Существуют авторитетные предположения, что Вселенная не может быть открытой. Она замкнута. В замкнутой вселенной «количество пространства» ограничено количеством материи, содержащейся во вселенной. Пространство и материя неразделимы. Каждый материальный объект обладает собственным пространством. Вся Вселенная тоже материальный объект и обладает собственным пространством.
Пространство имеет плотность. Плотность собственного пространства снаружи любого массивного объекта отрицательна. Внутри сферы Шварцшильда, когда масса объекта достаточна для её возникновения, плотность собственного пространства положительна. Замкнутая вселенная ограничена сферой Шварцшильда и плотность её внутреннего пространства положительна.
Есть материальные объекты без массы покоя (электромагнитное излучение, например). Такие объекты обладают пространством только в динамике. Наличие собственного пространства это признак существования объекта.
Пространство материально. Не так важно, из чего оно состоит, но гравитационное взаимодействие можно рассматривать, как давление пространства на объекты.
Гравитационный потенциал и плотность пространства
Аналогом давления для пространства можно принять гравитационный потенциал. Как и в молекулярных средах, само по себе давление не оказывает кинетического воздействия на объекты в этих средах. Необходима разность давлений, чтобы объект приобрёл некоторый импульс или испытывал воздействие среды. Производная от давления по расстоянию должна быть не равной нулю. Разность давлений в среде между двумя её пунктами может быть вызвана разностью плотности среды в этих пунктах. Можно говорить и о плотности физического пространства.
Есть средняя плотность пространства Вселенной в области нашего существования. Эта плотность положительна. Каждый материальный объект снижает плотность окружающего пространства, поскольку объекты вселенной имеют собственные пространства отрицательной плотности.
В следующей формуле плотность пространства в окрестностях массивного объекта — ρ, средняя плотность пространства Вселенной — ρ0, расстояние от центра масс объекта — R, rM — гравитационный радиус объекта при его массе M.
Чем больше расстояние R от объекта тем меньшее изменение в среднюю плотность пространства Вселенной он вносит.
Если объект представляет собой чёрную дыру, то на расстоянии равном гравитационному радиусу массы
плотность пространства становится равной нулю.
В глубине чёрной дыры плотность пространства положительна, как и в глубине нашей Вселенной.
Гравитационный радиус для большинства объектов Вселенной значительно меньше геометрических размеров этих объектов (всего 0,884 см.для Земли), и плотность пространства вблизи любого объекта положительна, но меньше средней по Вселенной.
Гравитационный потенциал, подобно давлению среды, может быть определён через плотность пространства.
Средний гравитационный потенциал Вселенной в области нашего существования равен квадрату скорости света.
Гравитационное взаимодействие может быть определено через производную гравитационного потенциала по расстоянию от центра масс гравитирующего тела.
Вычислив производную по плотности, подставив значение r_M и заменив массу гравитируемого тела произведением площади эффективного взаимодействия на коэффициент связи k_S, получим закон всемирного тяготения выраженный через массу гравитирующего тела, плотность пространства и площадь эффективного взаимодействия гравитируемого тела.
В отличие от известной формулы, здесь вместо массы одного из объектов его площадь эффективного взаимодействия. Формула даст результат равный тому, что даёт известная формула Ньютона, если k_S=0,5 м^2/кг.
В системе СИ эффективная площадь объекта массой один килограмм равна половине квадратного метра (радиус этой площади 0,4 метра). Реальные габариты массы могут быть меньше. Эффективные площади частиц составляющих массу складываются.
Несмотря на эмпирически определённую эквивалентность инертной и гравитационной масс, разница между ними есть, но не численная. Гравитационная масса оказывает действие на инерционную массу.
Сама инерционная масса возникает при взаимодействии составляющих её частиц с полем Хиггса. Можно рассматривать Sm, как суммарное эффективное сечение взаимодействия частиц массы с полем Хиггса.
Сфера Шварцшильда
Гравитационный радиус rmg определяется гравитационной массой, а эффективный радиус взаимодействия rm определяется инертной массой.
Радиус Шварцшильда (гравитационный радиус) в полученных формулах никак не ограничивает возможность пересечения сферы Шварцшильда материальными объектами. Но на сфере Шварцшильда плотность пространства нулевая. Это значит, что сфера Шварцшильда ограничивает (разделяет) внешнее и внутреннее пространство чёрной дыры.
Ни один физический объект не может перемещаться вне физического пространства. Для того, чтобы преодолеть поверхность сферы Шварцшильда необходимо изменить гравитационный потенциал на этой поверхности. Обычные объекты обладают малым потенциалом, и поверхность сферы Шварцшильда может слегка исказиться, но не пропустит объект через себя.
