-
http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/fizika/10008957/
Гравитон и без духов способен объяснить тёмную энергию
Хотя в результате новых доработок теория массивного гравитона стала менее элегантной, из неё теперь вполне естественно выводится ускоряющееся расширение Вселенной.
В конце девяностых стало ясно, что Вселенная расширяется, и расширяется с ускорением. Ответственной за это назначили силу, противоположную по своему воздействию гравитации, притягивающей тела друг у другу. Её называют тёмной энергией. Предположительно, на неё приходится основная часть того, что наполняет Вселенную.
Поначалу считалось, что такой энергией может быть энергия вакуума, однако затем оказалось, что она в 10120 отличается от нужной величины, а потому не может объяснить ускорение расширения мироздания, замеченное астрономами.
В 2010 году Клаудиа де Рам (Claudia de Rham) из Западного резервного университета Кейза (США) вместе с коллегами выдвинула предположение о том, что тёмная энергия всё же может быть нулевой энергией вакуума, но при одном важном допущении: основная часть разрыва между энергией вакуума и тёмной должна компенсироваться гипотетическим гравитоном.
Хотя гравитон не обнаружен, многие физики считают, что он существует. У других фундаментальных взаимодействий есть свои носители, те же фотоны для электромагнетизма, и, строго говоря, не очень понятно, почему их не должно быть у гравитации. (Здесь и ниже иллюстрации NASA.)
Переносящий гравитационное взаимодействие гравитон может сыграть такую роль лишь при одном условии: в отличие от носителей электромагнитного взаимодействия, фотонов, такая частица должна быть не безмассовой, а иметь хотя бы малую, но всё же массу покоя, как переносчик слабого ядерного взаимодействия.
Чтобы наличие у гравитона массы совпадало с наблюдаемыми астрономическим фактами, она должна быть в районе 10–33 электронвольт, то есть в огромное количество раз меньше, чем даже у маломассивного нейтрино.
Итак, масса гравитона должна приводить к компенсации основной части нулевой энергии вакуума, оставляя «непогашенной» лишь ту часть, которую мы и называем тёмной энергией.
Когда теория только появилась, она вызвала немалое оживление в физическом сообществе: кандидатов в тёмную энергию, да ещё физически непротиворечивых, поначалу было мало. А тут ещё можно обойтись без добавления неизвестных современной физике явлений — за исключением массы гравитона, конечно. Это было самое минималистское из решений загадки тёмной энергии.
Но идею едва не убили в колыбели. Физики начали копаться в концепции и — что неизбежно — нашли в ней кучу подвохов. Например, из теории, согласно одной группе критиков, вытекало существование «дýхов». Мы уже описывали вкратце эту проблему: в такой теории возникают поля с «отрицательной энергией». Как только появляется нечто подобное, поскольку некая доля частиц системы обладает положительной энергией, а другая доля — отрицательной, закон сохранения энергии не запрещает процессов неограниченного рождения частиц как того, так и другого знака энергии. Но разве мы видим, как всё появляется из ничего (не говоря уже о том, что жить в таком мире было бы небезопасно)? Из духов же следует и возможность появления «отрицательной вероятности». Не знаете, что это такое? Что ж, вы в хорошей компании, поскольку учёные тоже не знают.
Клаудиа де Рам объясняет: «Потому-то мы и зовем их "духами": уж очень они пугающие и разрушают любую теорию, в которой присутствуют». Она права: если и не разрушают, то делают проживание в мире такой теории мероприятием для совершенно бесстрашных людей. Правда, здесь надо добавить, что недавняя работа Сергея Александрова из Университета Монпелье II (Франция) ставит под сомнение реальность проблемы духов для массивного гравитона.
-
Естественно, были попытки обосновать теоретически массивный гравитон без духов и происходящих от них неприятностей. В 2011 году появилась гипотеза о том, что есть два гравитона: один — с массой, а другой — без. Всё бы ничего, но в таком варианте Вселенная должна состоять из двух перекрывающихся видов взаимодействующих «тканей» пространства-времени. Как вы догадываетесь, нельзя сказать, чтобы такой сценарий сильно упрощал дело.
На встрече Космологического сообщества в Кембридже (Великобритания) на прошлой неделе несколько специалистов, включая ту же г-жу де Рам, независимо представили серию моделей, где взаимодействие двух видов «ткани» (из которых состоит Вселенная) естественным образом заставляет пространство-время расширяться с ускорением, обеспечивая тот самый эффект тёмной энергии, наблюдаемый астрономами. При этом в альтернативных механизмах, типа той же нулевой энергии вакуума, вообще нет нужды: взаимодействие двух «тканей» делает их излишними.
Хорошо бы это «пощупать», восклицают физики, и для этого нужно сделать предсказания, проверка которых покажет, массивен гравитон или нет. В Солнечной системе такой эксперимент уже планируется: теория массивного гравитона предсказывает, что гравитационное поле между Землёй и Луной должно слегка отличаться от предсказаний текущей физики. Из-за этого прецессия лунной орбиты должна измениться примерно на одну триллионную — мало, но вполне достаточно для фиксации .
Точнее, почти достаточно: сейчас земные лазеры, отражающиеся от зеркал, оставленных на Луне, позволяют замерить такую прецессию (определяя расстояние между Землёй и спутником по времени прохождения луча) с точностью до одной 100-миллиардной. Дальнейшее даже небольшое улучшение лазерной техники, используемой для этих целей, или точности применяемых часов вполне позволит протестировать концепцию на практике.
А вот Вячеслав Муханов, космолог из Мюнхенского университета Людвига — Максимилиана (Германия), известный вам по предсказанию в 1980-х анизотропности реликтового излучения, настроен скептически. Учёный поясняет: если вначале он рассматривал массивный гравитон как привлекательную теорию, просто и элегантно решавшую загадку тёмной материи, то добавление в неё нового пространства-времени и ещё одного гравитона без массы делает идею чересчур натянутой. «Думаю, что проблема тёмной энергии потребует более элегантного решения», — говорит сударь Муханов. Прямо скажем, мнение исключительной важности, ибо принадлежит человеку, предсказавшему очень многое в современной космологии.
С другой стороны, аргументируют сторонники массивного гравитона-2, элегантность — дело вкуса. Если теория покажет себя достоверной в части предсказаний гравитационных полей в реальном мире, она, бесспорно, привлечёт массу сторонников. Или же, напротив, лишится малейших оснований.
Какой бы их этих вариантов ни реализовался на практике, случится это, по всей видимости, уже в ближайшие месяцы.
-
https://lenta.ru/news/2013/09/12/gravity/
Найден способ проверить теорию массивной гравитации
(http://icdn.lenta.ru/images/2013/09/12/17/20130912172912373/pic_77837b38f1fc12b8c0fae4288f28e1ff.jpg)
Физики-теоретики предложили способ проверить на практике правильность модели, которая объясняет ускоренное расширение Вселенной массивными гравитонами (гипотетическими квантами гравитации). При этом, как утверждает автор теории, можно использовать сравнительно доступные экспериментаторам методы. Подробности приводит Nature news.
Модель, предложенная Клаудией деРам и соавторами в 2010 году, объясняет то, почему Вселенная расширяется с ускорением и почему это ускорение на много порядков ниже той величины, которую предсказывает квантовая теория поля. О том, что Вселенная расширяется с ускорением (то есть со временем это происходит все быстрее) ученые знают из астрономических наблюдений и для объяснения этого факта было предложено понятие темной энергии: сущности, которую физики-теоретики связывают со свойством пространства как такового. Темная энергия (в наиболее распространенной и признанной космологической модели) может быть представлена как энергия, заключенная в вакууме: ее нельзя оттуда извлечь, но она проявляет себя в масштабах Вселенной.
Проблемы, связанные с темной энергией не исчерпываются тем, что ее природа не очень понятна. Одна из главных проблем современной физики связана с тем, что астрономические данные катастрофически расходятся с теоретическими расчетами, причем «катастрофически» в данном случае не просто эпитет: эту проблему сами ученые называют вакуумной катастрофой. В квантовой теории поля пустое пространство, вакуум, тоже имеет энергию, причем расчеты показывают очень высокую плотность этой энергии. Разница между квантовыми предсказаниями и теми оценками, которые следуют из астрономических наблюдений, превышает сто порядков и окончательного объяснения этому «худшему в истории физики расхождению теории с опытом» (оценка Ли Смолина, ведущего физика-теоретика и специалиста по теории струн наших дней) пока ни у кого нет.
