С О Ц И Н Т Е Г Р У М

цивилизационный форум
     На главную страницу сайта Социнтегрум      Люди и идеи      Организации      Ресурсы Сети      Публикации      Каталог      Публикатор_картинок
                       
 
Текущее время: Вт май 22, 2018 8:17 am

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 106 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6 ... 8  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вт июл 07, 2009 1:18 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Как изменение "времени распространения света" от звезды до наблюдателя влияет на наблюдаемые размеры небесных тел.

Если параметр Хаббла одинаков в точке наблюдения и области расположения наблюдаемого объекта, то, говорили мы, "расширение" нельзя обнаружить. Но есть один эффект, который в принципе мог бы сделать доступным прямое наблюдение "расширения". Эффект этот очень мал. Он связан с космологическим увеличением расстояния от точки наблюдения до объекта (звезды) в течение времени наблюдения за объектом.

Пусть
R0 - расстояние до объекта в начале наблюдения,
R - расстояние до объекта в конце наблюдения,
t0 - момент начала наблюдения,
t1 - момент окончания наблюдения,
H - постоянная Хаббла,
L - длина измеряемого объекта,
Le - длина эталона.

Эталон находится в точке наблюдения, а объект на большом расстоянии от точки наблюдения.
За время Dt = t1 - t0 длина эталона увеличится и станет равна:
(1) Le(t1) = Le(t0) * Exp{H*(t1 - t0)}

Вследствие временной задержки (конечной скорости распространения света) наблюдатель видит объект таким, каким он был в более ранний момент времени. Моменту наблюдения t0 соответствует момент существования объекта:
(2) T0 = t0 - R0/c.

Аналогично, моменту наблюдения t1 соответствует момент существования объекта:
(3) T1 = t1 - R/c.

(4) T1 - T0 = (t1 - t0) - [(R - R0) : c]

Если бы расстояние до объекта не менялось, то не менялось бы и время задержки, и тогда время между наблюдаемыми моментами существования объекта T0 и T1 было бы в точности равно времени наблюдения объекта, а отношение длины тела к длине эталона было бы тогда строго постоянной величиной (при условии одинаковости параметра Хаббла).

Но на самом деле, расстояние до объекта тоже увеличивается - и это приводит к эффекту, который в принципе допускает возможность прямого наблюдения космологического расширения. Но эффект этот чрезвычайно мал - поэтому практически не наблюдаем.

Обозначим, фактически измеренную в единицах эталона наблюдаемую длину как L obs. = L : Le

Учитывая, что:
(5) R = R0*Exp{H*t}, находим:

(6) L(T1) = L(T0)*Exp{H*(T1 - T0)}
(7) Le(t1) = Le(t0)*Exp{H*(t1 - t0)}

Учитывая (4), находим:
(8) L obs.(t1) = L(T1) : Le(t1) = L obs.(t0) * Exp{- [H*(R - R0)]/c}

Подставив (5), находим окончательно:
(9) L obs.(t1) = L obs.(t0) * Exp{- H*R0*[Exp{H*(t1 - t0)} - 1]/c}

При любых практически достижимых интервалах наблюдения H * (t0 - t1) <<1. Поэтому стоящее в формуле (9) в квадратных скобках выражение почти не отличается от H*(t1 - t0). И мы получаем:
(10) L obs.(t1) = L obs.(t0) * Exp{- (H^2)*(R0/c)*(t1 - t0)}

Эта формула определяет изменение длины (в единицах эталона) за счёт роста расстояния от наблюдателя до объекта. Оценим величину эффекта.

H ~ 10^(-18) 1/сек

Расстояния удобно измерять в световых годах. Тогда R0/c равно числу световых лет до наблюдаемого объекта. Взяв "самые далёкие звёзды", свет от которых идёт к нам примерно 10 млрд. лет, находим R0/c ~ 10^17 сек и под экспонентой стоит число ~ 10^(-18) * (t1 - t0). Например, при наблюдениях в течение 100 лет, эта величина равна ~ 10^(-9)

Следовательно, "эффект" чрезвычайно мал даже для наиболее удалённых объектов. "Эффект" приводит к уменьшению наблюдаемой длины объекта на величину ~ 10^(-9) от исходной длины L obs.(0). для самых удалённых звёзд в течение 100 лет.

Например, для звёзд, удалённых на 10 млрд. световых лет, с радиусом в 1000 раз больше, чем у Солнца, рассматриваемый эффект даст уменьшение радиуса на 1000 метров за 100 лет (по 10 м за год).

Эффект очень мал и практически не наблюдаем.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вт июл 07, 2009 8:19 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Обсуждение проблемы "наблюдаемости" космологического расширения на сайте:
http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/p ... y05088.htm

Тема: Universe Expansion Representation Inconsistency
George

Автор пишет:

Цитата:
I have just read the Wikipedia article on the Metric expansion of space. In that article, the writer presents the raisin bread analogy and says "The dough between raisins in this model acts as the space between galaxies while the raisins as "bound objects" are not subject to the expansion." I have wondered for 30 years why scientists consider the locality of mass as being bound -- exempt from expansion. In other words, the ant on the balloon can measure the expansion of his two dimensional space using a yardstick -- which is exempt from the effects of the expansion of space. It would seem to me that the yardstick would expand, the raison would expand, as well as the ant. This results in our small observers not being able to detect the expansion of space in any way.


Перевод (не строгий, но отражающий смысл текста):
Georg прочитал статью в Википедия, в которой космологическое расширение иллюстрировалось аналогией с хлебом, в который вкраплены изюминки. Хлеб - аналог пространства, изюминки - аналог галлактик. Автор статьи утверждает, что при космологическом расширении изюминки удаляются друг от друга, но сами при этом не расширяются (сохраняют свой ограниченный объём). Georg был очень озадачен (удивлён) этим выводом. Почему - спрашивает он - расширения нет на малых масштабах, если оно есть на больших? Ведь используя аналогию муравья на надувающемся мячике естественно заключить, что вместе с расширением меняются и измерительные эталоны, то есть "изюминки" должны тоже увеличиваться, а само расширение будет тогда не наблюдаемым.

Цитата:
It would seem to me that the yardstick would expand, the raison would expand, as well as the ant. This results in our small observers not being able to detect the expansion of space in any way.


И далее Georg предлагает простой опыт, который в принципе мог бы обнаружить существование эффекта расширения в масштабе солнечной системы. Поскольку длина волны света увеличивается в результате космологического расширения, то это должно приводить к увеличению длин световых волн, вне зависимости от направления их распространения. Поэтому, например, сравнивая длину волны от источника, расположенного на Земле, и от волны, вернувшейся после отражения её от зеркала, установленного на Луне, можно опытным путём установить факт существование космологического расширения в масштабах солнечной системы. Если красное смещение есть (при условии, что все другие факторы исключены), то расширение происходит и в локальных областях. Но эффект этот очень слабый и находится за границей наших сегодняшних технических возможностей.


Dr. Michael Pierce - физик, специалист в области физики конденсированных сред, отвечавший на этот вопрос, задал этот вопрос своим друзьям - физикам-коллегам, получилась живая дискуссия. Он обратился к друзьям из лаборатории Ферми для консультации. Их мнение, что вопрос о существовании эффекта расширения на малых расстояниях до сих пор не имеет общепризнанного окончательного ответа - это один из ещё не решённых вопросов современной физики. Такой как, например, замкнут наш мир или нет, положительная пространственная кривизна или отрицательная.

Во втором своём письме Michael Pierce пишет:

Цитата:
This is a really great question.

The best answer is that it is reasonable to assume that this expansion takes place, but is so small as to be neglected and unobservable.


Это - действительно БОЛЬШОЙ вопрос - в смысле: фундаментальный, трудный, интересный.
Наилучший ответ на него такой: расширение есть, но эффект этот очень слабый и поэтому он не наблюдаем.

Цитата:
First, let us settle one notion. If everything (and I mean everything)
were changing with time, such that the universe, the yard-stick, and the relative force strengths (the coupling strength) were all changing in the same way and proportionally, then there would be no way to measure such a change. That is to say the universe appears unchanged (symmetric). Anyhow, let us assume that is not what is going on.


Если бы всё в мире (тела, линейки, силы взаимодействия) менялось одинаково и пропорционально, то у нас не было бы способа измерить такое общее изменение. Это всё равно, если бы мы сказали, что изменений просто нет. Но, предположим, что такое не наблюдаемое расширение - это не то, что происходит в действительности, на самом деле.

Цитата:
Does the yardstick change size as the universe expands? It depends on the yardstick!


Меняется ли размер линейки при расширении? Это зависит от линейки.

Цитата:
...if your yardstick is that long, then you would see the effects. Could such a single physical object that large exist? Probably not. So how about a real yardstick? And raisins and ants and so forth?


Если линейка достаточно длинная, то тогда да, эффект расширения скажется на её длине. Но могут ли существовать такие длинные объекты? Видимо, нет. Это же можно сказать и об изюминках и о муравьях.

Цитата:
The best "reliable" thing people have come up with is to look at what effects this expansion would have on planets in the solar system or on other stars in our galaxy. A little math based on some reasonable assumptions puts the acceleration due to this expansion at 10 ^ (-47) m/sec^2. That is terribly small and can be compared against the earth-sun acceleration of 10 ^ (-3) m/sec^2 (or the acceleration on earth of objects 10 m/sec^2). Therefore, with such a small effect (a separation of 44 orders of magnitude), we could never even hope to see a change in the planetary relations in our solar system due to the expansion of space(and time) itself. It may be possible (if we are clever enough) to one day observe the effects of the expansion on clusters of galaxies (or our own cluster), but it is still an effect that is 7 orders of magnitude smaller than the gravitational accelerations.


Реально наблюдаемыми могут быть эффекты влияния расширения на планеты солнечной системы или на звёзды нашей галактики. Но простые расчёты показывают, что "ускорение" за счёт расширения имеет порядок 10 ^ (-47) m/sec^2, тогда как ускорение в системе земля-солнца 10 ^ (-3) m/sec^2, а ускорение тел на земле 10 m/sec^2, что на 44 порядка больше. Поэтому мы не можем даже надеяться заметить изменения в соотношениях планет (орбит и т.д.) в результате расширения и можем наблюдать это явление лишь при изучении кластеров галлактик, но и там эффект расширени на 7 порядков меньше, чем эффект гравитационного ускорения.

Цитата:
So what if we waited long enough such that our yardstick would be
affected by such small changes. Would it then change in size? Probably not. Even if the universe expands a tiny amount, the electrostatic attractions would limit this growth and keep the yardstick the same size. The attractive forces between neighboring atoms in an object behave very much like springs and even if space were expanding between the atoms, the tiny force pulling them apart would be completely dominated by the restoring force of the electrostatic "spring".


Но если бы мы ждали достаточно долго - может быть, тогда расширение сказалось бы на размере нашей линейки? Скорее всего, нет. Даже если расширение происзодит и на малых расстониях, силы электростатического притяжения будут ограничивать этот рост и поддерживать длину линейки постоянной. Силы электростатического притяжения соседних атомов в теле ведут себя наподобие пружин и даже если пространство расширяется между атомами, этот эффект будет гаситься силами электростатического взаимодействия этих "пружин".

Цитата:
So it is really too small for us to observe. It is reasonable to assume that it is occurring, but for all intents and purposes it will be
impossible to detect except on the largest of all length scales.


Так что эффект этот слишком мал, чтобы мы могли его наблюдать. Резонно допустить, что это происходит, но при всём нашем стремлении увидеть это, эффект расширения невозможно зафиксировать, за исключением тех ситуаций, когда мы рассматриваем огромные (космологические масштабы).


(Перевод не дословный, но отражающий смысл текста).
------------------------------------------------------------------------------
Хорошее и подробное объяснение. Но, к сожалению, вряд ли можно с ним согласиться.

1) Эффект расширения, как следует из нашей гипотезы, сказывается НЕ в увеличении наблюдаемых размеров и объёмов тел. Этот эффект действительно почти не наблюдаем. Но не потому, что он слишком мал. Он не наблюдаем по той причине, что при расширении происходит то самое пропорциональное увеличение всех длин и объёмов, о котором упоминает автор ответа:

Цитата:
If everything (and I mean everything) were changing with time, such that the universe, the yard-stick, and the relative force strengths (the coupling strength) were all changing in the same way and proportionally, then there would be no way to measure such a change. That is to say the universe appears unchanged (symmetric). Anyhow, let us assume that is not what is going on.


(Если бы всё в мире (тела, линейки, силы взаимодействия) менялось одинаково и пропорционально, то у нас не было бы способа измерить такое общее изменение. Это всё равно, если бы мы сказали, что изменений просто нет. Но, предположим, что такое не наблюдаемое расширение - это не то, что происходит в действительности, на самом деле).

"Предположим, что это не так" - пишет автор ответа. А почему мы должны это предполагать? А что, если это именно так? Но тогда - аргументирует автор - это всё равно, что сказать, что ничего не меняется. Тут есть одно тонкое место.

Из того, что расширение непосредственно не наблюдаемо ещё не следует, что реальная физика будет такая же как и при отсутствии расширения.

Автор ответа считает, что мир, в котором расширения нет, и мир, в котором расширение есть, но не набюдаемо, - имеют одну и ту же физику. Такое утверждение означает физическую эквивалентность двух миров: мира без расширения и мира с ненаблюдаемым расширением. Но почему они дожны быть эквивалентны?

Если что-то не наблюдаемо, это не то же самое, что его нет.
Например, виртуальные пары, рождающиеся при поляризации вакуума, тоже непосредственно не набюдаемы, но их существование приводит к реальным физическим эффектам: аномальным магнитным моментам частиц, Лэмбовскому сдвигу уровней, эффекту Казимира и т.д. Кварки тоже непосредственно не наблюдаемы, но они объясняют существование многих закономерностей физики элементарных частиц.

Непосредственно не наблюдаемые, но реально происходящие процессы оказывают влияние на физику, они обнаруживаются НЕ прямо, а через свои проявления, через особенности физических процессов. То есть опыт учит нас, что нельзя ставить знак равенства между миром, в котором некоторый процесс не наблюдаем, и миром, в котором этого процесса нет.

Если космологическое расширение принципиально НЕ наблюдаемо, вследствие общего пропорционального изменения размеров и длин всех тел, включая эталоны длины, то это ещё не значит, что такой мир с НЕнаблюдаемым расширением будет физически эквивалентен миру без какого-либо расширения.

Процесс расширения может сказываться иначе, не прямо через увеличение размеров тел, а косвенно - через определённые физические эффекты. Один из таких эффектов - "красное смещение".

Второй эффект космологического расширения (наша гипотеза) - это явление излучения энергии небесными телами (звёздами и планетами). Наши расчёты (см. выше) показывают, что эффект расширения, выражающийся в виде потока излучения из звёздных и планетных недр, объясняет ряд известных закономерностей (таких как закон "масса-светимость" для звёзд и собственная аномально высокая энергия у планет-гигантов).

Хотя, как правильно пишет автор ответа, проблема эта пока ещё не решена, приведённые нами формулы, графики и расчёты (см. выше) показывают, что, возможно, мы имеем "тот самый случай", когда реально процесс расширения происходит именно в виде пропорционального увеличения всех расстояний, размеров и длин.

Более того, если считать модель Фридмана правильной, то такое пропорциональное расширение заложено там в самом выборе вида метрики. Мы используем эту модель в теоретической астрономии. Почему же основное метрическое свойство этой модели - пропорциональность роста всех размеров (включая эталоны) с течением времени - мы должны отбросить? Это не логично: брать следствия из модели и использовать их для практических расчётов, и в то же время отбрасывать основное фундаментальное свойство модели - общий пропорциональный рост всех размеров и объёмов.

2) Автор ответа объясняет отсутствие набюдаемых проявлений расширения в земных масштабах тем, что атомы находятся в состоянии электростатического взаимодействия, силы которого, подобно пружинам, препятствуют расширению.

Но вспомним опять статью W. B. Bonnor:
“The cosmic expansion and local dynamics” (1996).
http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi- ... lassic=YES

В ней автор рассматривает как раз случай электростатически взаимодействующих частиц пылевидной среды. Он приводит точное решение уравнений Эйнштейна для этого случая и доказывает, что расширение будет происходить. Такая заряженная пыль должна расширяться.

Заряженная пыль встречается в межзвёздной среде и в солнечной системе. Поэтому можно было бы ожидать, что эффекты расширения должны были проявляться. Но никаких свидетельств этого пока, видимо, нет.

3) Другое возражение касается влияния расширения на силы электростатического взаимодействия атомов. Если расширение не наблюдаемо, то оно не скажется на величине сил элетростатического взаимодействия. Действительно, эти силы зависят от расстояний, которые выражены в единицах длины физического эталона. В качестве эталона можно взять, например, длину волны эталонного источника. Такой физический эталон будет расширяться, но измеряемые в длинах волн расстояния не будут при этом меняться. Поэтому и силы электростатического взаимодействия, которые зависят от расстояния, выраженного в физических эталонах, тоже меняться не будут.

Например, два атома в молекуле будут взаимодействовать с одной и той же силой, но не потому, что процесс расширения постоянно компенсируется за счёт сил электростатического притяжения (возвращение к равновесной конфигурации), а потому, что рост расстояния между атомами сопровождается пропорциональным увеличением длины физического эталона (длины волны эталонного источника), в результате чего расстояние, измеренное в физических эталонах (число длин волн эталона), НЕ будет меняется, а поэтому и сила взаимодействия, определяемая этим расстоянием, тоже останется неизменной.

РЕЗЮМЕ:
Существуют два объяснения того, почему космологическое расширение не наблюдается на малых расстояниях.
1) Можно считать, что это - следствие чрезвычайной малости эффекта. Эффект становится заметен лишь на больших расстояниях - разбегание галактик.

2) Второе объяснение - эффекта нет, потому что пропорциональный рост всех размеров и длин в принципе нельзя обнаружить, применяя физические эталоны длины (линейки, длины волн и т.п.). Эффект расширения в этом случае проявляется не прямо (как увеличение расстояний или размеров), а косвенно - через физические процессы, которые являются результатом расширения: такие как "красное смещение" и "излучение небесных тел".
==============================================================================================

P.S. (13 июля 2010). Есть ещё и третье объяснение, почему "расширение" не наблюдаемо. По той простой причине, что "расширения пространства" НЕТ. То, что мы называем "расширение пространства" - есть результат ошибочной интерпретации модели Фридмана.

Стандартная космология "большого взрыва" исходит из того, что рост масштабного фактора следует приписать пространству. Однако это вовсе не обязательно. "Время" (временную координату) можно выбрать так, что его скорость течения будет зависеть от масштабного фактора, а рост масштабного фактора будет означать, что физическое время течёт неравномерно, то есть является НЕ ОДНОРОДНЫМ временем, но пространство при этом не расширяется и не сжимается. Новая космология, построенная на идее статической Вселенной с неоднородным временем объясняет закон Хаббла, излучение звёзд и ещё некоторые странные эффекты, открытые в последние 20 лет. Подробности - в следующих сообщениях.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Сб июл 11, 2009 6:48 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Проблема трансформирования статической метрики в НЕстатическую.

Наша гипотеза опирается на два утверждения.
Утверждение 1.
Параметр Хаббла почти постоянная (или строго постоянная) величина.

Утверждение 2.
Процесс космологического расширения НЕ наблюдаем из физически реальной системы отсчёта.

В ОТО мы обычно выбираем координаты из соображений упрощения вычислений и условий симметрии задачи. При переходе в другую систему отсчёта метрика меняется. Возможны ситуации, когда статическая (не зависящая от времени) метрика после координатного преобразования (после перехода в другую систему отсчёта) становится НЕ статической, то есть меняющейся со временем.

Возьмём, например, решение де Ситтера. Оно может быть записано как в статической так и в НЕ статической форме.

Изображение

Подробнее о координатном преобразовании, которое переводит метрику из одной формы в другую можно прочитать здесь:
http://www.mathpages.com/rr/s7-06/7-06.htm

Решение де Ситтера соответствует миру без материи, но с НЕ нулевой плотностью энергии вакуума и получается из уравнений Эйнштейна с космологическим членом. В Мире де Ситтера параметр Хаббла является константой.

Этот пример показывает, что возможны модели, в которых выполняются оба Утверждения. Действительно, в мире де Ситтера реальный физический наблюдатель может не замечать космологического расширения, поскольку он видит мир из системы отсчёта, в которой метрика де Ситтера имеет статическую форму. Но это не значит, что расширения нет. В другой системе отсчёта мир де Ситтера является миром с меняющимся масштабным фактором, миром, в котором все "расстояния" с течением времени увеличиваются и при этом параметр Хаббла остаётся постоянным.

Не так давно иранский физик Amar H. Abbassi нашёл НЕ статическое решение уравнений Эйнштейна, которое после координатного преобразования сводится к статической метрике Шварцшильда - де Ситтера.

Статическая метрика Шварцшильда - де Ситтера описывает сферически симметричное поле в пустом пространстве, создаваемое точечной массой М, расположенной в начале координат. При отсутствии материи (М = 0), решение даёт метрику де Ситтера. При нулевом космологическом члене (нулевой плотности энергии вакуума) получается решение Шварцшильда. Решение Шварцшильда - де Ситтера часто используется для анализа движения небесных тел с небольшой массой в солнечной системе. То есть можно считать, что использованная при записи этого решения система отсчёта с высокой точностью является искомой физически реальной системой отсчёта.

Amar H. Abbassi показал, что статическую метрику Шварцшильда де Ситтера оказывается ТОЖЕ можно свести к НЕ статической метрике.

Изображение

Здесь использованы следующие обозначения:

(1) Изображение
(2) Изображение - метрика поля Шварцшильда - де Ситтера,
(3) Изображение
(4) Изображение

Статья, где дан вывод не статической сферически симметричной метрики:
Amar H. Abbassi (2008)
Non-Static Spherically Symmetric Solution of Einstein Vacuum Field Equations with Lambda

http://arxiv.org/abs/gr-qc/9902009

Автор пишет:
Цитата:
We should mention that the presented non-static metric and the Swarzschild-deSitter metric are transformable to each other...


Результат этот изумляет своей красотой. Получается, что если физически реальной является система, в которой "расширения" нет - метрика Шварцшильда де Ситтера, описывающая сферически симметричное поле вокруг Солнца, то в системе отсчёта, задаваемой формулами (26), (27) и (31) этой статьи, мы имеем мир, в котором расширение ЕСТЬ.

Одно и то же решение может быть статическим в одной системе отсчёта и НЕ статическим - в другой системе отсчёта. Наблюдатель, привязанный к системе координат, в которой метрика не меняется со временем, не будет способен заметить космологическое расширение. Но оно ЕСТЬ в другой системе отсчёта.

Можно попытаться пойти дальше: взять сферически симметричное статическое решение для поля создаваемого материей - уравнения Толмена-Оппенгеймера-Волкова. Думается, что и в этом случае решение тоже можно преобразовать к системе отсчёта, в которой метрика будет иметь НЕ статическую форму. По-видимому, задача эта ещё не решена. Если решение её существует, то есть, если существует система отсчёта, в которой решение будет иметь вид нестатической метрики, то это значит, что материя внутри звёзд в этой системе отсчёта "разбегается" аналогично тому, как "разбегаются" галактики. Это "расширение" в новой системе отсчёта можно интерпретировать как "космологическое расширение". И мы приходим к выводу, что "космологическое расширение" происходит и на малых масштабах, и внутри звёзд, но оно НЕ наблюдаемо из физически реальной системы отсчёта. Не наблюдаемо НЕ потому, что слишком малы эффекты, вызванные этим расширением, а потому, что мы, как наблюдатели, привязаны к определённой системе отсчёта, - а система эта такова, что в ней метрика является статической и поэтому в этой системе "расширения" нет.

Конечно, тут есть много неясных пунктов. Один из них - можно ли применять первое начало термодинамики в системе с не статической метрикой? Ведь в такой системе "время" и "расстояния" - некоторые функции от "истинных" величин, измеренных относительно физически реальной системы отсчёта. Второй вопрос - можно ли придавать этому "расширению" какой-либо физический смысл? Ведь мы всегда можем "оттрансформировать" его выбором системы координат, вернувшись в систему со статической метрикой. Есть и другие вопросы.
================================================================================================

P.S. (от 13 июля 2010). Главное затруднение этого подхода в том, что метрику Фридмана нельзя свести к статической метрике простым координатным преобразованием. И всё же существует способ построения модели статической Вселенной, исходя из метрики Фридмана. Преобразование, которое приводит метрику Фридмана к статическому виду, НЕ является простым координатным преобразованием. Оно зависит параметрически от текущего момента времени, то есть представляет непрерывное (зависящее от текущего значения t0) координатное преобразование. Это преобразование задаёт "физическое время" как функцию двух переменных - мирового однородного времени t и текущего момента времени t0, который формально-математически является параметром координатного преобразования. Свойства "физического времени" намного сложнее, чем мы привыкли думать. Физическое время T не однородно и "двумерно" (т.к. T является функцией мирового однородного времени t и параметра t0 - текущего момента времени по шкале однородного времени).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Пн июл 13, 2009 12:19 am 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Специальное статическое сферически симметричное решение для идеальной жидкости:

F. Rahaman, M. Kalam, S. Chakraborty, K. Maity and B. Raychaudhuri
Discussions on a special static spherically symmetric perfect fluid solution of Einstein's equations (2008).
http://arxiv.org/pdf/0808.1626

Решение интересно тем, что при его выводе НЕ используются никакие дополнительные предположения кроме условия статичности и сферической симметрии метрики. Это - решение уравнений без ламбда члена.

Составляются уравнения Эйнштейна и закон сохранения энергии-импульса. Это даёт четыре уравнения для четырёх функций: временной и радиальной компонент метрики и для плотности и давления материи. Авторы пишут:

Цитата:
Note that in ... set of four equations there are four unknowns, so in principle, there should exist UNIQUE exact solution.


ЧЕТЫРЕ уравнения для ЧЕТЫРЁХ функций. Авторы пишут, что решение системы четырёх уравнений для четырёх неизвестных должно быть единственное и приводят это решение - формулы (6)-(9). Но если решение единственное, то как согласовать это с тем, что в литературе существует много решений (например, в обзоре M.S.R. Delgaty, Kayll Lake, который упоминают авторы статьи, приведено больше 120 решений).
http://arxiv.org/abs/gr-qc/9809013

Решение, которое приводят авторы, соответствует отрицательному давлению и вряд ли имеет физический смысл. Прямой проверкой можно убедиться, что и другие решения из этого обзора также удовлетворяют всем четырём уравнениям. То есть, данная система четырёх нелинейных дифференциальных уравнений для четырёх неизвестных функций имеет не единственное, а множество решений.

В связи с этим возникает проблема отбора решений, которые могут иметь физический смысл. Критерии, которые использовали M.S.R. Delgaty, Kayll Lake, позволяет отсеять как нефизические большую часть решений. Но и после этого остаётся, как минимум, 9 решений, которые отвечают всем необходимым требованиям физичности. По-видимому, должны существовать дополнительные условия физичности.

Можно предположить, исходя из нашей гипотезы, что в качестве такого критерия может быть взят принцип сводимости статической метрики к нестатической. Это можно сделать для метрики деСиттера, например, но для остальных 8 решений нужна дополнительная проверка. Принцип сводимости статической метрики к нестатической выражает одно из фундаментальных свойств реального мира - факт существования процесса космологического расширения. Этот процесс, по-видимому, глубоко связан со свойством направленности времени, его необратимости. Возможно даже, что это одно и то же - течение времени и космологическое расширение. Просто рассматривая процесс эволюции из системы с абсолютными эталонами длины, мы расчленяем этот процесс надвое - интерпретируя течение физического времени как космическое расширение. Если же попытаться отождествить оба процесса, то с физическим временем в ОТО мы должны, по-видимому, связать величину масштабного фактора.

Если двигаться по этому пути, то приходим к необходимости отделять время физическое от времени формально-математического. В ОТО время и пространственные измерения связаны между собой как четыре измерения единого пространства-времени. С математической точки зрения такое объединение кажется интересным. Но интуитивно мы все знаем, что время и пространство глубоко отличны и имеют разную природу. Поэтому с самого возникновения теории относительности эта идея формального объединения времени и пространства вызывала и продолжает вызывать много критических замечаний. В какой мере допустимо такое формальное объединение сущностей имеющих качественно разную природу? Принципы СТО тоже часто критикуют, привлекая в качестве аргумента то обстоятельство, что эксперименты по проверке второго постулата (постоянство скорости света), предпринятые в разное время, допускают всё же в ряде случаев его нарушение. Но Фейгенбаум недавно показал, что второй постулат вообще не требуется для вывода основных соотношений СТО.
viewtopic.php?f=17&t=575

Преобразования Лоренца, составляющие сущность СТО, можно вывести из принципа Галилея и условий однородности и изотропности пространства, НЕ привлекая второй постулат Эйнштейна. При этом естественным образом в ходе логического анализа возникает некоторая константа, имеющая смысл предельной скорости движения любых тел. Фейгенбаум отмечает, что, вообще говоря, не обязательно, чтобы эта константа в точности была бы равна скорости света, но что, по-видимому, она близка к скорости света. Поэтому вполне возможно, что второй постулат Эйнштейна выполняется с высокой точностью, но всё же лишь приближённо. Это однако не меняет результата - все соотношения СТО остаются без изменений, поскольку они выражают фундаментальные свойства симметрии пространства и времени и могут быть выведены без привлечения второго постулата. Даже предположив, что опыт по измерению скорости света однозначно покажет существование эфира, этот факт всё же не будет означать, что СТО не верна. Он будет означать, что скорость света не равна максимальной скорости, которая входит в преобразования Лоренца. Поэтому концепция релятивизма есть не просто выверт ума, но отражение глубоких свойств симметрии реального пространства и времени. Математическим выражением этой симметрии является концепция пространства-времени.

Итак, формальное объединение времени и пространства опирается на преобразования Лоренца, которые в свою очередь, как показал Фейгенбаум, выражают принцип Галилея (закон инерции) и условия однородности и изотропии пространства. Но весь наш опыт и интуиция восстают против такого формального объединения времени и пространства. И дело не только в интуиции. Формальное объединение качественно разных по своей природе сущностей должно приводить к избытку решений. Действительно, если время качественно отличается от пространственных измерений (а интуиция говорит, что это именно так), то низводя время до статуса всего лишь одного из измерений, мы тем самым незаметно для себя выбрасываем все различия, которыми временное измерение качественно отличается от пространственных. А в результате те свойства и признаки времени, которые могли бы стать дополнительным критерием физичности получаемых решений, оказываются упущенными из виду. С точки зрения системы уравнений, в которой время - всего лишь одно из измерений четырёхмерного континуума, допустимы и такие решения, которые недопустимы с точки зрения качественной специфики временного измерения. Но эта качественная специфика времени отсутствует в ОТО. По-видимому, она может быть там фиксирована как дополнительное математическое условие отбора физических решений. Мы приходим к выводу, что ОТО является неполной теорией - ей недостаёт той самой качественной специфики временного измерения, которая была потеряна в связи с низведением времени до статуса всего лишь одного из измерений пространства-времени.

Николай Александрович неоднократно указывал на это обстоятельство неполноты. Он называл качественную специфику временного измерения "активными свойствами" времени. Это необратимость и направленность времени. Необратимость означает, что можно вернуться на то же место в пространственном измерении, но нельзя вернуться в тот же момент своего прошлого. Направленность означает, что будущее КАЧЕСТВЕННО отличается от прошлого. Течение времени усложняет и реорганизует строение Вселенной. Чтобы оба эти свойства выполнялись, во Вселенной должен иметь место постоянный приток энергии, который бы предохранял Вселенную от деградации в состояние термодинамического равновесия, делал бы невозможным тепловую смерть Вселенной. Поскольку именно звёзды дают приток энергии во Вселенной, их излучение должно быть осмыслено, исходя из этого общего фундаментального принципа эволюции. Отсюда и вытекает идея связать излучение звёзд с течением времени.

Развивая эту идею, мы сформулировали гипотезу: космическое расширение Вселенной проявляется как излучение энергии звёздами в "расширяющейся" системе отсчёта. Принятие этой гипотезы в рамках формальной схемы ОТО эквивалентно дополнительному критерию физичности получаемых решений. Кроме тех критериев отбора, которые приводят авторы выше цитированного обзора, должен быть ещё один критерий. Найденное статическое решение должно быть совместно с существованием физического времени. Это означает, что полученное статическое решение должно быть таким, чтобы его можно было бы получить при переходе от системы, в которой Вселенная расширяется, в систему, в которой расширение не наблюдаемо. Следовательно, должны быть допустимы лишь такие решения, которые можно привести к стандартной нестатической форме. Выше мы приводили пример двух таких решений: метрика деСиттера и метрика Amir A. Abassi.

Критерий сводимости найденного статического решения к стандартной нестатической форме (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) метрике), по-видимому, может быть сформулирован как дополнительное математическое условие, которому должно удовлетворять статическое решение. Часто "расширяющуюся" систему координат отождествляют с сопутствующей (co-moving system). В ряде случаев это возможно, но по-видимому, всё же надо отличать "расширяющуюся" систему и "сопутствующую". Условие "сопутствия" - равенство нулю скоростей материи в сопутствующей системе. Условие "расширения" системы - постоянство длин линеек, представленных физическими телами. Математически это означает приводимость метрики к статической форме. Но видимо, надо наложить ещё некоторые дополнительные условия.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Ср июл 15, 2009 9:38 am 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Можно доказать, что существует только одна статическая сферически симметричная метрика, которая может быть сведена к нестатической метрике (Робертсона-Уолкера). Это - метрика пространства де Ситтера. Существуют координатные преобразования, которые сводят статическую метрику де Ситтера к одному из трёх видов: 1) к нестатической метрике с плоским пространством, 2) нестатической метрике с пространством положительной кривизны и 3) нестатической метрике с пространством отрицательной кривизны.

Метрика де Ситтера является решением уравнений Эйнштейна (с космологическим членом) для пустого пространства. Это решение описывает динамику Вселенной без материи. Плотность энергии при этом положительна (плотность космологического вакуума), давление - отрицательно и выполняется уравнение состояния: p + ro*c^2 = 0.
Так называемая "тёмная материя" - гипотетическая невидимая субстанция, которую вынуждены были ввести, чтобы согласовать ОТО с наблюдениями, обладает точно такими же свойствами: плотность положительна, давление отрицательно и такое же уравнение состояния. Анализ наблюдательных данных показывает, что эта "тёмная материя" составляет примерно 70% от всей материи во Вселенной.

Интересно, что метрику де Ситтера можно получить НЕ решая уравнений Эйнштейна. Она является тем видом статической сферически симметричной метрики, которая может быть сведена к нестатической и полностью определяется условием приводимости к нестатической форме.

Можно доказать, что требование приводимости сферически симметричной статической метрики: ds^2 = F(R) * c^2 * dT^2 - G(R) * dR^2 - R^2 * dW^2 к метрике не статической: ds^2 = c^2 * dt^2 - a(t)^2 * {(dr^2) / (1 - K*r^2) + r^2 * dW^2} (K = 0 - для плоского пространства, К = 1, для пространства положительной кривизны и К = -1 для пространства отрицательной кривизны) - возможно, только если статическая метрика имеет вид метрики пространства де Ситтера:
F(R) = C2 * (1 - C1 * R^2)
G(R) = 1 / (1 - C1 * R^2)

Выбор констант С1 и С2 определяется из физических условий соответствия метрике Минковского при небольших R. Поэтому С2 =1, а С1 связана с космологической постоянной.

Этот результат является косвенным подтверждением разумности введения принципа сводимости статической метрики к нестатической как дополнительного условия для отбора физических решений из всего множества решений уравнений Эйнштейна при заданной симметрии метрики. С точки зрения нашей гипотезы, этот принцип можно рассматривать как формализацию идеи ненаблюдаемости космологического расширения из физически реальных систем отсчёта. То обстоятельство, что мы получаем одно из решений уравнений Эйнштейна (решение де Ситтера), исходя исключительно лишь из принципа сводимости статической метрики к нестатической, БЕЗ решения самих уравнений Эйнштейна, указывает, что этот принцип совместим с уравнениями Эйнштейна, но существенно ограничивает выбор возможных решений.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вс июл 19, 2009 3:34 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Об уравнениях Эйнштейна.

Уравнения Эйнштейна содержат в себе законы сохранения энергии и импульса материи. Это видно уже из самой записи этих уравнений:

(1) R(i;k) - (1/2) * g(i;k) * R - Lambda * g(i;k) = kappa * T(i;k)

Если Lambda = Const, то дивергенция левой части равна нулю, а значит равна нулю и дивергенция правой части - то есть выполнен закон сохранения энергии материи.

Если наша гипотеза верна, то закон сохранения энергии материи выполняется лишь приближённо, хотя и с очень большой точностью. Причина нарушения закона сохранения энергии - неоднородность времени. Взяв два разных состояния Вселенной в разные моменты времени и проводя "идентичные" опыты, мы не можем утверждать, что результаты опытов будут одинаковы. Разным моментам времени соответствуют разные значения масштабного фактора, разные состояния Вселенной, возможно даже разные значения фундаментальных констант (такие модели уже есть - космология с переменной скоростью света, с меняющейся космологической постоянной...). Однородность времени сохраняется лишь на небольших интервалах времени (по космологическим масштабам).
Согласно нашей гипотезе, неоднородность времени проявляется как приток энергии через излучение звёзд. В звёздах (областях с высоким давлением) происходит трансформирование работы космологического расширения Вселенной в энергию излучения. Важно подчеркнуть, что эта энергия не связана с перераспределением энергии и импульса самой материи. Она возникает как бы "ниоткуда", из "вакуума". В физически реальной системе отсчёта закон сохранения энергии выполняется НЕ для материи отдельно, а для всей физической системы, состоящей из материи вместе с вакуумом. С точки зрения наблюдателя из физически реальной системы отсчёта, происходит "извлечение" энергии из вакуума, но если взглянуть на этот процесс из системы отсчёта, в которой метрика не статична (в которой Вселенная "расширяется"), этот "приток энергии" равен работе, выполняемой Вселенной в процессе космологического расширения.

Отсюда возникает идея обобщения уравнений Эйнштейна так, чтобы в новой записи эти уравнения выражали бы законы сохранения энергии-импульса материи и вакуума как единой физической системы:

(2) R(i;k) - (1/2) * g(i;k) * R = kappa * [T matvac.(i;k)]

Слева стоит выражение, дивергенция которого равна нулю. Справа стоит тензор энергии импульса всей системы (материи и вакуума): T matvac.(i;k). Следовательно, дивергенция от правой части тоже будет равна нулю и будет выполняться закон сохранения энергии-импульса в физической системе: материя + вакуум.
В уравнениях Эйнштейна вклад материи и вакуума представлен двумя слагаемыми. Космологический член описывает влияние вакуума ("тёмной энергии"), а тензор материи просто суммируется (добавляется). То есть в уравнениях Эйнштейна используется алгебраическая форма:

(3) T matvac. = T vac. + T mat.

Такая алгебраическая форма предполагает, что вакуум и материя рассматриваются как две НЕ-взаимодействующие составляющие полной энергии физической системы.

Но, мы знаем, например, что масса ядра, составленного из нескольких нуклонов, НЕ равна сумме масс этих нуклонов (так называемый дефект массы) - не равна, потому что нуклоны в ядре связаны сильным взаимодействием, и полная энергия взаимодействующих нуклонов, связанных в ядре, НЕ равна сумме энергий этих нуклонов по отдельности. Точно так же, рассматривая, например, движение тел в центральном поле (гравитационном или кулоновском), мы вводим потенциальную энергию - член, который описывает взаимодействие тел. Полная энергия складывается из энергий отдельных тел плюс их потенциальная энергия.

Эти соображения наводят на мысль, что полная энергия системы "материя + вакуум" должна содержать три члена: энергию вакуума, энергию материи и энергию их "взаимодействия" (потенциальная энергия их влияния друг на друга). Этот дополнительный член, который отсутствует в уравнениях Эйнштейна, должен описывать эффект трансформирования работы космологического "расширения" данной области в излучение из этой области (в физически реальной системе отсчёта). То есть, по-видимому, более реалистичной представляется следующая алгебраическая форма тензора энергии-импульса физической системы "материя + вакуум":

(4) T matvac. = T vac. + T mat. + T interaction.

Последнее слагаемое описывает энергию-импульс взаимодействия материи и вакуума. Важно отметить, что согласно нашей гипотезе, процесс космологического расширения присутствует в физически реальных системах отсчёта (со статической метрикой) как дополнительный источник энергии. Внутри этих систем отсчёта "расширение" проявляется как трансформирование части энергии вакуума в излучение, то есть как взаимодействие вакуума и материи. Математически это взаимодействие должно быть представлено введением дополнительного члена T interaction. в правую часть уравнений Эйнштейна. С другой стороны, мы (теоретически) можем перейти в систему отсчёта с не статической метрикой. В этой системе отсчёта член T interaction. должен быть идентифицирован как "работа" космологического расширения. Отсюда следует, что выражение для "потенциальной энергии" взаимодействия материи и вакуума в физически реальной системе отсчёта можно получить, если знать выражение T interaction. в системе отсчёта с не статической метрикой. Зная компоненты этого тензора в этой системе отсчёта, можно найти искомое выражение T interaction. и в физически реальной системе, применяя координатное преобразование от не статической метрики к статической.

Математическое оформление этой идеи достаточно трудоёмкое. Совершаемая положительная "работа" космологического расширения в системе с не статической метрикой равна уменьшению "внутренней энергии" системы "материя + вакуум". Это термодинамическое соотношение эквивалентно закону сохранения энергии для малого объёма системы. Его следует записать в дифференциальной форме: как обращение в ноль дивергенции тензора энергии-импульса и потом координатным преобразованием получить искомое выражение T interaction. в "расширяющейся" системе отсчёта. Тут есть много "подводных камней" и пока ещё неясных пунктов, но, по-видимому, если пытаться строить теорию, используя нашу гипотезу, то это - один из возможных путей.

P.S. Следует подчеркнуть ещё раз, что данная тема касается проблемы свечения звёзд. В настоящее время общепринятой является гипотеза термоядерных источников звёздной энергии. Но по ряду причин, многие из которых подробно рассмотрены в нашей теме, такое объяснение, по-видимому, нельзя считать окончательным ответом. Возможны и другие объяснения. Есть, например, гипотеза происхождения энергии звёзд за счёт электромагнитных полей в космосе и распространённости плазменного состояния материи. Мы предлагаем гипотезу, которая связывает излучение звёзд с неоднородностью времени (работой космического расширения Вселенной). Насколько эта гипотеза оправдана и соответствует ли она наблюдаемым фактам - пока не понятно. Хотя некоторые предварительные расчёты (часть из них приведена в данной теме) хорошо согласуются с данными наблюдательной астрономии, мы всегда должны помнить, что история науки знает много случаев ошибочных теорий. Внешняя красота и физическая глубина идеи ещё не являются залогом её истинности. Поэтому для проверки "идеи", необходимо развить её до стадии математически оформленной теории, выводы которой можно было бы потом сопоставить с фактическими данными.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вт июл 21, 2009 8:44 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Реликтовое излучение.
(Cosmic Microwave Background Radiation).

Возможно, закономерность, которая обсуждается ниже, не имеет прямого отношения к проблеме происхождения микроволнового излучения.
http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_mic ... _radiation

Но возможно, что это не просто случайное совпадение. Нижеприведённые рассуждения не следует рассматривать, как "доказательство" или как "объяснение" "реликтового" излучения. Мы хотим лишь обратить внимание на закономерность, которая, может быть, имеет отношение к этой проблеме.

С самого момента открытия микроволнового излучения, пик спектра которого соответствует приблизительно 2,7 градусам Кельвина, возникли не прекращающиеся и по сей день споры - действительно ли это излучение есть остаточное - "реликтовое" - излучение от эпохи "большого взрыва" или, может быть, оно имеет иную природу и может быть объяснено без привлечения "Big Bang" гипотезы.

Об истории (и предыстории) открытия можно почитать здесь:
http://www.dfi.uem.br/~macedane/history_of_2.7k.html

Отметим, что задолго до того, как концепция "большого взрыва" стала общепринятой, ряд крупных учёных предсказывали существование микроволнового излучения при температуре в несколько градусов Кельвина. Первым, кто теоретически предсказал существование такого излучения, был Dr. Charles Edouard Guillaume, лауреат Нобелевской премии по физике 1920 года, который ещё в 1896 году в журнале Nature опубликовал статью:
Guillaume, Charles-Edouard (1896). "La Température de L'Espace (The Temperature of Space)". La Nature 24
http://www.reference.com/browse/wiki/Ch ... _Guillaume

В ней он приводит оценку в 5-6 градусов Кельвина для межзвёздной среды, нагреваемой светом далёких звёзд. Эддингтон в книге 1926 года "The Internal Constitution of the Stars" приводит оценку температуры, которую должна иметь межзвёздная материя, "нагреваемая" светом звёзд: 3,18 градуса Кельвина. Находящаяся в равновесии с излучением от далёких звёзд межзвёздная материя, поглощая и переизлучая свет, будет формировать в пространстве непрерывный спектр близкий к спектру абсолютно чёрного тела с пиком, соответствующим равновесной температуре межзвёздной материи - 5-6 (Guillaume) или 3 (Eddington) градусов. Это простое объяснение, предложенное двумя крупнейшими авторитетами в области астрофизики, позднее, после принятия гипотезы "большого взрыва" оказалось забыто. Более того, любые альтернативные попытки объяснить природу космического излучения, мягко говоря, не приветствуются. В качестве примера, приведём статью:
David Noel, Ben Franclin Center, Australia
A new model for the origin of Cosmic Microwave Background Radiation
http://www.aoi.com.au/scientific/SciCMBR/

Автор с удивлением рассказывает, что эту статью отклонили только потому, что мотивировка (суть подхода) к решению проблемы отличается слишком радикально от общепринятого объяснения. Общепринятой же считается сейчас объяснение с позиций гипотезы "большого взрыва", которая в последние годы всё чаще ставится под сомнение многими авторитетными учёными.
Ещё один пример: бразильский астроном Dr. Domingos S.L. Soares недавно опубликовал статью, в которой предлагается новое объяснение микроволнового космического излучения:
http://arxiv.org/abs/physics/0607096

По гипотезе автора, излучение связано с магнитными полями в солнечной системе (так называемых magnetic bottles - магнитных "бутылок", создаваемых магнитными полями планет и Солнцем, в которых и генерируется это излучение.

Альтернативные не-космологические объяснения связывают данное излучение с влиянием реальных космических тел - далёких звёзд, межзвёздной материи или тел солнечной системы.

-----------------------------------------------------------------
Ниже мы приводим аргументы, которые также опираются на локальное истолкование микроволнового излучения.

Мы исходим из нашей гипотезы: работа космологического расширения проявляется в физически реальных системах отсчёта как дополнительный источник энергии, излучаемой из областей с высоким давлением материи. Мощность этого излучения в единице объёма задаётся формулой:

(1) DE/Dt = 3*H*p

здесь Н - постоянная Хаббла и р - давление материи.
Тогда мощность излучения всей области (звезды, планеты...) равна:

(2) DE/Dt = 3*H*p*V

здесь V - объём излучающей области.

Используя формулу (2), можно оценить общую величину энергии "расширения", которая генерируется в единицу времени во всей солнечной системе.

Представим себе наблюдателя, который изучает солнечную систему "со стороны". Он пытается понять, как она устроена, измеряя спектр излучения из области солнечной системы. Для такого наблюдателя солнечная система является сложно устроенной системой, в которой составляющие её части постоянно обмениваются энергией. Разумно предположить, что в такой системе должно установиться равновесие, то есть энергия, теряемая системой во внешнее пространство (за пределами солнечной системы), в точности равна притоку энергии за счёт внутренних процессов генерации энергии внутри солнечной системы. Это как с излучением звёзд, где приход и расход энергии уравновешены.

Такие системы, в которых установилось равновесие между излучением энергии вовне и приходом её изнутри, должны иметь спектр близкий к спектру абсолютно чёрного тела. Поэтому, зная размер системы и приток энергии в ней за единицу времени, можно рассчитать поток энергии за единицу времени через квадратный метр воображаемой поверхности, замыкающей систему.

По-видимому, это рассуждение должно быть приблизительно верным для больших областей солнечной системы, вещество и излучение в которых находятся в состоянии теплового равновесия.

На Рисунке 1 строение солнечной системы схематически представлено в виде концентрических окружностей разного цвета.

Рисунок 1.


Изображение

Стрелки иллюстрируют поток энергии во внешнее космическое пространство. Видно, что по мере сужения объёма рассматриваемой области (переходу от сферы серого цвета к сфере зелёного цвета), поток излучения вовне понижается, но при этом уменьшается и площадь сферы.
Наше предположение теплового равновесия означает, что должны выполняться два условия:

УСЛОВИЕ №1.

Поток энергии через поверхность сфер во внешнее космическое пространство (по направлению стрелок) должен быть равен энергии, генерируемой небесными телами внутри этой сферы.

УСЛОВИЕ №2.
Температура внутри сферы, рассчитанная на основе закона Стефана-Больцмана, должна быть почти одинакова (то есть почти не зависит от выбора "сферы").

Эту температуру мы находим из формулы:

(3) [dE/dt] : S = sigma * T^4

здесь sigma - постоянная Стефана Больцмана, dE/dt - полная энергия, генерируемая в единицу времени планетами, расположенными внутри данной "сферы" внутри солнечной системы, S - площадь поверхности "сферы". Мы не учитываем энергию Солнца, поскольку нас интересует микроволновое излучение, а спектр излучения Солнца лежит в нанометровой области, то есть сдвинут на 6 порядков.

Планеты же активно излучают в миллиметровом и сантиметровом диапазоне:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Radio ... lanets.png

http://books.google.ru/books?id=p8wCsJw ... t&resnum=1

http://books.google.ru/books?id=G7UtYkL ... t&resnum=5

Используя формулы (1) - (3), рассчитаем "эффективную температуру" внутри сферических областей, в качестве которых возьмём радиусы орбит планет. Самая удалённая от Солнца планета - Плутон. В таблице, представленной на Рисунке 2, планеты расположены по уменьшению радиуса орбит. В качестве радиуса орбиты взято среднее значение между афелием и перигелием орбиты.

Рисунок 2.

Изображение

Мы видим, что, во-первых, наше предположение об одинаковости температуры внутри сфер (следствие теплового равновесия в солнечной системе) подтверждается. Хотя радиусы самой ближней к Солнцу (Меркурий) и самой дальней (Плутон) планет отличаются в 100 раз (а площади поверхностей сфер в 10 000 раз), температуры внутри этих сфер, рассчитанные по формулам (1) - (3), отличаются лишь в 4 раза. Для сфер "средней части" солнечной системы эффективные температуры почти одинаковы - от 2 до 4 градусов Кельвина.

Во-вторых, значение температуры удивительно близко к температуре микроволнового космического излучения. Если усреднить температуры пяти внешних сфер - которые включают наиболее массивные планеты-гиганты (Юпитер, Сатурн, Нептун, Плутон), то среднее значение эффективной температуры будет равно 2,7 градуса Кельвина (последний правый столбец таблицы напротив Юпитера), тогда как наиболее точным сейчас считается значение 2,725 градуса Кельвина.

Удивительно, что несмотря на очень разные массы планет, размеры их орбит и их вклад в общий энергетический баланс солнечной системы, значения температур внутри сфер, рассчитанные по формулам (1) - (3), почти одинаковы. Это значит, что вклад планет в излучение таков, что при данном расстоянии планеты от Солнца, она вносит ровно столько, чтобы температура в объёме с радиусом этой планеты оставалась бы такой же, как и без этой планеты. Иначе говоря, существует "тонкая настройка" между "космологическим" излучением планет и их положением относительно Солнца. Наша гипотеза даёт такой закон генерации энергии, который согласован с условием теплового равновесия внутри солнечной системы. Можно предположить, что при другом законе генерации энергии, средняя температура внутри сфер менялась бы скачкообразным образом, учитывая резкое изменение всех входных данных (размера сферы, количества планет внутри неё) при переходе от одной сферы к другой.

Следовательно, наша гипотеза даёт принцип генерации энергии, который хорошо согласован с условием теплового равновесия внутри солнечной системы и даёт при этом значение равновесной эффективной температуры близкое к фактически наблюдаемой температуре микроволнового космического излучения.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звёзды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Чт июл 23, 2009 4:33 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
"Космологическое расширение", неоднородность физического времени и закон излучения.

Цитата:
Старый серый ослик Иа-Иа стоял один-одинёшенек в заросшем чертополохом уголке Леса, широко расставив передние ноги и свесив голову набок, и думал о Серьёзных Вещах.

