Физическая сущность горизонта видимости и сферы Шварцшильда. Космологический возраст Вселенной

Леметром [10, 14] и, независимо, Робертсоном [10, 15] было найдено специальное преобразование координат. С помощью этого преобразования можно перейти от сопутствующей веществу жесткой СО к несопутствующей СО, в которой размеры как макро- так и микрообъектов вещества тела взаимно пропорционально изменяются во времени. В случае пренебрежительно малых значений гравитационного радиуса (rge≈0) этого тела, расположенного вдали от других астрономических тел, будем иметь: rc≈(3/λ)1/2=c/He. Выраженный через rc линейный элемент самосжимающегося тела будет иметь сферически симметричную форму не только в СО вещества но и в СО Вейля [10].

Эта форма лишь формально соответствует вселенной де Ситтера. Радиальная координата произвольной мировой точки в СО Вейля равна: R=Rk·exp[He(Tk–T)]=r·[1-He(T–Tk)], где Rk=r – радиальная координата в СО Вейля этой точки ПВК эволюционно самосжимающегося тела в момент времени Tk (Tk) калибровки размера эталона длины в СО Вейля по его размеру в собственной СО этого тела. Время T=t+(rc/2c)·ln(1–r2/rc2) отсчитывается в СО Вейля по метрически однородной шкале, по которой скорость квазиравновесных физических процессов в веществе не изменяется, несмотря на постепенное уменьшение расстояний между его взаимодействующими элементарными частицами. Поэтому, то оно и рассматривается нами далее как космологическое время. Время T=Tk+(1/He)[1–exp{He(Tk–T)}] отсчитывается в СО Вейля по физически однородной шкале [16, 17], которая метрически не откалибрована, но зато гарантирует неизменность абсолютных значений скорости света Vc и энергии фотонов в процессе распространения света. Поэтому, эта шкала (как и шкала длины в СО Вейля) требует непрерывной перенормировки. Благодаря перенормировке этой шкалы времени момент мнимой сингулярности (момент самосжатия вещества до нулевых размеров) будет «ожидаться» по ней всегда через один и тот же конечный промежуток времени T–Tk=He–1, независимо от длительности прошедшего времени.

Поэтому, на самом деле, этот момент времени принципиально недостижим. А это означает физическую нереализуемость такой сингулярности. Постоянная Хаббла He=–VH/R определяет в СО Вейля по метрически однородной шкале времени пропорциональность между скоростью движения точек самосжимающегося тела VH и радиальным расстоянием R до этих точек в евклидовом пространстве СО Вейля. Значение He эволюционно не изменяется и, следовательно, не зависит от усредненной плотности материи в расширяющейся Вселенной. Поэтому точное определение значения этой усредненной плотности, как и связанная с ней проблема наличия во Вселенной скрытой массы или же так называемой темной небарионной материи являются неактуальными. Значение соотношения –VH/R, определяемого в СО Вейля по физически однородной шкале времени, наоборот, эволюционно изменяется и становится неизменной величиной лишь когда непрерывно перенормируется. Аналогично в СО Вейля по метрически однородной шкале времени неизменным является лишь непрерывно перенормируемое (в соответствии с эволюционным уменьшением вещественного эталона длины) значение скорости света.

В соответствии с этим скорости радиального движения не только макрочастиц самосжимающегося вещества тела, но также и всех точек условно пустого собственного пространства калибровочно самосжимающегося тела определяются в СО Вейля по метрически однородной шкале времени зависимостью Хаббла:

V = dR/dT = –HeRkexp[–He(T – Tk)] = –HeR.

И они абсолютно не зависят, как было показано в [16], от параметров уравнений гравитационного поля ОТО. С учетом релятивистского замедления времени несобственные значения скоростей света в СО эволюционно самосжимающегося тела (vc) и в СО Вейля (Vc) связаны между собой конформной релятивистской зависимостью [17]. Фронт собственного времени t физического тела соответствует одновременным (когда собственное время неоднородно – совпадающим [17, 18]) событиям и распространяется в собственной СО тела принципиально мгновенно. Как следует из преобразований Лоренца для скоростей, в СО Вейля этот фронт распространяется, хотя и с большей чем несобственное значение скорости света, однако, все же конечной скоростью. Зная эту скорость, можно найти формулу для разницы между космологическими возрастами событий, одновременных в СО эволюционно самосжимающегося тела, в произвольных точках j и i условно пустого собственного пространства этого тела. Согласно этой формуле, при любых значениях rge и, следовательно, при любых значениях массы тела события в точках горизонта видимости собственного пространства этого тела имели место в космологическом времени в бесконечно далеком прошлом. И, следовательно, горизонт видимости любого эволюционно самосжимающегося тела, как и показано в [16, 17], охватывает все бесконечное абсолютное пространство.

Чрезвычайно высокая концентрация астрономических объектов возле горизонта видимости, обусловленная этим, и конечность собственного пространства физического тела, однако, не обнаруживаются в процессе астрономических наблюдений. Это связано с определением расстояний до далеких звезд по их светимости, исходя из предположения об изотропности их яркости (что справедливо, конечно, для евклидова абсолютного пространства, а не для собственного пространства вещества, которое имеет кривизну), и непосредственно по их концентрации в определенном телесном угле. И, следовательно, фактически определяются не метрические радиальные расстояния rметр до далеких объектов в конечном неевклидовом метрическом собственном пространстве тела, с поверхности которого ведется наблюдение, а непрерывно перенормируемые радиальные расстояния rk=Rk до этих объектов в бесконечном евклидовом абсолютном пространстве.

Одновременность в СО вещества бесконечно далекого прошлого на горизонте видимости (когда расстояния между взаимодействующими элементарными частицами протовещества в абсолютном пространстве были сколь угодно большими) с каждым конкретным событием в любой точке собственного пространства вещества вызывает конечность метрического расстояния в собственном пространстве до его горизонта видимости [16, 17] (возможность этого была показана Пенроузом [20]). Охват же горизонтом видимости всего бесконечного абсолютного пространства как раз и объясняет недостижимость излучением этого горизонта и неприход излучения от горизонта к наблюдателю за сколь угодно большой, но конечный, интервал времени. Поэтому вблизи горизонта видимости любого тела непрерывно «наблюдается» замедленный (по часам тела) процесс зарождения вещества, что лишь формально соответствует Голда – Бонди – Хойла теории [2, 21]. Если горизонт видимости собственного пространства вещества фактически является псевдогоризонтом прошлого, то сфера Шварцшильда с фотометрическим радиусом rs является псевдогоризонтом будущего вещества [16]. События, которые происходят на этой сфере, являются одновременными в СО физического тела с каждым событием на поверхности и в любых других точках этого тела. Поэтому, они могут иметь место в космологическом времени лишь в бесконечно далеком будущем. Внутри же «фиктивной» сферы Шварцшильда нет ничего на тот «момент» космологического времени а, следовательно, и в любой момент собственного времени физического тела. Это, обусловлено принципиальным сохранением конечных собственных значений размеров вещества, когда его размеры сколь угодно большие или сколь угодно малые (гипотетически – условно «нулевые» в бесконечно далеком будущем) в абсолютном пространстве, а, следовательно, – и принципиальной недостижимостью фотометрическим радиусом (аналогично абсолютной температуре) не только бесконечно большого, но и нулевого значения.

Здесь прослеживается наличие отрицательной обратной связи между собственным значением размера (стабилизируемый выходной параметр) и единицей длины, определяемой в абсолютном пространстве по вещественному эталону длины. Эта обратная связь препятствует катастрофическому уменьшению не только собственных размеров остывающих астрономических тел, но и скоростей протекания физических процессов в их веществе (что возможно из-за уменьшения абсолютного значения скорости света) и, тем самым, гарантирует устойчивое существование вещества. К тому же она ответственна и за самоорганизацию и устойчивое существование спиральноволновых структурных элементов (элементарных частиц вещества) в физическом вакууме, который калибровочно эволюционирует (стареет) и в СО Вейля является псевдодиссипативной средой. Аналогичные явления имеют место в термодинамике (принцип Ле Шателье – Брауна), в электромагнитных явлениях (правило Ленца) и в процессе движения (релятивистское сокращение длины [18]). Характер любого физического закона или явления определяется наличием явных и неявных (принципиально скрытых от наблюдения) отрицательных обратных связей, образовавшихся между параметрами и характеристиками вещества в процессе его самоорганизации и направленных на поддерживание устойчивости установившегося фазового состояния вещества. Выявление глобальной топологии прямых и обратных связей между параметрами и характеристиками вещества является первостепенной задачей физики.

Констатирование стационарности Вселенной в СО Вейля (как и в Голда – Бонди – Хойла теории) обусловливает принципиальную невозможность конечности ее космологического возраста, как в прошлом, так и в будущем. Тем самым исключается возможность, как зарождения из «ничего», так и расширения в «никуда» Вселенной. Концепция Большого Взрыва Вселенной базируется на использовании в космологии вместо метрически однородной шкалы экспоненциальной шкалы космологического времени t′=t′k–(1/He)[1–exp{He(t–tk)}], которая нуждается во взаимно пропорциональной непрерывной перенормировке всех промежутков времени и является инверсной физически однородной шкале времени в СО Вейля. Если по последней в любой момент времени Tk сингулярность будет реализована в будущем через один и тот же интервал времени T–Tk=He–1, то по ней в любой момент времени t′k сингулярность удалена от настоящего в прошлое на такой же интервал времени t′–t′k=– He–1, инвариантный только благодаря его непрерывной перенормировке.

Ввиду этого, такая концепция заменяет бесконечно долгое эволюционное развитие Вселенной революционным событием, которое имело место «неизвестно где и в чем». Отказ от нее, однако, не отрицает возможности горячего состояния вещества на ранних этапах его эволюции и другие результаты в исследовании эволюции Вселенной, полученные космологией. Он требует лишь некоторого переосмысления этих результатов. К тому же, этот отказ приводит лишь к метрическим трансформациям ПВК, которые не влияют на последовательность причин и следствий в протекании эволюционных физических процессов.

Согласно физическим представлениям, изложенным здесь, экспоненциальное замедление всех физических процессов по используемой сейчас в космологии шкале времени предусматривается. Тем самым, экспоненциальное замедление самосжимания вещества в абсолютном пространстве Ньютона – Вейля предусматривается тоже. А это равнозначно экспоненциально быстрому расширению Вселенной в сопутствующей веществу СО. Поэтому, эти физические представления хорошо согласуются с инфляционной космологией [22], которая основывается на сценарии раздувающейся Вселенной.