Другую картину можно увидеть, когда сближаются две чёрные дыры. Две сферы Шварцшильда в этом случае образуют отверстие, соединяющее внутренние области встретившихся чёрных дыр.
Для обычных (малых) объектов вблизи чёрной дыры действуют ещё некоторые ограничения. Существование вещественной материи возможно только в некотором диапазоне потенциала пространства. Значительное снижение гравитационного потенциала приводит к снижению темпа всех процессов внутри вещественного объекта. Это приводит к деградации структуры вещества, распаду на элементарные частицы, а затем и к превращению в излучение.
При нулевой плотности пространства невозможно распространение даже электромагнитных волн. Скорость света вне пространства (без среды распространения) равна нулю.
С точки зрения объекта стремящегося к сфере Шварцшильда изменяется метрика пространства. Пространство как бы расширяется для этого объекта. Для преодоления сантиметров с точки зрения внешнего наблюдателя, требуется преодолеть километры с точки зрения объекта.
Излучение, как и любая материя, не может попасть в зону с нулевой плотностью. Неравномерное с глубиной увеличение длины волны приводит к искривлению траектории света, как в преломляющей среде. Происходит отражение излучения от сферы Шварцшильда при самом незначительном отклонении траектории от нормали к поверхности сферы Шварцшильда. Отражение может происходить с большой задержкой.
Если Вселенная представляет собой чёрную дыру, то попытка приближения к её «границе» изнутри приведёт к распаду вещества и отражению излучения от границы. Достичь сферы Шварцшильда Вселенной с внутренней стороны могут только имеющие крайне малую массу частицы типа нейтрино. Их малая энергия приведёт к образованию излучения с малой энергией (теплового вида, которое мы наблюдаем в виде реликтового излучения).
Вселенная
Равенство эффективного и гравитационного радиуса наступит при условии, когда размеры объекта приближаются к размерам Вселенной. Масса такого объекта:
Для такой массы эффективный радиус взаимодействия равен гравитационному радиусу. Плотность этой массы невелика, а внутри неё, как и в нашей Вселенной, может быть жизнь .
Интересно, что эта масса равна 8,95*10^52 кг, что близко к оценкам массы Вселенной учёными, учитывающими наличие тёмной материи.
Радиус полученной вселенной 1,19*10^26 м. Или 1,26*10^10 световых лет – 12,6 миллиардов световых лет.
Масса Земли 5.97*10²⁴ кг. Радиус эффективного взаимодействия для Земли 550,2 миллионов километров. До солнца 150 миллионов километров.
Масштабы
Радиус площади эффективного взаимодействия вполне адекватно связан с космическими масштабами Земли.
Для массы человека (считаем массу равной 80 кг) радиус площади эффективного взаимодействия 3,57 метра, что вполне согласуется с масштабами жизни человека. Для килограммовой гири радиус площади взаимодействия 40 см.
Масса в единицах длины радиуса поверхности эффективного взаимодействия получает квадратичный масштаб, который хорошо согласуется со свойствами нашего восприятия окружающего мира.
Интерес может представлять и то, что для элементарных частиц радиус эффективного гравитационного взаимодействия меньше их геометрического радиуса, определённого физиками. Для электрона при классическом радиусе 2,8*10^-15 м, радиус эффективного взаимодействия 4,787*10^-16 м. Возможно, что радиусом площади эффективного гравитационного взаимодействия определяются границы мега, макро, микро мира. Для мега мира гравитационный радиус сравним с радиусом эффективного взаимодействия. Для микро мира геометрический радиус сравним с радиусом эффективного взаимодействия.
Требуется ли гравитон для описания гравитационного взаимодействия?
В гидро и газодинамике нет никаких других переносчиков взаимодействий кроме самой среды и присутствующих электромагнитных полей. Аналогично и для пространства. Гравитация это динамическое проявление пространства, в котором не требуется иных переносчиков взаимодействий, кроме самого пространства.
Гравитационное поле, в отличие от электромагнитного, не существует, как некоторая сущность. Если и обнаруживаются гравитационные волны, то это волны возмущения самого пространства. Гравитация и пространство — разные названия для одного явления.
Все прочие проявления материального мира существуют только в пространстве вселенной и имеют собственное пространство. Пространство может быть прерывным, как это было рассмотрено для поверхности сферы Шварцшильда. У поверхности этой сферы нет толщины, поскольку внутри этой поверхности пространство отсутствует.
Остаётся вопрос о структуре пространства. Что определяет положительность или отрицательность его плотности? Возможно, что представление об эфире может помочь в решении этих вопросов. Но и эфир в таком понимании не может быть бесконечной средой для вмещения материи. Возможно, что и эфир следует рассматривать как синоним физического пространства, как свойство материи.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать