Многомерные пространства Вселенной
Задача определения свойств пространства и времени при произвольном распределении масс чрезвычайно трудна. Известны частные случаи решения задачи для трех тел. Для четырех тел нет даже частных решений. По этой причине в космологии применяется модель однородной и изотропной Вселенной. Такая модель изначально не свободна от парадоксов Ольберса и Шезо, рассчитавших, что в однородной и изотропной Вселенной света должно быть бесконечно много, а гравитация должна быть бесконечно велика. При бесконечно большой гравитации сила притяжения Земли становится бесконечно малой, поэтому люди и все незакрепленные на Земле предметы должны находиться в невесомости.
Любой «правильный» парадокс свидетельствует о несоответствии модели изучаемому объекту или явлению. Если гравитация не бесконечно велика, значит пространство Вселенной замкнуто. В замкнутом пространстве не все направления равнозначны. Направление, выводящее наблюдателя за пределы искривленного пространства, резко отличается от всех других доступных для него направлений. Значит, модель Вселенной не должна быть ни однородной, ни изотропной. «Разбегание» галактик требует, чтобы модель Вселенной была еще и динамичной.
Большинство ученых признает стандартную модель Вселенной, построенную на идее «Большого взрыва» и дополненную в конце XX века теорией инфляционного расширения. В стандартной модели Вселенной противоречий еще больше, чем в специальной теории относительности. Если парадоксы специальной теории относительности связаны с ее неправомерным применением, то парадоксы теории Большого взрыва связаны с применением заведомо неправильной модели Вселенной. В теории Большого взрыва разрывается цепь причинно-следственных связей, пространство рождается из ничего, Вселенная расширяется в ничем, и имеет, непонятно почему, три пространственных и одно временное измерение. Задавать вопрос о том, что было до момента рождения Вселенной - запрещено. Возможно, причинно-следственные связи и разрываются, но этот вопрос не может быть разрешен в рамках физической теории. Физики, признающие теорию Большого взрыва, вольно, или невольно признают акт Божественного Творения.
В теории Большого взрыва нарушается закон сохранения материи, поэтому она несовместима с М-теорией, ведь и в нуль обратиться не может. Сжимая пространство, мы выжимаем из него время и наоборот.
Расстояние между центрами образующих окружностей пикового тора
, (1)
ничтожно мало по сравнению с наблюдаемой Вселенной, поэтому мы можем считать моделью Вселенной сферу (рис.1,b). Масса Вселенной, вместе со всеми ее наблюдателями, как величина пространства второго измерения, равномерно распределена по поверхности сферы.
В стандартной модели Вселенной наблюдателя помещают в центр сферы, а массу распределяют равномерно по ее объему (рис.1,b). В стандартной модели Вселенная рассматривается изнутри, поэтому очень сложно определить законы движения движущегося пространства, находясь внутри этого пространства. Согласно теореме Гёделя можно создать сколько угодно внутренне непротиворечивых моделей стандартной Вселенной.
В теории многомерных пространств наша трехмерная Вселенная рассматривается из четырехмерного пространства, поэтому возможно построение единственной, но правильной модели. К тому же законы движения в стандартной модели принимают уродливый вид, примерно такой же, какой примут законы движения планет Кеплера, если записать их в геоцентрической системе Птолемея. В такой записи полностью выхолащивается физическая сущность изучаемых движений, торжествует полнейшая абстракция. Примером тому служит великое множество теорий тяготения, разработанных по образцу и подобию общей теории относительности Эйнштейна.
Рис.1 Четырехмерная (а) и трехмерная (b) модели вселенной
Из-за различий моделей наблюдатели измеряют разные расстояния. Наблюдатель стандартной модели измеряет расстояния по прямой, и полагает, что скорость расширения Вселенной равна скорости света, а максимальное измеренное им расстояние равно радиусу Вселенной . Ситуация здесь стандартная. Внутренняя неверная интуиция всегда заставляла человека помещать себя в центр мироздания. Так возникла система вращающихся прозрачных сфер Птолемея. Коперник лишил нас привилегированного положения, сделав Землю рядовой планетой, уступившей свое место Солнцу. На основе выводов Вильяма Гершеля получалось, что Солнце имеет в галактике, называемой Млечным Путем, центральное положение. Американский астрофизик Харлоу Шепли установил, что Солнце расположено вовсе не в центре Млечного Пути, а на его окраине. Так второй раз после Коперника было развенчано представление о нашем привилегированном положении во Вселенной.
Модель Вселенной теории многомерных пространств лишает нас привилегированного положения в четырехмерном пространстве. Наблюдатель, находящийся на пленке модели Вселенной, измеряет расстояния между космическими объектами по поверхности сферы, поэтому максимальное измеренное им расстояние равно , а скорость расширения равна скорости движения горизонта событий:
Мы получили динамичную, лишенную парадоксов Ольберса и Шезо модель Вселенной. При построении модели мы выполнили одно пространственно-временное преобразование, переместились в пространство четвертого измерения, и трехмерное пространство стало для нас двумерной пленкой. Таким образом, мы можем рассматривать модель Вселенной из привычного трехмерного пространства, применять к ней специальную теорию относительности и общие законы физики (3.11) (3.12) и (3.13).
Модель Вселенной можно представить структурно устойчивой уединенной волной, получившей в физике название солитона. Природа солитонов на первый взгляд вроде бы противоречит хорошо известным законам образования и распространения волн. При взаимодействии друг с другом они не разрушаются, а сохраняют свою структуру. Солитоны наблюдаются на поверхности жидкости, в атмосфере, в плазме, в лазерах и даже в нервных импульсах и в молекулярной электронике.
Солитоны в двумерном пространстве выглядят как окружности, в трехмерном - как цилиндры, а в четырехмерном - как сферы или торы. Математическое описание солитонов в четырехмерном пространстве очень сложное, но в случае Вселенной мы можем использовать простейшую модель солитона - сферу.
Любая точка 0 сферы может быть принята за центр инерциальной системы отсчета для наблюдателя стандартной модели. Наблюдатель теории многомерных пространств может принять за начало относительной для него системы отсчета любую точку окружающего модель Вселенной пространства. Имеющиеся технические средства позволяют уже сейчас определить скорость любого объекта по отношению к реликтовому излучению и таким образом ввести почти абсолютную систему координат, покоящуюся по отношению ко всей Вселенной. Наше Солнце, например, движется в этой абсолютной системе со скоростью примерно 400 км/c. Улетаем мы из созвездия Водолея, а летим в направлении границы созвездий Льва и Чаши. Наша галактика в составе локальной группы галактик движется в абсолютной системе отсчета со скоростью 600 км/c.
Движение модели Вселенной для наблюдателя абсолютной системы отсчета представляет собой обычное механическое движение расширяющейся сферы. Фактически все пространства Вселенной и фундаментальные константы совершают гармонические колебания (рис.1) Примем это утверждение за постулат, хотя для микромира его можно считать доказанным.
Расстояние до горизонта событий Вселенной:
(2)
а доступное наблюдениям расстояние:
(3)
где: - средняя скорость света от начала расширения Вселенной до момента наблюдения;
- время от начала расширения до момента наблюдения.
Горизонт событий Вселенной в настоящее время находится по (2) на расстоянии 1,68м, а наблюдаемое расстояние по (3) равно м.
При расчете было принято и . Здесь Т - период колебаний Вселенной.
Расстояние до горизонта событий всегда больше доступного наблюдениям расстояния, а скорость движения горизонта событий больше скорости света. Здесь нет никакого противоречия, ведь горизонт событий - это не материальный объект и может двигаться с любой скоростью. По этой причине мы никогда не увидим момента рождения Вселенной. По этой же причине фотографии края Вселенной практически не отличаются от фотографий ближней Вселенной.
Ускорение расширения Вселенной в точке 01:
(4)
B точке 01 расстояние , поэтому постоянный безразмерный множитель в (1.7) равен :
(5)
Именно ускоренное расширение Вселенной создает силы гравитации. Силы гравитации действуют со стороны четвертого измерения и поэтому воспринимаются нами как воздействие, осуществляемое одновременно со всех направлений. Естественное объяснение получает и реликтовое излучение, которое тоже действует сразу со всех направлений, кроме того, находят объяснение огромные энергии космических частиц. Они ниоткуда не прилетают, они возникают из вакуума, как результат взаимодействия движущейся пленки модели вселенной с четырехмерным пространством. Реликтовое излучение никоим образом не может служить подтверждением теории Большого взрыва. Реликтовое излучение подтверждает лишь, что наше трехмерное пространство движется в пространстве четырехмерном, причем движется со скоростью, равной скорости света.
Реликтовым излучением можно объяснить феномен радиоактивности. Сущность феномена радиоактивности состоит в том, что без ответа остается вопрос о том, почему одинаковые ядра элементов имеют различную продолжительность жизни, причем разность времени жизни может достигать десятков тысяч лет. Дело в том, что радиоактивные вещества, как и все объекты нашей Вселенной, движутся в абсолютной системе отсчета со скоростью света относительно четырехмерного пространства и подвергаются действию квантов реликтового излучения. Распадаются лишь те ядра, которые испытывают столкновения, поэтому продолжительность жизни ядра радиоактивного элемента становится величиной случайной, а сам процесс - спонтанным. Чтобы превратить частицу в античастицу нужно не только изменить знак заряда, (С-симметрия) но и как бы отразить частицу в зеркале (Р-симметрия, или закон сохранения четности).
В 1956 году Ли Цзундао и Янг Чжэннин обнаружили, что при слабых взаимодействиях нарушается закон сохранения четности (левая и правая симметрия, или зеркальная симметрия). Патриарх квантовой механики Р.Фейнман был настолько уверен в справедливости закона сохранения четности, что заявил: «Я ставлю ящик коньяка в споре, что Бог не окажется леворуким », но поставленные эксперименты подтвердили, что зеркальная симметрия нарушается, и с этим пришлось смириться. Впоследствии выяснилось что если в теории и эксперименте учесть движение относительно абсолютной системы отсчета, то никакого нарушения закона нет. С помощью абсолютной системы отсчета удается спасти фундаментальный закон физики - закон СР-симметрии.
Но вскоре выяснилось, что и закона СР-симметрии недостаточно для получения истинно элементарной античастицы. Оказалось, что нужно еще и изменить направление течения времени (СРТ-симметрия). Если справедлив закон СРТ-симметрии, то в нашей Вселенной должно быть одинаковое число частиц и античастиц, а этого не наблюдается. Отсутствие в нашем мире античастиц объясняется тем, что пространство и время в М-теории движутся в одном направлении. Если пространство Вселенной начнет сжиматься (изменит знак направления движения), то изменится и направление движения времени и вместо частиц мы будем наблюдать античастицы.
Наша модель Вселенной, движение которой удалось свести к обычному механическому движению, позволяет вывести закон всемирного тяготения из второго закона Ньютона.
Пусть и - обычные (не пространственные) материальные точки на поверхности сферы и пусть расстояние между ними равно .
При ускоренном движении сферы на точки и из четвертого измерения действует сила:
Умножив на получаем:
Разделим обе части полученного уравнения на :
Левая часть полученного уравнения в абсолютной системе измерения физических величин есть сила:
~~ (6)
Если , то (6) есть закон всемирного тяготения Ньютона. Таким образом, мы не только вывели закон всемирного тяготения, но и доказали равенство «тяжелой» и «инертной» массы. Равенство этих масс в общей теории относительности Эйнштейну пришлось постулировать.
Теория гравитации Ньютона дает следующее выражение для относительного ускорения двух тел:
(7)
Если , а , то и по (7) получаем:
(8)
Если в (8) подставить массу Вселенной , то
(9)
Итак, Вселенная расширяется с ускорением , а постоянный множитель в (6) в теории Ньютона равен . Следует особо отметить, что с ускорением Вселенная расширяется при наблюдении ее снаружи. Для наблюдателя, движущегося вместе с пленкой Вселенной, ускорение будет в два раза меньше.