Статья: Темная энергия – следствие неправильной модели распространения света

2. Траектория движения фотона в четырехмерном пространстве-времени осуществляется таким образом, что в каждой точке пространства-времени угол между вектором движения фотона и вектором времени в этой точке приближается к 45^О. Такой характер движения возможен, если границы Н- слоя являются непроницаемыми для частиц, в том числе и для фотона. В этом случае движение фотона осуществляется внутри Н- слоя.

Действительно, если пространство-время является физической средой (например, решеткой), в которой возможны волновые процессы, то расширение 4-х мерного шарового слоя является распространением волн упругой деформации пространства-времени. Как и у всякой волны, здесь должны присутствовать две области: область сжатия и область растяжения. Между этими областями находится переходная область, в которой напряжения минимальны и элементы среды можно считать квазисвободными. Именно эта область является наиболее подходящим кандидатом на роль Н-слоя с непроницаемыми границами. В областях сжатия и растяжения элементы решетки находятся в своих крайних положениях и лишены подвижности. Следовательно, они не могут передавать колебания дальше, и являются физическими ограничителями для распространения всякого рода колебаний за пределы Н-слоя.

Это также означает, что в нашей Вселенной (в самом кольце) движение с бесконечной скоростью, или движение в направлении обратном ходу времени, возможно (диаграммы Феймана), но только на расстояниях соизмеримых или меньших, чем ширина кольца. Всё это должно происходить на фоне перемещения (расширения) внутреннего и внешнего фронтов.

Понятно, что параметры Н-слоя должны проявляться в характеристиках микромира, хотя в настоящее время не ясно как. Соблазнительно было бы предположить, что толщина Н-слоя, каким-то образом, соотносится с постоянной Планка, определяя количество длин волн частиц, входящих во временной отрезок равный толщине Н- слоя. Однако такое предположение пока ничем не может быть подтверждено.

Большинство исследователей, рассматривающих пространство-время как некую физическую среду, считают, что вакуум это - невозмущенное состояние решетки пространства-времени, а наблюдаемая материя это - разного рода нарушения этой решетки. Решетка пространства-времени локально и сильно искривляется вокруг этих нарушений, формируя поля напряжений. В этом случае речь идет о видимой материи. В областях деформации, которые связаны с расширением пространства-времени от первичной неоднородности, и которые формируют фронты Н-слоя, порог упругой деформации не пройден и такие области не наблюдаемы, но энергия, запасенная в них должна быть весьма значительной, так как энергия, связанная с расширением Н-слоя заключена в каждой точке пространства-времени нашей Вселенной. Возможно, что именно эта энергия и соотносится с, так называемой, тёмной энергией.

Ниже рассмотрены оба варианта распространения света.

Распространение света на большие расстояния

Прямолинейное распространение света

На рис. 2 показана часть (сектор) двумерного сечения нашей расширяющейся Вселенной. Каждый отрезок дуги является линией равного времени. Отрезки дуг соответствуют разным моментам времени, отстоящим друг от друга на условную величину 0.1. За единицу принимается время с начала формирования Вселенной по настоящий момент.

Рассмотрим, из каких точек пространства-времени должен вылететь фотон, распространяющийся прямолинейно, чтобы сигнал попал наблюдателю, находящемуся в современный момент (t = 1.0), в точке B, на векторе времени T3. Этому условию соответствует, например, точка A, так как направление вылета фотона из точки A под углом 45° к вектору времени T1, на котором находится эта точка, совпадает с направлением, необходимым, чтобы попасть в точку B. Таким же условиям соответствует точка C, находящаяся на векторе времени T2. Этим условиям соответствуют и бесконечное множество других точек, которые образуют некую гиперповерхность вращения, двухмерное сечение которой обозначено на рисунке двумя последовательностями точек слева и справа от вектора времени T3.

Понятно, что с увеличением угла между вектором T3 и любым другим вектором (фактически это означает увеличение расстояния), точка вылета, для того чтобы фотон попал в точку B, сдвигается все глубже и глубже по времени. Так вектору T2 (угол 15°) соответствует точка C и время t = 0.7. Вектору T1 (угол 24°) соответствует точка A и время t = 0.5. Вектора TL и TR, отстоящие от вектора T3 на 45°, являются предельными векторами времени, которые ограничивают такое движение. Действительно, так как вектор движения фотона, вылетевшего под углом 45° из любой точки вектора TL будет параллелен вектору T3 то, следовательно, такой фотон никогда не достигнет вектора T3. То же можно сказать и про вектор TR. Таким образом, вся та часть Вселенной, которая находится за пределами векторов TL и TR, для наблюдателя, находящегося на векторе времени T3, недоступна для наблюдения во всем интервале времени от t = 0.0 до t = 1.0.

Из данных, представленных на рис. 1, следует также, что длительность принимаемого сигнала всегда больше длительности отправленного сигнала. При этом увеличение длительности усиливается неколлинеарностью векторов времени, на которых находятся точка отправления сигнала и точка приема. Действительно, если отрезок MA это - длительность сигнала, отправленного из источника, расположенного на векторе времени T1, то отрезок FB, расположенный на векторе T3, соответствует длительности принимаемого сигнала. Коэффициент увеличения длительности сигнала K_TL может быть определен, как отношение отрезков FB к отрезку AM. Используя построения, приведенные на рисунке, можно убедиться, что , где - угол между вектором времени, откуда вылетает фотон и вектором времени, где осуществляется его прием. То есть, коэффициент увеличения длительности принимаемого сигнала зависит от угла между векторами времени и, следовательно, от глубины нахождения, по времени, точки вылета.

Увеличение длительности принимаемого сигнала в точке приема, по сравнению с длительностью этого же сигнала в точке отправления, должно проявляться в виде увеличения длины волны л кванта света.

