Реферат: Циклическая Вселенная или определение максимальной и минимальной плотности расширяющегося пвк кравченко С. В., к т. н.,8(3854) 34-66-47, моб. 8-913-081-9174

Циклическая Вселенная или определение максимальной и минимальной плотности расширяющегося ПВК

Кравченко С.В., к.т.н. ,8(3854) 34-66-47, моб. 8-913-081-9174

Прежде чем мы рассмотрим данную тему, отметим некоторые интересные высказывания известных космологов.

Начало расширения «пузыря» должно происходить из области с планковскими размерами [1, стр.65].

Тем не менее, если некий объём пространства был получен в процессе подбаръерного туннельного перехода, то этот объём стремится принять сферическую форму с однородной внутренней структурой [1, стр.80].

В моделях, приводящих к замкнутой Метагалактике, возможно существование ещё одного типа решений – так называемой циклической Вселенной [1, стр.85].

В простейшем определении солитоны – классичесие решения в теории поля, соответствующие «максимумам» энергии поля, которые из-за закона сохранения не рассеиваются и поэтому проявляют себя подобно частицам [1, стр.101].

Две Вселенные связаны трубкой пространства – времени, которая в некотором смысле, играет роль пуповины. Вероятно её диаметр сопоставим с планковской длиной [2, стр.155].

Глобальная Вселенная никогда не может затухнуть и может производить Вселенных – младенцев бесконечно долго в будущем [2, стр.157].

Некоторые будут раздуваться только в течение очень короткого времени. Это означает, что они скоро начнут повторно коллапсировать и никогда не будут оставаться в живых достаточно долго, чтобы развиться [2, стр.158].

Если в планковской области господствует так называемая суперсила, когда «все едино есть», т.е. в одной субстанции объединено всё то, что мы обычно называем частицами, взаимодействиями, пространством и временем то на масштабах ТВО гравитация уже отделилась…[3, стр.24]. (От автора – Отделилась куда и от чего?)

Примерами струнных образований являются вихри в ламинарных потоках…

При этом в любой точке количество линий, проходящих через нормально ориентированный к ним элемент поверхности единичной площади, пропорционально напряжённости поля. Такая картина распределения силовых линий соответствует тому, что носители электромагнитного взаимодействия – виртуальные фотоны – не имеют собственного заряда, т.е. нейтральны и не взаимодействуют друг с другом [3, стр.46].

Суперструны – это новый фундаментальный объект для описания планковского масштаба [3, стр.48].

Поскольку фоновая температура Вселенной невелика (Т ~ 3К) условия для существования твёрдой фазы в целом благоприятны [3, стр.60].

Вселенная образуется из «квантового шума», окружающего начальную (классическую) сингулярность [3, стр.130].

Каждый нуклон создаёт вокруг себя мезонное поле. Это поле заполняет всю «внутренность» атомного ядра [4, стр.136]. ( От автора - это же «чёрная дыра», где излучение – мезонное поле заперто какими-то силами).

Гравитационное поле, создаваемое каким-либо телом, не распространяет-

ся в пространстве потому, что оно не исчезает и не появляется (в отличие от электромагнитного). Оно существует с момента возникновения Вселенной [5, стр.216].

Хаос – вместилище Нашей Вселенной [5, стр.70].

Таким образом выше приведенное для автора данной статьи означает, что - Наша Вселенная не может быть бесконечна в пространстве и времени так как она расширяется (экспериментальный факт – закон Хаббла). Так как Наша Вселенная расширяется, значит она расширяется куда-то, т.е. в первородную среду. Первородная среда – ХАОС и есть среда, в которой периодически рождаются и умирают Вселенные.

И так, мы полагаем, что наша Вселенная имеет строго циклическое развитие т.е., если она сейчас расширяется, то через определённое время она должна начать сжиматься.

Следовательно, мы должны указать те граничные параметры при которых эти процессы возможны, а именно: характерную плотность материи в начале расширения и в конце расширения (в начале сжатия), а также время жизни Вселенной и её размеры.

Для построения такой модели предположим, что наша Вселенная – это сильно сжатое фотонное поле, т.е. в точке сингулярности Вселенная имела планковские параметры. Что касается планковских параметров, выводимых обычно из теории размерности, то следует отметить, что эта гениальная догадка может быть обоснована достаточно строго. Например, для получения планковской массы необходимо записать следующие три уравнения для вращающегося тороидального фотонного вихря, а именно:

m*c2 = ћ*w или w = m*c2 / ћ (1)

2π*r = λ = 2π*c/w или r = c/w = ћ / m*c т.е., r*m = ћ / c = const, и (2)

Fц = Fгр., (3)

где Fц и Fгр – центробежная и гравитационная силы соответственно. Тогда из (3), (1) и (2) получим:

Fц = m*с2 / r = ћ*c / r2 = Fгр = 4*(G*m2 / 4r2 ), т.е. m = ( ћ*c / G)0,5 (4)

Далее можно получить все остальные классичесие планковские параметры.

