Уравнения движения в расширяющейся Вселенной

Ознакомительный фрагмент. Полный текст:
http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/dc14.shtml

Оглавление
14.1. Закон Хаббла в формализме ОТО
14.2. Закон Хаббла в физике Ньютона
14.3. Закон Хаббла в философии
14.3.1. Логика расширения пространства
14.3.2. Интегральный закон Хаббла
Литература

Аннотация
Представлены выкладки, из которых выводятся стандартные уравнения движения объектов в расширяющемся пространстве, закон Хаббла. Использованы три независимых подхода: формализм общей теории относительности, физика Ньютона и уравнения, опирающиеся на философию диалектического материализма. Все полученные в разных подходах уравнения являются согласованными и не противоречат друг другу. Приведены примеры использования уравнений движения для построения диаграмм движения.
14.1. Закон Хаббла в формализме ОТО
В предыдущих разделах мы использовали уравнения движения сверхновых и других объектов в расширяющейся Вселенной, из которых выводятся уравнения закона Хаббла. Уравнениями движения мы называем зависимость удалённости некоторого объекта от наблюдателя и его скорость в расширяющейся Вселенной.
Можно сказать, что закон Хаббла и эти уравнения взаимосвязаны, то есть, буквально выводятся друг из друга. Изначально закон Хаббла выводится в общей теории относительности из базового уравнения для масштабного фактора и параметра Хаббла...

14.2. Закон Хаббла в физике Ньютона
Следует отметить, что закон Хаббла, полученный в формализме общей теории относительности, может быть выведен и средствами физики Ньютона. В интернете и в литературе нередко приводится условная иллюстрация расширения пространства на примере резинового шара с наклеенными на него монетками-галактиками. Раздувание шара приводит к тому, что расстояние между монетами возрастает, причём каждая из них может считать себя центром, от которого удаляются все остальные.
...
14.3. Закон Хаббла в философии
Анализируя релятивистский и ньютоновский законы Хаббла, можно обнаружить более фундаментальное описание истории расширяющейся Вселенной в рамках философии диалектического материализма, формирующее непротиворечивый механизм расширения пространства.
Здесь мы обязаны вспомнить довольно спорное высказывание одного известного физика примерно такого вида: там, где начинается философия, физика заканчивается. Однако то, что во фразе названо физикой, по мнению одного из интернет-авторов является "мифофизикой". Другой великий астрофизик пошёл ещё дальше, заявив, что философия мертва. Однако отказ от философского надзора неизбежно ведёт к таким открытиям, как кротовые норы, нелокальность, переходы между измерениями, Большой Взрыв и машины времени, которые мы однозначно относим к мистическим, или, в лучшем случае, к загадочному промыслу Творца.
В этой физико-философской модели Основой, первоосновой всего Сущего, Бытия является одна единственная субстанция: вечная и бесконечная Материя. Хотя "материя" и переводится как "вещество" мы рассматриваем их как две разные субстанции, категории.
Материя несотворима и неуничтожима, безгранична и бесконечна, при этом она сплошная, неразрывная, не дискретная, поскольку иначе следовало бы допустить существование чего-то ещё, заполняющего промежутки между дискретами Материи. Из этого сразу же следует вывод, что ни пространство, ни время как таковые, как некие субстанции изначально не существуют.
Только Материя обладает фундаментальным качеством – существовать. Всё прочее является её свойствами, характеристиками, атрибутами. Существование Материи проявляется в её способности изменяться или, тождественно, двигаться, взаимодействовать.
...
Гипотеза Хойла
Следует отметить, что представленная гипотеза о веществолизации материи в значительной степени похожа на теорию стационарной Вселенной группы астрофизиков под руководством Фреда Хойла:
"Главная идея этой теории заключается в следующем: по мере того как галактики удаляются друг от друга при хаб-бловском расширении, в увеличивающемся пространстве между ними образуется новая материя" [6].
На самом деле сходство всё-таки весьма ограниченное. Теория стационарной Вселенной Хойла постулировала несколько иной и явно ошибочный процесс.
...
Гипотеза об инфляции
С другой стороны, механизм веществолизации материи имеет некоторое сходство и с гипотезой об инфляции вещества Вселенной из первичной сингулярности, которая предполагает, что по истечении срока инфляционного расширения Вселенной (примерно через 10-35 секунд после Большого взрыва) во Вселенной:
"Произошел фазовый переход вещества из одного состояния в другое в масштабах Вселенной — явление, подобное превращению воды в лед. И как при замерзании воды ее беспорядочно движущиеся молекулы вдруг "схватываются" и образуют строгую кристаллическую структуру, так под влиянием выделившихся сильных взаимодействий произошла мгновенная перестройка, своеобразная "кристаллизация" вещества во Вселенной" [2].
...
14.3.1. Логика расширения пространства
Давайте попробуем логически и аналитически разобраться, как вообще происходит расширение Вселенной с изложенной философской точки зрения. Для определенности механизм расширения представим, например, как монотонное удвоение атомов пространства, их умножение наподобие клеточного деления. Очевидно, что добавление новых "атомов пространства" выглядит как увеличение всех расстояний, причем реальное движение материальных объектов при этом не возникает.
Такой механизм позволяет объяснить также и причину расширение пространства между гравитационно связанными областями и его отсутствие внутри этих областей. Внутри гравитационно связанных областей, по всей видимости, "фоновой" области Материи труднее сформировать дополнительные атомы пространства. Здесь Материя, с одной стороны, исчерпала свой исходный материал, а, с другой стороны, сильное гравитационное поле просто противодействует появлению новых атомов.
Для большей наглядности проведем анализ формально с использованием аллегории железнодорожных путей со шпалами. Пусть расстояние между двумя объектами измеряется количеством шпал между ними. Примем, что исходное расстояние при t = 0 составляет одну шпалу r0 = 1.
Пусть удлинение, расширение пространства происходит монотонно таким образом, что его длина увеличивается за счет удвоения каждой шпалы в единицу времени. Здесь мы введем величину, которую назовём коэффициентом пространственного расширения (чтобы не путать его с масштабным фактором), равную в данном случае 2. Поэтому в следующий момент времени шпал будет уже две: ...

14.3.2. Интегральный закон Хаббла
Несложно показать, что при использовании изменяющегося во времени параметра eH(t) мы получим интегральное уравнение движения а(t) или r(t).
Для этого все одинаковые интервалы времени записываем количественно, а не в порядковом виде. Каждое следующее состояние пространства является расширением предыдущего интервала, уже испытавшего соответствующее расширение.

... Рис.14.2. Диаграммы Хаббла для v(r) и cz(r) во Вселенной с параметром Хаббла H(r)
(рисунок приведён на обложке статьи)
Литература
1. Боджовальд М., В погоне за скачущей Вселенной, журнал "В мире науки", Космология, 2001, № 1, URL: http://www.chronos.msu.ru/old/RREPORTS/bodzhovald_pogonya.html
2. Инфляционная стадия расширения Вселенной, Элементы, URL: http://elementy.ru/trefil/21082 
3. Космология ранней Вселенной, Соросовская Энциклопедия, 2005, URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1210276 
4. Расширение пространства со сверхсветовой скоростью?, URL: https://otvet.mail.ru/question/62024653
5. Смолин Л., Атомы пространства и времени //ВМН, № 4, 2004
6. Теория стационарной Вселенной, Элементы, URL: http://elementy.ru/trefil/21183?context=25284