"Расширение" Вселенной как источник свечения звёзд.Ниже приведена ГИПОТЕЗА, которая объясняет существование "основного направления". Гипотеза подтверждает основную догадку Николая Александровича Козырева (Н. А.) о том, что источником свечения звёзд могут быть не только термоядерные реакции, но и воздействие течения времени на протекание физических процессов в системе наблюдателя.
ГИПОТЕЗА.Первое, что бросается в глаза, когда смотришь на диаграмму расположения звёзд, - это то, что закон, определяющий существование "основного направления" должен быть очень простым. Плотности и лучевые давления определяются только массой и радиусом звёзд (в единицах от значений для Солнца) и не зависят от структуры звезды. Большие и малые, горячие и холодные, многослойные и относительно однородные звёзды группируются вдоль одной и той же прямой на диаграмме физических условий - вдоль "основного направления".
Поэтому закон, который определяет эту зависимость, должен действовать внутри самых разных, несходных по своей структуре и физическим свойствам звёздах. То есть, это должен быть УНИВЕРСАЛЬНЫЙ закон.
Вторым указанием, где искать, являются последние данные наблюдательной астрономии и выводы теории квантованных полей. Астрономы пришли к выводу о необходимости признать существование так называемой "тёмной материи", которая объясняет как ускоренное расширение Вселенной (акселерация), так и отклонение вращения звёзд в галактиках от Кеплеровских законов. Оба эти факта можно объяснить, если предположить существование "тёмной материи", которая никак себя не проявляет кроме гравитационного воздействия на движение вещества. Измерения показали, что уравнение состояния этой "тёмной материи" почти такое же, каким является уравнение состояния вакуума: p = - ro*c^2. То есть имеются веские основания считать, что речь идёт о "вакууме". Что "вакуум" - это не ничто, а определённая среда, в квантовой физике известно давно. Вакуум может рождать виртуальные пары, вакуум вносит свой вклад в значения физических величин (магнитные моменты частиц, наблюдаемый элементарный заряд...).
Третье указание даёт теория инфляции Алана Гуса, согласно которой существовал небольшой интервал времени (инфляционная эпоха), в результате которого происходило рождение вещества (материи) из вакуума.
Следовательно, вакуум является сложной средой (с определенной плотностью и отрицательным давлением) и возможен энергетический контакт между материей и вакуумом (переход энергии из вакуумной в материальную и из материальной в вакуумную форму).
Отсюда следуют следующие положения:
Утверждение 1.Любая физическая система включает в себя ДВЕ составляющие - материю и вакуум.
Утверждение 2.Материя и вакуум составляют вместе замкнутую систему.
Это понятно - ведь мы не знаем ничего другого, кроме материи и вакуума.
Утверждение 3.В замкнутой системе выполняется закон сохранения энергии.
Не по отдельности для материи отдельно и для вакуума отдельно, а только внутри единой физической системы "вакуум-материя". При этом в принципе возможен обмен энергией между материей и вакуумом внутри этой единой системы.
Вторая группа утверждений касается интерпретации "расширения" Вселенной. "Расширением" называют рост МАСШТАБНОГО ФАКТОРА. Представить это проще всего на современных компьютерных программах (например, Photoshop или Corel Draw), каждая из которых содержит опцию - "масштабирование". Увеличивая масштаб, мы, сидя перед экраном компьютера, можем воочию наблюдать "расширение" нашей картинки - "разбегание" на ней нарисованных деревьев или звёзд или галактик. Можно даже сделать программу, которая меняет масштабный множитель точно так, как он должен меняться в соответствии с основными уравнениями современных космологических моделей. Но возникает вопрос - а что мы при этом видим? Мы наблюдаем "разбегание", глядя на него СО СТОРОНЫ. Из кресла перед экраном компьютера. Но человечек на нашей картинке - "житель расширяющейся Вселенной" - что будет видеть ОН? Он попытается измерять расстояния, используя имеющиеся у него эталоны. Но эти эталоны сами увеличиваются и поэтому измеряемые им размеры тел и расстояния между телами будут оставаться НЕИЗМЕННЫМИ. Он не сможет увидеть это расширение.
