1. Джеты - могильщики теории относительности
Джеты (струи) — тонкие вытянутые структуры, исходящие из центров активных галактик, квазаров, нейтронных звёзд и некоторых других космических объектов.
В 1949 г. были обнаружены мощные источники космического радиоизлучения рядом с относительно слабыми источниками оптического излучения — далекими галактиками. Морфологическими особенностями этих излучений, названных радиогалактиками и квазарами, являются ядро, протяженные структуры, горячие пятна и джеты (Кембави, Нарликар, 1998).
Вывести наблюдения на качественно новый уровень удалось методами интерферометрии со сверхдлинными базами, особенно после запуска в 2011 году российского спутника «Спектр-Р» на высокоапогейную орбиту. Впервые за всю историю астрономических наблюдений удалось достичь невероятного углового разрешения — до миллионных долей секунды.
Практически во всех обзорах отмечается, что механизмы, вызывающие появление джетов и определяющие их состав, до сих пор не вполне понятны. Чем больше астрономы узнают об устройстве джетов, тем более странными они кажутся.
Астрофизическая струя — это астрономическое явление, при котором ионизированная материя с высокой скоростью выбрасывается из астрономического объекта в виде пары узких потоков, ориентированных вдоль оси вращения объекта. Длина некоторых джетов может составлять миллионы парсеков. Когда скорость вещества в струе приближается к скорости света, то его поведение астрономы описывают методами теории относительности (ТО). Считается, что джеты возникают в результате динамических взаимодействий внутри аккреционных дисков, когда при их вращении образуется запутанное магнитное поле.
Всё здесь замечательно, кроме того, что механизм образования запутанного магнитного поля сам по себе, мягко говоря, неочевиден.
Почему именно аккреционные диски считаются источником джетов? Дело в том, что наиболее характерно возникновение джетов на оси объектов, которые астрофизики называют «чёрными дырами» (ЧД).
Впервые решение уравнений общей теории относительности (ОТО) для сверхмассивных космических объектов (СКО), называемых в ОТО «чёрными дырами»,получено Шварцшильдом (1916 г.), а в 1963 г. Керром получены уравнения для быстро вращающихся ЧД. Согласно этим уравнениям, при наблюдении «издали», т.е., с точки зрения любого реального наблюдателя, вещество не может пересечь границы ЧД, называемые горизонтом событий ни в ту, ни в другую сторону. В решениях Керра может быть два горизонта – внутренний и внешний, или ни одного – «голая сингулярность».
Британский математик Роджер Пенроуз получил нобелевскую премию 1920 года по физике за доказательство того, что из ОТО неизбежно следует существование ЧД. Уравнения ОТО в промежутке между внешним и внутренним горизонтами Керра приводят к экзотическим следствиям, которые Пенроуз назвал «другими Вселенными». Там может быть и антигравитация, и встреча наблюдателя с самим собой в прошлом/будущем времени. Как говорится – без комментариев.
Хотя астрофизики слукавили и допустили, что ЧД всё же может поглощать вещество (пропускать его «в ту сторону»), но ещё больше нарушать идеологию ОТО и допускать, что ЧД может выбрасывать из себя мощные струи (джеты), они пока не готовы, поэтому и списывают всё на аккреционные диски. Пропускание вещества «в ту сторону» означает, что природа всё же «немножечко не относительна», но говорить об этом не положено. Насколько «немножечко»?
В аккреционных дисках действует «почти обычная» физика и притянуть сюда «другую Вселенную» у теоретиков пока что не получается.
Если аккреционный диск – это вихрь, в центре которого дыра, то втягивание вещества в эту дыру проще всего должно происходить именно по оси вихря, где этому втягиванию не мешают центробежные силы от вращения с околосветовыми скоростями. То-есть, по этой логике в центре вихря должны быть антиджеты!
Тут вспоминается:
«Эх, ребята, всё не так!
Всё не так, ребята!».
В статье «Мифы общей теории относительности (ОТО)» https://dzen.ru/a/aFQZXBXfgVlXjdLu?share_to=link отмечено, что при составлении уравнений ОТО не учтен закон Гука, не допускающий сжатие вещества в точку. В дальнейшем этот закон был подтверждён уравнением (принципом неопределённости) Гейзенберга, не допускающим сжатие волнового пакета в размер, меньший комптоновского. Никакой сингулярности ни в центре сверхмассивных космических объектов (СКО), ни на других расстояниях от центра быть не может. Представления о ЧД ложны и недопустимы с точки зрения квантовой механики. Само название ЧД не соответствует физике СКО. Физических «чёрных дыр» не существует.
1. Немного теории
Читатели, которые хотят быстрее понять суть статьи, в первом чтении могут пропустить этот раздел.
