Реликтовый Фон и Великое Объединение

Сейчас мы попытаемся сделать еще один маленький шаг на пути к объединению гравитации с тремя другими, уже объединенными взаимодействиями: электромагнитным, слабым, сильным. В результате мы получим точное значение температуры реликтового фона, и получим дополнительные доказательства в пользу того, что гипотезы, заложенные в основу этой работы, верны.

Разделим массу Вселенной на две равные части и разнесем её на полюса N и S. (В замкнутой модели существует еще шесть полюсов, и мы могли бы с равным успехом разнести эти две половинки массы Вселенной  на любую другую пару противоположных полюсов.)

Эти две массы взаимодействуют по закону Ньютона. Силовые линии гравитационного взаимодействия проходят через всю Вселенную, и напоминают меридианы земного шара. Вообразите два кораблика, связанных резиновыми канатами-меридианами. Один из них находится корабль на Северном полюсе, а другой - на Южном. Корабли хоть и тянут друг друга, но ускорения не получают. Меридианы, силовые линии гравитации, пытаются разорвать кораблики на части.  

Мысленно разрежем все канаты по экватору, соединим динамометрами. Показания динамометров в сумме дадут:

F = G (M/2)² / (2L)². (1)

L - расстояние от полюса до экватора.

L = R(p/2), (2)

R - радиус кривизны Вселенной.

В случае Вселенной экватором является не линия, а поверхность. Площадь этой поверхности есть:

S = 4pR². (3)

Разделив силу на площадь, мы получим отрицательное гравитационное давление, которое стремится коллапсировать Вселенную внутрь.

p = -F/S = - G M² / R⁴ / p³/16. (4)

Используя M = rV, V=2p²R³, получим:

p  = - G r² R² p/4. (5)

Гравитационному коллапсу противостоит фоновое (реликтовое) излучение Вселенной. Нам нужно вычислить его температуру, необходимую для удержания Вселенной.

Силовые линии гравитации в нашем воображаемой случае давят на поверхность гиперсферы неоднородно. На полюсах они оказались расположены гуще, чем на экваторе. Следовательно, мы должны задать аналогичное распределение лучам света, а уже после приведения к равенству, разбросать излучение однородно и получить температуру.

Помещаем на полюса два источника света. Давление света на поверхность раздела будет:

p = n 2 i / S,

где: n - количество фотонов выбрасываемых источником ежесекундно;
число "2" появляется из-за того, что фотон, проходя пол-Вселенной меняет импульс на противоположный, то есть, импульс, переданный метрике за пол-оборота равен удвоенному импульсу фотона;
i - импульс одного фотона.

Энергия фотона: E = i c.
Мощность источника: W = E n.

Тогда давление: p = 2W / (S c)

Вселенная заполнится фотонами за время:

T = pR / c.

За это же время источники выработают энергию:

Q = WT.

Тогда давление: p = 2 Q / (p R S)

Извлечём отсюда выработанную энергию:

Q = p  p R S / 2.

С другой стороны выработанная энергия есть произведение удельной энергии на объем.

Q = Vu. V=2p²R³.

u = Q / (2p²R³).

u = p  p R S / 2 / (2 p² R³).

u = p  S / (4 p R²).

u = p.

Потрясающе!
"Напрямую" свет дает давление, равное трети от удельной энергии (p=u/3), а в замкнутой Вселенной мы получаем: u = p. Но это не "прямое" давление, а давление на метрику; то есть, не на вещество, находящееся в пространстве, а на само пространство. Может, именно эту магическую среду искал Эйнштейн, для которой давление равно удельной энергии.

Итак, приравнивая по модулю отрицательное гравитационное давление и удельную энергию реликтового фона (p = u), мы приближаемся к температуре РФ.

Используя (5) запишем:

u = G r ² R²  p/ 4. (6)

И какую же плотность брать?

А теперь великий момент! Мы подходим к объединению сил!

Постулат: Относительная плотность Вселенной W есть нормированный гравитационный заряд. Его квадрат есть константа гравитационных взаимодействий при энергиях Grand Unification:

W² = a_gr
a_gr = a_w = a_s = (8/3) a_em.

Коэффициент 8/3 перед бегущей константой электромагнитных взаимодействий тоже появляется из-за нормировки электрического заряда. Подробнее о происхождении (8/3) см.: Л.Б. Окунь. Физика элементарных частиц. М. Наука. 1988. Стр.92-94.

Проверим наш постулат. Если расчетная температура совпадет с наблюдаемой, то мы на верном пути.