Теории, которые так или иначе разрешают противоречия, связанные с энергией вакуума, существуют. Но большую их часть нельзя проверить либо из-за технических ограничений (у ученых нет достаточно мощных ускорителей частиц и в обозримом будущем они не появятся), либо в силу принципиальных причин (сама теория дает слишком нечеткие предсказания). Большие надежды многие физики возлагают на теории струн, где точечные частицы заменены на струны конечной длины в многомерном пространстве, однако именно к струнным теориям больше всего претензий по поводу размытости их предсказаний. Существует очень много возможных вариантов струн в пространствах с разной размерностью и разной геометрией тех фигур (математики говорят «многообразий»), на которые эти струны наматываются, поэтому при желании всегда можно найти несколько вариантов струнного мира, которые все будут походить на реальную Вселенную. Теории, из которых нельзя выбрать правильные, в строгом смысле слова даже нельзя назвать научными: они не удовлетворяют критерию фальсифицируемости.
На сайте физического факультета университета Иллинойса энергия вакуума объясняется через такую аналогию: предположим, что у нас есть пружинка с подвешенным на ней грузом. Если груз находится в том положении, когда пружина не сжата, а груз покоится, полная энергия системы равна нулю: по законам классической механики.
Однако в квантовой механике мы не можем одновременно определить положение грузика и его скорость. Из этого следует то, что раз мы точно знаем координату, то мы не можем знать его скорость, которая может оказаться равна чему угодно. Таким образом мы не знаем либо потенциальную, либо кинетическую энергию, поэтому всегда остается какая-то суммарная неопределенность. Многие квантовые системы и даже сам вакуум ведут себя точно так же. В вакууме возникают так называемые виртуальные поля, однако их энергией нельзя воспользоваться.
-
(http://icdn.lenta.ru/images/2013/09/11/16/20130911160858830/pic_bee72765059340a061c0a489eb50b2cc.jpg)
Развитие космологии, 1918-1924 Фото: NASA
Если не углубляться в историю и не вспоминать модели Птоломея и Коперника, то современная космология началась около ста лет назад. В 1918 году было установлено, что расстояние до галактики (тогда еще «туманности») Андромеды слишком велико, чтобы эту «туманность» можно было счесть частью Млечного пути. В 1924 году эти измерения повторили несколько групп астрономов и существование галактик стало признанным фактом.
Ключевым местом новой теории является то, что переносчик гравитационного поля, гравитон, должен иметь массу. В большинстве других теорий гравитон лишен массы по аналогии с фотоном, но еще с 1960-х годов ученые по всему миру разрабатывают и модели с массивными гравитонами. Теоретиков не смущает то, что в экспериментах пока что не зафиксирован не только сам гравитон (хоть с массой, хоть без нее), но и гравитационные волны, предсказанные еще общей теорией относительности, ОТО. В пользу ОТО говорят многие другие факты (например, гравитационные линзы), а квантовую механику все равно надо объединять с ОТО тем или иным образом. Соответственно, концепция квантов поля, на которой построены хорошо проверенные теории электромагнитного, сильного и слабого полей, является вполне логичной для развития и в сторону гравитации. Любое поле в квантовой теории может быть представлено как набор квантов, кванты испускаются и поглощаются частицами и за счет обмена квантами частицы взаимодействуют между собой или даже превращаются друг в друга (слабое поле может превращать нейтрон в протон, электрон и антинейтрино за счет изменения одного из трех кварков). Масса квантов, в свою очередь, накладывает ограничения на радиус действия поля, поэтому масса гравитонов во всех теориях очень мала и на 33 порядка меньше массы нейтрино.
Вместе с коллегами деРам показала, что даже небольшая и не противоречащая астрофизическим данным масса гравитона может привести к тому, что эти частицы компенсируют очень высокую энергию вакуума, которая получается в квантовой теории поля. По мнению другого исследователя, Марка Уаймана, теория деРам позволяет разрешить проблему темной энергии наиболее изящным путем, без добавления экзотических частиц, множества скрытых измерений или других сущностей, требующих радикального пересмотра наших представлений о Вселенной.
Обсуждением теории деРам велось на протяжении нескольких лет и за это время физикам удалось показать то, что она лишена внутренних изъянов: в этой теории не возникает физически невозможных полей, появление которых сразу бы вывело модель из рассмотрения. Новые оценки, представленные на конференции COSMO 2013, указывают на то, что из этой теории следует несколько иная картина гравитационного поля в пределах Солнечной системы по сравнению с обычной теорией относительности и ньютоновской теорией тяготения. Различия, как указала деРам, невелики, однако они приведут к тому, что расстояние между Землей и Луной будет на 10-10 процентов отличаться от «основной» теории. А существующие методы лазерной локации уже сегодня дают точность всего в десять раз ниже, в то время как экспериментальные методы совершенствуются из года в год: требуемой точности, вероятно, удастся достичь в обозримом будущем.
Физик-теоретик из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана Вячеслав Муханов с Уайманом не согласен: тот вариант концепции, в котором нет невозможных физических полей, относится к классу биметрических теорий. То есть в нем не один метрический тензор (математический объект, описывающий геометрию пространства-времени), а два. Это, по мнению Муханова, никак нельзя назвать изящным решением. Пока ученые расходятся в том, считать ли теорию деРам наиболее простым и красивым объяснением. Верна ли она на практике, можно будет узнать в ближайшие годы или даже месяцы, считает Уайман.
-
МОЖНО ЛИ РЕШИТЬ ПРОБЛЕМУ КОСМОЛОГИЧЕСКОЙ ПОСТОЯННОЙ БЕЗ ДÝХОВ?
Седрик Деффайе, известный специалист по вопросам современной космологии, работающий вНациональном центре научных исследований Франции, рассказал о последних достижениях модифицированной теории гравитации. Доклад был сделан наГинзбурговской конференции по проблемам физики, которая проходила в Физическом институте им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН). Основное внимание учёный уделил загадке космологической постоянной — одной из главных нерешённых проблем современной физики. Кратко напомним историю вопроса. В начале XX века Альберт Эйнштейн сформулировал основные положения и идеи общей теории относительности (ОТО), описывающей гравитацию как эффект деформации пространства-времени в присутствии массы-энергии. При этом основное для теории Эйнштейна уравнение содержало слагаемое с задаваемым параметром — космологической постоянной. С самого начала она была введена туда искусственно. Изначально эта величина внедрялась для допущения существования статического решения уравнения — обоснования возможности существования статической Вселенной. Эйнштейну как-то не верилось, что Вселенная может расширяться или сжиматься, но беда была в том, что без члена скосмологической постояннойона рано или поздно «схлопывалась» бы под действием гравитации. Затем теоретические работыАлександра Фридмана, обосновавшего космологическую модель расширяющейся Вселенной, и экспериментальные наблюденияЭдвина Хаббла, выявившего зависимость красного смещения галактик от расстояния до них, убедили Эйнштейна в нестационарности Вселенной. К радости научного сообщества, космологическая постоянная, не вытекавшая из теории, была устранена из уравнений.
(http://www.studfiles.ru/html/2706/997/html_2wnTRwy7vv.KDV5/img-tAwzq_.jpg)
В 1919 году Артур Эддингтон на основе наблюдений полного солнечного затмения показал, что свет от звезды искривлялся гравитацией Солнца в точном соответствии с предсказаниями ОТО. (Негатив и фото F. W. Dyson, A. S. Eddington, C. Davidson.)
Но «хеппи-энд» оказался невечным. В 1998 году две крупные научные группы почти одновременно опубликовали результаты наблюдений за динамикой светимости сверхновых звёзд. По зависимости их светимости от расстояния исследователи выяснили, что эти сверхновые не просто удаляются от земных наблюдателей, но и делают это со всё возрастающей скоростью. «Для объяснения в рамках ОТО новых экспериментальных данных, указывающих на ускоренное расширение Вселенной, требуется возвращение гипотезы космологической постоянной или же другие смелые допущения, — комментирует Седрик Деффайе. — Например, введение нового слабовзаимодействующего поля или поиск иных источников тёмной энергии, которая даёт 75% вклада в общую энергию Вселенной. Год назад за это открытие Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс получили Нобелевскую премию по физике, и научная общественность со свежими силами углубилась в поиски новых моделей гравитации».