Уравнения общей теории относительности основаны на ложном представлении об инвариантности так называемого интервала Минковского ds при переходе с одной произвольной ИСО в другую произвольную ИСО’:
где dt, dt' и dr, dr' – дифференциалы времени и радиуса-вектора одних и тех же близких событий в ИСО и ИСО’,
c – скорость света.
Уравнение (1м) записано в псевдоевклидовой метрике Минковского, но его смысл сохраняется при записи в криволинейной псевдоримановой метрике, в которой написаны уравнения Эйнштейна.
Ложность инвариантности (1м) была замечена, по-видимому, ещё Пуанкаре, см. «Пуанкаре и основания ОТО» https://dzen.ru/a/ZYcJuuEygRpWSZct?share_to=link . Пуанкаре придерживался в своих работах представления об абсолютном пространстве, независимо от того, доступно оно для наблюдения или нет. И хотя он понимал, что наблюдатели в различных системах отсчёта найдут одно и то же значение для скорости света, это соглашение, эта инвариантность были для Пуанкаре всего лишь искусством измерения, см. Голдберг С. Молчание Пуанкаре и теория относительности Эйнштейна. Роль теории и эксперимента в физике Пуанкаре. Эйнштейновский сборник 1972. М.: Наука, 1974. 341-358 C. http://alexandr4784.narod.ru/goldberg.htm.
Ложность инвариантности ds легко установить непосредственным анализом (1м), см. 4. Добавления в конце статьи.
Следующий известный факт – публикация Игла в 1938 году [1] и диссертация Тангерлини 1958 г. Следует отметить, что многие публикации остались неизвестными широкой публике, но я думаю, историки разберутся в приоритетах.
Согласно теории Игла-Тангерлини, абсолютная система отсчёта служит исходной системой отсчёта для всех электродинамических расчётов и, как показала практика, также и других расчётов быстрых движений. При этом интегралом движения при переходе из ИСО1 в ИСО2 служит величина:
где dt10, dt20 – дифференциалы показаний собственных часов ИСО1 и ИСО2 за одинаковый промежуток времени dt0, измеренный в АСО,
dr10, dr20 – перемещения ИСО1 и ИСО2 в АСО за время dt0.
В теории Игла-Тангерлини (ТИ) масса движущегося тела m зависит от скорости движения v в АСО:
m = m0/ √(1 - v ²/c ²) (2)
где m0 – масса этого тела при v = 0 (в АСО!).
Формула (2) для АСО была известна за четверть века до публикации Эйнштейна (Д. Д. Томсон 1881 г.).
Внешне формула (2) похожа на формулу Эйнштейна для релятивистской массы, однако, по сути, они глубоко различны: формула Эйнштейна написана для произвольной ИСО и, в сущности, даёт произвольный результат.
Формула Томсона вместе с уравнением:
E = mc ² (3)
отражает закон сохранения энергии и подтверждена в огромном количестве процессов ядерной физики.
Посчитаем динамику движения (свободного падения) пробной частицы массы (2) в гравитационном поле.
Согласно закону Ньютона, сила F притяжения двух тел с массами, соответственно, M и m равна:
F = GMm/r² (4).
Эта сила при перемещении тела m на расстояние dr производит над ним работу, вызывая изменение его кинетической и внутренней энергии dE = c²dm:
c²dm = - GMmdr/r² (5).
Решая дифференциальное уравнение (5), получим:
m = m0exp(GM/c²r) (6),
где m0 – исходная масса при r → ∞.
Вопрос о возможности существования сверхмассивных объектов, тормозящих даже излучение света, обсуждался Мичелом и Лапласом ещё в конце XVIII века. Однако Мичел не мог знать, что масса любых тел при увеличении скорости меняется согласно (2)
При радиусе Мичелла (так называемом горизонте событий ОТО)
rg = 2GM/c² (7)
масса возрастает всего-то до
mg = m0√e = 1.65 m0,
а скорость покоящейся на бесконечности частицы от 0 до ~0.8c.
Формула (6) действует в пустоте. При встрече пробного тела с веществом аккреционного диска и самого СКО будут действовать законы межмолекулярного и квантовомеханического взаимодействия. Этот процесс описан в статье «Чёрные дыры и соотношения Гейзенберга», 2015 г. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/14517.html
Как уже здесь отмечалось, теория ЧД создавалась, исходя из возможности существования элементарных частиц нулевого размера. Между тем, уже во вводных главах квантовой механики показано, что в тех полях, потенциальная энергия которых стремиться к -∞ медленнее, чем -1/r², частица никогда не падает на дно (r = 0). Изо всех силовых полей частицы, которая должна была бы гипотетически стать центром будущей “чёрной дыры”, гравитационное поле – самое слабое, его потенциал стремится к -∞ пропорционально -1/r, да ещё с очень маленьким коэффициентом.
Конкретные цифры по динамике предельного сжатия можно получить из соотношения Гейзенберга
Δx•Δp ≈ ħ (8),
которое называется соотношением неопределённости, хотя правильней было бы называть его уравнением состояния квантового вещества.
Здесь
Δx - неопределённость координаты;
Δp - неопределённость импульса частицы p;
ħ = 1.05*10 ̄³⁴ Дж*сек - постоянная Планка-Дирака.
Для трёхмерного объёма
Δx³•Δp³ ≈ ħ³ (9).
Неопределённость импульса равна разности пределов изменения самого импульса и не может быть больше 2p. При сжатии частицы неопределённость импульса и сам импульс увеличиваются до ультрарелятивистских величин порядка mc, где m - полная масса частицы. Сжатие частицы вначале приводит к увеличению массы, а при импульсе > m0c - к появлению "роя" частиц, и, в любом случае - к увеличению давления P (непосредственно связанного с потоком импульса). Здесь m0 - масса покоя частицы.
Изменение импульса можно записать в виде
Δp = FΔt = PΔx²Δx/c (10),
где F - сила, действующая на площадку Δx² .
Из ур-ний (8) и (10), получим
P = ħc/Δx⁴ (11).
Из (11) немедленно следует, что материальная частица не может быть стянута в точку Δx = 0. Но это не все. На границах объёма Δx³ импульс p равен нулю, следовательно, частица большую часть времени находится на этих границах, проскакивая центр x = 0 на скорости ~c. При х → 0 плотность квантовой материи ρ также стремится к нулю.
Предыдущее замечание коренным образом меняет сам характер решения задачи о сверхплотных состояниях материи. Плотность материи в центре сверхмассивной звезды создаётся не гравитацией точки r = 0 (она пустая!), а, как и в любом материальном теле, давлением выше лежащих слоёв.
Как уже отмечалось, при импульсе p = Δp/2 > m0c начинают образовываться виртуальные частицы, поэтому невозможно сжать частицы в объем, меньший
Δx³ = (ħ/m0c)³ = λ³ (12),
где λ - комптоновская длина частицы.
Если мы сжимаем нейтроны, то λn = 2.1*10 ̄ ¹⁶ м. Плотность нейтронной материи
ρn = mn / λn³ = 1.67*10 ̄ ²⁷/ 2.1³ * 10 ̄ ⁴⁸ = 1.8*10²⁰ кг/м3 (13).
Давление на границе нейтронного вещества rn равно
Pn = ħc/Δx⁴= 1.05*10 ̄ ³⁴ * 3*10⁸ / 2.1⁴ * 10 ⁻⁶⁴ = 1.62*10³⁷ Pa
Из-за образования "роя" частиц рассчитанная по (13) величина плотности приблизительно будет сохраняться и при дальнейшем увеличении внешнего давления на нейтронное вещество.
3. Что в итоге?
Итак, квантовая механика запрещает сжатие элементарной частицы в объем, меньший λ³ = (ħ/m0c)³ (формула (12)). Ключевой величиной здесь является масса элементарной частицы m0. Вопреки бытовым представлениям и некоторым эфиродинамическим теориям, чем больше масса элементарной частицы, тем меньший объём она занимает. В то же время, например, смесь электронов и протонов при сжатии и получении необходимой энергии превращается в нейтронное вещество, т.е., превращения элементарных частиц могут изменить возможную степень сжатия вещества.
Расчёт в разделе 2 выполнен для нейтронной плотности при отсутствии вращения. В случае сверхмассивных объектов в центрах галактик возможна более высокая плотность. Известные в стандартной модели массивные частицы – бозоны, самый массивный – бозон Хиггса. Однако бозоны являются квантами силовых полей, и возможность их самостоятельного существования (без фермионов) к настоящему времени неизвестна. Здесь мы должны вспомнить мАксиму Сократа и не делать слишком необоснованных предположений.
В центрах галактик образуются быстро вращающиеся центральные стержни галактик (ЦСГ). Самая внутренняя их часть представляет из себя гипотетическую кварк-бозонную смесь (КБС), затем идут нейтронный слой (НС), электрон-протонный слой (ЭПС), атомарный слой и аккреционно-газовая оболочка, см. [2]. На ЦСГ давит опосредованно вся масса галактики. Именно давление (а не притяжение коллапсирующей точки) создаёт ЦСГ. Плоскостность галактики нарушает сферичность СКО.
При падении на ЦСГ аккрецирующего вещества стержни получают дополнительную скорость вращения, наподобие фигуриста, складывающего руки, ноги и корпус в одну линию. В условиях вращения с околосветовой скоростью энергетически выгодной становится параллельная ориентация спинов, что вызывает появление сильнейшего магнитного поля.