Итак, W есть относительная плотность, то есть, отношение действительной плотности Вселенной к её критической плотности.

Следовательно, действительная плотность Вселенной есть:

r =   W r_c.

Критическая плотность определяется по формуле:

r_c = 3H² / (8pG),

где: H - константа Хаббла.

Согласно нашему постулату:

W = (a_gr)^1/2,

или через постоянную тонкой структуры:

W = ((8/3)a_em)^1/2

Тогда действительная плотность:

r = 3H² / (8pG) * ((8/3)a_em)^1/2

Подставим это в (6) для удельной энергии РФ:

u = G r ² R²  p/ 4. (6)

u = 3/G H⁴ / (32p) a_em R² . (7)

После сокращений и учитывая, что в нашей работе константа Хаббла есть угловая скорость света: H = c /(2pR).

u = 3/G * c²H² / (128p³) a_em  . (8)

Все величины входящие в эту формулу хорошо известны, за исключением константы Хаббла.
Но она давно определена в нашей работе, исходя из системы уравнений:

N² = n_max / n_min
N² = ap df.

Где, N - корень из большого числа Дирака.
n_max - комптоновская частота протона;
n_min - константа Хаббла, H.
df - отношение электрической и гравитационной сил для электронов.

Подставляя данные, получим удельную энергию реликтового фона, u. А зная удельную энергию РФ, получаем его температуру:

T = (u c / 4 / s)^1/4 .

где: s - постоянная Стефана-Больцмана.

Таким образом, получаем температуру РФ:

T = 2.72832 +/- 0.00010 К.

Это значение находится в хорошем согласии с наблюдательными данными: T = 2.728 +/- 0.004 К, и по более свежим данным: T = 2.725 +/- 0.001 К. Учитывая, что мы получили эффективную температуру фонового излучения, приходим к выводу, что наш результат прекрасно согласуется с наблюдательными данными.

Кроме того, этот метод доказал, что значение константы Хаббла, найденное в этой работе раньше, получает новое подтверждение:

H = (2,37565 +/- 0.00035)*10^-18 1/с, или:
H = (73,305 +/- 0.011) км/с/Мпк.

Наблюдения дают:
H = 50 -100 км/с/Мпк, по данным до 2000-го года.
H = 72 +/- 8 км/с/Мпк, Final Results from the Hubble Space Telescope, 2000.
H = 73 +/- 5 км/с/Мпк, WMAP, CBI, ACBAR, 2003.
H = 73 +/- 3 км/с/Мпк, WMAPext+2dF, 2003

Вывод.

Константы всех фундаментальных взаимодействий действительно сходятся при высоких энергиях, и сегодня, 7 февраля 2003 года, в их число включена гравитационная константа a_gr. Нормированным гравитационным зарядом является относительная плотность вещества Вселенной W.

Близкие темы: Реликтовое Излучение = - Тёмная Энергия.
Alpha-метод и константа Хаббла.

К другим разделам Космической Генетики

Страница создана 8 февраля 2003 года.

Иван Горелик

Экстренная вставка, 2009.

Внимание! Магнитный капкан Дьявола!

Научные деятели, кричащие о безопасности мощных коллайдеров, уже совершили преступление. Наша Земля уже могла быть взорвана 21 сентября 2008 года, но за два дня до первых столкновений коллайдер вышел из строя.

На повторное везение не рассчитывайте.
Действуйте!

Что нам даст LHC: частицу Бога, или магнитный капкан Дьявола?

Расчет магнитной дыры.

Размножение цивилизаций.

Аргументы.

Новости, ссылки, сбор средств на создание Живого Щита.

Конец экстренной вставки, 2009.

Небольшой комментарий к статье^[1] Старкмана и Шварца
ХОРОШО ЛИ НАСТРОЕНА ВСЕЛЕННАЯ?

Мой текст - прямой шрифт, Стакман и Шварц - наклонный.

Таинственное несоответствие между теорией и наблюдениями "музыки" космического микроволнового фона напоминает то, как если бы инструменты в большом оркестре играли невпопад. Пока не ясно, ошибочны ли наши наблюдения, или Вселенная сложнее, чем мы думали.

Конечно же будет несоответствие, ибо теория Большого Взрыва ошибочна и ложна.

Согласно модели IλCDM, инфляция была периодом чрезвычайно ускоренного роста, который начался в первые же доли секунды после рождения Вселенной и закончился вспышкой излучения, благодаря которой Вселенная настолько велика, именно в такой мере заполнена веществом и так близка к однородному состоянию. Модель объясняет также, почему Вселенная не вполне однородна: потому что случайные квантовые флуктуации плотности энергии были раздуты до размера скоплений галактик и даже еще больше.

