неявной форме расходуется на образование пространства.

Каков темп расширения пространства, понимаемый как увеличение числа образующих его частиц? Если, отложив пока вопрос о достоверности значений, принять энергию планка около 50 электрон-вольт, а его размер (собственную длину волны) - соответственно 2,5*10 см и сравнить это с постоянной Хаббла для разлетающихся галактик (75 км/сек/мегапарсек), можно вычислить, что на длине 1 мегапарсек (3*10 км) каждую секунду образуется 3*10 новых планков.

При исследовании разлета галактик по красному смещению света в расширяющемся физическом пространстве возникают два равноценных варианта истолкования результатов, подлежащие дальнейшему изучению. В первом случае на пути движения света образуются новые частицы, причем не происходит никакого уплотнения среды, так как необходимое им пространство частицы приносят с собой. Длина пробега за время движения света между объектами увеличивается и красное смещение представляет обычный эффект Допплера. Это объяснение, казавшееся неудовлетворительным уже в системе с пустым пространством, при наличии материального пространства приводит к двум новым сложностям. Пространство теперь расширяется внутрь, «в себя», а размерность длины, казавшаяся такой простой и ясной, становится глубокой физической тайной. В этом нет чего-то физически недопустимого, но в положении, когда свет является единственным источником информации, это предположение нельзя проверить исходя из свойств самого света. Для проверки такой гипотезы можно предложить только следующий полуфантастический эксперимент. Надо взять две галактики с красным смещением, лежащие в картинной плоскости и измерить угол между ними. Если через некоторое время (миллионы лет?) этот угол увеличится, - это будет прямым доказательством расширения пространства путем увеличения его геометрического объема и расстояний между объектами.

В другом случае, с увеличением числа новых частиц пространство уплотняется и свет движется в постепенно уплотняющейся среде. В земных условиях при движении света в прозрачном веществе его скорость уменьшается. В физическом пространстве будет присутствовать постоянный фактор - энергия планков, с которыми в процессе своего распространения взаимодействует свет, но увеличивается число актов взаимодействия. Выход находится в увеличении времени взаимодействия света с частицами пространства, а это выражается в снижении частоты света, то есть в его смещении в красную сторону. В обычном понимании дело представляется так, как будто свет на своем пути затрачивает лишнее время на расталкивание вновь возникающих частиц. Но это лишь условная аналогия; сам физический процесс имеет сложный квантовый характер. Справедливость этого подхода выясняется немедленно, как только физическое пространство подтвердится (или не подтвердится) в эксперименте и энергия планка будет измерена. В самом же выводе об уплотнении пространства нет чего-то физически немыслимого. Выше уже указывалось на то, что в процессе эволюции Вселенной именно пространство примет всю содержащуюся в ней энергию, а это не может произойти без его утяжеления.

Изложенный материал трудно поддается практическому осознанию, но все, это, по-видимому, придется принять. Одновременно надо осмыслить еще один вывод, вытекающий из квазистабильного состояния галактик. Галактики приходили во вращательное движение в процессе гравитационного сжатия, однако вращение более крупных структур, объединяющих галактики, следует «остановить». В иерархии космических объектов крупномасштабная структура Вселенной должна быть однородной, а вещество - неподвижным.

ГРАВИТАЦИЯ.

Гипотеза, не подтвержденная ни теорией, ни экспериментом не должна затрагивать выводы теории относительности. Поэтому гравитация будет рассмотрена так, как она могла бы проявляться в системе «пространство-поле», без сличения выводов с принятыми теориями. В этой системе таинственная сила притяжения отсутствует, а гравитация - это давление пространства на вещество. Вследствие физического сродства между пространством и веществом для взаимно отталкивающихся частиц пространства будет проявляться также эффект отталкивания их от вещества. При таком взаимодействии любая масса образует вокруг себя гравитационную полость, потенциал которой по мере удаления от вещества будет убывать по закону 1/. В гравитационной полости плотность пространства будет минимальной у поверхности тела и постепенно возрастать к краям полости. Теоретически такое присутствие массы в пространстве будет сказываться до бесконечности. Взаимодействие между двумя массами, выражающееся постоянной Ньютона, в описываемой системе сохраняется. Может показаться, что её значение должно изменяться с изменением плотности пространства в различных частях гравитационной полости. Но это не так; объемное давление пространства будет действовать на массы по принципу суперпозиции и поэтому коэффициент взаимодействия единичных масс должен сохраняться. Экспериментальное подтверждение этого вывода затруднительно, но его все же можно проверить по взаимодействию космических объектов, располагающегося в различных частях гравитационной полости Солнца.

Особый случай представляет гравитация внутри вещества, когда из областей взаимодействия меньших размеров планка, пространство оказывается выдавленным. В этом случае собственная гравитация вещества должна исчезать и внутри него будет сказываться только давление, идущее от поверхности. Может быть так объясняется главная загадка гравитации, когда формулы тяготения показывают отсутствие силы тяжести внутри сферического тела. Эти формулы дают также нулевой результат для пустотелой воображаемой сферы, но в таких примерах нарушается условие задачи: к воображаемой сфере применяются уравнения, предполагающие, что сфера все-таки заполнена веществом.

Страницы: 1, 2, 3