Иногда он грустно думал: “Почему?”, а иногда: “По какой причине?”, а иногда он думал даже так: “Какой же отсюда следует вывод?” И неудивительно, что порой он вообще переставал понимать, о чём же он, собственно, думает.

Поэтому, сказать вам по правде, услышав тяжёлые шаги Винни-Пуха, Иа очень обрадовался, что может на минутку перестать думать и просто поздороваться.

— Как самочувствие? — по обыкновению уныло спросил он.
— А как твоё? — спросил Винни-Пух. Иа покачал головой.
— Не очень как! — сказал он.— Или даже совсем никак. Мне кажется, я уже очень давно не чувствовал себя как.

— Ай-ай-ай,— сказал Пух,— очень грустно! Дай-ка я на тебя посмотрю.

Иа-Иа продолжал стоять, понуро глядя в землю, и Винни-Пух обошёл вокруг него.

— Ой, что это случилось с твоим хвостом? — спросил он удивлённо.
— А что с ним случилось? — сказал Иа-Иа.
— Его нет!
— Ты не ошибся?

— Хвост или есть, или его нет. По-моему, тут нельзя ошибиться. А твоего хвоста нет.
— А что же тогда там есть?
— Ничего.

(А. А. Милн, "Винни Пух и все-все-все").

Если бы "космологическое расширение" было наблюдаемо, то астрономы давно бы обнаружили это, изучая динамику небесных тел. Что-нибудь должно было при этом меняться (размеры или параметры орбит, расстояния между телами...). Однако единственное, что удалось пока заметить, это - эффект "красного смещения" линий спектра галактик - эффект, который может быть объяснён разными способами (не только как "расширение" пространства, но и как "допплеровский сдвиг", или "гравитационное красное смещение", или "старение фотонов" (потери энергии фотонами за время распространения света до Земли)...). Между фактом сдвига линий спектра в красную область и "разбеганием" галактик нет прямой логической связи - этот сдвиг можно объяснять по-разному.

Других прямых опытных подтверждений процесса "космологического расширения" пока НЕТ. Никто ещё не видел, как "разбегаются" небесные тела за счёт "космологического расширения". Нет никаких прямых следов такого расширения, которое, если бы оно происходило на самом деле, обязательно должно было бы оставить длинный "хвост" последствий. Но этого "хвоста" нет. Тут, как правильно заметил Винни, ошибиться нельзя: "хвост или есть, или его нет".

Не удивительно поэтому, что многие учёные высказывают сомнение относительно самого факта существования космологического расширения. При этом ставится знак равенства между отсутствием "хвоста" (следов расширения) и его не существованием. Логика такая: если "расширение" не наблюдаемо по своим кинематическим проявлениям (увеличение размеров, расстояний и т.п.), значит, его нет. Однако, это вовсе не обязательно. "Расширение" может быть НЕ наблюдаемо по своим кинематическим следствиям, но оно может быть наблюдаемо по своим физическим проявлениям - более глубоко спрятанным, коренящимся в самой физике реальных процессов, в самих её законах. Если "расширение" отражает факт течения времени (а в этом и состоит наша гипотеза), если оно означает нарушение принципа однородности времени, то влияние "расширения" должно сказываться на протекании физических процессов.

Приведём пример. Пусть физический закон определяющий зависимость величины А от величины В, имеет вид:

(1) DA/Dt = B

Этот закон связывает скорость изменения величины А с величиной В. Но скорость изменения А определяется течением ФИЗИЧЕСКОГО времени, а значит, зависит от свойств однородности времени. Если физическое время НЕ однородно, то это свойство будет отражаться на ходе процесса. "Приращение" физического времени содержит в себе пусть и очень малое, но всё же НЕ нулевое качественное изменение реальности, малое нарушение однородности времени. Если реальное физическое время зависит от величины масштабного фактора, то закон (1) неявно содержит в себе зависимость от масштабного фактора, от процесса "космологического расширения". Но в форме записи (1) эта зависимость не положена, не выявлена.

Уравнения физики, которыми мы пользуемся, не учитывают фактор неоднородности и направленности времени, то есть описывают реальность в предположении, что время однородно. Это предположение выполняется с очень высокой точностью, пока мы рассматриваем небольшие пространственно временные области. Но по мере увеличения "пространственно-временных размеров" изучаемых объектов, влияние неоднородности времени должно приводить к заметным и наблюдаемым эффектам, которых вроде как "не должно быть", если пользоваться законами, не учитывающими фактор неоднородности.

"Космологическое расширение" обычно интерпретируют как изменение Вселенной в однородном времени. Но можно попытаться истолковать «расширение» как теоретическое описание НЕ однородного времени. Рост масштабного фактора и зависимость его от энергии-импульса материи и вакуума можно попытаться интерпретировать как зависимость течения физического времени от энергетических свойств материи и вакуума. Модель Фридмана при такой интерпретации описывает законы неоднородности физического времени. Время, которое входит в уравнения Фридмана, - назовём формальным временем. Это – однородное время. Время, зависящее от значения масштабного фактора, назовём физическим временем. Это – НЕ однородное время.

Наша гипотеза состоит в том, что «расширение» Вселенной есть не что иное, как проявление НЕоднородности реального физического времени относительно системы отсчёта с однородным временем. Физическое время зависит от величины масштабного фактора. Рост масштабного фактора можно представить как течение физического времени. Уравнения Фридмана описывают зависимость динамики масштабного фактора от энергии-импульса материи – то есть определяют, каким образом материя нарушает однородность течения времени.

Пусть T - физическое время и t - формально-математическое время. Физическое время определяется значением масштабного фактора, который, в свою очередь, зависит от плотности и давления материи и вакуума (обозначим эти величины, характеризующие свойства материи, буквой x).

Наша гипотеза означает, что существует зависимость:

(2) T = T(a)

Уравнения Фридмана определяют, как масштабный фактор зависит от формального времени и от свойств материи: a(t;x). Подставив в (2), получаем зависимость физического времени от формального:

(3) T = T(a(t;x))

Законы физики, отражающие неоднородность времени, должны быть записаны как величины, зависящие от T (от физического времени). При такой замене времени формального на время физическое во всех уравнениях должны появиться дополнительные члены, описывающие влияние неоднородности времени на протекание физических процессов.

Рассмотрим пространство с нестатической метрикой в форме Робертсона-Уолкера:

(4) Изображение

Здесь параметр К определяет кривизну пространства: К = 0 – для плоского евклидова пространства, К = 1 – для пространства одинаковой (во всех точках) положительной кривизны и К = - 1 – для пространства одинаковой отрицательной кривизны.

«Собственное время» связано с мировым временем соотношением:

(5) Изображение

Поскольку и «собственное» и «мировое» время в формуле (4) являются формально-математическими, то есть не учитывают фактор неоднородности времени, то переход к физическому времени должен сопровождаться преобразованием как «собственного», так и «мирового» времени к времени физическому. Искомое преобразование должно при этом быть таким, чтобы интервал, выраженный через физическое время, приобретал вид интервала со статической метрикой. То есть «расширение» должно быть не наблюдаемо после замены формального времени на физическое время.

Рассмотрим преобразование:

(6) Изображение
(7) Изображение
(8) Изображение

Здесь a(t0) - масштабный фактор в какой-то определённый момент времени (в настоящий момент).

Преобразование (6) - (8) трансформирует исходный интервал (4) в статическую форму интервала для пространства постоянной кривизны, с радиусом кривизны a(t0):

(9) Изображение

Формула (6) определяет функцию T(t), которую мы предлагаем отождествить с «физическим временем». Преобразование вида (6) – (8) меняет абсолютное значение длины интервала, как видно из формулы (8). Следовательно, наше преобразование (6)-(8) не принадлежит общей группе непрерывных не особых точечных преобразований. Это значит, что переход из системы отсчёта с «физическим временем» в систему отсчёта с формальным временем (в общем случае) не может быть выполнен за счёт какого-либо одного определённого координатного преобразования. Это и понятно – ведь в реальности мы можем переходить лишь из одной системы с физическим временем в другую систему с физическим временем. Переход в систему отсчёта, где время является формальным, означал бы переход в нефизическую систему отсчёта. С математической точки зрения наше преобразование означает, что рост масштабного фактора оказывает влияние на величину «собственного» и «мирового» времени, измеренных в единицах физического времени. Это проще увидеть, если переписать (4), используя (6) и (7):

(10) Изображение

Преобразование к физическому времени приводит к тому, что масштабный фактор становится общим множителем в выражении для интервала. Сокращая на этот общий множитель и умножая на a(t0)^2, приходим к статической метрике (9), которая описывает пространство одинаковой (во всех точках) кривизны.

Заметим, что вид преобразования зависит от текущего момента времени, поскольку формулы содержат значение масштабного фактора в момент t0. Это значит, что мы в каждый момент времени выбираем "локально-статическую" систему отсчёта, в которой метрика имеет статическую форму (не зависит от времени). Подобно тому, как в дифференциальной геометрии мы заменяем обычно искривленное пространство "касательным" в данной точке евклидовым (псевдоевклидовым) пространством, при переходе к физическому времени мы тоже заменяем не статическое метрическое поле статическим в небольшой временной области. Опять же, аналогично тому, как в дифференциальной геометрии, при переходе от одной одной точки к другой меняется "касательное" евклидово пространство, аналогично и здесь при переходе от одного момента времени к другому меняется локально статическая система отсчёта. Мы как бы "линеаризуем" течение времени, устраняя его неоднородность в малом временном интервале - заменяем в каждый момент времени неоднородное время однородным, а не статическую метрику статической.

То есть, мы смотрим на происходящее из системы, в которой метрика в течение небольших (по сравнению с t0) интервалах времени не меняется ("расширение не наблюдаемо"). В этой системе отсчёта время однородно, но поскольку фактор неоднородности физического времени действует, то в этой локально-статической системе он проявляет себя через определённые физические явления - такие, например, как "малые" нарушения закона сохранения энергии материи.

Таким образом, физический смысл имеет не абсолютная величина интервала ds, а её выражение через физическое время dS (формула (9)).

Чтобы найти выражение функции T(t), мы должны знать зависимость масштабного фактора от формального времени.

Рассмотрим сначала частный случай – решение для плоского пространства, заполненного пылевидной средой без учёта влияния космологического члена (решение приведено в курсе «Теория Поля» Ландау и Лифшица). Для этого случая мы имеем:

(11) Изображение

Выбираем константу так, чтобы в начальный момент t0 пространственный элемент имел евклидову форму:

(12) Изображение

Кроме этого потребуем, чтобы показания часов в формальном и физическом времени были равны в начальный момент.

(13) Изображение

Интегрируя (6) при условиях (12) – (13), находим:
(14) Изображение
(15) Изображение

Находим производную:

(16) Изображение

На «не больших» (по сравнению с t0) интервалах времени имеем:

(17) Изображение

Отсюда получаем:

(18) Изображение

Формула (18) показывает, что физическое время «отстаёт» по сравнению с формальным временем. Поскольку формальное время является однородным, формула (18) определяет математически отклонение физического времени от однородного. Отклонение очень мало. Время t0 - это время от рождения Вселенной до текущего момента. Оно имеет порядок:

(19) t0 ~ 1/H ~ 10^17 сек.

Рассматриваемый пример соответствует модели Эйнштейна-де-Ситтера (1932)), для которой время существования Вселенной равно:

(20) Изображение

Простой расчёт с использованием формулы (18) показывает, что отклонение физического времени от формального за год составит примерно 1 миллисекунду. Понятно, что такие малые отклонения от однородности крайне трудно обнаружить в масштабах земной лаборатории. Но они могут оказывать существенное влияние на физику объектов космического масштаба – звёзд и галактик.


Рассмотрим упрощённую модель звезды. Пусть звезда состоит из идеального газа. Пусть распределение температуры в объёме звезды НЕ меняется со временем (статическое равновесие). Средняя кинетическая энергия одной молекулы звезды, выраженная с использованием физического времени, равна:

(21) Изображение

Средняя кинетическая энергия молекулы, выраженная с использованием однородного времени, равна:

(22) Изображение

Имеет место соотношение:

(23) Изображение

Мы видим, что кинетическая энергия молекулы в физическом времени должна увеличиваться со временем. Приток энергии есть следствие несовпадения физического и формального времени, следствие неоднородности физического времени. Так как температура каждого слоя звезды не меняется со временем, то мы делаем вывод, что прирост энергии, возникший вследствие неоднородности физического времени, должен излучаться во внешнее пространство. Найдём оценку излучаемой мощности в единице объёма.

Из (23) следует, что прирост энергии одной молекулы за единицу времени равен:

(24) Изображение

Учтём связь средней кинетической энергии с давлением и концентрацией.

(25) Изображение

Тогда, учитывая (20), находим, что излучаемая мощность единицы объёма равна:

(26) Изображение

Таким образом, закон излучения, который мы вывели раньше, исходя из термодинамических соображений, может быть получен как следствие учёта неоднородности физического времени.

При выводе закона излучения мы использовали ряд допущений и приближений. Выведем теперь этот закон для общего случая, используя лишь определение физического времени (6).

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вывод закона излучения для общего случая.

Физическое время определяем формулой:

(6) Изображение

Отсюда находим:

(27) Изображение

Используя формулы (21) – (22) для кинетической энергии одной молекулы и формулу (27), находим:

(28) Изображение

Используя соотношение (25), находим формулу для излучения энергии в единицу времени единицей объёма вещества. Получаем:


ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ (выведенный из гипотезы неоднородности физического времени):

(29) Изображение

Ранее этот закон был получен из анализа термодинамических соотношений. Вывод закона излучения, приведённый здесь, показывает, что наша гипотеза о не наблюдаемости процесса космологического расширения из физически реальных систем отсчёта, эквивалентна утверждению о неоднородности течения физического времени, если при этом определять физическое время формулой (6). Формула (6) совместно с уравнениями Фридмана определяют математически характер неоднородности времени, зависимость этой неоднородности от свойств материи. Задача приведения нестатической метрики вида Робертсона-Уолкера к статической форме решается преобразованиями (6) – (8).


======================================================================================
ДОПОЛНЕНИЕ.
(О преобразовании формально-математического времени к физическому времени).


Координатное преобразование (6) - (8) формального времени к физическому и не статической метрики к "локально-статической" метрике зависит от текущего момента времени. Это обстоятельство имеет фундаментальное значение. Общая теория относительности опирается на два принципа:
(1) принцип инвариантности интервала относительно произвольных точечных преобразований, задаваемых непрерывными функциями с невырожденной матрицей Якоби и (2) принцип фиксированности пространственно-временной точки в любой из систем отсчёта.

Согласно первому принципу, величина интервала при координатных точечных преобразованиях не меняется. Второй принцип означает, что какую бы координатную систему мы не взяли, каждое событие (точка) в ней будет иметь свой уникальный "адрес" - фиксированное в этой системе положение, определяемое набором четырёх чисел (координат точки). При переходе из одной системы в другую эти "адреса" меняются, то есть кодируются другими четвёрками чисел, но в любой системе отсчёта каждая точка имеет свой уникальный "адрес". Если, например, в определённой системе координат наблюдатель зафиксировал событие в точке с адресом (x0;x1;x2;x3), то что бы дальше с наблюдателем не происходило, "адрес" этого события не меняется. Назовём системы отсчёта, в которых положение каждой точки имеет строго определённый "адрес", - системами формального или, лучше сказать, системами "застывшего" времени. Это название можно пояснить следующим примером.

Предположим, Вы едете на машине. В вашем распоряжении есть измерительные приборы, которые позволяют определять положение всех тел за окном. Вы приписываете этим телам определённые "координаты", например, два угла в связанной с вами сферической системе координат и расстояние до объекта. Но ваши "координаты", ваш "адрес" наблюдаемого тела при этом постоянно меняется, поскольку вы двигаетесь.

Теперь рассмотрим движение во времени. Это тоже движение, которое постоянно меняет связанную с наблюдателем систему отсчёта. Будет ли такое движение приводить к изменению "адресов" всех точек, подобно тому, как движение в пространстве приводит к изменениям видимых положений всех тел за окном? По-видимому, да. Но применяемый общей теорией относительности (ОТО) аппарат не позволяет фиксировать это специфическое "движение во времени". В рамках ОТО движение во времени задаётся приписыванием определённых моментов времени каждой точке. Как только эта операция проведена и точке сопоставлено определённое значение "мирового времени", это значение больше не меняется. "Адрес" остаётся раз и навсегда зафиксирован. Допустим наблюдатель зафиксировал "вспышку" и сопоставил этому событию определённый момент времени t0. Спустя определённое время delta t он по-прежнему отождествляет это событие с точкой, имеющей тот же адрес t0. Но эта уверенность ни на чём не основана. Ведь система отсчёта в момент t0 + delta t КАЧЕСТВЕННО отличается от системы отсчёта в момент t0, поскольку прошло определённое время и наблюдатель передвинулся по шкале времени в будущее на delta t. ОТО предполагает, что такой сдвиг во времени не сказывается на "адресации" точек, но это всего лишь предположение. Оно опирается на гипотезу однородности времени. А время-то не однородно. Ход времени, скорость его течения (измеренная относительно формального времени) меняется. Поэтому одному и тому же значению delta t в формальном времени при переходе к физическому времени будут соответствовать разные значения delta T. Чем меньше масштабный фактор, тем сильнее должны быть выражены эффекты нарушения однородности физического времени (формула (6)). Сама шкала масштаба физического времени постоянно меняется, поэтому должно происходить постоянное изменение "адресов", записанных в координатах, приводящих в каждый момент времени метрику к локально-статической форме. Формула (6) ясно показывает, что "абсолютных адресов" нет. Одно и то же событие, рассматриваемое в разные моменты времени из физически реальной системы отсчёта будет, вообще говоря, иметь разные "адреса". То есть, движение в физическом времени, как и движение в пространстве, должно менять "адреса" событий.