Согласно космологической модели расширяющейся Вселенной, длины волн и периоды колебаний световых волн РАСТУТ пропорционально масштабному фактору. Отсюда следует, что расстояния между телами, измеряемые в "длинах волн" не будут меняться в процессе расширения Вселенной. Но и временные промежутки, измеряемые в периодах колебаний световой волны от какого-либо эталонного источника, тоже не будут меняться. Время распространения светового сигнала от одного тела к другому, измеренное в периодах колебаний этой световой волны будут одинаковым и не зависящим от величины масштабного фактора. Но все физически осуществимые приборы измерения времени так или иначе связаны с периодами колебаний световых волн. Сами биологические и химические процессы напрямую зависят от периода колебаний световой волны. Мы приходим к выводу, что процесс расширения Вселенной непосредственно НЕ-НАБЛЮДАЕМ. Его нельзя зафиксировать как "разбегание", нельзя увидеть так, как, например, мы видим разлетание осколков от взорвавшегося снаряда. Всё, что можно сделать, это сравнить два физических процесса, приготовленных при разных значениях масштабного фактора. Например, сравнить длины волн от идентичных источников, испускающих световую волну при разных значениях масштабного фактора. Результатом таких наблюдений является известное "красное смещение" линий спектра. Длина волны от источника с меньшим значением масштабного фактора окажется больше по сравнению с длиной волны от источника с большим значением масштабного фактора. Но это - некоторое ФИЗИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ.
"Расширение Вселенной" обнаруживает себя в системе наблюдателя, привязанного к расширяющейся Вселенной, в виде определенных физических явлений. Это похоже на возникновение сил инерции в системе ускоренно движущегося наблюдателя.
Обычно говорят о сопутствующей системе отсчета, жестко связанной с телами в "расширяющейся Вселенной". Если вернуться к нашему примеру с компьютером, то сопутствующей будет система координатных линий, нанесенных на рисунок на экране. Изменение масштаба не изменит положения тел относительно этой координатной сетки. Все размеры тел и расстояния между телами, измеренные в этих координатах, будут оставаться неизменными.
Наблюдения показывают, что мы не наблюдаем никаких следов "расширения" в нашей солнечной системе: размеры орбит вращения планет вокруг Солнца не меняются, как и размеры самих планет, и звёзд. Обычно на это замечание говорят, что причина "незаметности" расширения - следствие преобладания сил взаимодействия между телами над эффектом расширения. Но расчеты показывают, что этот малый эффект должен с течением времени приводить к измеримым изменениям в движении небесных тел. А этого нет. С точки зрения развиваемой здесь гипотезы, дело не в том, что эффект мал, а в том, что он принципиально не-наблюдаем из сопутствующей системы отсчета. Его можно было бы наблюдать, если бы мы жили в системе отсчета с ПОСТОЯННЫМ во времени масштабным фактором. Именно поэтому мы сидя перед экраном компьютера ВИДИМ расширение, - потому что масштаб нашего мира остается прежним, а масштаб нарисованного на компьютерном экране - меняется.
Но если бы мы сами претерпевали точно такое же масштабное преобразование как и на компьютерном экране, мы не смогли бы "увидеть" расширения. Его бы для нас НЕ было. Но точно так же НЕ видят расширения наблюдатели, все размеры и измерительные эталоны которых растут пропорционально росту масштабного фактора. Для таких наблюдателей мир кажется статичным, расстояния неизменными, объемы всех областей мира постоянными. Если учесть, что физически-реальными являются только такие системы и наблюдатели, то придется сделать очень ответственный вывод:
Утверждение 4. Процесс расширения Вселенной не-наблюдаем непосредственно из физически-реальных систем отсчета.
(К тому же выводу приходит Путенихин Петр Васильевич в статье "Логические противоречия теории Большого Взрыва":
http://quantmagic.narod.ru/volumes/VOL412007/p1109.htmlЦитата:
Можно ли наблюдать расширение пространства изнутри? То есть, находясь в реальности, в этом пространстве можно ли видеть изменение его размеров? Если пространство увеличилось, то это означает лишь одно: все соотношения в нем изменились пропорционально (при всеобщей равномерности расширения). Любая мера длины также изменится пропорционально, и любое измерение при этом будет давать те же самые показания, как и до расширения.
Процесс "расширения" ЕСТЬ, но непосредственно, с помощью часов и линеек, его "увидеть" нельзя. Потому что сами часы и линейки подвержены тому же масштабному преобразованию, которое претерпевают все тела. Но поскольку этот процесс (рост масштабного фактора) идет, он может приводить и действительно приводит к определенным физическим ЯВЛЕНИЯМ внутри физически-реальных ("расширяющихся") систем отсчета. Одним из таких явлений является "красное смещение". Но это НЕ единственное явление.
=================================================================================================
P.S. (Дополнение от 12 июля 2010 года). В момент написания этого "поста" рост масштабного фактора интерпретировался как "расширение пространства", то есть исходя из стандартной космологии "большого взрыва". Позднее стало ясно, что возможна иная интерпретация и новая космология, в которой рост масштабного фактора влияет на ход физического времени, а пространство НЕ расширяется. В рамках этой новой космологии можно вывести закон Хаббла. "Красное смещение" линий спектра возникает вследствие неоднородности физического времени. Неоднородность времени приводит к малым нарушениям закона сохранения энергии. Это и есть искомый (не термоядерный) дополнительный источник свечения звёзд. Подробности - в сообщениях начиная с лета 2009 года.)
=================================================================================================
Вторым физическим явлением, в котором обнаруживается существование процесса "расширения Вселенной, является СВЕЧЕНИЕ ЗВЁЗД.
Это следует из закона сохранения энергии.
Рассмотрим пространственную область, занятую звездой. Пусть V0 – объем этой области в момент, когда масштабный фактор равен единице (это всегда можно сделать выбором единиц измерения). В системе отсчета с НЕ МЕНЯЮЩИМСЯ масштабным фактором (в нашем примере, для наблюдателя, сидящего перед экраном компьютера) объем с течением времени будет расти по закону:
(1) V = V0 * a^3.
Запишем в этой системе первое начало термодинамики (закон сохранения энергии):
(2) dU + p*dV = - dQ1
Здесь
dU – изменение внутренней энергии материи и вакуума внутри рассматриваемой области.
p – давление материи и вакуума внутри области.
dQ1 – поток энергии через границу области наружу (отдаваемое количество тепла).
Теперь запишем закон сохранения энергии в ФИЗИЧЕСКИ-РЕАЛЬНОЙ системе отсчета (в нашем примере, в системе отсчета виртуального наблюдателя на экране компьютера – жителя расширяющейся Вселенной).
(3) dU + p*dV = - dQ2
Поскольку в этой системе размеры и объемы тел НЕ меняются, имеем:
(4) dV = 0
Следовательно:
(5) dU = - dQ2
Из формул (2) и (5) следует:
(6) p*dV = (dQ2 – dQ1) = dQ
То есть работа, которая совершается в результате расширения Вселенной, в реально-физической системе (с точки зрения жителя этой расширяющейся Вселенной) фиксируется как ПРИРОСТ dQ потока энергии через границу области. Но это и есть не что иное как ИЗЛУЧЕНИЕ из этой области.
Таким образом, расширение Вселенной приводит к двум физическим явлениям в физически-реальной системе отсчета:
(1) «красному смещению» линий спектра
(2) приросту излучаемой энергии через границу области.Это и есть тот самый механизм, который питает свечение звёзд дополнительной энергией и не даёт им погаснуть. Работа расширения Вселенной высвечивается в виде потока излучения в системе отсчета, жестко привязанной к телам расширяющейся Вселенной. Но понятно, что именно эти системы отсчета являются физически реальными.
Григорий.
15 августа 2008 г (дополнено 08 сентября 2008 и откорректировано 12 июля 2010).
P.S. Просьба указывать автора при использовании материала.