Теория физического пространства рассматривает Вселенную как двухкомпонентную физическую среду, одна из которых включает все виды материи, а вторая – это однородная идеальная среда подобная космологическому вакууму, но с отрицательной плотностью. Такое представление позволяет объективно описать многие явления окружающего мира, в том числе и такие, природа которых до сих пор неизвестна. Постулируемая в теории отрицательная плотность является камнем преткновения в ее понимании и одним из поводов оппонентов в ее отрицании. В связи с этим необходимо более детально рассмотреть роль отрицательной плотности пространства для раскрытия наблюдаемых и до сих пор неразгаданных тайн природы.
1. Проблема симметрии материи и антиматерии
Антиматерией называют античастицы, имеющие те же характеристики что и частицы, но с противоположным электрическим зарядом. Проблема, как предполагается, в том, что на некотором этапе существования Вселенной была нарушена симметрия между частицами и античастицами таким образом, что на одну частицу приходилось один миллиард пар частица-античастица. В результате почти все античастицы аннигилировали с частицами и оставшейся миллиардной доле частиц мы обязаны своим существованием. К такой истории материи есть масса вопросов. Во-первых, античастицу нельзя считать антиматерией, так как она, как и частица, имеет положительную массу. Во-вторых, в результате аннигиляции частиц и античастиц масса не исчезает, а превращается в другие частицы или энергию. В-третьих, столь маленькая вероятность возникновения материи делает процесс ее образования очень антропоморфным, потому что образовалось ее ровно столько, сколько требуется для почти плоской Вселенной.
Зачем вообще нужна симметрия между материей и антиматерией? Исключительно для того, чтобы обосновать происхождение всего из ничего. В противном случае возникает нечто неизвестное, из которого все произошло. Это никак нельзя считать научным представлением, так как оно ничем не отличается от религиозного и прочего.
В теории физического пространства проблема симметрии решается наделением самого пространства свойствами антиматерии. Дело в том, что, задаваясь вопросом откуда берется материя, мы не задумываемся над вопросом о том, откуда берется пространство. Но если к наблюдаемым свойствам пространства добавить еще и плотность, но так чтобы при аннигиляции с материей все исчезало, то эта плотность должна быть отрицательной и равной по модулю средней плотности материи:
ρf= -ρ где ρ- средняя плотность материи.
Такая гипотеза решает не только проблему симметрии, но и однородности физического пространства, а также равномерного распределения материи в пространстве, то есть средняя плотность звезд в представительном объеме одинаковая в разных областях Вселенной.
2. Сравнение физического пространства и космологического вакуума
В фундаментальной физике космологический вакуум рассматривается как исходная абстракция, у которой есть энергия, и эта энергия обладает постоянной во времени и всюду одинаковой плотностью в любой системе отсчёта.
Любая среда под действием положительного давления сжимается, а под действием отрицательного давления растягивается. Исходя из этой очевидной истины общепринятое уравнение состояния космологического вакуума имеет вид:
P = - c^2 ρv (1)
где Р – давление, ρv - плотность вакуума, с – скорость света.
Для плотности вакуума близкой к критической, такое состояние вакуума обеспечивает скорость расширения Вселенной по закону Хаббла.
Такое же отрицательное давление можно получить с отрицательной плотностью физического пространства в уравнении состояния:
P = c^2 ρf (2)
Как известно, скорость распространения возмущений в любой среде вычисляется по формуле:
c= (dP/dρ)^1/2
Если вычислять по этой формуле скорость распространения возмущений в космологическом вакууме, то получится комплексное число. Поэтому такой вакуум не связывают с распространением света. По такой же формуле скорость распространения возмущений в физическом пространстве оказывается равной скорости света, физическое пространство является проводником света. Прочем скорость света – максимальная скорость распространения возмущений в физическом пространстве, то есть в таком пространстве материя не может превысить скорость света.
3. Природа темной энергии
Отрицательное давление в физическом пространстве объясняет причину расширения Вселенной, но не отвечает на вопрос о том, почему это давление и плотность физического пространства не изменяются во времени. А то, что Вселенная расширяется без изменения не только плотности вакуума, но и плотности материи, это неопровержимый, экспериментально установленный факт. Отвечая на этот вопрос теория физического пространства, опираясь на гипотезы и наблюдения утверждает, что любая материя постоянно излучает, то есть производит материю, соответственно она производит и эквивалентное количество физического пространства. Так как вселенная расширяется со скоростью Н (постоянная Хаббла), то любой единичный объем пространства увеличивается за одну секунду на величину 3Н. Такой же результат получил британский астрофизик Джейми Фарнс в журнале Astronomy & Astrophysics он предложил космологическую модель, в которой отрицательная масса производится с постоянной скоростью 3Н в течение всей эволюции Вселенной. Эта модель хорошо объясняет большинство эффектов, которые принято списывать на темную энергию, том числе расширение Вселенной, образование крупномасштабной структуры и т.д. Она отличается от теории физического пространства тем, в ней отрицательная масса состоит из частиц способных контактировать и взаимодействовать с обычной материей. В модели также предпринята попытка объяснить отрицательной массой и темную материю. Эти выводы требуют наблюдательного или экспериментального подтверждения. Тем не менее, модель вошла в десятку теорий, предлагающих наилучшее объяснение природы темной энергии. Отличие этой модели от теории физического пространства состоит еще и в том, что в теории физического пространства расширение Вселенной происходит ускоренно, так как вновь образующаяся материя тоже является источником материи и физического пространства.