Формула (6) определяет систему отсчёта, движущуюся в физическом времени. Её нельзя получить никаким координатным преобразованием из систем отсчёта с "застывшим" временем. В каждый момент времени t0 формула (6) определяет вполне определённое координатное преобразование, но разным моментам времени соответствуют разные координатные преобразования. То есть движение в физическом времени математически можно представить как постоянно меняющееся координатное преобразование, как преобразование координат, которое зависит от текущего момента времени to как от параметра. Таким образом, вводя преобразование (6), мы тем самым выходим за пределы математического аппарата, используемого ОТО.

Второе существенное отличие в том, что наше преобразование не сохраняет величину интервала, как видно из формулы (8). Это - прямой результат необратимости времени. В каждый следующий момент t0 меняется не только система отсчёта, но и величина интервала между теми же самыми событиями - следствие того, что время не однородно.

Если рассматривать небольшие (по сравнению с t0) интервалы времени, то эффектами неоднородности физического времени можно пренебречь. В этом приближении мир предстаёт как статический мир, который можно описывать, применяя аппарат ОТО. Существование неоднородности физического времени, как показывает формула (29), проявляется как дополнительный источник энергии, мощность которого совершенно ничтожна. Этот источник даёт заметный эффект лишь когда мы рассматриваем тела и явления космических масштабов (планеты, звёзды, галактики). Поэтому "однородная" физика великолепно работает во всех случаях, которые встречаются на Земле. Но для понимания природы звёзд и других космических тел, необходимо учитывать свойство неоднородности времени. Этот вывод остаётся верным для любых небольших (по сравнению с t0) интервалов времени.

Раньше (см. предыдущие сообщения) мы пытались найти решение задачи перехода к физическому времени, используя координатное преобразование определённого вида. Анализ этой проблемы показывает, что это возможно лишь, если метрика имеет форму пространства де Ситтера. Но такая метрика соответствует пустому пространству. Причём этот результат не зависит от знака пространственной кривизны. Теперь понятно происхождение этого результата. В пустом пространстве время однородно, поскольку нет самого "объекта", который развивался бы и эволюционировал. Поэтому не статическая метрика может быть приведена здесь к статической форме (к метрике де Ситтера) одним определённым преобразованием координат.

Мир с материей развивается. Каждому моменту мирового формального времени соответствует своё (определённое формулой (6)) координатное преобразование к физическому времени (к статической форме интервала). Это преобразование меняется со временем, поскольку сам мир меняется. Математически, мы имеем преобразование координат, зависящее от текущего момента времени, как от параметра. На небольших интервалах (по сравнению с t0) Вселенная "выглядит" как устроенная по Эйнштейну. Но это - только локальное свойство Мира. Подобно тому, как небольшие области слегка искривленного пространства с хорошей точностью можно считать евклидовыми, точно так же небольшие интервалы мирового времени можно рассматривать как области, где время однородно. Но это лишь локальное свойство нашего Мира. Если же рассматривать большие области искривленного пространства, необходимо использовать аппарат геометрии Римана. Рассматривая же большие интервалы времени, необходимо учитывать свойства неоднородности потока физического времени. Математические свойства такой структуры совпадают со свойствами ОТО лишь на малых интервалах времени. В целом же структура Вселенной должна иметь дополнительные нетривиальные свойства.

============================================================================

P.S. При использовании материалов данной темы, не забывайте указывать автора.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вс июл 26, 2009 5:53 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Не-сохранение момента импульса как следствие неоднородности физического времени.

Николай Александрович Козырев называл свойства неоднородности времени (его направленности и необратимости) "несимметричностью" времени, а механику, в которой эти свойства неоднородности учитываются, - "несимметричной или причинной механикой". Он указывал, что неоднородность времени должна проявляться в определённых физических явлениях, таких как "не сохранение энергии и момента импульса" материи. Эти отклонения от законов сохранения очень малы, но именно они являются тем постоянным источником, который предохраняет Вселенную от коллапса в состояние "тепловой смерти".

Мы показали выше, что неоднородность времени связана с процессом космологического расширения. Учёт фактора неоднородности приводит к малым нарушениям закона сохранения энергии материи. Формулы показывают, что в физически реальных системах отсчёта неоднородность физического времени проявляется как дополнительный источник энергии. Энергия генерируется любыми областями, заполненными материей с ненулевым давлением. Чем выше давление, тем больше мощность генерируемой энергии в единице объёма. Этот приток энергии совершенно ничтожен, если мы имеем дело с объектами земной лаборатории, но для тел космических масштабов (звёзд, планет, галактик) этот приток энергии может быть достаточно большим и приводить к наблюдаемым физическим явлениям. Предположительно, именно этот источник является одним из генераторов энергии звёзд и внутренней энергии планет. Расчёты показывают, что наблюдаемые светимости звёзд можно получить, если предположить существование внутри звёзд ядер с высокой плотностью вещества. При этом из теории получается формула для закономерности "масса-светимость", которая с высокой точностью воспроизводит ход этой закономерности, найденный из наблюдений.

Другим следствием "неоднородности" физического времени является вызванные неоднородностью времени нарушения закона сохранения момента импульса. Приведём выдержки из работ Николая Александровича, касающиеся этой темы:

Цитата:
"Ряд признаков указывает на то, что проблема вращения небесных тел не исчерпывается обычными законами механики. К числу их можно отнести открытую в тесных двойных системах несинхронность орбитального и осевого вращения звёзд, существующую ВОПРЕКИ приливному трению. По-видимому, звёзды могут вырабатывать не только энергию, но и момент вращения"

Н. А. Козырев (1950). "Возможная ассиметрия в фигурах планет".

Цитата:
"По-видимому, в звёздах происходит компенсация не только потери энергии, но при известных обстоятельствах и потери момента вращения. Основанием к такому заключению может служить наблюдаемая в ряде случаев несинхронность орбитальных и осевых вращений тесных спектрально-двойных звёзд. Синхронизация же этих вращений должна наступать в сравнительно короткие сроки из-за приливных сил при неизбежной турбулентности. Таким образом, весьма вероятно, что ход времени может не только увеличивать энергию системы, но увеличивать и её момент."

А. Н. Козырев (1958). "Причинная или несимметричная механика в линейном приближении".

Воспользуемся введённым в предыдущем сообщении определением физического времени:

(1) Изображение

T - физическое НЕ однородное время, t - обычно используемое однородное время. Масштабный фактор а(t) в текущий момент t0 имеет значение а(t0) = а0. Приращение однородного и НЕ однородного времени НЕ равны. Фактически мы всегда имеем дело именно с неоднородным, то есть физически реальным временем. Но при этом мы приписываем ему свойства однородного времени. Такая операция не приводит к противоречиям до тех пор, пока отклонения от однородности очень малы, а их влияние лежит за пределами точности наших приборов. Но когда мы рассматриваем объекты космических масштабов эти малые отклонения, складываясь, могут приводить к заметному эффекту, который должен казаться при этом "странным" или "трудно объяснимым" с позиций теорий, опирающихся на концепцию однородного времени.

Выше мы показали, что одним из таких "эффектов" является излучение энергии из областей с высоким давлением - эффект, который, можно предположить, вносит существенный вклад в излучение звёзд и планет.

Рассмотрим теперь момент импульса (момент вращения) космического тела. Обозначив w - угловую скорость и J - момент инерции, мы получаем для момента вращения L следующее выражение:

(2) L = J * w

Но угловая скорость зависит от свойств времени. Это ясно уже из самого определения этой величины:

(3) w = dFi / dt

Здесь Fi - угол, заметаемый радиус-вектором какой-либо точки вращающегося тела в плоскости, перпендикулярной оси вращения.

Учитывая связь (1) приращений dt и dT, после несложных преобразований находим:

(4) w(t0 + delta t) = w(t0) + (dw/dt) * delta t = dFi / dT = w(t0) * (a(t0 + delta t) / a(t0)) = w(t0) + w(t0) * H * delta t

Следовательно, при отсутствии сил трения угловая скорость вращающихся тел должна увеличиваться по закону:

(5) dw/dt = w * H

Период вращения P должен постепенно уменьшаться по закону:

(6) dP/dt = - H * P

Момент вращения должен постепенно расти по закону:

(7) dL/dt = H * L

Здесь Н - постоянная Хаббла.
Эффект очень мал и вряд ли обнаружим в масштабе земной лаборатории. Но если рассмотреть тела космических размеров, то можно ожидать существование заметных проявлений влияния неоднородности времени на вращение.

Формула (7) описывает "эффективный" момент сил, которым "подкручивается" вращение звёзд и планет. В условиях равновесия этот момент сил должен компенсировать момент тормозящих сил, возникающих вследствие действия сил трения и приливных сил.
Момент же сил торможения Mf сферического тела (без учёта сил приливного трения) зависит от угловой скорости вращения и размера поверхности - площади соприкосновения тела с материй космического пространства.

(8) Mf = k(w;R;x) * w * R^2

здесь буквой x обозначены свойства космической среды - средняя плотность материи, вязкость и т.д.
Составим условие равенства "подпитывающего" вращение момента сил, обусловленного неоднородностью времени, и тормозящего момента сил. Получаем соотношение:

(9) k(w;R;x) * R^2 = H * J

Если взять момент инерции однородного шара J = (2/5) * M * R^2, то условие равновесия может быть записано в виде:

(10) k(w;R;x) = (2/5) * H * M

Соотношение (10) в принципе может быть проверено, если известна зависимость k(w;R;x).


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Чт июл 30, 2009 5:02 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Физические проявления неравномерности хода времени.
(Возможное объяснение аномального ускорения спутников "Пионер-10" и "Пионер-11" ('pioneer anomaly').

Физическое время не однородно. Свойство неоднородности означает, что время «течёт» неравномерно. В разные последовательные моменты мирового времени одинаковым малым изменениям мирового времени будут соответствовать постепенно уменьшающиеся изменения времени физического. Свойство неравномерности хода физического времени математически задаётся знаком второй производной функции физического времени. Используя определение физического времени:

(1) Изображение

Находим:

(2) Изображение

Графически свойство неравномерности означает нелинейность (выпуклость) функции физического времени (см. ниже Рисунки 1 - 3).
Функция физического времени нормирована тремя условиями:

(3) Изображение
(4) Изображение
(5) Изображение

Рассмотрим частный случай – расширяющееся евклидово пространство, заполненное пылевидной средой. В этом случае Функция a(t) удовлетворяет уравнению:

(6) Изображение

Общее решение зависит от неизвестной физической константы С1 и константы С2 интегрирования уравнения (6). Общая форма решения:

(7) Изображение

Подставим зависимость (7) в определение функции физического времени (1) и проинтегрируем:

(8) Изображение

(a0 = a(t0))
Мы видим, что решение зависит от трёх констант, одна из которых (С1) физическая, а две другие (С2 и С3) – константы интегрирования уравнений (1) и (6). Следовательно, мы можем специфицировать решение, наложив дополнительно три условия. В качестве таких условий мы предлагаем взять условия (3)-(5). Раньше мы вместо условия (5), пробовали вводить условие T(0) = 0, но в этом случае масштабный фактор обращается в ноль при t1 = (8/9) * t0, так что при t < t1 параметр Хаббла становится отрицательным, что не соответствует наблюдениям. Поэтому, в качестве третьего условия мы берём условие (5). При таком выборе, параметр Хаббла положителен при всех t>0 и кроме того, в «начальный момент» (t = 0) масштабный фактор отличен от нуля и равен некоторой величине а1.

Мы рассмотрим эффекты, вызванные неоднородностью (неравномерностью хода) времени в модели (без учёта космологического члена) расширяющегося плоского пространства, заполненного пылевидной средой (см., например, Ландау и Лифшиц "Теория поля").

Учитывая (5), находим:

(9) Изображение

(10) Изображение

Накладывая на общее решение условия (3) – (4), находим вид функции T(t).

(11) Изображение

Рисунок 1.

(11) Изображение

Рисунок 1 изображает функцию физического времени для евклидова пространства с пылевидной средой. На Рисунке изображена функция физического времени T(t) в определённый момент текущего времени t0. Синей стрелкой помечен сдвиг физического времени T относительно однородного времени t.

Мы работаем в рамках приближённой модели (расширяющееся евклидово пространство, заполненное пылевидной средой), которую рассматриваем как приемлемое отражение реальной физики.

После некоторых преобразований из формулы (11) следует:

(12) Изображение

Учитывая малость третьего слагаемого в правой части (12), получаем:

(13) Изображение

Решая квадратное уравнение (13) относительно T и раскладывая квадратный корень в ряд Тейлора, находим:

(14) Изображение

Здесь введены обозначения:

(15) Изображение
(16) Изображение

Таким образом, мы выразили интервал физического (неоднородного) времени через интервал однородного мирового времени.

Время t0 - t - это интервал времени между текущим моментом t0 и моментом t некоторого прошлого события, измеренный в единицах однородного времени t. Время t0 -T – это интервал времени между теми же событиями в текущем физическом времени.

Определим эталонную частоту сигнала как производную от набега фазы волны в локально-однородном времени:

(17) Изображение

Частота сигнала, измеряемая в мировом времени, равна:

(18) Изображение

Учитывая (14), получаем:

(19) Изображение

(20) Изображение

Таким образом, частота сигнала, измеренная в единицах мирового времени, будет расти по линейному закону: частота сигнала (в мировом времени) будет с течением физического времени сдвигаться в синюю область спектра (в сторону увеличения наблюдаемой частоты).


Этот результат, возможно, объясняет обнаруженное в конце 1990-ых годов аномальное ускорение спутников «Пионер-10» и «Пионер-11».
http://en.wikipedia.org/wiki/Pioneer_anomaly

Многолетние наблюдения за смещением частоты отражённого от спутников радиосигнала показали, что кроме обычного доплеровского сдвига имеется дополнительный сдвиг частоты, который увеличивается с течением времени по линейному закону.
John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto, Slava G. Turyshev.
Study of the anomalous acceleration of Pioneer 10 and 11

http://arxiv.org/abs/gr-qc/0104064

На странице 20 этого обзора показан график 8 зависимости от времени отклонений наблюдаемой скорости спутника от модельной скорости (какой она должна была быть в соответствии с учётом всех известных законов и всевозможных ошибок). Наблюдаемая скорость удаления спутников меньше фактической, что указывает на наличие «ускорения», направленного к Солнцу (спутники удаляются от Солнца). График отклонений (График 8 на стр. 20) показан в зависимости от времени, измеряемого земным наблюдателем. Есть две тонкости, которые надо отметить, чтобы правильно интерпретировать формулы в этой статье. Первое – это знак разности частот в формуле (15) статьи – он не означает, что частота понижается, а связан с принятыми соглашениями (ускорение «Аp» считается отрицательным – поэтому справа ставят минус). При обычной записи (см. пояснения на стр. 19) минус пропадает, и получаем сдвиг частоты в синюю область (blue shift). Второе уточнение касается множителя 2 в формуле (15). Сравнение с графиком 8 показывает, что на этом графике время наблюдателя, отложенное по оси абсцисс, является удвоенным временем, фигурирующим в формуле (15), то есть величина t в формуле (15) фиксирует среднее время сигнала лишь в одну сторону. Отсюда возникает множитель 2. См. также:
http://lnfm1.sai.msu.ru/grav/russian/li ... nomaly.pdf

Эмпирическое соотношение (формула (15) цитированной выше статьи), после перехода к полному времени (от момента испускания до момента возвращения отражённого сигнала) имеет вид:

(21) Изображение

Сравнивая с нашей формулой (20), мы видим, что они совпадают, если положить:

(22) Изображение

(23) Изображение
Измеренная величина ускорения спутников:

(24) Изображение ≈ (8.74 ± 1.33) * 10^(-10) м / сек^2

Взяв Н = 2,4 * 10^(-18) сек^(-1) и c = 3 * 10^8 (м / сек), видим, что соотношение (23) выполняется в пределах погрешности наблюдений. Время Δt – это интервал мирового времени между событием излучения радиосигнала и событием получения эхо-сигнала после его отражения от спутника.

После открытия «эффекта» было предложено несколько моделей, в которых соотношение (23) выведено. Одно из наиболее изящных объяснений – это модель ускорения хода времени. Анализ такого типа моделей дан в разделе XI выше указанной статьи (стр. 46). В разделе Е. этой статьи в качестве наиболее удачного объяснения рассмотрена модель ускорения хода времени наблюдателя сигналов, которая в точности совпадает с нашим результатом - наша формула (14).

Тогда для двух моментов (момент испускания радиосигнала и момент возвращения) получим формулу (64) статьи – стр. 46 (учитывая формулу (16) статьи на стр. 20 и полученную нами формулу (23)):

(25) Изображение

Авторы статьи считают, что введение квадратичной добавки в выражение реального времени – наиболее точно воспроизводит наблюдаемые данные. Они пишут на стр. 46:

Цитата:
There was one model of the above type that was especially fascinating. This model adds a quadratic in time term to the light time as seen by the DSN station… It mimics a line of sight acceleration of the spacecraft, and could be thought of as an expanding space model… This model fit both Doppler and range very well.


(Среди моделей типа представленных выше была одна, которая особенно изумительна (восхитительна, привлекательна, изящна). В ней к времени распространения светового сигнала, регистрируемому станцией наблюдения, добавляется квадратичный член. Такая добавка эквивалентна слабому ускорению спутника, а сама модель быть истолкована как модель расширения пространства. Такая модель очень хорошо описывает данные).

Рост величины t0 сопровождается изменением моментов T всех событий. Происходит «сдвиг» положения всех событий относительно неоднородного времени. Этот сдвиг – следствие неоднородности времени. В мире с однородным временем масштаб времени не меняется. С течением времени, событие, случившееся в прошлом, отодвигается в прошлое ровно настолько, сколько времени прошло по часам наблюдателя события. Это положение кажется очевидным, но оно верно лишь при условии однородности физического времени.

Если время неоднородно, то содержание физического времени в одной секунде (которая равна фиксированной величине однородного времени) в разные моменты времени будет разной. На Рисунках показано, как происходит сдвиг событий в физическом неоднородном времени. Интервал физического времени между текущим моментом и некоторым фиксированным прошлым событием растёт быстрее, чем это было бы, если бы время было однородно. Дополнительный источник роста «интервала физического времени» вызван изменением масштаба времени, вследствие неоднородности физического времени.

«Движение в физическом времени» не является равномерным относительно шкалы однородного времени. Одинаковым приращениям однородного времени соответствуют постепенно сокращающиеся (по мере роста t) приращения физического времени. Поэтому процесс одной и той же длительности однородного времени с течением времени происходит (с ростом t) за всё более короткое физическое время, то есть более «быстро». Это свойство убыстрения протекающих процессов можно назвать «ускорением» хода физического времени относительно однородного времени.

«Ускорение» физического времени является следствием «сокращения» эталона единицы времени, например 1 секунды, определяемой как фиксированная величина однородного времени. Единицы измерения времени, взятые в разные моменты, не равны, вследствие «ускорения» хода времени. Приведём аналогию. Пусть для измерения расстояний используется деревянный метр, который с течением времени постепенно усыхает, уменьшается в длине. Вследствие этого, одна и та же длина (в неизменных эталонах длины) с течением времени будет выражаться в постоянно растущем количестве отложенных на ней «усыхающих метров». Перенося эту аналогию на физическое время, где эталоном является «секунда», можно сказать, что ход времени «ускоряется», когда для приращения времени в 1 секунду требуется всё меньшая величина физического времени.

В силу выпуклости функции физического времени, «секунда» более поздней эпохи эквивалентна меньшей величине истинного физического времени, чем секунда ранней эпохи. Поэтому измеренная в более поздних секундах длительность фиксированной величины физического времени окажется больше.

С течением времени меняется эталон, которым измеряется время. Как следствие, меняется фиксация прошлых событий – их положение, которое они имеют в соответствии с данным текущим эталоном измерения времени. То есть, возникает специфический сдвиг времени, вызванный изменением временного масштаба – «усыханием» новых секунд по сравнению с секундами прежних эпох.

События прошлого по мере удаления от них во времени, фиксируются посредством нового масштаба времени – посредством постоянно «усыхающих» секунд. Эффект «усыхания» секунд есть следствие выпуклости функции физического времени. Один и тот же интервал однородного времени (1 секунда) с увеличением t соответствует постоянно уменьшающимся интервалам истинного физического времени.

Следовательно, 1 секунда более поздней эпохи вмещает в себя меньшую величину истинного физического времени, чем 1 секунда более ранней эпохи. Поэтому фиксированный интервал физического времени, измеренный в текущих секундах, будет с течением времени увеличиваться, вследствие эффекта «усыхания» секунды. Это приводит к сдвигу положения всех событий, показанному на рисунках. Интервал истинного физического времени между фиксированным событием прошлого и настоящим моментом растёт быстрее, чем соответствующий ему интервал однородного времени, вследствие сокращения истинной длительности секунды.

Уменьшение содержания физического времени в одной секунде есть результат неоднородности физического времени. Аналогично тому как порча монеты, состоящая в уменьшении содержания драгоценного металла в монете, ведёт к инфляции цен, уменьшение содержания истинного физического времени в одной секунде ведёт к «инфляции времени» - росту всех интервалов фиксированной длительности, выраженных в текущих единицах времени. Происходит процесс, который можно назвать обесцениванием секунды.

Явление «инфляции времени» должно приводить к новым необычным физическим эффектам, одним из которых, по-видимому, является эффект аномального ускорения спутников «Пионер-10» и «Пионер-11».


Рисунок 2.

Изображение

Вследствие «ускоряющегося» хода времени, мгновенные «адреса» прошлых событий в текущем локально-однородном времени постоянно меняются. События прошлого по мере удаления от них во времени, фиксируются посредством нового масштаба времени – посредством постоянно «усыхающих» секунд. Как следствие, их «адреса» (значения функции T(t0;t)) меняются. На Рисунке 2 показано, как меняется функция физического времени с увеличением момента текущего времени t0.

Возьмём, например, изменение «адреса» события излучения радиоимпульса с Земли в направлении спутника за время, которое требуется для возвращения импульса на Землю после его отражения от спутника. За время движения сигнала до спутника и назад локально-однородное время, связанное с наблюдателем на Земле, изменит свой масштаб. Произойдёт малое «усыхание» секунды. Как следствие, событие излучения получит в новом изменившемся масштабе времени малый «сдвиг времени». Аналитически величина этого сдвига определяется формулой (14), то есть зависит квадратично от времени распространения сигнала в обе стороны. Земной наблюдатель, получив сигнал, обнаружит малый аномальный сдвиг частоты в сторону повышения (формула (20)). Это рассуждение можно повторить для следующего события отправления сигнала, происходящего уже в момент получения предыдущего эхо-сигнала.

Рисунок 3.

Изображение

На Рисунке 3 изображена схематически последовательность событий, каждое из которых состоит в получении предыдущего эхо-сигнала и отправлении текущего (нового) сигнала к спутнику. Мы видим, что получение каждого эхо-сигнала сопровождается сдвигом момента его испускания (с Земли), вследствие «усыхания» единицы измерения текущего времени («ускорения» физического времени). Сдвиг времени показан стрелочками, направленными вниз. Эти сдвиги постепенно накапливаются, порождая тренд почти линейного увеличения частоты эхо-сигнала.

Этот постоянно происходящий сдвиг положения прошлых событий относительно текущего локально-однородного времени с меняющимся масштабом, возможно, и есть причина ‘pioneer anomaly’.

Таким образом, развиваемый нами подход (физические проявления неоднородности времени – неравномерности его хода) может быть использован как возможное объяснение аномального ускорения спутников «Пионер».

Физическое время имеет нетривиальные свойства. Мы не можем наблюдать неравномерность хода времени непосредственно, поскольку изменение хода времени одинаково сказывается на скорости протекания всех процессов. Но мы можем наблюдать ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ, которые порождены (становятся возможны) именно благодаря неравномерности хода времени.

Как показывает наш предыдущий анализ, по-видимому, есть целая группа физических явлений, порождённых влиянием неравномерности хода физического времени:
A. Генерация энергии из областей с высоким давлением материи. Возможно, именно через этот механизм осуществляется постоянная подкачка энергии, излучаемой звёздами.
B. Генерация момента вращения (импульса). Возможно, именно благодаря этому источнику, моменты импульса небесных тел остаются постоянными, несмотря на трение окружающей их космической среды.
C. Эффект космологического красного смещения.
D. Эффект аномального ускорения спутников «Пионер» (‘pioneer anomaly’).

Возможно, существуют и другие физические явления, вызванные неоднородностью времени. Генерация дополнительной энергии и момента импульса, очевидно, создают неэквивалентность настоящего и прошлого – придают течению времени направленность.

Наши Графики 1 – 2 изображают лишь МОДЕЛЬНУЮ функцию физического времени (модель пылевидной среды в евклидовом расширяющемся пространстве без учёта космологического члена). Понятно, что эта модель не воспроизводит всего богатства свойств, которые должны быть у функции физического времени. При больших плотностях, соответствующих ранним этапам развития Вселенной, функция, очевидно, будет другой. Соответственно изменятся количественно и качественно и проявления физического времени.

Из выступления Николая Александровича на методическом семинаре физфака МГУ 23 января 1962 года:

Цитата:
«… несмотря на … успех в развитии представлений о времени, по-прежнему остаётся известным современной физике только то свойство времени, которое измеряется с помощью часов. Физические теории, утверждающие однородность и изотропность времени, даже построены таким образом, что исключают существование у времени других свойств. Так, например, симметричность законов механики по отношению к знаку времени равносильна отсутствию направленности времени в элементарных процессах. Поэтому наблюдаемую повсюду несимметричность процессов во времени оставалось рассматривать только как явление статическое, связанное со вторым началом термодинамики. Такая несимметричность во времени возникает из-за маловероятных начальных условий, вызванных вмешательством сторонней системы. Несимметричность во времени получается в результате перехода систем из маловероятного состояния в наиболее вероятное, то есть в равновесное состояние. С этой точки зрения тепловая смерть Вселенной представляется совершенно неизбежной. Таким образом, эта точка зрения, находясь в резком противоречии с наблюдаемым разнообразием объектов Вселенной, не может быть правильной».


Нетривиальные свойства физического времени должны приводить возникновению «странных» - «аномальных» физическим эффектов. Необычное ускорение «Пионеров» - возможно, является одним из таких эффектов.

В последние десятилетия было обнаружено несколько подобных аномалий поведения тел в солнечной системе, некоторые из которых, возможно, связаны со свойством неоднородности физического времени. Направление, которое пытается объяснить эти необычные, «странные» закономерности, исходя из глубокого пересмотра фундаментальных принципов существующих теорий, называют сейчас: «новая физика».

Подробнее об аномалиях, открытых в последнее десятилетие, благодаря прогрессу в астрономических наблюдениях и освоению космоса спутниками можно почитать здесь:
C. Lämmerzahl, O. Preuss, H. Dittus (2006). Is the physics within the Solar system really understood?
http://arxiv.org/abs/gr-qc/0604052

John D. Anderson and Michael M. Nieto (2009). Astrometric Solar-System Anomalies.
http://arxiv.org/abs/0907.2469

==========================================================
P.S. При использовании материалов этой темы не забывайте указывать источник.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вс авг 09, 2009 10:43 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
О парадоксе потери энергии в процессе космологического расширения. "Ускорение" физического времени как "аугментация" масштабного фактора

С самого начала появления модели "расширяющейся Вселенной" возник вопрос: "как быть с законом сохранения энергии"? Ведь если смотреть на этот процесс из "застывшей" системы отсчёта, то при адиабатическом "расширении" увеличение "объёма" пространственной области сопровождается уменьшением энергии внутри области:

(1) dE + p*dV = 0

Куда же девается энергия?
Эта тема обсуждается в книге Edward Harrison "Cosmology".
http://books.google.ru/books?id=-8PJbcA ... q=&f=false

На эту тему есть также интересная статья нашего учёного Юрия Барышева
Expanding Space. The Root of Conceptual Problems of the Cosmological Physics.
http://arxiv.org/pdf/0810.0153

Проблему нарушения закона сохранения энергии в модели космологического расширения обсуждает Robert V. Gentry
http://www.orionfdn.org/papers/arxiv-4.htm

См. также:
http://www.orionfdn.org/papers/perspect ... g-bang.pdf

На ошибочность его аргументации указывает
J. Brian Pitts
http://www.asa3.org/asa/pscf/2004/PSCF12-04Pitts.pdf
http://www.asa3.org/asa/pscf/2004/pscf12-04pitts2.pdf

Разобраться во всём этом не так просто. Но сам факт, что физики до сих пор не могут прийти к окончательному ответу на этот счёт, свидетельствует, что проблема есть, а общепринятого решения до сих пор нет.

Обе спорящие стороны представляют свои аргументы, оставаясь при этом внутри ОДНОЙ И ТОЙ ЖЕ интерпретации уравнений Фридмана - рассматривая в качестве физически-реальной систему отсчёта с "застывшим" временем, а сам эффект "расширения" интерпретируя как своего рода "раздувание" пространства. В такой интерпретации модели Фридмана объём пространства со временем растёт, а тела, связанные силами взаимодействия, не участвуют в космологическом расширении (модель "изюминок" в разбухающем тесте).

Мы исходим из другой интерпретации уравнений Фридмана.
Мы считаем, что понятие "расширение" даёт искажённую интерпретацию физического содержания нестатической метрики уравнений Фридмана. Речь не идёт о каком-либо действительном "расширении", "увеличении объёмов" или "раздувании" реального физического мира, а об изменении свойств физического времени.

Нестатичность метрики возникает вследствие того, что время, используемое в уравнениях Фридмана, является однородным, тогда как реальное физическое время не однородно. Поэтому и система отсчёта, относительно которой сформулированы эти уравнения, не является физически-реальной системой. Ход физического времени постоянно "ускоряется". Это значит, что один и тот же промежуток однородного времени, измеренный в разные эпохи, будет иметь разную длительность в текущем времени. Это связано с сокращением временного масштаба - "усыханием" единицы времени (текущей секунды). "Секунда" прежней эпохи не равна "секунде" текущей эпохи, если их сравнивать по шкале однородного времени. Происходит своего рода "усыхание" секунд. И подобно тому, как одна и та же длина, измеряемая постепенно "усыхающим" метром, будет расти со временем, точно так же время, за которое световой сигнал проходит ФИКСИРОВАННОЕ расстояние, тоже будет расти - но не потому, что расстояние увеличилось, вследствие "расширения" пространства, а потому, что сами секунды, которыми мы измеряем длительность процесса отправки-получения сигнала (эхо-процесс) меняются относительно равномерно-идущих часов.

Интерпретация "расширения" является трансформированием динамических свойств времени в динамические свойства пространства. Эффект этот аналогичен тому, какой мы имеем, наблюдая как Солнце вращается вокруг Земли. Не замечая, не зная о вращении Земли вокруг Солнца и своей оси, мы склонны отождествить видимое движение небесного тела с реальным движением. Инерция психологического восприятия может быть очень сильна, и в своё время Коперника объявили сумасшедшим за то, что он сказал: "Земля вращается вокруг Солнца".

Сейчас большинство физиков склонно считать, что уравнения Фридмана описывают динамические свойства пространства. С течением времени "расстояния" между телами увеличиваются - идёт процесс "расширения". Моделью "расстояния" в ОТО является время между отправкой и возвращением светового сигнала, умноженное на скорость света. Говорят: "Если это время увеличивается, то...". Вот именно в этом месте рассуждений, на наш взгляд, и заложена неявная предпосылка о равномерном ходе физического времени. Ведь если время течёт не равномерно, а, например, "ускоренно", то одинаковость временных промежутков световых эхо-сигналов НЕ означает одинаковость проходимых светом расстояний. И наоборот неодинаковость временных промежутков вполне совместима с одинаковостью расстояний. Если, скажем, за время движения светового сигнала наши часы ускорили свой ход и новая секунда теперь вдвое меньше той, которая была на момент отправления сигнала, то при возвращении сигнала мы зафиксируем, что время его распространения стало больше. Количество "новых секунд", укладывающихся на промежутке времени распространения сигнала, стало больше. Но сам временной промежуток от этого нисколько не изменился. Измеренный в равномерно-текущем времени, он будет тот же самый. Наблюдаемое нами "увеличение" расстояний является результатом того, что мы НЕ учитываем изменения скорости хода физического времени (его "ускорения"). Мы предполагаем что время однородно и, обнаружив прирост в величине времени распространения эхо-сигнала, мы приписываем этот прирост увеличению "расстояний" между нами и наблюдаемым объектом.

Таким образом, следует различать уравнения Фридмана и их физическую интерпретацию. Согласно существующей сейчас и принимаемой большинством физиков интерпретации, уравнения Фридмана описывают процесс "расширения" пространства. Эта интерпретация неявно предполагает принятие гипотезы равномерно-текущего физического времени. Действительно. Выражение для интервала светового сигнала имеет вид:

(2) 0 = с^2 * dt^2 - a(t)^2 * dl^2

Величина dl^2, выраженная через координаты, имеет форму записи идентичную с обычным "расстоянием". Например, для евклидова "расширяющегося" пространства имеем:

(3) dl^2 = dx^2 + dy^2 + dz^2

И в то же время, согласно "стандартной" интерпретации (2) величина dl^2 - не является истинным "расстоянием", поскольку "истинное расстояние" увеличивается со временем ("расширяется") и в каждый момент времени оно равно:

(4) dL^2 = a(t)^2 * dl^2

Выражение (4) в стандартной интерпретации означает, что координатная сетка "растягивается" и поэтому "старые" dx;dy;dz не являюся "истинными" приращениями координат: dX = a * dx; dY = a * dy; dZ = a * dz, а "истинное расстояние" равно, как это и должно быть сумме квадратов:

(5) dL^2 = dX^2 + dY^2 + dZ^2

С ростом масштабного фактора a(t) растёт и "истинное расстояние" dL - то есть, идёт процесс "расширения". Но если спросить, а как "расширение" можно зафиксировать, то последует ссылка на формулу (2) - временной промежуток между двумя событиями должен расти с увеличением а(t).

(6) dt = dL / c = a(t) * dl / c - растёт, если a(t) увеличивается.

Посмотрим теперь на формулу (6) с позиций неравномерного хода физического времени. Непосредственному наблюдению доступны лишь моменты отправления и прихода световых сигналов, на основе которых мы извлекаем информацию об окружающем Мире. Промежуток времени, зарегистрированный наблюдателем, - это отрезок жизни самого наблюдателя, кусок физически реального времени. Если это время течёт неравномерно, то изменения во времени распространения сигнала не означают изменений в расстояниях между телами. Если в исходный момент длительность распространения эхо-сигнала была равна:

(7) dt1 = dL1 / c = a1 * dl / c

а в более поздний момент времени длительность эхо-сигнала до того же объекта равна большей величине:

(8) dt2 = dL2 / c = a2 * dl / c > dt1

то из этих двух неравенств ещё НЕ следует, что "истинное расстояние" хоть как-то изменилось. Оно действительно изменилось бы, если бы течение времени "прежде" и "теперь" было одинаково, то есть 1 секунда прежнего времени совпадала бы с 1 секундой нового времени. Если бы не было "ускорения" времени, прирост dt2 - dt1 следовало бы интерпретировать как следствие "расширения" пространства (удаления объекта от наблюдателя).