Таким образом, как мы видим, действительно существует предельная максимальная плотность материи, характерная для Нашего мира. Здесь же отметим, что это одновременно и предельно максимальная плотность фотонного поля (или специфического вакуумного состояния). Далее следует, что если Вселенная начала расширяться из этого состояния (из первичного состояния ПВК планковских параметров) со скоростью света, то её расшире- ние может быть ограничено только предельно минимальной плотностью материи (см. электронные статьи автора « К вопросу о пространственно – временных квантах и гравитации или как вычислить некоторые параметры нашей Вселенной»

«К вопросу о размере электрона, об элементарных частицах или что такое тороидально сжатое фотонное поле»).

Для того, чтобы определить предельно минимальную плотность материи воспользуемся замечательной теорией размерности.

Предположим, что плотность материи (ρ) зависит от энергии (Е), от гравитационной постоянной (G) и от постоянной планка (ћ), тогда можно записать следующую функцию: ρ = φ(Е, G, ћ) или ρ = φ(m*c2, G, ћ). Следовательно получим: ρ = (const)*(m*c2)х*(G)у*(ћ)z (5).

Решая уравнение (5) методом теории размерности находим, что х = 2,

у = -1, z = -2. Принимая const = 3/4*π, окончательно запишем следующее выражение для плотности: ρ = (3/4*π)*(m*c2 / ћ)2*(1/G) (6).

Специально отметим, что форма записи (6) наиболее удобна для анализа поставленной задачи. И так, из (6) видно, что если существует максимальная масса (в нашем случае планковская), то будет иметь место и максимальная плотность материи и наоборот, если существует минимальная масса, то соответственно будет иметь место и минимальная плотность материи.

Совершенно ясно, что этими пределами и будет определяться режим пульсации (расширение-сжатие) нашей Вселенной.

Прежде чем мы определим минимально возможную плотность вакуума отметим, что наш подход будет базироваться на следующих представлениях:

Вакуум – это сплошная среда в которой не может быть разрывов при её растяжении и сжатии;

В начале расширения плотность вакуума максимальна (ρП), в конце расширения плотность вакуума минимальна (ρ0). В процессе расширения ПВК плотность вакуума (плотность материи Вселенной) изменяется по закону - ρВС = ρП /n2 (7)

Схематически (в плоскости) расширение Вселенной можно представить в виде следующей схемы (рис. 1). Грубым аналогом такого явления является, например, растяжение резиновой мембраны при условии, что она не будет разрушаться в двух крайних положениях.

Предположим, что мы имеем в точке сингулярности «зародыш» нашей Вселенной в виде ПВК планковских параметров. Представим далее, что данный ПВК начинает расширяться со скоростью света, тогда из одного ПВК может образоваться 4-ре (9, 16,…., n2) ПВК тех же геометрических



размеров, но с плотностью в 4-ре (9, 16,….,n2) раза меньшей чем исходный ПВК, т.е. рост Вселенной происходит по законам фрактальной геометрии, но за счёт падения плотности (или удельной энергии) вакуума.

Так как плотность вакуума в ПВК падает по закону n2, а объём растёт пропорционально n3, то в целом энергия Вселенной, при расширении ПВК, растёт пропорционально n, т.е. EВС = En * n (так как Е = Р*V, где Р = ρ*с2 – давление, ρВС = const /R2 = const /(n*rп)2 ). Таким образом видно, что одна и та же единичная планковская площадка (для mп – сверхсжатый ПВК и m0 - сверхразряжённый расширившийся ПВК) является структурной единицей одного и того же объекта – Вселенной в разные моменты времени, поэтому можно записать следующее соотношение:

m0 = mп*(Р0/РП) = mп*(F/1) / (F/π*rп2) = mп*(π*rп2), (8)

где Р0 и РП – давление поля для m0 и mп соответственно;

1 – единичная площадка в составе расширившегося ПВК;

π*rп2 – единичная площадка в составе сжатого ПВК;

F – сила реакции окружающей среды (сила гравитации).

Из представленного следует – наша Вселенная чётко структурирована с самого момента её расширения. Её структурной единицей является планковская ячейка. Таким образом пространство (вакуум) при расширении ПВК «кипит» планковскими ячейками в которых начинает рождаться вещество, как энергетически более устойчивая фаза. Распадаясь, вакуум отдаёт энергию веществу. Кипение и расширение - основные свойства вакуума, следовательно гравитация должна быть внешней силой, как реакция на расширение (появление ПВК).