4. Природа гравитации
В теории физического пространства гравитационное воздействие отождествляется с действием физического пространства с отрицательной плотностью ρf = - ρ. Сила тяготения F действующая на тело массой m в потоке физического пространства, по формуле Стокса, где сила жидкого трения пропорциональна скорости потока V, выражается формулой:
F= - γmV (3)
Так как масса М увеличивается на величину 3Н, скорость течения физического пространства от массы М можно представить в виде:
V = 3HM / (4πr^2ρ) (4)
Приравнивая выражение (3), (4) закону всемирного тяготения
F = - G mM/ r^2 (5)
получим выражение для γ:
γ = 4πGρ / (3H) (6)
Формула (3) с коэффициентом (6) эквивалентна закону всемирного тяготения (5) и выражает силу тяготения массы М через скорость течения физического пространства с отрицательной плотностью. Таким образом, в теории физического пространства гравитационное поле можно рассматривать как поле скоростей течения физического пространства.
Используя известное выражение для критической плотности материи в пространстве:
ρc = 3H^2/ (8πG) (7)
выражение для коэффициента можно представить в виде:
γ = Hρ / (2 ρc) (8)
5. Скорость распространения гравитации
В теории физического пространства скорость распространения гравитации равна скорости течения физического пространства и вычисляется по формуле (4). Из этой формулы следует, что эта скорость не константа, а является переменной величиной, зависящей от многих параметров.
В механике Ньютона скорость распространения гравитации предполагается бесконечной, а в теории относительности скорость гравитации равна скорости света. Задолго до них Лаплас (Лаплас П.С. «Изложение системы мира», Ленинград, «Наука», 1982) , с учетом всех факторов, показал, что если скорость распространения гравитационного взаимодействия ниже 50 миллионов скорости света, то в рамках механики Ньютона Солнечная система неустойчива и может развалиться.
Но еще до появления теории относительности немецкий физик Пауль Гербер выразил скорость распространения гравитации через аномальное смещение перигелия Меркурия и получил, что она в точности равна скорости света. Так что же на самом деле установил Пауль Гербер? Дело в том, что при выводе своих формул он считал, что скорость распространения гравитации является константой. В результате, опираясь на аномальное смещение перигелия Меркурия, он установил, что физические свойства пространства таковы, что с постоянной скоростью в ней распространяются только волны возмущений и эта скорость равна скорости света. Этот, не осознанный Паулем Гербером, факт является еще одним обоснованием уравнения состояния физического пространства (2), в рамках которой установлено, что аномальное смещение перигелия Меркурия является следствием вращения Солнца.
В теории физического пространства скорость распространения гравитации можно вычислить по формуле (4). Надо только определиться с значением средней плотности материи ρ, которая, в зависимости от разных предположений может находиться в пределах (0,05 – 1,0)ρc Учитывая, что чем больше по модулю отрицательная плотность физического пространства, тем меньше скорость потока, для нахождения минимальной скорости можно считать ρ = ρc Но даже в этом случае скорость распространения гравитации на поверхности Солнца равна 2,2х1020м/с. Это в 1012 раз больше скорости света и значительно больше ограничения Лапласа. Так как скорость убывает при удалении от Солнца по закону 1/r2, она больше ограничения Лапласа до расстояния в 10,5 млрд километров, дальше которого по Лапласу невозможно существование постоянных спутников Солнца. И это, более чем наглядно, подтверждается тем, что самая дальняя карликовая планета Эрида находится на расстоянии 10,2 млрд километров от Солнца.
Такая высокая скорость распространения гравитации никак не нарушает ограничение скорости движения материи скоростью света, так как физическое пространство с отрицательной плотностью материей не является по определению.
6. Заключение
В 1921 году в статье “Геометрия и опыт” Альберт Эйнштейн писал: “Гравитационное поле обладает такими свойствами, как если бы кроме весомых масс оно создавалось равномерно распределенной в пространстве плотностью массы, имеющей отрицательный знак. Так как эта фиктивная масса очень мала, то ее можно заметить только в случае очень больших гравирующих систем”.
Вместо фиктивной массы Эйнштейн ввел в уравнения теории относительности лямбда-член, что впоследствии назвал своей самой большой ошибкой.
А теперь выясняется, что самой большой ошибкой Эйнштейна был отказ от идеи не фиктивной, а реальной массы с отрицательной плотностью, которая не просто равномерно распределена в пространстве, а является самим физическим пространством и активным участником всех процессов в ней происходящих, а не только одной гравитации.