Но возможна и другая интерпретация. Мы можем рассматривать неравенство (8) как следствие изменения хода времени, как результат его "ускорения". Полагая для приращения физического времени:

(9) dT = dt : a

мы можем переписать (6) в виде:

(10) dT = dl : c

Вклад масштабного фактора при таком определении оказывается связанным с физическим временем dT и не влияет на динамику расстояний между телами. При такой "аугментации" масштабного фактора, его увеличение приобретает новый смысл - оно указывает на неоднородность физического времени.

Термин "аугментация" (англ. augmentation - прирост) используется в экономической теории, где фактор роста может быть связан либо с капиталом, либо с трудом. В рассматриваемом здесь случае масштабный фактор тоже может быть привязан либо к пространству и тогда мы имеем интерпретацию "расширяющегося" пространства либо к физическому времени - и тогда мы имеем интерпретацию "ускорения" физического времени.

Из формул (7) - (9) получаем связь между приращениями однородного и физического времени для эхо-сигналов двух разных эпох.

(11) dt2 : dt1 = a2 : a1
(12) dT2 : dT1 = 1

Хотя однородное время разное, физическое время одинаково. То есть наш объект НЕ удаляется от нас относительно физически-реальной системы отсчёта (в которой время T - это неоднородное физическое время). "Расширение" как физическое явление отсутствует. Вместо "расширения" мы имеем "ускоренный" ход физических часов, вследствие чего тому же промежутку однородного времени соответствует большее количество "секунд" времени неоднородного. "Секунда" усыхает тем же темпом, каким растёт величина масштабного фактора. Точнее, это просто одно и то же.

Наша интерпретация позволяет, во-первых, обойти трудности, связанные с законом сохранения энергии в процессе расширения. Трудности эти достаточно серьёзные, как можно убедиться, ознакомившись с материалами дискуссий (см ссылки выше в этом сообщении).

Во-вторых, наш подход позволяет снять и ещё один "каверзный" вопрос, который невольно возникает при внимательном изучении не статической модели.
Уравнения Фридмана предполагают, что плотность и давление зависят только от времени - то есть соответствуют некоторым "средним" значениям плотности и давления, но в то же время это - дифференциальные уравнения, которые выполняются в бесконечно-малой области пространства времени. Фактически мы знаем, что никакой "средней" плотности на самом деле НЕТ. Материя во Вселенной сосредоточена "сгустками": в виде галактик, звёзд, планет, межзвёздной пыли и т.д. Исследования распределения материи показывают, что вместо однородности вплоть до очень больших расстояний распределение материи напоминает фрактал, то есть неоднородность на малых масштабах воспроизводится на всё более крупных и крупных масштабах.
Цитата:
According to their latest paper, which has been submitted to Nature Physics, Sylos Labini and Pietronero, along with physicists Nikolay Vasilyev and Yurij Baryshev of St Petersburg State University in Russia, argue that the new data shows that the galaxies exhibit an explicitly fractal pattern up to a scale of about 100 million light years.

http://www.newscientist.com/article/dn1 ... verse.html

Но если фрактальная структура сохраняется до таких масштабов (100 млн. световых лет), то как быть со "средней плотностью". Ведь неоднородности распределения материи в таком случае не сглаживаются, а воспроизводятся снова и снова с увеличением масштаба рассматриваемой области. В то же время закон Хаббла установлен весьма точно и выполняется для галактик, расположенных значительно ближе. Объяснение же этого закона, опирающееся на интерпретацию "расширения", требует равномерной плотности материи, которой фактически нет.

Если же использовать нашу интерпретацию, то в ней рост масштабного фактора и ускорение физического времени наблюдателя взаимосвязаны. "Разбегание галактик" есть тогда следствие неодинаковости хода времени на Земле и в области локализации наблюдаемых объектов. Зависимость параметра Хаббла от плотности и давления становится теперь локальным свойством системы наблюдателя, которыми определяется ускорение хода его физического времени - в полном соответствии со смыслом локальных дифференциальных уравнений. Плотность и давление материи в данной локальной области определяют "ускорение" хода физического времени в этой области. А поскольку "ускорение" времени сказывается на любых наблюдениях, "закон Хаббла" будет выполняться для всех объектов - близких и далёких, независимо от их распределения в пространстве.

Новая интерпретация имеет свои плюсы и минусы: многие пункты пока не ясны и требуют дальнейшего анализа. Возможно эта идея окажется продуктивной и позволит нам лучше понимать Мир, в котором живём. Возможно, после более глубокого анализа её придётся отбросить - такое тоже бывает. Но в любом случае, нам представляется - идея эта заслуживает того, чтобы над ней серьёзно задуматься.

Как сказал однажды Нильс Бор:
«Ваша идея, конечно безумна, но весь вопрос в том, достаточно ли она безумна, что бы быть верной».


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Пт авг 14, 2009 7:24 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Об "аномальных" свойствах физического времени.

Мы уже отмечали, что физическое время должно иметь необычные, нетривиальные свойства. Это ясно уже из самого нашего определения "физического времени". Оно неоднородно, направленно, проявляет себя как источник дополнительной энергии. Наши расчёты (см. выше) показывают, что генерируемый за счёт неоднородности времени приток энергии достаточен, чтобы обеспечить наблюдаемые светимости звёзд, если допустить наличие внутри звёзд ядер с высокой плотностью. Предположение о наличии внутри звёзд типа Солнца ядер с высокой плотностью НЕ кажется невероятным. Например, японский исследователь Солнца и солнечной системы доктор Оливье Мануэль считает, что солнечная система образовалась после вспышки сверхновой:

Цитата:
Мануэль считает, чт термоядерная реакция дает лишь часть солнечного тепла, поскольку водород – самый легкий из всех элементов – движется к поверхности светила. Однако большая часть тепла исходит из ядра взорвавшейся сверхновой, которая продолжает вырабатывать энергию в богатой железом внутренней части Солнца.

Исследователь полагает, что Солнечная система образовалась из одной звезды, а Солнце образовалось на ядре взорвавшейся сверхновой. Внутренние планеты возникли из внутренней части звезды, а внешние планеты – из внешних слоев взорвавшейся звезды. В научном сообществе распространено представление, что магнитные поля Солнца создаются потоками лавы во внешних слоях Солнца. Модель водородного Солнца практически не предполагает других вариантов. У Мануэля свое объяснение, основанное на предположении о том, что Солнечная система возникла во взрыве сверхновой. В своих последних работах Мануэль утверждает, что изменения полей вызываются либо магнитным ядром вращающейся нейтронной звезды в ядре самого Солнца, либо реакцией, в результате которой железо в окружающей нейтронную звезду среде превращается в сверхпроводник. Эта реакция называется конденсацией Бозе-Эйнштейна.

http://solncev.narod.ru/Shist29.htm

После вспышки сверхновой возможно образование нейтронной звезды:

Цитата:
сброшенные при вспышке сверхновой звезды её внешние слои, разлетающиеся в межзвёздную среду и сгребающие межзвёздный газ. Центральная область сверхновой звезды (ядро) коллапсирует, образуя нейтронную звезду

http://www.astronet.ru/db/msg/1188518

Если гипотеза Мануэля верна, то звёзды, похожие на наше Солнце, тоже могут быть звёздами с нейтронными ядрами.
Взяв за гипотезу такое предположение и проведя расчёты в рамках модели "несжимаемой жидкости", мы получили, что приток энергии, генерируемый за счёт неоднородности физического времени плотными звёздными ядрами с высоким давлением достаточен, чтобы обеспечить наблюдаемые светимости звёзд. Одновременно мы вывели теоретическую формулу для закона "масса - светимость", которая хорошо описывает фактически наблюдаемую закономерность (см. сообщение этой темы от 20 июня 2009).

=======================================================
Поговорим теперь о некоторых "необычных" свойствах физического времени - необычных, потому что они напоминают научную фантастику. Но это не фантастика, а действительно возможные аномальные эффекты, если считать нашу концепцию физического времени верной.

Напомним некоторые результаты (подробности в предыдущих сообщениях этой темы).

Мы вводим "физическое время", которое связано с мировым временем космологической модели Фридмана соотношением:

(1) Изображение

Здесь а(t) - масштабный фактор.

"Собственное физическое время" связано с однородным собственным временем таким же точно соотношением:

(2) Изображение

Физическое время T(t;t0), как видно из формулы (1), является функцией от двух аргументов: мирового времени t и текущего момента времени t0. Функция физического времени зависит от t0 как от параметра. Переход от мирового (однородного) космологического времени к физическому неоднородному космологическому времени осуществляется координатным преобразованием T(t;t0), которое СВОЁ в каждый текущий момент космологического времени. Математически мы имеем координатное преобразование, зависящее от текущего момента to как от параметра (однопараметрическое семейство координатных преобразований).

"Собственное физическое время" связано с однородным собственным временем точно таким же способом (2), как физическое космологическое время связано с однородным мировым временем (1). Это значит, что моменты "собственного физического времени" какого-либо объекта лежат на поверхности T(t;t0) которая описывает физическое время.

Мы приходим к двум заключениям:
1) Физическое время двумерно и математически изображается как поверхность T(t;t0).
2) Собственное физическое время объекта вычерчивает на поверхности физического времени некоторую траекторию.

Собственное время - это время, связанное с системой отсчёта определённого объекта (например, движущегося тела), то есть, это время в той системе отсчёта, относительно которой это тело покоится. Например, для ракеты собственное время - это время, которое показывают часы космонавта. Собственное время тела, движущегося с постоянной скоростью V, связано с мировым временем соотношением:

(3) d tau = dt * КОРЕНЬ(1 - V^2 / c^2) - релятивистское замедление времени.

Таким образом, собственное однородное время отличается от мирового однородного времени. А собственное физическое время есть физическое время в точке (tau; t0), где tau – собственное однородное время объекта и t0 - текущий момент мирового однородного космологического времени. Поэтому "траекторией" течения собственного физического времени объекта будет некоторая линия на поверхности физического времени T(t;t0).

Разные объекты будут вычерчивать разные траектории на поверхности физического времени, а свойства их эволюции будут зависеть от особенностей строения поверхности физического времени тех областей, в которых они оказались.

Теоретически возможны области искривления и топологических особенностей поверхности физического времени T(t;t0), такие как "подворачивание", "изгибы". Возможны также ситуации, когда поверхность физического времени соприкасается сама с собой в некоторых местах. Во всех этих случаях возникают необычные эффекты, которые мы назовём – АНОМАЛИИ ВРЕМЕНИ.

Аномалии физического времени можно разбить на два класса:
1) аномалии "выпадения из времени" или «провала во времени».
2) аномалии "скачков в пространстве-времени".


Ниже на Рисунке 1 схематически изображены эти два типа возможных временных аномалий:

Рисунок 1.
Временные аномалии физического времени.

Изображение

Аномалия "выпадения из времени" (точка 1) представляет собой переход объекта из сечения поверхности T(t0;t), соответствующего моменту t01, в сечение, соответствующее другому моменту t02. Если t02 > t01 (случай, показанный на рисунке), то объект выпадает из своего времени (сечения T(t01;t) поверхности физического времени) и появляется в будущем времени (в точке 1 сечения T(t02;t)). Если, например, это самолёт, то он исчезает с экранов радара в момент t01 и появляется снова в момент t02. При этом «сдвиг» во времени t02 - t01, зафиксированный внешним наблюдателем объекта (станцией слежения), отсутствует по часам пассажиров самолёта, поскольку их собственное физическое время остаётся непрерывно. Пассажиры, совершившие такой переход в другое сечение физического времени, могут даже не заметить, что что-то произошло. Часы объекта (его собственное физическое время) отстанут от часов внешнего наблюдателя (станции слежения) на время t02 - t01. Согласно нашей гипотезе, подобные аномалии выпадения из времени обусловлены эффектом перехода объекта в другое сечение функции физического времени в области соприкосновения двух кусков поверхности физического времени. Отметим, что аномалия «провала во времени» не нарушает причинность, если происходит перемещение в сечение «будущего» (t02 > t01). Переход в сечение «прошлого» (t02 < t01), для макроскопических объектов, по-видимому, возможен лишь на короткое время. Такой возврат в «прошлое» может приводить к нарушению причинности. Однако для микроскопических тел, подчиняющихся квантовой механике, отрицательный сдвиг в однородном собственном времени не кажется невозможным. Поэтому проблема перемещения в «прошлое» требует специального анализа.

Второй тип аномалий времени - это "скачки (сдвиги) во времени". На рисунке 1 показаны два случая:

ПЕРВЫЙ СЛУЧАЙ.

Аномалия горизонтального сдвига «собственного однородного времени» - горизонтальный сдвиг в точке 2: скачкообразное увеличение однородного собственного времени при неизменном значении собственного физического времени. Поскольку момент собственного физического времени при этом не меняется, то аномалия не наблюдаема в системе, связанной с самим объектом. Но относительно внешнего наблюдателя такой «сдвиг» приводит к мгновенному смещению положения объекта в локально-однородном времени. Это хорошо видно на рисунке. После сдвига значение координаты X увеличивается. Но координата X равна моменту локально однородного времени, связанного с текущим моментом t03. Локально-однородное время совпадает с физическим временем наблюдателя, переживающего момент t03. Каждой точке локально-однородного времени соответствует определённое расстояние наблюдаемого объекта от наблюдателя. Поэтому сдвиг в локально-однородном времени эквивалентен почти «мгновенному» перемещению объекта из одной точки пространства внешнего наблюдателя в другую точку. Этот «скачок» в пространстве не означает какого-либо реального движения и связан с изменением топологических свойств физического времени.

В силу непрерывности функции физического времени, сечения, соответствующие близким значениям t0, должны иметь близкую геометрическую форму. Поэтому если в каком-то сечении мы имеем «изгиб» (типа 2 или 3), то на самом деле мы имеем целую локальную область поверхности T(t;t0) в которой такой изгиб воспроизводится во всех сечениях, но с постепенно спадающей к краям области величиной изгиба. После скачка объект (по мере роста t0) будет постепенно возвращаться в своё исходное положение, вследствие «разглаживания» изгиба. Внешний наблюдатель в момент t03 увидит почти мгновенное приближение объекта и потом его постепенное удаление на прежнее место в системе текущего локально-однородного времени. В принципе возможен обмен сигналами сразу после скачка. Наблюдатель может послать сигнал «приблизившемуся» объекту и получить ответ. Время распространения сигнала в локально-однородном времени будет существенно меньше, чем действительное физическое время распространения этого сигнала. То есть такой "изгиб" физического времени позволяет повысить эффективную скорость распространения сигналов. Сам сигнал движется со скоростью света в физическом времени. Но относительно наблюдателя, который послал этот сигнал в момент t0, моменты отправления и возвращения сигнала измеряются локально-однородным временем. Удалённый объект после аномалии «скачка» кажется ближе, хотя фактически он всё так же далёк.
«Изгиб» позволяет наладить с этим далёким объектом эффективный обмен сигналами. Скорость сигнала в физическом времени равна скорости света. Но измеренная в локально однородном времени как отношение истинного расстояния к локально-однородному промежутку распространения эхо-сигнала, эта скорость может быть существенно больше скорости света. То есть «изгиб» позволяет установить сверхсветовую связь с удалёнными объектами. Это не противоречит теории относительности. Сам сигнал распространяется со скоростью света в физическом времени, но в локально-однородном времени эффективная скорость будет выше. Сверхсветовая связь сохраняется до тех пор, пока наблюдатель находится в области физического времени, где есть «изгиб».


ВТОРОЙ СЛУЧАЙ.

Аномалия вертикального сдвига собственного физического времени – скачок вверх в точке 3. В этом случае происходит действительный скачок во времени, который наблюдается из системы объекта. Собственное физическое время возрастает скачком. Момент перехода практически не сопровождается ростом космологического времени t0. С точки зрения объекта, претерпевающего эту аномалию, создаётся эффект остановки времени: все внешние процессы резко замедляются относительно физического времени объекта. Например, при таком скачке человек увидел бы всё вокруг как в замедленном фильме.
С точки зрения внешнего наблюдателя такое смещение в физическом времени эквивалентно реальному и очень быстрому перемещению из одного места в другое.


Аномалии времени (если они возможны) могут быть использованы для создания принципиально иных средств перемещения и связи. Если бы мы умели «изгибать» нужным образом физическое время, мы могли бы использовать это для полётов на огромные расстояния и поддержание сверхсветовой связи.

=============================================================
P.S.

Цитата:
Пассажирский авиалайнер компании "Нэйшнл эйрлайнс" подлетал к посадочной полосе аэропорта Майами и находился под надежным радиоконтролем наземных служб. За 20 минут до приземления летчики сверили часы с диспетчерской службой. Внезапно авиалайнер исчез с экрана радиолокатора, а затем вновь возник на нем только спустя 10 минут. Самолет приземлился вполне нормально, но с задержкой на 10 минут! Летчики же факт опоздания отрицали, так как по их часам лайнер совершил посадку вовремя. При тщательной проверке было установлено абсолютно одинаковое отставание всех часов на борту самолета на 10 минут!

(Швейцарский еженедельник "Вельтвохе" 1975, N 45).

http://www.x-libri.ru/elib/plesh000/00000007.htm

Этот факт можно было бы объяснить как аномалию "выпадения из времени".


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Пт сен 11, 2009 12:30 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
"Ускорение" космологического расширения как результат приведения уравнений Фридмана к физическому времени.