Гравитация, согласно большинству современных теорий (в т.ч. – ОТО), вызывает даже в условиях термодинамического равновесия повышение температуры по мере увеличения отрицательного потенциала, т.е., приближения к центру притяжения, см. [3] «Непотенциальые взаимодействия» https://dzen.ru/a/ZYj-CL_25nM2dZtG?share_to=link. Таким образом, ЦСГ получает сверхвысокие температуру и давление. Вследствие зависимости массы тел от скорости движения (формула (2)), и аккреционные диски, и сам стержень в сечении могут принять эллиптическую форму с существенным эксцентриситетом, зависящую от конфигурации материи в галактике. Этим может объясняться наличие устойчивой «перемычки» в центре галактики. Кроме того, сечение стержня вдоль длины будет переменным. Состояние вещества в стержне из-за сильнейшего сжатия даже на периферии будет обладать свойствами «жидкого твёрдого тела».
Давление на ЦСГ с торцов значительно слабее, чем с боков, поэтому, при поступлении аккрецирующего вещества вследствие громадного давления с боков, с торцов ЦСГ выбрасываются сгустки закрученной нейтрон-бозонной плазмы, преобразующейся затем в электромагнитное излучение и электрон-позитрон- нейтронную струю – ДЖЕТ.
Бонусом Вселенная получает водород, являющейся ядерным «горючим» и источником всех движущих сил в природе [3].
Понять природу без учёта непотенциальных взаимодействий столь же невозможно, как понять стереометрию без учёта третьего измерения.
Вокруг ЦСГ обращается множество космических объектов: звёзд, газопылевых облаков, различных камней. Ввиду очень быстрого вращения ЦСГ, на эти объекты действуют мощные приливные силы, что вызывает эффект «антигравитации», тот же эффект из-за которого Луна постепенно удаляется от Земли. Астрономы вычисляют массу ЦСГ (который они называют «чёрной дырой») без учёта приливных сил. Ошибка может быть в разы. Это даёт вклад в так называемую «тёмную энергию», см. «Где рождается масса, инерция и гравитация?» https://dzen.ru/a/ZZBs2pVQmy2EGqa0?share_to=link
***
4. Добавления
И в заключение приведём доказательство ложности уравнения (1м), см. «Сказки Большого взрыва» https://dzen.ru/a/aLSQ0lZrLSSwWHk4 https://dzen.ru/a/aLSQ0lZrLSSwWHk4?share_to=link:
Для собственного времени ИСО' (dr' = 0) в любой её точке имеем:
c ²dt' ² = c ²dt ² — dr ²...................................(2м)
Учитывая, что dr = vdt, получаем:
dt'= dt√(1 — v10 ²/c ²)..............................(3м),
где v10 – скорость ИСО' относительно ИСО.
Пользуясь принципом равноправия ИСО — основным постулатом Эйнштейна, запишем для какой-нибудь ИСО'':
dt''= dt'√(1 — v21 ²/c ²)............................(4м),
где v21 – скорость ИСО'' относительно ИСО'.
Пусть v21 = –v10 = v. Тогда получаем в рамках СТО:
dt'' = dt(1 — v ²/c ²)....................................(5м),
при очевидном в нормальной логике:
dt'' = dt....................................(5и).
Т.е., в СТО для замедления времени необязательно куда-то двигаться, достаточно записать пару формул, и мы для третьего близнеца получаем омоложение, хотя он никуда не летал и спал в одной койке с близнецом №1!
Формула (3) в точности такая же, как (в других обозначениях и конечных разностях) у Эйнштейна в его статье 1905 года.
А что же происходит при большом количестве итераций?
Запишем уравнения (3м) ÷ (5м) для конечных значений времени (как и у Эйнштейна), несколько поменяв индексацию:
t1= t0√(1 — v ²/c ²)
t2= t0(1 — v ²/c ²)
t4= t0√(1 — v ²/c ²) ²
…
t2n = t0(1 — v ²/c ²)^n .......................(5мn).
Как видим, для обращения времени в нуль в ОТО вовсе не требуется гравитация. То же самое можно написать для уменьшения размеров и увеличения массы. Вот вам и чёрная дыра!
Неудивительно поэтому, что для комплексно-мнимого Римана (в интервале s координаты r — мнимые) преобразования ОТО получают столь сказочные свойства.
Источники информации
1. Анализ статьи «Критика Специальной Теории Относительности», Альберт Игл (1938 год).
Перевод и анализ - А.М. Чепик
Redshift0@narod.ru (Alexander Chepick)
2. Чёрные дыры и соотношения Гейзенберга http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/14517.html
3. Непотенциальые взаимодействия https://dzen.ru/a/ZYj-CL_25nM2dZtG?share_to=link