-
Сейчас космологическая постоянная ассоциируется с энергией вакуума. И здесь возникают проблемы. Энергетические масштабы плотности такой энергии (исходя из космологической постоянной, которую можно увязать с наблюдением ускорения расширения Вселенной) оказываются очень малы. Они на много порядков меньше плотностей энергии других видов физических взаимодействий и, главное, предсказаний квантовой гравитации для этой величины. Причины такого расхождения неясны. Кроме того, возникает вопрос о соотношении понятия энергии вакуума с загадочной тёмной энергией. Один из возможных способов объяснения аномальной малости космологической постоянной использует антропный принцип. Согласно ему, значение этой наблюдаемой константы таково, что способствует возникновению и развитию разумной жизни, вершина которой есть физический наблюдатель, могущий измерить эту константу. Некоторая натянутость гипотезы, связывающей важнейшие черты окружающего наблюдателя мира с фактом существования наблюдателя, давно дискутируется в научном сообществе. Дэвид Гросс, напомним, в своё время заявил без околичностей, что антропный принцип является средством прикрытия незнания нами ответов на сложные вопросы. Некоторые учёные не согласны с этим принципом, а потому разрабатывают альтернативные модели гравитации, модифицирующие ОТО при низких энергиях или же на больших расстояниях. Ключевая сложность таких гипотез заключается в том, что они должны одновременно отличаться от нынешних теорий гравитации для больших расстояний и совпадать с ними на малых, где имеющиеся теории гарантированно работают. «Если мы предлагаем модификацию теории гравитации, которая позволила бы описать эффекты тёмной энергии на больших космологических масштабах, то нужно позаботиться о том, чтобы на малых расстояниях продолжала работать гравитация Ньютона или Эйнштейна, — замечает на этот счёт ведущий научный сотрудник сектора теории элементарных частиц ФИАНа Андрей Барвинский. — Это довольно сложная задача, которая с переменным успехом решается в рамках разных моделей. Эти модели включают, в частности, теорию массивной гравитации или модели с массивными гравитонами. Изучаются различные аспекты этой теории — со всеми её достоинствами, недостатками и внутренними проблемами». Основная идея модифицированной теории гравитации состоит в устранении космологической постоянной и каких-либо новых полей, имитирующих таковую. Как уже отмечалось, никакого теоретического обоснования ни у постоянной, ни у новых полей нет. Вместо этого теория изменяет сами законы тяготения/гравитации на больших (в космологических масштабах) расстояниях и отрезках времени, что вполне может привести к объяснению ускоренного расширения Вселенной. Одна из таких новых моделей — массивная гравитация, в которой гравитон (переносчик гравитационных взаимодействий) считается массивной частицей. Доклад Седрика Деффайе как раз и строился на том, что отказаться от космологической постоянной в уравнениях ОТО можно, добавив в них дополнительный член, связанный с массой гравитона. Но в такой модели тоже есть свои трудности. Так, в модифицированных теориях гравитации с массивным гравитоном возникают феноменологически запрещённые частицы — тахионы (гипотетические частицы, двигающиеся со сверхсветовыми скоростями) и дýхи. И то и другое плохо. Тахионы, если они способны предавать информацию, противоречат утверждению о скорости света как максимальной. «Дýховое» (здесь речь идёт о «плохих духах», bad ghosts) состояние означает, что теоретически существуют частицы с отрицательной энергией. В результате возникает опасность того, что теория станет нестабильной. Другими словами, если некая доля частиц в системе обладает положительной энергией, а другая доля — отрицательной, то закон сохранения энергии не запрещает процессов неограниченного рождения частиц как того, так и другого знака энергии, что противоречит современным наблюдениям. Да и говорить о сохранении энергии в ситуации, когда любое её количество может появляться и исчезать (если появляется и исчезает энергия с отрицательным знаком), тоже будет затруднительно.
(http://www.studfiles.ru/html/2706/997/html_2wnTRwy7vv.KDV5/img-kKzWzG.jpg)
Так выглядел бы гипотетический тахион, если бы его можно было увидеть. Когда он проходит мимо ближайшей к наблюдателю точки, тот увидит возникший вдруг объект, разделяющийся на две удаляющиеся в разные стороны части. (Илл. Wikimedia Commons.)
-
Другое неприятное следствие существование дýхов (если их не исключить из теорий модифицированной гравитации) — появление отрицательных вероятностей, впервые упомянутых Полем Дираком в 1942 году в работе «Физическая интерпретация квантовой механики». Нет нужды подробно останавливаться на дестабилизирующем влиянии такой концепции на квантовую механику. Да и за её пределами будет не всегда просто ответить на вопрос, что такое вероятность в –10%. В своих работах Седрик Деффайе изучает механизм разрешения этой проблемы. Для этого он анализирует различные нелинейные теории массивной гравитации, предполагающие сложную зависимость закона тяготения от пространственного масштаба, на котором он действует, и гарантирующие отсутствие тахионных и дýховых нестабильностей. Проблемой таких теорий, как и почти всех современных модификаций общей теории относительности, является то, что они должны быть подстроены под экспериментальные данные при помощи внешних параметров. В то же время в современной космологии такая процедура грубой подстройки руками параметров теории считается контрпродуктивным направлением, по сути не отличающимся от внедрения той же космологической константы. Наилучшей теорией модифицированной гравитации были бы какие-то естественные механизмы, которые приводили бы к известному чрезмерно малому значению космологической постоянной без внедрения новых сторонних параметров. Поиск таких механизмов активно ведётся.
-
Все элементарные частицы делятся на тахионы, антитахионы или брадионы и фотоны или частицы движущиеся всегда со скоростью света, поскольку они и образуют свет.
---). Мельчайшими частицами во вселенной являются гравитоны, которые имеют массу покоя на 10-33 меньше чем нейтрино, вследствие чего они ненаблюдаемы и необнаружимы. Наличие массы покоя у гравитонов связано с тем, что они являются тахионами. У всех частиц кроме фотонов есть какая то масса отличная от динамической, поскольку их скорость движения отлична от скорости света, и поэтому при их анигиляции выделяется энергия отличающаяся от их полной динамической массы умноженной квадрат скорости света.
Нейтрино и антинейтрино имеют отличную от нуля массу покоя и они могут быть обнаружимы, но ненаблюдаемы.
-1). К тахионам относятся нейтрино и гравитоны, поскольку только они обладают минимальными массами и энергиями даже меньшими, чем динамические массы или энергии у фотонов. А подобные супермикрочастицы уже в силу соотношения неопределенностей не могут иметь даже скорость равную скорости света и тем более меньше ее. При этом очевидно, что скорость супермикрочастицы с нулевыми массой и полной энергией равна бесконечности, поскольку ее положение абсоютно неопределено, и она в любой момент времени может занимать любое положение или место во вселенной.
0). Фотоны не относятся ни к тахионам, ни к антитахионам, поскольку они всегда движутся только со скоростью света, вследствие чего они имеют нулевую массу покоя.
+1). Все остальные частицы являются антитахионами.
Скорость антитахионов зависит от процентного содержания в них фотонов.
A). В природе обнаружена предельная скорость движения брадионов или антитахионов, которая равна скорости света в вакууме - Vo.
B). По всей вероятности в природе должна существовать и другая предельная скорость движения тахионов - Vt, причем ясно что она может быть единственной для всех типов тахионов. Очевидно Vt >> Vo.
-
Поскольку частицами носителями гравитационного поля являются гравитоны, то ясно что за скорость гравитации должна быть взята скорость движения гравитонов Vt. При этом бесчисленное множество элементарных частиц гравитонов образует практически непрерывную сплошную среду, заполняющую всю вселенную. Энергия этой среды есть энергия гравитации, ошибочно называемая темной энергией. Эта непрерывная сплошная среда или гравитационное поле является единым и общим для всей вселенной, не в котором, а сквозь которое двигаются свет и материя. Вследстиве этого эта среда или мировой гравитационный эфир являются не средой распространения света и материи, а средой сквозь которую они движутся с некоторым сопротивлением, определяемым дифференциальным законом Хаббла.
Как всякая материальная среда энергия гравитации или гравитационный эфир создает некоторое давление, но это давление отлично от обычного давления оказываемого материей на материю, а есть давление гравитационного поля на материю. В силу бесконечной малости гравитонов элементов гравитационной энергии и поля ею создаваемого это давление всепроникающе и не может быть ничем экранировано, и оно по сути есть гравитация.
Всякая материя способна к некоторому незначительному поглощению энергии гравитации и превращению ее или трансформации в электромагнитную. Вследствие этого происходят два эффекта:
1). Происходит повышение температуры массивных материальных тел, которое сопровождается аномально высоким излучением электромагнитной энергии планетами, астероидами, кометами, звездами и т.д.
2). Вокруг массивных материальных тел образуются потенциальные ямы энергии гравитации с градиентом простирающимся асимптотически на бесконечность. Градиент энергии гравитации порождает силу, которая в соответствии с теоремой Остроградского Гаусса для гравитационного поля описывается законом всемирного тяготения Ньютона.
-
Основные формулы механики околосветовых скоростей - 1.
Замечание.
В современной физике бытует глубоко невежественное заблуждение, что Ньютоновская механика применима только для малых скоростей. А для околосветовых скоростей применима якобы только так называемая релятивистская механика, основанная на специальной теории относительности - СТО. В основе этого предрассудка лежит ошибочное представление о том, что вывод всех так называемых релятивистских формул возможен только на основе использования преобразований Лоренца. На самом деле все основные формулы механики околосветовых скоростей являются простыми следствиями второго закона механики Ньютона, но не в интерпретации Ньютона, а в более общей, основанной на концепции бесконечномерности вселенной, в которой масса материальной точки m является не константой или постоянным параметром, а новой независимой координатой материальной точки. В данной работе используется не Ньютоновская трактовка второго закона, а исправленная, которую я вывел на основе своих детских представлений о законах механического движения. Вследствие этого законы механики Ньютона оказываются полностью применимыми и для околосветовых скоростей и без какого то бы ни было применения СТО, как будет показано ниже. Таким образом данный раздел является принципиально новым для механики Ньютона и для современной физики. По сути здесь будет показано, что специальная теория относительности совершенно не нужна для всей современной физики, поскольку она не дает ничего полезного кроме излишнего усложнения, вводимого на основе принципиально ошибочных и лженаучных преставлений, базирующихся на принципе специальной относительности, который противоречит базовому закону механики сохранения импульса.
-
Основные формулы механики околосветовых скоростей - 2.
Если на свободную материальную частицу действует только одна сила, то она сообщает частице ускорение, а силой противодействия служит сила, возникающая вследствие этого, или просто. => \( \frac{d\vec P}{dt} = \vec F \)
На элементарном пути \( d\vec S \) ускоряющая сила \( \vec F \) совершает работу \( dA = <\vec F, d\vec S > =fds \) , которая идет на увеличение полной энергии частицы Е.
\( dP \frac{ds}{dt} = dP V = fds =dA = dE \), где \( \frac{ds}{dt}=V \)
В данном случае увеличение энергии частицы не идет на увеличение ее массы покоя, а представляет из себя кинетическую энергию электромагнитного кванта сообщаемого материальной частице. Тогда \( dE = d(P_k V_k) = dP C = d(m V_k) C = C^2 dm \)
В данном случае dm есть не масса кванта, а всего лишь его вклад в общую массу материальной частицы!
В результате окончательно получаем дифференициальное уравнение
\[ dP V = C^2 dm = dE \]
из которого можно получить все формулы механики околосветовых скоростей.
-
Основные формулы механики околосветовых скоростей - 3.
1). Формула для полной массы.
\[ dP V = C^2 dm = dm V^2 + mV dV => 0,5 dV^2 = \frac{dm}{m} (C^2 - V^2) => \int\limits_{Mo}^M \frac{dm}{m} = -0,5 \int\limits_0^V \frac{d(C^2 - V^2)}{C^2 - V^2} = \Bigl. Ln(m) \Bigr|_{Mo}^M = \Bigl. Ln ( \frac{1}{\sqrt{C^2 - V^2}} ) \Bigr|_{0}^V \]
Окончательная формула для полной массы \[ M = \frac{Mo}{\sqrt{1 - \frac {V^2}{C^2}}} \]
2). Формула для полной энергии. \[ dE = C^2 dm => E = M C^2 = \frac{Mo C^2}{\sqrt{1 - \frac {V^2}{C^2}}} \]
3). Формула для импульса. \[ P = M V = \frac{V Mo}{\sqrt{1 - \frac {V^2}{C^2}}} \]
4). Формула для энергии, импульса и массы.
\( dP V M C^2 = E dE; => E^2 - {Eo}^2 = P^2C^2; => \)
\[ E^2 = P^2C^2 + {Eo}^2 = P^2C^2+{Mo}^2C^4 = M^2C^4 \]
-
Основные формулы механики световых скоростей V =C.
1). Формула для импульса. \[ P = M V = M C \]
2). Формула для полной энергии. \[ dE = dP V = C^2 dm => E = M C^2 = P C \]
3). Формула для динамической массы. \[ M = \frac{E}{C^2} = \frac{P}{C} \]
-
Основные формулы механики сверхсветовых скоростей - 1.
Замечание.
В современной физике, как впрочем и в СТО, сверхсветовые скорости не допускаются. Это полностью связано с предрассудками, которые представляет из себя теория относительности, как специальная - СТО, так и общая - ОТО. В ньютоновской механике однако никаких ограничений скоростей нет, поэтому в ней возможно и движение частиц и тел, из них состоящих, со сверхсветовыми скоростями.
Основу же механики сверхсветовых скоростей составляет дифференициальное уравнение, выведенное нами ранее.
\( dP V = C^2 dm = dE \)
Только в данном случае следует учесть, что сверхсветовые частицы, которые принято называть тахионами, могут двигаться только со скоростями
не меньше скорости света в вакууме и состояние покоя для них невозможно.
Следует также отметить, что в современной физике, вследствие предрассудков вытекающих из СТО, не существует даже формул описывающих движение сверхсветовых частиц. Конечно некоторые физики типа В.Л. Гинзбурга пытались вывести формулы для тахионов, но к сожалению все полученные ими формулы абсурдны и лишены какого либо физического смысла, поскольку аппелируют к мнимым величинам масс частиц.
-
Основные формулы механики сверхсветовых скоростей - 2.
1). Формула для полной массы.
\[ dP V = C^2 dm = dm V^2 + mV dV => 0,5 dV^2 = \frac{dm}{m} (C^2 - V^2) => \int\limits_{Mt}^M \frac{dm}{m} = -0,5 \int\limits_{Vt}^V \frac{d(V^2 -C^2)}{V^2 - C^2} = \Bigl. Ln(m) \Bigr|_{Mt}^M = \Bigl. Ln ( \frac{1}{\sqrt{V^2 - C^2}} ) \Bigr|_{Vt}^V \]
где Mt - чистая масса тахиона, а Vt - максимально возможная скорость тахиона при его кинетической энергии равной нулю. Окончательная формула для полной массы \[ M = Mt \frac{\sqrt{ \frac {{Vt}^2}{C^2} - 1}}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} = \frac{M_{*}}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} \]
2). Формула для полной энергии. \[ dE = C^2 dm => E = M C^2 = Mt C^2 \frac{\sqrt{ \frac {{Vt}^2}{C^2} - 1}}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} = \frac{M_{*}C^2}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} \]
3). Формула для импульса. \[ P = M V = Mt V \frac{\sqrt{ \frac {{Vt}^2}{C^2} - 1}}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} = \frac{M_{*}V}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} \]
4). Формула для энергии, импульса и массы.
\( dP V M C^2 = E dE; => E^2 - {Et}^2 = P^2C^2 - {Pt}^2C^2; => \) \[ E^2 = P^2C^2 + {Mt}^2 C^4 - {Pt}^2 C^2 = P^2 C^2 - {Mt}^2 C^2 ({Vt}^2 - C^2) \]
Замечание. Из полученных формул видно, что у тахионов с ростом их энергии скорость падает и стремиться к своему минимальному пределу - скорости света в вакууме. Это понятно, поскольку высокоэнергетический тахион представляет из себя композицию чистого тахиона и квантов, которые имеют меньшую скорость равную скорости света в вакууме. В итоге такой волновой пакет имеет скорость тем меньшую, чем больше его энергия.
-
Теорема. Все нейтрино - тахионы. СТО неверна.
Из экспериментальных данных известна следующая закономерность, чем больше полная энергия частицы и чем ближе ее скорость к скорости света, тем больше энергия рассеяния при столкновении частицы с другими частицами материи. Для обычных частиц вещества это означает, что высокоэнергетические частицы, попадая в достаточно плотную среду очень быстро теряют свою энергию, порождая целые ливни новых частиц. Напротив низкоэнергетические частицы весьма слабо рассеивают свою энергию, причем у них отсутствует тормозное излучение типа излучения Вавилова - Черенкова.
Из приведенных выше формул следует, что для тахионов имеется точна такая же закономерность с той лишь разницей, что скорость у них с уменьшением кинетической энергии растет, а не падает.
Из экспериментальных данных известно, что все нейтрино не могут иметь скорость меньше скорости света в вакууме. С другой стороны нейтрино по своим свойствам резко отличаются от квантов, а следовательно это совершенно отличные от них частицы, которые поэтому и двигаются с другими отличными от квантов скоростями. Отсюда становится очевидным, что все нейтрино являются тахионами, для которых максимальная скорость Vt может и превосходить скорость света в вакууме Co, то-есть \( V_t \ge C_o \)
При этом неважно насколько максималная скорость Vt может превосходить скорость света в вакууме Co, а важен сам факт того, что для нейтрино она не может быть меньше скорости света в вакууме.
Таким образом доказано, что нейтрино являются тахионами и их скорость может в принципе и превосходить скорость света ввакууме. Это автоматически означает, что СТО - специальная теория относительности неверна.
-
Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 1.
http://www.rsci.ru/science_news/235800.php
12.02.2014
Ученые предложили новую оценку масс нейтрино, основанную на астрономических наблюдениях
Ученые предложили новую оценку масс нейтрино, основанную на астрономических наблюдениях. Она относится к верхней гране интервала, полученного ранее с использованием разного рода ускорителей. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Авторы работы ставили перед собой цель разрешить противоречия в экспериментальных данных, связанных с реликтовым излучением — излучением, оставшемся от Большого взрыва. Они возникают при сравнении информации о спектре температурных неоднородностей в реликтовом излучении (собранной телескопом «Планк»), поляризации этого излучения( полученной аппаратом WMAP) и акустических барионных осцилляциях — следов звуковых волн, распространявшихся в молодой Вселенной.
Данные об осцилляциях были получены с помощью статистического анализа распределений галактик их скоплений. Все эти данные говорят о том, как электромагнитное излучения взаимодействует с материей в искривленном пространстве теории относительности.
По словам ученых, чтобы разрешить упомянутые противоречия между данными, достаточно добавить в космическую модель массивные нейтрино. Если нейтрино трех видов, то суммарная масса представителей всех трех классов составляет 0,32 электронвольта с погрешностью 0,081 электронвольта. Кроме этого ученые оценили массу гипотетических стерильных — то есть не участвующих в слабом взаимодействии — нейтрино в 0,45 электронвольт.
Нейтрино были введены в физику Вольфгангом Паули в 1930 году для объяснения особенностей бета-распада (это типа распада при котором ядро элемента излучает электрон и позитрон). Сейчас известно три типа нейтрино — мюонные, электронные и тау. Изначально считалось, что нейтрино — безмассовые частицы, однако, экспериментальные данные показывают, что это не так. Нижней границей суммарной массы трех нейтрино является 0,06 электронвольт, а верхней — 0,26 электронвольт.
В сентябре 2011 года ученые, работающие с детектором OPERA, заявили, что мюонные нейтрино превысили скорость света. Эта новость привлекла внимание не только специалистов, но непрофильных СМИ. Позже, в ходе повторного анализа было установлено, что сверхсветовая скорость объяснялась ошибкой, обнаруженной благодаря данным «конкурирующих» с OPERA экспериментов - Borexino, ICARUS и LVD. Причиной ошибки стал плохой контакт в одном из компьютеров.
Источник: Lenta.ru
-
Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 2.
http://cometasite.ru/golubaya-goryachaya-zvezda-prevratilas-v-sverxnovuyu-sn-1987a/
Голубая горячая звезда превратилась в сверхновую SN 1987A
(http://cometasite.ru/wp-content/uploads/2012/05/33s.jpg)
Подобное явление происходит очень редко. Астрономы ждут его веками, в буквальном смысле. Это случилось 23 февраля 1987года, вспыхнула в небе сверхновая SN 1987A. Похожее явление было описано Иоганном Кеплером в 1604 году.
Взрыв произошёл в маленькой галактике Большое Магелланово Облако, вблизи Млечного Пути. Расстояние от Солнца составляет 168 тысяч световых лет. Вспышки сверхновой настолько близко не наблюдалось за весь период со времён изобретения телескопа. Но ещё до обнаружения взрыва телескопами, в Японии и США было зарегистрировано нейтрино, появившиеся в момент взрыва. Возник вопрос: неужели нейтрино, представляющие из себя субатомные частицы, имели большую скорость, чем свет. Оказывается дело совершенно в другом. Нейтрино не вступают во взаимодействие с материей. Их появление всего на несколько часов ранее сверхновой, объясняется тем, что они прошли без препятствий свой путь, а на пути фотонов встал материал, образовавшийся в результате взрыва. Если бы нейтрино двигались со скоростью, о которой заявили экспериментаторы проекта OPERA (нашумевшего своими выводами в 2011г), то они достигли бы Земли на несколько лет раньше света. Участники OPERA вскоре заявили о неполадках в их системе оборудования. Итак, теория относительности Эйнштейна, в очередной раз получила своё подтверждение.
-
Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 3.
https://ru.wikipedia.org/wiki/SN_1987A
SN 1987A
SN 1987A — сверхновая звезда, вспыхнувшая в Большом Магеллановом Облаке, карликовой галактике-спутнике Млечного Пути, приблизительно в 50 килопарсеках от Солнца. Свет вспышки достиг Земли 23 февраля 1987 года. Поскольку это была первая сверхновая, наблюдавшаяся в 1987 году, ей присвоили название SN 1987A.
В максимуме, достигнутом в мае 1987 года, она была видимой невооружённым глазом, пиковая видимая звёздная величина составила +3. Это самая близкая вспышка сверхновой со времён изобретения телескопа.
Предшественник и вспышка
Сверхновая SN 1987A была открыта Яном Шелтоном при помощи 25-см астрографа обсерватории Лас-Кампанас, а первая фотография получена Мак Нотом 23 февраля в 10:35. В течение первой послевспышечной декады светимость SN 1987A уменьшалась, а затем почти три месяца увеличивалась до максимума. Звездой-предшественником SN 1987A был голубой сверхгигант Sanduleak −69° 202 с массой около 17 масс Солнца, который присутствует ещё в Капском фотографическом обозрении 1896—1900 гг. По радиоизлучению, зарегистрированному в первые две недели вспышки радиоастрономами было установлено, что окружавший звезду газ по плотности и скорости соответствовал звёздному ветру голубого сверхгиганта. В то же время, ультрафиолетовое излучение, зарегистрированное в мае 1987 года спутником IUE по спектру соответствовало газу более высокой плотности и меньшей скорости, располагавшемуся дальше от звезды-предшественника. На основе анализа был сделан вывод, что этот газ соответствовал звёздному ветру красного сверхгиганта, дувшему за тысячи лет до вспышки, то есть что звезда-предшественник была в то время красным сверхгигантом, но затем превратилась в голубой сверхгигант.
Вспышка потребовала пересмотра некоторых положений теории звёздной эволюции, поскольку считалось, что почти исключительно красные сверхгиганты и звёзды Вольфа — Райе могут вспыхивать как сверхновые.
SN 1987A является сверхновой типа II, образующейся на конечном этапе из одиночных массивных звёзд, о чём свидетельствовали линии водорода уже в самых ранних спектрах этой сверхновой, так как именно водород и гелий являются основными элементами оболочки сверхновых II типа.
Нейтринная вспышка
В 2:52 по всемирному времени 23 февраля на советско-итальянском нейтринном телескопе под горой Монблан было зарегистрировано 5 событий, вызванных нейтрино; подобные эффекты фон способен создавать лишь раз в два года. А в 7:35 по всемирному времени 23 февраля (приблизительно за 3 часа до первого обнаружения сверхновой на фотопластинке) нейтринные обсерватории Kamiokande II, IMB и Баксан зарегистрировали вспышку нейтрино, длившуюся менее 13 секунд, причём по данным Kamiokande II было определено направление, с точностью около 20 градусов совпавшее с направлением на Большое Магелланово Облако. Хотя за это время были зарегистрированы всего 24 нейтрино и антинейтрино, это существенно превысило фон. Это был первый случай регистрации нейтрино от вспышки сверхновой. По современным представлениям, энергия нейтрино составляет около 99 % общей энергии, выделяемой при вспышке. Всего выделилось порядка 10^58 нейтрино с общей энергией порядка 10^46 джоулей (~100 Foe). Всплеск нейтрино, нёсший львиную долю гравитационной энергии, свидетельствовал о коллапсе ядра звезды-предшественника и образовании на его месте нейтронной звезды
Нейтрино и антинейтрино достигли Земли практически одновременно, что стало подтверждением общепринятой теории, по которой гравитационные силы действуют на материю и антиматерию одинаково.
Тепловой энергии разлетающегося вещества оболочки сверхновой недостаточно для объяснения длительности её вспышки, продолжавшейся несколько месяцев. На поздней стадии сверхновая светилась за счёт энергии радиоактивного распада никеля-56 с образованием кобальта-56 и последующего распада кобальта-56 с образованием железа-56. Уносящие большую часть энергии распада гамма-кванты, рассеиваясь оболочкой, породили также жесткое рентгеновское излучение сверхновой.
10 августа 1987 года обсерваторией «Рентген» на модуле Квант-1 было обнаружено жёсткое рентгеновское излучение SN 1987A, получены широкополосные (~1-1000 кэВ) спектры излучения этой сверхновой. Поток в диапазоне 20—300 кэВ от SN 1987A был также зарегистрирован спутником Ginga. Гамма-излучение от сверхновой регистрировалось в августе-ноябре 1987 года спутником SMM.
-
Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 4.
Наиболее четко и точно сверхсветовое движение нейтрино в открытом космосе удалось впервые зафиксировать при взрыве сверхновой SN1987A наблюдавшейся в 1987 году.
http://ru.wikipedia.org/wiki/SN_1987A Нейтринная вспышка В 2:52 по всемирному времени 23 февраля на советско-итальянском нейтринном телескопе под горой Монблан было зарегистрировано 5 событий, вызванных нейтрино, которые фон способен вызывать лишь раз в два года[1]:192. А приблизительно за 3 часа перед видимой вспышкой, в 7:35 по всемирному времени 23 февраля, нейтринные обсерватории Kamiokande II, IMB и Баксан зарегистрировали вспышку нейтрино, длившуюся менее 13 секунд, причем по данным Kamiokande II определено направление, с точностью около 20 градусов совпавшее с направлением на Большое Магелланово Облако[1]:191. Хотя за это время были зарегистрированы всего 24 нейтрино и антинейтрино, это существенно превысило фон. Это был первый случай регистрации нейтрино от вспышки сверхновой.
Другими словами нейтрино от вспышки сверхновой опередили свет на 7,5 и 3 часа - dt. Нейтрино в этом случае имели энергию порядка 17 МэВ а расстояние до сверхновой t=168 тыс. световых лет в спутниковой галактике Большое Магелланово Облако. Отсюда получаем для скорости нейтрино формулу
Cn=Cc(1+dt/t)=Cc(1+D), D=dt/t=(3,5-7)/(168000*365,25*24)=(3,5-7)/(1372688000)=(2,5-6)10^(-9) (1).
итак нейтрино двигаются в межзвезном и межгалактическом пространстве практически со скоростью света в вакууме плюс бесконечно малая поправка dV=1(M/sek).
-
Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 5.
Оценка максимальной скорости нейтрино как тахионов - Vt.
На основе вышеизложенной экспериментальной информации по сверхновой SN 1987A можно по полученным формулам оценить вероятную величину максимальной скорости тахионов нейтрино.
\[ M = Mt \frac{\sqrt{ \frac {{Vt}^2}{C^2} - 1}}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} \]
Здесь М = 17 Мэв, Mt = 0,06 - 0,26 эв, V = C + dV ~ C + 1m/sek, C - скорость света в вакууме.
\[ \frac{M^2}{{Mt}^2} \frac{2 dV}{C} + 1 \approx \frac{{Vt}^2}{C^2} ; => Vt \approx C \sqrt{ \frac {M^2}{{Mt}^2} \frac{2 dV}{C} } \]
Окончательно получаем оценку \[ Vt \approx C \sqrt{ {10}^{12} \frac{{17}^2 *2}{{0,12}^2 * 3} * {10}^{-8} } \approx {10}^4 C \]
Получаем, что скорость чистого тахиона нейтрино, то -есть тахиона с нулевой кинетической энергией, должна быть примерно на четыре порядка или в 10000 раз больше скорости света в вакууме.
0). Полученная оценка весьма грубая и приближенная, вследствие большой неопределенности исходных данных. Получено только качественное значение скорости тахиона Vt, которое может на самом деле может быть существенно другим. Поэтому в данном случае важно не конкретное числовое значение величины Vt, а ее существенное отличие от скорости света в вакууме.
1). Здесь сразу следует оговориться, что сверхсветовое излучение Вавилова - Черенкова возможно только при скоростях близких к скорости света в вакууме за счет избытка кинетической энергии у разогнанной частицы. В данном случае тахион нейтрино не имеет никакой кинетической энергии, поэтому ее излучение в виде тормозных гамма - квантов в принципе невозможно.
2). Наиболее интенсивно с веществом взаимодействуют именно высокоэнергетические нейтрино, скорость которых практически равна скорости света в вакууме. Низко же энергетические нейтрино почти не взаимодействуют с веществом, поэтому их траекторию и скорость движения практически невозможно определить ни при каких условиях. Фактически низкоэнергетические нейтрино это частицы призраки или супермикрочастицы, описанные выше, на которые не распространяются ограничения по скорости скоростью света в вакууме.
3). Поскольку нейтрино - тахионы, то определить их массу покоя в принципе невозможно, поскольку ее у них просто нет, а есть только чистая масса тахиона. Чистую же массу тахиона нейтрино определить практически невозможно, поскольку частица тахион с нулевой кинетической энергией практически неспособна взаимодействовать с веществом посредством столкновений. Другими словами чистый тахион нейтрино практически обнаружить невозможно, а следовательно и невозможно определить его чистую массу.
4). По всей видимости гипотетические частицы гравитоны - переносчики гравитационного взаимодествия еще меньше чем нейтрино, поэтому, во-первых, их практически невозможно обнаружить, а во вторых, вследствие этого скорость гравитационного взаимодействия должна быть на еще большие порядки больше скорости света в вакууме.
Таким образом получаем окончательно оценку для скорости гравитации Vg = Vt ~ 10 4Co
-
Если учесть, что в природе существует по крайней мере вещество, энергия и физическое пространство, заполненное энергией гравитации, то из сказанного выше можно дать такое определение материи: Материя это совокупность вещества, энергии и физического пространства.
Если рассуждать по аналогии, то антиматерией следует считать совокупность антивещества, антиэнергии и физического антипространства.
Однако здесь видна очевидна асимметрия или ошибочность подобного подхода, потому что при анигиляции вещества с антивеществом и физического пространства с антипространством образуется энергия, а не антиэнергия. Кроме того антиэнергия пока может быть представлена не как самостоятельная сущность, а как компенсация к дефициту или недостатку энергии. Видимо поэтому антиматерии в природе и не существует.
Правда можно представить антиэнергию, как антигравитацию. Но в этом случае антиэнергия или антигравитация уничтожает все - и вещество, и энергию, и пространство. Однако антигравитация очевидно не может существовать в компактном или концентрированном виде, то-есть ни в форме антивещества, ни в форме антиэнергии, а только может быть в форме антипространства.
Кстати вопрос с антипространством вовсе не абсурден, как может показаться на первый взгляд. Вне всякого сомнения физическое пространство материально, что упорно по недомыслию отрицают все упертые и тупые релятивисты. Другими словами физическое пространство можно считать таким образом особой формой материи или точнее даже вещества, чем кстати вполне и возможно обьясняется бврионная ассиметрия вселенной. Отсюда очевидно, что должно существовать и антипространство или особая форма антивещества, в которой кстати должно доминировать антивещество. Скорее всего во вселенной существуют области заполненные антивеществом, но в которых находится антипространство. Очевидно что такие области просто не могут контактировать с областями заполненными веществом и пространством - сообщение между ними возможно с помощью света и ничего более, поскольку все античастицы просто будут анигилировать с частицами, а пространство с антипространством. Можно сделать даже более определенное предположение - антипространство наверняка существует во вселенной!
-
Кстати вот абсолютная температура это положительно определенная величина. А вот в "Термодинамике" Базарова говорится об отрицательных абсолютных температурах. Кстати вот на небе мы видим только положительное излучение, а отрицательного излучения не видим. Ну нет в оптике и компьютерной графике отрицательной яркости, хотя цветовые пространства это общепризнанные понятия, которые вообще то подразумевают не только наличие положительных величин, но и отрицательных. Кстати вы конечно знаете, что в квантовой механике официально существует понятие отрицательной энергии, как энергии связи электронов в атомах или молекулах. Кстати на этом понятии работают атомные и термоядерные бомбы - при синтезе или распаде образуются вещества с большими энергиями связи нуклонов в ядрах атомов, за счет чего и выделяется энергия взрыва. А как быть с материей внутри черной дыры, у которой деффект массы достигает порядка 50% и более? Другими словами материя внутри черной дыры обладает огромной отрицательной энергией, за счет чего фактически и стабильны черные дыры, потому что по другому просто быть не может. Взорвется ли черная дыра, если в нее влить огромное количество положительной энергии, чтобы полностью компенсировать отрицательную энергию? Вне всякого сомнения да, потому что все в этом мире стремится к состояниям с минимальной энергией, поскольку только они обладают устойчивостью. Исходя из написанного, можно сделать однозначный вывод - в природе существуют обьекты с отрицательной энергией, которые излучают отрицательную энергию, то-есть поглощают положительную. Ведь в природе нет пустоты и даже физическое пространство в силу своей материальности обладает энергией по крайней мере гравитационной, благодаря чему собственно и существуют черные дыры.
Если антипространство в природе где то и существует, то оно должно анигилировать с пространством. В этом случае можно предположить два варианта. В1). При анигиляции пространство вообще исчезает, то - есть размеры вселенной уменьшаются за счет уменьшения размеров антивселенной. В этом случае наша вселенная должна быть конечной и у нее должны быть границы, а также может существовать антивселенная. В2). При анигиляции пространства и антипространства само пространство не исчезает, а просто перестает быть физическим пространством. В этом случае пространство становится абсолютно пустым, то-есть в нем не может находится ни материя, ни антиматерия и ни энергия. При этом в таком абсолютно пустом пространстве не могут происходить никакие взаимодействия и даже не может распространятся свет и другие материальные частицы. Правда в этом случае возникает вопрос чем оба варианта отличаются друг от друга и не являются они одним и тем же. Вполне возможно, что отличие может состоять в наличии или отсутствии у вселенной границ.
PS1. Ненаблюдаемость нами антипространства обьясняется просто тем, что в нашей вселенной мы не наблюдаем антиматерии. К тому же возможность наблюдения антипространства может просто не существовать. Аналогично кажущаяся ассиметрия материи и антиматерии может просто означать, что мир антиматерии может быть недоступен нам по каким то причинам неизвестным современной науке.
PS2. Анигиляция пространства с антипространством может просто означать изменение расстояний между различными обьектами вселенной, что эквивалентно их перемещению.
-
Невидимая или темная энергия-основа гравитационных, электромагнитных и сильных взаимодействий.
1). Если бы не было сил притяжения гравитационных и ядерных, тогда материи просто не существовало бы. Другими словами суть существования материи состоит в существовании гравитационно-ядерных сил притяжения. Причем ясно, что гравитационная компонента дальнодействующая, а ядерная близкодействующая, то-есть на сверхмалых и контактных расстояниях гравитационное притяжение трансформируется в ядерные силы и следовательно его характер становится принципиально другим.
2). Отталкивающие и притягивающие электрические силы порождают возможность существования в природе разноименных электрических зарядов и их токов.
Физическое пространство не является просто геометрическим, поскольку оно обладает рядом физических свойств, а также является средой распространения различных физических полей и взаимодействий, что не вписывается ни в какие геометрические и математические постулаты аксиомы и следовательно не формализуется чисто математически. Это означает что физическое пространство, во-первых, материально, а во-вторых, оно имеет целое множество негеометрических, а материально-энергетических размерностей, образующих бесконечномерное Гильбертово пространство. Материальность пространства или наличие у него особых материально-энергетических размерностей означает, что материя и энергия есть неотьемлемые атрибуты физического пространства. Другими словами физическое пространство не существует без материи и энергии. Существует целое множество различных форм материи и энергии, множество которых и образует всю видимую вселенную. Однако есть и совершенно пустые с видимой точки зрения области пространства и вселенной. Однако пустоты в природе нигде не существует, и поэтому гравитационные поля, электромагнитные и другие образуют невидимую или темную энергию, которая и состоавляет большую часть нашей вселенной. Темная или невидимая энергия заполняет абсолютно всю бесконечную и вечную вселенную, поскольку вечность и бесконечность ее есть самая общая и полная форма закона сохранения материи и энергии. При этом неоднородности в пространственном распределении темной энергии и проявляются в форме наличия всевозможных физических полей - гравитационного, электромагнитного, ядерного, слабого и т.д.
По сути формулировки различных физических законов силовых взаимодействий и определяют закономерности, которым подчиняются неоднородности и локальные флуктуации пространственного распределения темной энергии.
-
Концепция закона Архимеда как основа гравитации.
На тело, погружённое в сплошную среду, действует выталкивающая сила, равная инертному весу среды в объёме тела.
Темная энергия заполняет абсолютно все пространство нашей вселенной. Темная или невидимая энергия, в отличие от видимой или обычной, имеет как правило меньшую обьемную плотность, то-есть фоновую, и поэтому она ненаблюдаема или невидима, а следовательно темная. Кванты или частицы темной энергии имеют бесконечно малые энергию или массу, а также размеры, откуда по соотношению неопределенностей
h/2 <= dx dp = dx m dv => dv =>h/(m dx) = infinite. Другими словами для частиц темной энергии нет никаких ограничений на скорость поскольку нематериальные обьекты имеющие нулевые массу энергию и размеры могут перемещаться с бесконечной скоростью. Это легко понять, учитывая что перемещение некотрого количества пустоты из одного места вселенной в другое ничего не меняет, а следовательно не нарушает никаких физических законов и ограничений. В отличие от темной или невидимой энергии видимая материя и энергия всегда имеет конечные значения всех своих параметров, а следовательно имеет меньшие и даже строго ограниченные возможные скорости перемещения.
Отсюда очевидно, что видимая материя и энергия по существу менее подвижны, чем темная, а следовательно они имеют меньшую отталкивающую силу. Следовательно, если в некоторой области находится некоторое количество видимой материи и энергии, то они, испутывая со стороны темной энергии большую силу отталкивания, получают тенденцию группироваться друг около друга или притягиваться. Другими словами темная энергия действует на видимую материю и энергию как некая выталкивающая среда подобная выталкивающей жидкости в законе Архимеда. По сути данный механизм способствует локализации видимых материи и энергии в некие ограниченные финитные области и образованию вследствие этого массивных тел, вплоть до черных дыр и даже сверхмассивных черных дыр, геометрические размеры которых по всей видимости также должны иметь определенные ограничения.
-
-
http://www.km.ru/nedvizhimost/davydenko_lidiruet_v_tennisnom_s
Вода в космосе кипит пузырем
(http://ic1.static.km.ru/sites/default/files/imagecache/340/science/boil_1311615357.jpg)
Кипение в условиях низкой гравитации - забавнейшее зрелище. Но оно имеет значение не только как развлечение, а может преподнести ученым кое-какие открытия в области физики. Еще несколько лет назад никто не знал, что представляет собой процесс кипения в космосе. Конечно, физики ломали голову, анализируя сложный характер кипения здесь, на Земле. Про космос же только предполагали, что...
Кипение в условиях низкой гравитации - забавнейшее зрелище. Но оно имеет значение не только как развлечение, а может преподнести ученым кое-какие открытия в области физики. Еще несколько лет назад никто не знал, что представляет собой процесс кипения в космосе. Конечно, физики ломали голову, анализируя сложный характер кипения здесь, на Земле. Про космос же только предполагали, что зрелище будет еще более захватывающее. А ведь это важный вопрос, потому что кипение происходит не только в чайнике, но и в электрогенераторах и в системах охлаждения космического корабля. Поэтому инженерам необходимо знать, как происходит этот процесс.
В начале 90-х годов группа ученых из университета Мичигана и НАСА решила заняться изучением этого вопроса. Используя в качестве жидкости фреон, они провели серию экспериментов во время полетов космического челнока в 1992-1996 годах. Естественно, они обнаружили интересные различия между кипением на Земле и в космосе: к примеру, в невесомости при кипении в жидкости возникает не множество пузырьков, а один большой пузырь, поглощающий более мелкие.
Несмотря на всю зрелищность экспериментов, учеными двигало не просто любопытство. Поняв, как кипит жидкость в космосе, можно создать более совершенную систему охлаждения для космического корабля. Эти знания можно применить и для разработки электрогенераторов, использующих солнечный свет для подогрева воды до состояния пара, которая затем бы вращала турбину, вырабатывая электричество. Это исследование может найти применение и на Земле - полученные данные можно использовать для лучшего изучения феномена кипения, что позволит усовершенствовать и земные электростанции.
Вообще-то на орбите кипение представляет собой более простой процесс, чем на Земле. Невесомость аннулирует две переменных, воздействующих на кипение - конвекцию и плавучесть. Именно поэтому кипяток ведет себя в космосе по-другому. Нагретая жидкость не поднимается, а остается рядом с нагревающей поверхностью и нагревается дальше. Те области жидкости, которые находятся на некотором расстоянии от источника тепла, остаются относительно холодными. Поскольку нагревается меньший объем воды, процесс происходит быстрее. По мере формирования пузырьков пара, они не поднимаются на поверхность, а объединяются в гигантский пузырь, который колеблется в жидкости.
Большая часть этих данных могла быть предсказана, исходя из существующих теоретических разработок, однако выяснение подробностей могло произойти только в результате эксперимента. Доктор Херман Мерте, разработчик эксперимента, отмечает, что до этого многие фундаментальные вопросы кипения не были поняты. Ранее эта же группа ученых провела серию экспериментов в так называемой "башне падения", позволявшей на несколько секунд имитировать состояние невесомости. Результаты тех экспериментов легли в основу новых, проведенных в космосе. Тогда же учеными было разработано специальное оборудование для кипячения - кварцевая гладко отшлифованная камера, на дно которой нанесен тончайший (400 ангстрем) слой золота. Этот слой пропускал свет, позволяя экспериментаторам наблюдать за происходящим, но не терял способность проводить электричество, являясь, таким образом, источником тепла для жидкости.
С помощью этого прибора ученые сделали несколько интересных открытий: в зависимости от температуры пузырь пара или оказывается в центре жидкости, или остается "прикрепленным" к источнику нагревания. Когда пузырь остается у источника тепла, он эффективно изолирует его от окружающей жидкости, вызывая дальнейшее повышение температуры. Сегодня исследователи продолжают расширять знания, основываясь на данных этих экспериментов. Лучше познав физику кипящей жидкости, инженеры смогут улучшить системы охлаждения и электроснабжения, которые очень пригодятся людям в будущем - как в космосе, так и на Земле.
-
Что случится с водой в космосе?
Казалось бы не сложный вопрос: что произойдет с жидкой водой комнатной температуры при атмосферном давлении, если ее вылить в открытый космос?
Космос — очень, очень холодное место. На сильном холоде, как подсказывает нам жизненный опыт, вода превращается в лед — кристаллизуется.Но космос — это еще и самый близкий к идеальному вакуум, до которого можно дотянуться. Одна атмосфера эквивалентна давлению 6 x 1022 атомов водорода на квадратный метр. В лучших вакуумных камерах на Земле ученые создают давление в миллиарды раз меньшее, но в межзвездном пространстве оно опускается в миллионы и миллиарды раз ниже земных технических рекордов.А при пониженном давлении вода переходит в газообразное состояние — кипит.
Так что же произойдет, если жидкоая вода окажется одновременно при очень низком давлении и очень низкой температуре — замерзнет или мгновенно вскипит, превратившись в газ?
Ответ — в теплоемкости воды.
Космос холоден, но даже в межгалактическом пространстве вода очень неплохо сохраняет то тепло, которое ей когда-то сообщили. Резко охладить ее до температуры, близкой к абсолютному нолю, невозможно — слишком велика разница между комнатной (293 К) и средней по космосу. К тому же в момент, когда вода окажется в безвоздушном холодном мраке, силы поверхностного натяжения сформируют водяные сферы, и площадь охлаждения станет минимальной.
(http://ic.pics.livejournal.com/masterok/50816465/1039816/1039816_original.png)
Таким образом процесс охлаждения будет идти невероятно медленно — по крайней мере до тех пор, пока каждая молекула не окажется сама по себе, вдалеке от других уголков H2O.
А что помешает молекулам воды кинуться врассыпную? Ведь давление станет пренебрежимо мало, и переход в газообразное состояние может произойти совершенно мгновенно! Когда же молекулы или группы молекул воды окажутся относительно далеко друг от друга в облаке газа, они мгновенно растеряют кинетическую энергию, и их температура резко упадет. В каком агрегатном состоянии вода окажется тогда? Чтобы ответить, взглянем на фазовую диаграмму воды. Из нее видно, что если температура падает до -50°C, то никакое низкое давление уже неспособно сделать ее жидкой или газообразной.
Итак, последовательность событий такова: попадая в открытый космос, вода сначала мгновенно становится газообразной, а затем замерзает в виде крошечных льдинок, заполняющих межзвездную пустоту.
Можно ли увидеть это в реальной жизни? Оказалось что да. По словам астронавтов МКС они много раз наблюдали этот эффект, когда выпускали в открытый космос… мочу из космического корабля!
Когда астронавты, сходив «по маленькому», освобождают космическую станцию от лишнего балласта и отправляют свою мочу в открытый космос, по их словам, она очень бурно кипит. А затем пар почти мгновенно переходит в фазу твердого состояния, и в конечном итоге в космосе получаются такие небольшие облака очень мелких кристаллов замороженной мочи…
Кипение в условиях низкой гравитации - забавнейшее зрелище. Но оно имеет значение не только как развлечение, а может преподнести ученым кое-какие открытия в области физики. Еще несколько десятков лет назад никто не знал, что представляет собой процесс кипения в космосе. Конечно, физики ломали голову, анализируя сложный характер кипения здесь, на Земле. Про космос же только предполагали, что зрелище будет еще более захватывающее. А ведь это важный вопрос, потому что кипение происходит не только в чайнике, но и в электрогенераторах и в системах охлаждения космического корабля. Поэтому инженерам необходимо знать, как происходит этот процесс.
(http://ic.pics.livejournal.com/masterok/50816465/1039949/1039949_original.jpg)
Вообще-то на орбите кипение представляет собой более простой процесс, чем на Земле. Невесомость аннулирует две переменных, воздействующих на кипение - конвекцию и плавучесть. Именно поэтому кипяток ведет себя в космосе по-другому. Нагретая жидкость не поднимается, а остается рядом с нагревающей поверхностью и нагревается дальше. Те области жидкости, которые находятся на некотором расстоянии от источника тепла, остаются относительно холодными. Поскольку нагревается меньший объем воды, процесс происходит быстрее. По мере формирования пузырьков пара, они не поднимаются на поверхность, а объединяются в гигантский пузырь, который колеблется в жидкости.
(http://ic.pics.livejournal.com/masterok/50816465/1040186/1040186_original.jpg)