Расширение ПВК (Вселенной) себя исчерпает и начнётся обратный процесс – сжатие, когда исчерпает себя планковская ячейка, т.е. когда её плотность упадёт до критической минимальной величины.

В соответствии с (8) оценим величину минимально возможной массы в планковской ячейке после предельного расширения ПВК:

m0 = mп*(π*rп2) = 2,177*10-8*π*(1,61*10-35)2 = 1,77*10-77 кг.

Следовательно, исходная предельно сжатая масса будет в n раз больше, чем предельно разряжённая, т.е n = mп / m0 = 1,23*1069. Для определения минимальной плотности подставим значения (8) в (6) и учитывая (2) получим: ρmin = (3/4*π)*[( ћ*c/G)0,5*π*(ћ*G/c3)*с2/ ћ]2*(1/ G) = (3π/4)* ћ/c =

= (3π/4)*1,054*10-34/3*108 = 0,828*10-42 кг/м3. Следовательно, до этой минимальной плотности и может уменьшится плотность расширяющегося ПВК. Возвращаясь к выражению (7) также находим, что ρВС = ρП /n2 =

= 1,24*1096 /(1,23*1069)2 = 0,828*10-42 кг/м3.

Теперь займёмся определением минимально возможной массы частицы.

Накопленный эмпирический опыт, а также выражение: m*r = const = mп*rп =

= 2,18*10-8*1,61*10-35 = 3,5*10-43 кг*м, (9)

говорят о том, что элементарные частицы (ЭЧ) нашей Вселенной устроены по принципу «матрёшки», т.е. вложения одной в другую. Например, протонный вихрь вложен в электронный – два вихря образуют атом. В свою очередь, протонный вихрь состоит из трёх вложенных вихрей и т.д., таким образом из выражения (9) можно ориентировочно определить массу ЭЧ (массу вихря) имеющего размер Вселенной на сегодняшний день, т.е. при

RВС =3,6*1026 м имеем: m0 = 3,5*10-43/ RВС = 10-69 кг. Любопытно, что в работе [6] указывается масса гравитона < 3,6*10-66 г. Как следует из предыдущего -это не предельно малая масса вихря.

Используя инварианты для Вселенной (ρ*R2 = const, ρ*t2 = const, t*T2 =const) находим:

Предельный радиус расширения Вселенной

RВС = [(3/4*π)*(c2/ ρ*G)]0,5 = [(3/4*π)*(9*1016/0,828*10-42 *6,67*10-11)]0,5 =

= 1,97*1034 м. Предельно малая масса вихря - 3,5*10-43/ RВС = 3,5*10-43/ 1,97*1034= = 1,77*10-77 кг.

Предельное время расширения Вселенной (от точки сингулярности):

tВС = (3,59*109/ρmin)0,5 = (3,59*109/0,828*10-42)0,5 = 6,58*1025 с = 22*1017 лет.

Для сравнения - параметры Вселенной в настоящее время:

Плотность материи – ρ = 2,47*10-27 кг/м3. Радиус расширения – R = 3,6*1026 м.

Время расширения – t = 40*109 лет.


Выводы

1. Всё возникает из излучения и превращается в излучение (фотонное поле). Таким образом сильно сжатое фотонное поле – основа вакуума.

2. Развитие Вселенной началось из точки сингулярности при максимальной (планковской) плотности ПВК.

3. Расширение Вселенной будет продолжаться до минимальной плотности ПВК, затем наступит обратная фаза – фаза сжатия.


Литература

1.Архангельская И.В., Розенталь И.Л., Чернин А.Д. Космология и физический вакуум. М.: Ком.Книга, 2006. – 216 с.

2.Лидсей Дж. Э. Рождение Вселенной /Пер. с англ. – М.: Издательство «Весь Мир», Л55 2005. – 200 с.

3.Кузнецов В.М. Концепция мироздания в современной физике. Уч. Пособие для вузов. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 144 с.

4.Утияма Р. К чему пришла физика (От теории относительности к теории калибровочных полей). Пер. с япон. Предисл. акад. В.Л.Гинзбурга. – М.: Знание, 1986. – 224 с.

5.Янчилин В.Л. Тайны гравитации. – М.: Новый центр, 2004. – 240 с.

6.Логунов А.А. Теория классического гравитационного поля. (электронная версия). «Вестник МГУ», Серия 3. Физика. Астрономия. 2004.