В 1998 было обнаружено, что космологическое расширение происходит с положительным ускорением.
http://en.wikipedia.org/wiki/Accelerating_universe
http://www-supernova.lbl.gov/PhysicsTodayArticle.pdf
http://nige.files.wordpress.com/2008/12/data.jpg

Это открытие было истолковано как свидетельство существования невидимой чёрной энергии (dark energy) имеющей отрицательное давление, т.к., согласно уравнениям Фридмана, ускорение d^2a / dt^2 зависит от плотности и давления по закону:

(1) Изображение

(соответствующие формулы можно посмотреть здесь:
http://en.wikipedia.org/wiki/Friedmann_equations

Здесь, как обычно:
H = (da/dt) : a – параметр Хаббла, выраженный через однородное (застывшее) время,
Р – давление,
Ro – плотность,
С – скорость света,
G – гравитационная постоянная.

Знак минус справа в формуле (1) совместим с положительным ускорением только при условии наличия необычной материи, имеющей ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ давление. Эту необычную материю назвали «тёмной энергией». Предположительно – она описывает космологический вакуум, который в виде «космологического члена» был в своё время введён Эйнштейном, но позднее им же отброшен.

Оказывается, можно объяснить эффект ускорения, не прибегая к гипотетической тёмной материи с отрицательным давлением. Для этого надо переписать уравнения Фридмана относительно «физического» времени, то есть сделать замену переменной t → T, то есть заменить однородное время t на реальное, то есть неоднородное «физическое время» T. Сделав это, мы обнаружим, что «ускорение» в реальном физическом времени зависит от плотности и давления материи ИНАЧЕ – так, что полученная зависимость допускает возможность расширения с положительным ускорением даже для обычной материи.

Эффект «ускорения» теряет свою загадочность, как только мы переходим к физическому реальному времени.

Физическое время связано с однородным (обычно используемым) соотношением:

(2) Изображение

Здесь а0 = а(t0) и a = a(t).

Кроме (1) имеем ещё одно уравнение Фридмана:
(3) Изображение

Здесь параметр К определяет тип пространства (положительной К = 1, отрицательной К = -1 и нулевой К = 0 пространственной кривизны).

Делая замену переменной t → T и используя определение (2), получим два уравнения относительно физического времени:

(4) Изображение
(5) Изображение
(6) Изображение

Из (4)-(5) находим «ускорение» в физическом времени:

(7) Изображение

Поскольку для обычной материи всегда выполняется неравенство p < (ro * c^2)/3, то правая часть (7) положительна при K = -1 и К = 0. Если К = +1, то требуется дополнительное исследование, хотя ясно что и в этом случае возможны эпохи положительного ускорения.

Таким образом, факт ускорения можно рассматривать как ещё одно косвенное подтверждение правильности нашего определения физического времени. Формула (7) даёт ускорение в физическом времени. В отличие от ускорения в однородном времени (формула (1)), ускорение в физическом времени может быть положительным и при отсутствии гипотетической материи с отрицательным давлением.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Вс сен 13, 2009 1:56 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
Космологический красный сдвиг линий спектра (новая интерпретация).

Традиционная интерпретация уравнений Фридмана опирается на идею НЕИЗМЕННОСТИ длины волны эталонного источника. Считается, что два эталонных источника при разных значениях масштабного фактора а0 и а1 испускают волны равной физической длины. Но в процессе космологического расширения длина волны постепенно растёт. Поэтому длина волны, излучение которой состоялось в момент, когда масштабный фактор был равен а0<a1, будет больше по сравнению с длиной волны такого же источника, испущенной в момент, когда масштабный фактор равен а1. Схематически этот "красный сдвиг" можно представить в виде следующей Схемы 1.

СХЕМА 1. Традиционная интерпретация "красного смещения".

Изображение

Мы видим, что длина волны, испущенная в момент, соответствующий фактору а0 (зелёный цвет) увеличивается по сравнению с волной, испущенной в момент, соответствующий фактору а1 (красный цвет). При этом длины волн в моменты испускания обоих источников одинаковы и не зависят от значения масштабного фактора (lambda0 = lambda1). Но волна, испущенная в момент, соответствовавший фактору а0, будучи измерена в момент, соответствующий фактору а1>a0, будет больше, вследствие "расширения" (Lambda2 > Lambda1).
В этой интерпретации космологическое расширение приводит к реальному увеличению физических длин, размеров и объёмов.

Возьмём теперь наше определение физического времени.

(1) dT/dt = a(t0)/a(t)

Как будет меняться период световой волны delta T, измеренный в физическом времени? Согласно принятому нами определению, имеем:

(2) delta T (a0) = [a(t0)/a0] * delta t
(3) delta T (a1) = [a(t0)/a1] * delta t

Здесь delta t - период световой волны, измеренный в однородном времени. Поскольку источники идентичны, то периоды, измеряемые однородным временем у них одинаковы. Момент t0 - это момент наблюдения двух источников.

Отсюда находим соотношение для периодов световой волны:
(4) delta T(a1) = delta T(a0) * (a0 : a1)

То есть период световой волны уменьшается обратно пропорционально масштабному фактору T ~ 1 / a. Соответственно, с увеличением а будет уменьшаться и длина волны эталонного источника:

(5) Lambda = c * delta T(a) ~ Lambda0 : a

Следовательно, длина волны уменьшается обратно пропорционально масштабному фактору. Взяв в качестве эталона длины - длину волны эталонного источника, мы обнаружим, что "размеры" тел, выраженные в таком "сжимающемся" эталоне, будут расти пропорционально масштабному фактору. В качестве аналогии можно рассмотреть пример измерения некоторой фиксированной длины метром, истинный размер которого постоянно уменьшается ("усыхающий эталон"). Измеряя таким метром ОДНО И ТО ЖЕ расстояние, мы будем в разные моменты времени получать разные значения "длины". Нам будет казаться при этом, что все "длины" увеличиваются, но фактически они при этом остаются неизменны. Эффект увеличения длин связан с непрерывным уменьшением реальной длины "усыхающего эталона". Никакого реального увеличения длин при этом не происходит.

Точно так же в случае с космологическим "расширением" мы видим, что реальная длина волны (наш эталон) постоянно сжимается, вследствие уменьшения периода световой волны, измеренного в физическом времени. Соответственно, возникает видимость эффекта "расширения", который не означает какого-либо реального увеличения размеров тел или расстояний между ними. Поскольку "элемент длины" метрики Фридмана растёт прямо пропорционально масштабному фактору dl ~ a, а эталон длины убывает обратно пропорционально масштабному фактору, то, очевидно, что реальная длина меняться не будет. То есть "расширение" НЕ приводит к реальным изменениям расстояний или размеров физических тел. "Расширение" - чисто масштабный эффект, вызванный "усыханием" эталона времени и длины.

На Схеме 2 изображён эффект красного смещения, возникающий вследствие "сжатия" длины волны эталонного источника.

СХЕМА 2. Красное смещение, обусловленное изменением длины волны эталонного источника.

Изображение

Мы видим, что "длина волны" испущенная в момент, соответствовавший фактору а0, не меняется, но при сравнении с длиной волны, испущенной в момент, соответствующий фактору а1, она кажется больше (красный сдвиг). "Расширение" не означает реального растягивания волны и увеличения её реальной длины. Красный сдвиг возникает вследствие "сжатия" эталонной длины волны, а сжатие это есть следствие природы физического времени, проявление его неоднородности. Именно неоднородность физического времени приводит к уменьшению периода световой волны по мере роста масштабного фактора, а уменьшение периода приводит к "сжатию" длины волны эталонного источника, вследствие чего волны, испущенные таким же источником в более ранний момент времени (при меньшем значении масштабного фактора) будут казаться сдвинутыми в красную область спектра.

=====================================================

О "традиционной" интерпретации эффекта красного смещения.

Традиционная интерпретация опирается неявно на гипотезу об однородности физического времени.

Посмотрим ещё раз на наши Схемы 1 и 2.

СХЕМА 1. Интерпретация красного смещения, основанная на предпосылке однородности времени.

Изображение

СХЕМА 2. Интерпретация красного смещения, предполагающая, что время НЕ однородно.

Изображение

Рисунок 1 соответствует традиционной интерпретации. Мы видим, что длина испущенной волны здесь увеличивается с течением времени (Lambda2 > Lambda0), тогда как длины волн испускаемых в разные моменты остаются одинаковыми (Lambda1 = Lambda0).
Рисунок 2 показывает, как возникает эффект, вследствие учёта неоднородности физического времени. Длина испущенной волны остаётся неизменной (Lambda2 > Lambda0), но сама эта длина излучаемой волны зависит от величины масштабного фактора в момент излучения. Она уменьшается, вследствие уменьшения периода световых колебаний (Lambda1 < Lambda0). В обоих случаях получаем эффект «красного смещения» Lambda1 < Lambda2.

Возьмём теперь в качестве эталона расстояний длину волны определённого источника. Поскольку длина такого эталона уменьшается с течением времени, измеряемые в таком эталоне расстояния будут увеличиваться в той же пропорции, в какой уменьшается сам эталон. Если не учитывать фактор неоднородности физического времени, то эффект сокращения эталона выпадает из внимания и мы получаем традиционную интерпретацию, в которой все расстояния увеличиваются с течением времени пропорционально масштабному фактору.

Таким образом, мы приходим к догадке, что «космологическое расширение», возможно, не является каким-либо физически реальным процессом увеличения расстояний или размеров. Возможно, что традиционная интерпретация уравнений Фридмана искажает действительное положение дел.

«Космологическое расширение» может быть истолковано как масштабный эпифеномен, возникающий вследствие неявной (и по-видимому, ошибочной!) предпосылки об однородности физического времени. В самом деле, уравнивая длины волн двух идентичных источников, излучающих в разные моменты истории Вселенной, мы в традиционной интерпретации полагаем обычно, что эта два акта излучения дают одинаковый результат. Налицо неявное допущение об однородности времени. Лишь допустив, что время однородно, мы можем предполагать, что акты излучения одного и того же источника в разные моменты истории Вселенной будут давать идентичные цуги волн (Lambda1 = Lambda0). Если же учитывать свойство неоднородности физического времени, то такое допущение нельзя считать оправданным. Наоборот, в силу неоднородности времени мы не можем уже утверждать, что идентичные опыты (акты излучения идентичных источников) дадут одинаковый результат.

Таким образом, наша интерпретация «красного смещения» вытекает из принципа неоднородности физического времени, тогда как в традиционной интерпретации неявно предполагается, что время однородно.

Лишь предположив (неявно), что время однородно, можно приравнять длины волн двух идентичных источников, излучающих в разные моменты истории Вселенной. Тогда эффект неоднородности времени будет проявляться как кажущийся рост длины волны, как «растяжение» волн, испущенных удалённым источником.

Если же исходить из гипотезы неоднородного времени, то излучаемые в разные моменты истории Вселенной волны определённого источника будут иметь неодинаковую (но при этом НЕ меняющуюся после момента испускания) длину волны. С ростом масштабного фактора один и тот же источник будет излучать всё менее длинные волны, по сравнению с которыми волны, испущенные таким же источником прежде, будут длиннее. Этот «красный сдвиг» не означает какого-либо физически реального процесса увеличения расстояний или длин. Он обусловлен изменением масштаба физического времени, вследствие чего период световой волны становится тем меньше, чем больше величина масштабного фактора в момент излучения.

Рост масштабного фактора приводит к уменьшению периода волны и её длины, вследствие присущего физическому времени свойству неоднородности. Волна, испущенная в какой-либо момент времени, не «растягивается». В силу неоднородности времени, меняется результат идентичных опытов излучения в разные моменты времени – с ростом масштабного фактора длина излучаемых волн становится меньше и, как следствие, волны, испущенные в более ранние моменты времени, оказываются длиннее. В этом и состоит эффект «красного смещения». Он порождён свойством неоднородности физического времени и не связан с каким-либо реально происходящим «расширением» Вселенной.

Видимость «расширения» возникает потому, что мы не учитываем это свойство неоднородности времени. Мы предполагаем, что два идентичных источника, излучающие в разные моменты истории Вселенной, будут испускать волны равной длины. Это было бы так, если бы время было однородно – в этом случае два идентичных опыта дали бы одинаковый результат и длины испущенных волн были бы тогда одинаковы. Но если время неоднородно, то предположение, которое лежит в основе традиционной интерпретации, не верно. Учёт фактора неоднородности объясняет эффект «красного смещения» без привлечения идеи «космологического расширения».

В рамках концепции неоднородного времени «космологическое расширение» - это иллюзия, возникающая вследствие использования неявной предпосылки об однородности времени. Такое «расширение» не приводит к какому-либо реальному физическому изменению расстояний, потому что эталон расстояния (длина волны некоторого источника) сжимается в такой же пропорции, в какой растёт измеренное в этом эталоне расстояние. Действительно поскольку длина волны (эталон) убывает обратно пропорционально масштабному фактору, а элемент длины метрики Фридмана растёт прямо пропорционально масштабному фактору, то очевидно, что физическая длина при таком «расширении» не меняется.

Иллюзия «расширения» возникает оттого, что мы не учитываем сокращение длин волн идентичных источников вследствие неоднородности времени. Применение «сжимающегося» эталона длины для измерения расстояний даст кажущийся эффект увеличения длин, измеренных в таком эталоне. Но этот рост, вызванный сокращением эталона, не означает, конечно, какого-либо реального увеличения физических расстояний между телами. Мы приходим к выводу, что «космологическое расширение» - иллюзия, следствие неявной (и на наш взгляд, ошибочной) предпосылки об однородности физического времени.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
 Заголовок сообщения: Re: Почему звезды светят (гипотеза Н.А. Козырева).
СообщениеДобавлено: Пн сен 21, 2009 3:17 pm 
Не в сети
Модератор
Модератор

Зарегистрирован: Сб сен 04, 2004 8:18 pm
Сообщения: 3337
Откуда: Санкт-Петербург
О большом адронном коллайдере.

Сейчас многие физики высказывают обоснованное беспокойство в связи с подготовкой к запуску большого андронного коллайдера. Указывают на возможность возникновения "чёрных дыр", которые могут поглотить Землю.

Уверения профессионалов, что этого не случится, опираются на "теории". Но теории могут оказаться ошибочными.

Есть, однако, подозрение, что осуществить подобный эксперимент не удастся. Причина - в неточности теории, которая заложена в технологию ускорения частиц. С увеличением энергий расчётные формулы будут всё менее точно соответствовать реальной физике и вместо разгона будут происходить незапланированные аварии. Коллайдер просто не будет работать. Он будет ускорять до некоторых достаточно высоких значений энергии а потом будут происходить сбои.

Этот вывод следует из нашей гипотезы. Она предсказывает эффект саморазгона частиц по мере увеличения их энергии. Этот эффект не учтён при проектировании коллайдера и если он действительно существует, частицы будут разгоняться до более высоких значений энергии и раньше назначенного времени вылетать за границы ускоряющего контура, создавая аварии. Так что, будем надеяться, что коллайдеру не удастся разогнать частицы до планируемых энергий. Поскольку энергии "срыва" частиц с контурной орбиты будут высоки, аварии могут быть серьёзными и коллайдер будут систематически чинить.

Если же мы ошибаемся и "опыт" всё же удастся, то всё же есть шансы, что катаклизм не произойдёт, хотя.... кто знает?
Одна из картинок возможной катастрофы:
http://ru.youtube.com/watch?v=BXzugu39pKM

Стремление "совать нос куда не надо" может рано или поздно привести к драматическим событиям. Стабильность существования материи не беспредельна, хотя и очень высока. Мы слишком мало знаем о том, что такое "материя" и как устроен наш Мир на фундаментальном уровне. Если воспользоваться аналогией, то мы сейчас знаем, к каким драматическим последствиям может привести замена всего лишь нескольких генов у человека - он может превратиться в чудовище, в шимпанзе или ещё что-то ужасное. Материя, из которой состоит Мир, возможно тоже содержит в себе закодированную информацию о развитии Вселенной, только соответствующий "генотип" спрятан гораздо надёжнее, чтобы неосторожные и слишком любопытные интеллектуалы случайно его не повредили. Чтобы повредить генотип человека, нужно иметь инструменты точечного воздействия на двойную спираль. Для этого источник воздействия должен состоять из частиц с длиной волны того же размера, что и отдельный ген, то есть быть высоко энергетичным (иметь большой импульс).

Вообще понятие структуры - относительно. Атом, например, ведёт себя как точечное бесструктурное образование относительно взаимодействий с небольшой энергией. Благодаря волновым свойствам материи, такие несильные взаимодействия не могут воздействовать на структуру - не могут просканировать атом и "увидеть" в нём ядро и электроны. Нужны достаточно энергетичные альфа-частицы, чтобы это сделать. Аналогично, чтобы разглядеть структуру ядра, нужно применять ещё более высокие энергии для "сканирующих" пучков частиц. То есть, увеличивая энергию взаимодействия, мы раскрываем всё более глубоко спрятанные структуры, которыми определяются свойства материи. Элементарные частицы тоже являются сложными структурами, но её выявление требует применения ещё более высоких энергий взаимодействия. Мы не знаем сейчас, что это за структуры. Но мы можем опять взять аналогию.

Гены определяют свойства всего организма в целом. Изменение хотя бы одного гена скажется на свойствах всего организма. Это называют "мутация". Можно предположить, что аналогичные мутации возможны и при воздействии на глубокие структуры материи. В этом случае сами свойства "организма" - то есть нашего Мира могут измениться. Всё развитие Вселенной (или какой-то её части) может пойти по-другому, если изменить глубинные структуры материи неосторожным вмешательством. Тут можно наломать таких дров, что потом и разгребать уже некому будет.

Следует быть предельно осторожными при таких воздействиях на глубинные структуры материи.

Григорий.


Вернуться к началу
 Профиль  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 106 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3, 4, 5, 6 ... 8  След.

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
cron






Powered by phpBB2
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB