Глобальная гравитационно-оптическая градиентная линза в расширяющейся Вселенной
Павло ДАНЫЛЬЧЕНКО
Полная версия статьи PDF (251 кб), DOC (48 кб).
Реферат
Значение радиальной координаты Шварцшильда светящегося астрономического объекта связано с разницей абсолютной M и не релятивистки корригированной видимой m’ его звездных величин следующей релятивистской фотометрической зависимостью [1]:
r=101–(M–m”)/5=(10ξ/5+H/c)–1=(1/RN+H/c)–1, где: ξ=M–m’+5lg[(z+1)/(z’+1)]–5=–5lgRN=5lg(1/r–H/c)=5lg(H/cz’); m”=m’–5lg(z+1) – релятивистки корригированная видимая звездная величина этого объекта; z и z’=Hr/(c–Hr)=HRN /c – соответственно не корригированное и вызванное лишь ответственным за расширение Вселенной эволюционным процессом корригированное значения красного смещения; RN – радиальная координата астрономического объекта в фоновом евклидовом пространстве [2] сопутствующей Вселенной системы отсчета пространственных координат и времени (СО); H=c(Λ/3)–1/2 – постоянная Хаббла; Λ – космологическая постоянная; с – постоянная скорости света.
Не трудно заметить, что ответственный за расширение Вселенной эволюционный процесс [3] формирует в вакуумном пространственно-временном континууме (ПВК) наблюдателя не только гравитационное поле, вынуждающее далекие астрономические объекты «убегать» от наблюдателя, но и соответствующую этому устранимому полю глобальную гравитационную линзу. Эта сопутствующая излучению рассеивающая линза обладает отрицательной оптической силой Хаббла: ΦH=–H/c=–1/rc=1/RN–1/r и создает мнимое изображение бесконечно далеких точек фонового плоского пространства сопутствующей Вселенной СО на фиктивной сферической поверхности (r=rc) мнимого горизонта видимости в вакуумном ПВК наблюдателя. Это же следует и из решения Шварцшильда в сопутствующей Вселенной СО.
По мере приближения к мнимому горизонту видимости а, следовательно, и по мере углубления в космологическое прошлое значения скорости v лучевого движения далеких астрономических объектов расширяющейся Вселенной стремятся к значениям координатной скорости света vc. Это приводит к чрезвычайно большому релятивистскому сокращению размеров этих объектов и расстояний между ними и формально является ответственным за образование мнимого горизонта видимости в сопутствующих веществу СО. Согласно решению Шварцшильда наличие в вакуумном ПВК вещества мнимого горизонта видимости, являющегося и мнимым горизонтом космологического прошлого, неизбежно при не нулевом значении космологической постоянной. Галактики расширяющейся Вселенной свободно падают на мнимый горизонт видимости, принципиально не в состоянии его достичь из-за нулевого значения координатной скорости света на его фиктивной поверхности. И, следовательно, они принципиально не могут и скрыться за ним [3].
Однако решением Шварцшильда все же не учитываются, как вращение наблюдателя в фоновом евклидовом пространстве, приводящее к эллиптичности фиктивной поверхности мнимого горизонта видимости, так и наличие астрономических объектов в его пространстве, а также и сплошное заполнение Вселенной первичным веществом в близи этого мнимого горизонта. К тому же приведенное здесь выражение для оптической силы линзы Хаббла соответствует лишь однородной оптической среде, которой является используемый в решении Шварцшильда гипотетический абсолютный вакуум. На самом же деле окружающее любое компактное вещество условно пустое пространство заполнено чрезвычайно сильно разреженным газо-пылевым веществом, давление в котором лишь постепенно уменьшается по мере удаления от компактного вещества и не может быть меньше создаваемого реликтовым излучением его значения. Поэтому целесообразно рассмотреть решение уравнений гравитационного поля и для непустого пространства, окружающего компактное вещество. В сопутствующей Вселенной СО все уравнения, кроме одного, определяющего темп калибровочного самосжатия вещества, сводятся к термодинамическим тождествам.
Значение r сначала возрастает по мере удаления от наблюдателя пока не достигнет своего максимального значения rmax на сингулярной сферической поверхности релятивистского горизонта видимости. Затем оно начинает уменьшаться, стремясь к нулю в точке мнимого большого взрыва Вселенной. Поэтому r следует рассматривать все же не как радиальную координату, а лишь как координате подобный параметр (радиальную псевдокоординату) Шварцшильда. Максимальные значения этого параметра не одинаковы в сопутствующих излучению и компактному веществу СО. Они соответствуют на самом деле не одному и тому же моменту космологического времени а, следовательно, и не одному и тому же значению средней плотности вещества во Вселенной: <μ>=(3r–2–Λ)/κc2=3(r–2–H2c–2)/κc2, где: κ – постоянная Эйнштейна.
Так как скорость удаления от наблюдателя далеких астрономических объектов расширяющейся Вселенной зависит от средней плотности вещества во Вселенной, то и корригированное значение красного смещения их спектра излучения будет зависеть от нее. Так как красное смещение частоты излучения, приходящего от горизонта видимости «сопутствующей излучению» СО может быть лишь бесконечно большим, то он, очевидно, является мнимым горизонтом видимости. И, следовательно, его фиктивная поверхность ничего не отделяет от наблюдателя в бесконечном пространстве Вселенной. Из-за эволюционного уменьшения, как средней плотности вещества во Вселенной, так и показателя преломления межзвездной среды в СО наблюдателя сформирована сопутствующая излучению гравитационно-оптическая градиентная линза. Эта рассеивающая линза, обладающая пространственно неоднородной отрицательной оптической силой, формирует совместно с гравитационной линзой Хаббла мнимое изображение всех бесконечно далеких точек фонового евклидова пространства сопутствующей Вселенной СО на своей фокальной сферической поверхности, являющейся мнимым горизонтом видимости.
Релятивистский горизонт видимости сопутствующей компактному веществу СО не является мнимым. Мировые точки его сингулярной поверхности не связаны световыми сигналами с наблюдателем. Координатная скорость света на его поверхности равна нулю в момент регистрации пришедшего от него излучения, а не в момент его генерации. Поэтому этот горизонт определяет лишь конфигурацию собственного пространства компактного вещества и является истинным горизонтом событий прошлого. Так как Вселенная расширяется, то одновременные в СО наблюдателя разноместные события не являются одновременными в космологическом времени сопутствующей Вселенной СО. Поэтому мировая точка мнимого большого взрыва Вселенной присутствует в собственном пространстве наблюдателя в каждый момент его собственного времени. Она и точка дислокации наблюдателя являются противоположными полюсами четырехмерной гиперповерхности пространства наблюдателя. Радиальные псевдокоординаты Шварцшильда являются лишь радиусами широтных сечений этой гиперповерхности. Игнорирование градиентной линзы приводит к пространственной однородности оптической силы глобальной гравитационной линзы а, следовательно, и к линейной зависимости красного смещения спектра излучения астрономических объектов от расстояния до них. При учете же градиентной линзы эта зависимость становится нелинейной. А при использовании правильного (согласованного с законом эволюционного изменения глобального гравитермодинамического состояния вещества во Вселенной) пространственного распределения в собственном пространстве наблюдателя недоплеровского отношения частот идентичных эмиссионных излучений она будет соответствовать ускоренному расширению Вселенной. Мнимый горизонт видимости (псевдогоризонт космологического прошлого), соответствующий бесконечно далеким точкам фонового плоского пространства Вселенной, при переходе от идеальной к реальной собственной СО астрономического тела вырождается и превращается в точку мнимого большого взрыва Вселенной. Это аналогично вырождению горизонта космологического будущего (сферы Шварцшильда) во внутреннем решении уравнений гравитационного поля.
Таким образом мнимый горизонт видимости во Вселенной является атрибутом лишь идеальных собственных СО тел и соответствующих им ПВК. Как показано на рисунке, вместо него в реальной собственной СО наблюдателя максимальное значение фотометрического радиуса имеет сингулярная поверхность, возможно, соответствующая моменту зарождения во Вселенной свободного излучения. За этой поверхностью фотометрический радиус (радиальная псевдокоордината Шварцшильда) мирового пространства астрономического объекта начинает убывать при углублении в космологическое прошлое [1]. И следовательно, имеет место и дополнительное уменьшение ее значения, вызванное наличием в реальной СО наблюдателя также и неустранимого гравитационного поля и соответствующей ему дополнительной оптической силы глобальной гравитационно-оптической градиентной линзы.
Рис. Собственное пространство астрономического тела в его реальной СО в конкретный момент его собственного времени
1 – собственное пространство тела (одно из множества радиальных направлений в нем); 2 – мировая точка центра тела; 3 – мировая точка мнимого большого взрыва Вселенной, не принадлежащая пространству тела; 4 – точки мировой поверхности Вселенной с максимальным значением фотометрического радиуса r (радиальной псевдокоординаты Шварцшильда); 5 – экспоненциальная шкала отсчета космологического времени; r – радиус-вектор наблюдаемого объекта в нелинейно преобразованном фундаментальном мировом пространстве сопутствующей Вселенной СО.
Полная версия статьи PDF (251 кб), DOC (48 кб).
Литература
1. П. Даныльченко, в сб. Введение в релятивистскую гравитермодинамику (ВРГ), Нова книга, Винница (2008), с. 106; в Тезисах RUSGRAV-13, 23-28 июня 2008, УДН, Москва (2008), с. 109; E-print: http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/RelativisticValues.html.
2. Я.Б. Зельдович, Л. П. Грищук, УФН 155, 517 (1988).
3. П. Даныльченко, в сб. Калибровочно-эволюционная интерпретация специальной и общей теорий относительности (КЭИТО), О. Власюк, Вінниця (2004), с. 35, E-print archives, http://n-t.org/tp/ng/ovf.htm; Нова книга, Винница (2008), с. 45; E-print: http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/Possibilities_Rus.html.
4. П. Даныльченко, в сб. ВРГ, с. 19; в Тезисах RUSGRAV-13, с. 109; E-print: http://pavlo-danylchenko.narod.ru/docs/UnitedNature.html.