В табл. 1 приведены результаты расчета величины K_TL и относительного изменения длины волны z = Дл/л для разных значений угла и, соответственно, для разных значений времени t нахождения точек вылета. Количество знаков для каждого рассчитанного параметра определяется достижением значимой величины.

Таблица 1. Параметры линейного распространения света в четырехмерном пространстве-времени

Данные, представленные в табл. 1, прекрасно согласуются с результатами астрономических наблюдений. Так, например, известно⁸, что вспышка сверхновой в галактике с z = 0,5 наблюдается три недели, а в галактике с z = 1 - один месяц. В представленной таблице 1 значениям z = 0,5 и z = 1 соответствуют K_TL = 1.5 и K_TL = 2. Отношения этих коэффициентов соответствует пропорциям длительностей, полученным из астрономических наблюдений.

Имеются и другие важные следствия увеличения длительности сигнала в точке приема, которые следует учитывать при астрономических наблюдениях. В частности, это снижение интенсивности светового потока при увеличении расстояния. В данном случае, в месте приема происходит снижение интенсивности светового потока за счет увеличения времени поступления энергии в точку приема. Происходит рассеяние энергии во времени. Коэффициент K_SL уменьшения светового потока за счет увеличения длительности сигнала является величиной обратной коэффициенту K_TL. Данные, приведенные в табл. 1, находятся в прекрасном соответствии с результатами астрономических наблюдений⁸ за сверхновыми Ia, у которых z = 1. Эти результаты указывают на то, что причиной так называемого «аномального» снижения светимости сверхновых типа Ia, расположенных на больших расстояниях, является не ускоренное расширение Вселенной, а особенность распространения света в условиях расширяющейся Вселенной. Отсюда следует, что использовать сверхновые типа для оценки больших расстояний можно только с учетом коэффициента уменьшения светимости K_SL.

Из экстраполяции длины волны реликтового излучения (температура ~ 2,725К; длина волны в максимуме спектра равна ~ 1,9 мм) в эпоху рекомбинации (T ~ 3000К, длина волны в максимуме спектра ~ 1,8 мкм), следует, что для этих условий z ~ 1000. Это соответствует последним известным данным WMAP. Однако, радиус поверхности последнего рассеяния, рассчитанный исходя из предложенной здесь модели, существенно превышает известную величину (~380 тыс. лет) и составляет ~ 0,001 от времени существования Вселенной или ~ 14000000 лет, если принять время существования Вселенной равным 14 млрд. лет. Такое большое отличие радиуса последнего рассеяния от известных данных не должно вызывать удивления, так как ранее⁵, при расчетах, доля барионного вещества принималась равной примерно 2,4 процента. Занижение доли барионного вещества было вынужденной мерой, чтобы получить согласование с наблюдаемым временем жизни Вселенной и объяснить “аномальную” светимость сверхновых Ia. Как было показано выше, в рамках предлагаемой здесь модели занижать долю барионного вещества нет необходимости. Более того, из материалов, представленных в данной статье, следует, что принципиально не наблюдаемая часть барионная вещества Вселенной значительно превосходит её видимую часть и, следовательно, реальная плотность вещества во Вселенной должна быть во много раз больше, используемой в расчетах.

Необходимо отметить, что угол между вектором движения фотона и вектором времени в точке приема всегда меньше 45° и уменьшается с увеличением расстояния до объектов, источников света. Этот эффект практически незаметен на маленьких астрономических расстояниях, так как линия фронта расширяющейся Вселенной из-за его малой кривизны мало отличается от прямой линии. Уменьшение угла между вектором движения фотона и вектором времени в точке приема предполагает уменьшение проекции вектора скорости фотона на пространственную ось (т.е. на линию перпендикулярную вектору времени в точке измерения) вблизи точки приема. Фактически, это означает уменьшение скорости света для таких фотонов, а также изменение соотношения импульс-энергия, по сравнению с известным соотношением. Скорость света (Cn) в точке приема равна тангенсу острого угла, между вектором движения фотона и вектором времени в этой точке. Или, следуя геометрическим построениям, , где , а - угол (в радианах) между вектором времени в точке вылета и вектором времени в точке приема фотона, c - известная нам величина скорости света. В измерениях это должно проявляться как уменьшение скорости света исходящего от объектов, у которых z > 0.

В табл. 1 приведены значения коэффициента W, характеризующего уменьшение скорости света при различных значениях угла и, следовательно, различных z.

Распространения света, когда угол между вектором движения фотона и любым вектором времени, который этот фотон пересекает остается равным 45 градусов.

На рис. 2 показано двухмерное сечение нашей Вселенной, подобное тому, что и на рис. 1. Кривыми L и R обозначена совокупность точек в плоскости сечения, вылетев из которых, фотоны в состоянии достичь точки B, расположенной на векторе времени T3, в современный момент (t = 1.0). Так как, по определению, угол б между направлением движения фотона и любым вектором времени, который фотон пересекает в процессе движения, должен оставаться неизменным, то это означает, что кривые L и R являются логарифмическими спиралями. В данном случае, уравнением кривой в полярных координатах является с = exp(), так как ctg б равен единице (б = 45°). Угол , как и в предыдущих случаях, это - угол между вектором времени, на котором находится точка приема, и вектором времени, на котором расположена точка вылета фотона. В свою очередь, это означает, что коэффициент K_TS увеличения длительности сигнала в точке приема, относительно его длительности в точке отправления, также должен подчиняться экспоненциальному закону: K_{TS =} exp(). Так же как и в первом варианте, увеличение длительности сигнала в точке приема должно приводить к снижению наблюдаемой светимости объектов.