Вселенная в целом не расширяется и не раздувается. Если температура в комнате равна 20^оС, то пространство комнаты будет заполнено излучением. Зная температуру, мы можем определить частоту, соответствующую максимуму в спектре данного излучения. Замкнутая Вселенная стенок не имеет. Она безгранична, но конечна. И в ней, также как и в обычной комнате существует тепловое электромагнитное излучение. Спектр реликтового излучения соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 кельвина^[2]. Его максимум приходится на частоту 160,4 ГГц (микроволновое излучение), что соответствует длине волны 1,9 мм.

В 1965 г. Арно Пензиас (Arno Penzias) и Роберт Вильсон (Robert Wilson) из Bell Laboratories первыми обнаружили реликтовое излучение и измерили его температуру.

А первое достаточно надежное измерение температуры Вселенной сделал Редженер (Regener) в 1933г^[2]. Измерение произведено косвенным методом и дало 2.8 K. Об этом факте сторонники теории Большого Взрыва умалчивают.

Сегодня ученые заняты выявлением флуктуаций, т.е. различий в температуре (анизотропия) данного излучения, приходящего от разных областей неба. Они и отражают флуктуации плотности в ранней Вселенной.
В 1992 г. спутник COBE (Cosmic Background Explorer) впервые измерил эти флуктуации; позже спутник WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) помог составить карты с высоким разрешением.

Микроволновое изображение неба получено спутником WMAP в K-полосе (23 ГГц, вверху), W-полосе (94 ГГц, внизу) и в трех других полосах спектра (не показаны). Полная небесная сфера в проекции представлена эллипсом, как географическая карта. Горизонтальная красная область - излучение Млечного Пути. Подобное излучение переднего плана изменяется с переходом от одной полосы спектра к другой, что позволяет отделять его от фонового реликтового излучения.

В 2003 г. Анжелика де Оливейра-Коста (Angelica de Oliveira-Costa) и Макс Тегмарк (Max Tegmark) из Пенсильванского университета, Матиас Залдарряга (Matias Zaldarriaga) из Гарвардского университета и Эндрю Гамильтон (Andrew Hamilton) из Колорадского университета в Боулдере заметили, что направления главных осей квадрупольной и октупольной мод очень близки друг к другу и имеют дефицит амплитуды. А ведь большинство инфляционных моделей предсказывает, что между этими модами не должно быть ничего общего.

В том же 2003 г. Ганс Эриксен (Hans Kristian Eriksen) и его коллеги из Норвежского университета в Осло выявили совпадение направлений. Они разделили небо на всевозможные пары полушарий и вычислили относительную амплитуду флуктуаций на противоположных половинках неба. Результат работы полностью противоречил стандартной инфляционной космологии: многие пары полушарий очень сильно различались по спектру мощности. Но самым неожиданным оказалось то, что пара наиболее различающихся полушарий оказалась в точности разделена эклиптикой - той плоскостью, в которой лежит орбита Земли вокруг Солнца.

Это стало первым указанием на то, что флуктуации реликтового излучения, которые считались в основном космологическим и, хотя и с некоторой примесью неоднородностей галактического излучения, на самом деле существенно "загрязнены" излучением Солнечной системы.

Тем временем один из нас (Старкман) вместе с Крэгом Копи (Craig Copi) и Драганом Хатерером (Dragan Huterer) из Университета Западного резервного района в Кливленде, шт. Огайо, развил новый метод представления флуктуаций реликта в векторной форме. Это позволило нам (Шварц, Старкман, Копи и Хатерер) проверить прогноз о том, что флуктуации реликта не должны быть связаны с особыми направлениями во Вселенной.

В 2004 г. мы нашли также и неожиданные корреляции, подтвердившие результаты Оливейра-Коста и ее коллег. Некоторые из векторов оказались лежащими почти в плоскости эклиптики и расположенными неожиданно близко к точкам равноденствия - тем двум точкам, где проекция земного экватора на небесную сферу пересекается с эклиптикой. Те же самые векторы оказались ориентированы подозрительно близко к направлению движения Солнца во Вселенной. Другой вектор лежит очень близко к плоскости Местного сверхскопления галактик, называемой сверхгалактической плоскостью.

Каждое из данных совпадений имеет вероятность случайной реализации не более 1/300. И, несмотря на то, что они не полностью независимы друг от друга, вероятность их совместной случайной реализации заведомо меньше, чем 1/10000 (без учета странных свойств мультиплетов низкого порядка).

ОРИЕНТАЦИЯ ПЕРВЫХ ДВУХ МУЛЬТИПОЛЕЙ
Квадруполь (синий) и октуполь (красный) должны быть ориентированы случайно, но вместо этого они тяготеют к точкам равноденствия (пустые кружки) и к направлению движения Солнечной системы, определенному осью диполя (зеленые точки). К тому же их оси лежат близ плоскости эклиптики (фиолетовая линия). А две из них находятся в плоскости Сверхгалактики, объединяющей нашу Галактику, соседние с ней звездные системы и их скопления (оранжевая линия). Вероятность случайного совпадения данных направлений - менее 1/10000.

Потрясающее совпадение! Невольно вспоминается мое достаточно старое предсказание. Вот кусочек со страницы Предсказания 1998:

1.Мы видим Солнце с двух сторон одновременно.

Предположим, что мы можем выдерживать любые перегрузки при ускорении. Пренебрежём также следствием Космической Генетики, о том, что мы можем быть "сожжены" получаемым теплом при сверхвысоких ускорениях. Итак, мы стартуем с поверхности Земли в направлении от Солнца с умопомрачительным ускорением, сравнимым тому, которое испытывают заряженные частицы в ускорителе. При этом, уже на недалеком расстоянии от орбиты Земли, вследствие эффекта Доплера, все наблюдаемые звёзды будут стягиваться к точке, соответствующей направлению нашего движения.

Угловые размеры Солнца, остающегося позади, будут не уменьшаться, а увеличиваться, при условии, что наше ускорение действительно грандиозно, то есть на небольшой пройденный путь мы имеем большое значение эффекта Доплера, и аберрации, - изменение угла между направлением движенния и направлением на объект при переходе из одной системы отсчета в другую. Таким образом, ускорение должно быть таким, чтобы при небольшом пройденном расстоянии, была приобретена скорость, при которой бы угловые размеры диска Солнца преобразовались со значения w к значению j = 4p-w. То есть, всё Солнце занимает весь небосвод, за исключением небольшого диска, впереди по направлению нашего движения. Оказывается, что в этом диске теперь будут сконцентрированы все звезды и их излучение получит такое смещение, что они будут в гамма диапазоне. В этом же диске сконцентрируется все реликтовое излучение, и оно будет выдавать спектр температурой, выше температуры Солнца. Растянутое же Солнце, наоборот, получит такое красное смещение, что будет представлять собой реликтовый фон. Поверх этого реликтового фона будут рассыпаны новые звезды и галактики, происхождение которых см. в предсказании 4. Новая пространственно-временная кривизна будет в точности такой же, как и до ускорения, за исключением зеркального отражения картинки сзади на перёд. То есть, некоторое подобие воронки будет не сзади, а спереди, поскольку заднюю воронку мы растянули на весь небосвод, и она распрямилась до состояния, подобному стартовому виду геометрии наблюдаемой Вселенной. Изменение модуля и направления силы гравитации, соответствующее кривизне, показано на рисунке векторами фиолетового цвета. Как видим, в результате грандиозного ускорения мы переходим через некоторый потенциальный барьер, где сила притяжения к Солнцу в его нынешнем виде, меняет направление в противоположную сторону. Но уже к новой звезде, которую мы наблюдали раньше в виде реликтового излучения, растянутого на весь небосвод.

Но это была через чур надуманная гипотеза 1998 года. А вот какой вывод о результатах наблюдений дают Глен и Доминик:

У космоса сложная топология. Если Вселенная конечна и обернута вокруг себя, подобно кренделю, то колебательные моды в ней должны быть совсем иными. Мы могли бы "на слух" распознать форму Вселенной, как мы отличаем, скажем, звон церковного колокола от завывания ветра. При этом нижние тона - крупномасштабные флуктуации - наиболее чувствительны к форме (и размеру) Вселенной. Наша Вселенная могла бы иметь сложную топологию, но быть раздутой инфляцией настолько сильно, что все особенности топологии "убежали" за горизонт и стали почти неразличимыми.

Надеюсь, понятно, почему я выделил жирным в их тексте слова "конечна и обернута вокруг себя подобно кренделю".

1. Г. Старкман, Д Шварц. ХОРОШО ЛИ НАСТРОЕНА ВСЕЛЕННАЯ? "В МИРЕ НАУКИ" 2005 № 11.
2. Реликтовое излучение. Википедия.
3. History of the 2.7 K temperature prior to Penzias and Wilson, http://www.dfi.uem.br/~macedane/history_of_2.7k.html