8
Alternativní teorie spirální struktury.
Tento model nabízí nový pohled na spirální strukturu, kterou připisuje interakci mezi galaxií a jejím prostředím z tzv. "ghost matter". Teorie Françoise Combe je založena na interakci dvou populací: hmoty galaxie a hmoty chladného, nespozorovatelného vodíku s neurčeným původem. Je třeba poznamenat, že model s dvěma populacemi již byl navržen v roce 1986 ve mé komiksu Mille Milliards de Soleils, vydáno Belin.
Provedli jsme testy pomocí 2D simulací. Viz: J.P. Petit a F. Landsheat: Matter ghost matter astrophysics. 6: Spiral structure. [
Na tomto webu: Geometrical Physics A, 9, 1998
.]
Není třeba duplikovat obrázky. Pokud to bude možné, na webu integrujeme animaci, velmi názornou, zobrazující vznik barvy galaxie. Máme dva režimy. Nejprve dynamické tření s výrazným zpomalením galaxie. Barva se rychle tvoří, stejně jako spirální ramena. Zpomalení pak ztrácí význam. Systém pak přetrvává po mnoho otáček, jeho zdrojem je přílivový efekt. Viz následující obrázky ve zmíněném článku.
Samozřejmě tyto výsledky je třeba brát se zdravým rozumem, protože jde jen o 2D výsledky. Naše výpočetní prostředky nám ale nedovolují provádět 3D simulace. Pokud by tým chtěl převzít tento projekt, jsme ochotni poskytnout všechny potřebné technické informace.
V "klasických" simulacích je problém zajištění přežití spirálních ramen. Tento jev však odpovídá rozptylu energie. Prvky galaxie, tzv. hvězdy, získávají vysoké rychlosti, což způsobuje zmizení spirální struktury, která by měla být znovu vytvořena přísunem chladného plynu, například.
V našem modelu se zdá, že prostředí "ghost matter" působí jako "potenciální bariéra", která zabrání objektům uniknutí. Galaxie tak udržuje svá spirální ramena po mnoho otáček. To však vyžaduje potvrzení v 3D.
Jak bylo zmíněno výše, máme dva nové spolupracovníky pracující na těchto simulacích a očekáváme mnoho od jejich nových prací (posloupnost ukazující vznik spirálních ramen v galaxii pochází z roku 1994...). Výpočetní síla nových zařízení, která jsou nyní dostupná i pro běžné jednotlivce, umožňuje "hrát ve velké lize" s běžným mikro. Je možné spravovat takové množství hmotných bodů, že se brzy budou galaxie moci reprezentovat tak, jak jsou ve skutečnosti – tedy s dvěma "populacemi", zásadně odlišnými pod různými hledisky:
-
„Populace I“, nebo halo-populace, složená z starých hvězd (a kulových hvězdokup), jejichž dráhy se výrazně odchylují od roviny ekvátoru.
-
„Populace II“ nebo disková populace, dynamicky sdružující mladé hvězdy a různě velké množství plynu. Tato druhá skupina hmot se nachází velmi blízko roviny ekvátoru galaxie. Přesně v této populaci vzniká spirální struktura jako „vlna hustoty“. Je to tedy velmi nelineární jev, který lze dokonce srovnat s „událostí rázové vlny“.
Na populaci I má však tento jev relativně malý vliv, přestože tato populace obsahuje 90 % hmoty galaxie. Bude velmi zajímavé konečně moci blíže přiblížit reálné astrofyzikální podmínky, kdy bude galaxie reprezentována ne jednou populací hmotných bodů, ale dvěma.
Fáze záření.
Zde se vracíme k kosmologickým aspektům modelu. Jak bylo zmíněno výše, řešení s lineárním počátkem (kdy R a R* v okolí t = 0 rostou přímo úměrně s časem) způsobuje problémy. Taková expanze by byla příliš pomalá, aby zajistila zmrzlý stav primární nukleosyntézy. Proto jsme se museli obrátit k dřívějším pracím z let 1988–1989, které jsou na webu:
J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1527
J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1733
J.P. Petit, Mod. Phys. Lett. A4 (1989) 2201
a také:
J.P. Petit: Twin Universe Cosmology: Astronomy and Space Science
226: 273–307, 1995 a [
Viz na webu: Geometrical Physics A, 2.]
Myšlenka spočívá v předpokladu, že fyzikální konstanty závisí na hustotě energie. V dřívějších pracích jsme ukázali, že lze uvažovat o společných změnách fyzikálních konstant, které nezabírají žádné rovnice fyziky (rovnice pole, Schrödinger, Maxwellovy rovnice apod.). Navrhujeme, aby tento model mohl být aplikován na fázi záření, kdy je hmota převážně ve formě záření.
Při návratu do minulosti roste hustota energie-hmoty. Když dosáhneme stavu, kdy
r
r >> r
m (když je hustota energie ve formě záření výrazně vyšší než hustota ve formě hmoty), dostáváme následující zákony:
G je gravitační konstanta, m je hmotnost, h je Planckova konstanta, c je rychlost světla a e je elektrický náboj. Tyto veličiny jsou považovány za stejné v obou listech (bez zdůvodnění takového výběru).
Před podrobnějším popisem tohoto modelu uveďme jeho odůvodnění. Už jsme viděli, že výjimečná homogenita raného vesmíru, vyjádřená homogenitou záření při 2,7 K, je těžké vysvětlit v rámci standardního modelu. Museli jsme proto přidat k starému modelu velkého třesku nový model: inflaci. Pro Francouze je tento termín špatně přeložen. Pochází z anglického slova to inflate, což znamená „nafouknout“. Musíme tedy předpokládat, že vesmír prošel obrovskou expanzí v „prvních okamžicích“, a to za cenu těžkých předpokladů. Tím je pak možné vysvětlit jeho homogenitu. Je však třeba poznamenat, že je to jediné pozorovatelné potvrzení modelu Linde, této teorie inflace. Cena za toto vysvětlení zůstává relativně vysoká.
Zde navrhujeme, že fyzikální konstanty mohou záviset na hustotě hmoty energie, přes určitý práh. To není horší než předpoklady ležící v základu teorie inflace. Avšak výhoda je dvojnásobná:
-
Vysvětlujeme homogenitu raného vesmíru
-
Získáváme novou definici časové proměnné.
Pro homogenitu je to poměrně jednoduché. Už jsme viděli, že v standardním modelu s konstantním c se vše odehrává porovnáním horizontu ct a průměrné vzdálenosti mezi částicemi.
V tomto novém pohledu, viz odkazy [
Na webu: Geometrical Physics A, 3, 1998, obrázek 17
] a [
Geometrical Physics A, 6, 1998, obrázek 10
], zachováváme tuto chronologickou proměnnou t:
Homogenita kosmického prostředí je tedy zajištěna ve všech dobách.
Tato rozdílnost je způsobena tím, že rychlost světla c roste, jak se pohybujeme do minulosti.
Viz obrázek 5 odkazu [
Na webu: Geometrical Physics A, 6, 1998
].
Poznámka na okraj:
Po mnoho let jsme byli „bláznivci, kteří si hráli s proměnnými fyzikálními konstantami“, téma výzkumu, které v Francii, zejména v ústavech CNRS, nebylo bráno vážně. Mnozí považovali myšlenku za naprosto absurdní „v tom smyslu, že pozorování ukazují, že tyto konstanty nemohly být významně proměnlivé během miliard let“.
Tuto postoj lze pochopit, protože skutečně žádný experiment ani pozorování nedokázalo ukázat změnu jakékoli fyzikální konstanty. Souhlasíme s tím. Ale ve skutečnosti je otázka špatně položena. V našich pracích od roku 1988 byla vždy řeč o
společných změnách
fyzikálních konstant, které zůstávají invariantní... rovnice fyziky. Avšak každý experiment se opírá o tyto rovnice. Pokud jsou rovnice invariantní, pak „jev“ nemůže být zjištěn, protože měřicí přístroje „se mění paralelně s jevem, který chceme objevit“.
Uveďme obrázek pro ilustraci. Představte si, že měříte délku železné stolu pravítkem z železa. Zjistíte konstantní délku. Znamená to, že stůl má konstantní délku? Ne nutně. Teplota v laboratoři se může měnit, což nemůžete zjistit přes rozšíření stolu, protože váš měřicí přístroj, pravítko stejného kovu, se rovněž rozšiřuje spolu s objektem, jehož délku má měřit!
Řeknete-li, že nic není měřitelné, pak kde je význam? Jak ukazují naše práce (včetně článku publikovaného s Pierre Midyem v srpnu 1999 v The International Journal of Physics D, nazvaného „scale invariant cosmology“ (kosmologie invariantní vůči změně měřítka)), jsou pozorovatelné dvou druhů:
-
Červený posun
-
Předpověď homogenity raného vesmíru.
Přejděme k času. Už jsme řekli, že výběr souřadnic je libovolný. Mohli bychom si představit měření času, které by bylo invariantní vůči změně souřadnic?
Máme to přímo před očima. Je to sluneční systém, který je naprosto fyzikální. Bez ohledu na to, zda měříme v nanosekundách nebo stoletích, počet otáček Země kolem Slunce vzhledem ke hvězdnému pozadí zůstává stejný: je to
číslo.
Na základě tohoto zjištění si proto představme konceptuální hodinu tvořenou dvěma hmotami obíhajícími kolem jejich společného těžiště.
Rozhodneme se, že počet otáček tohoto systému vzhledem k ostatním objektům, které jej obklopují, bude definicí času. Bez hodin žádný čas. Bez reference jevů žádný čas. Jinak jde o abstraktní čas, jednoduchý chronologický režim. Čas
je
hodiny. Hodiny, které by se zrychlovaly nebo zpomalovaly v průběhu času, nemají smysl.
Když se vracíme do minulosti s touto konceptuální hodinou, otázka zní:
- Kolik otáček tento systém udělal v minulosti?
V našem modelu je odpověď: nekonečně mnoho otáček.
Pokud tedy vezmeme tento počítadlo otáček za hodiny, stane se minulost vesmíru nekonečnou. Původní singularita je odstraněna. Poznamenejme na okraj, že tento počet otáček je právě
n = Log t
což je přesně ten
konformní čas
milovaný Lévy-Leblondem.
Další poznámka: v tomto modelu, který ve své fázi záření stává „model s proměnnými konstantami“, se tato veličina identifikuje také s entropií na baryon. Vesmír se stává neisentropickým. Druhý zákon termodynamiky je v tomto smyslu přepracován (standardní model nabízí isentropický vývoj).
Tento pohled na vesmír nás ušetří otázky „co existovalo před velkým třeskem“. Slovo „před“ se stává stále prázdnějším, čím hlouběji se vracíme do minulosti.
Vesmír je příběh, který se odehrává „před našima očima“. Nějakým způsobem je to otevřená kniha. Pokud jdeš k vydavateli, aby ti vydal knihu, nezeptá se na tloušťku tvého rukopisu. Podepsáním smlouvy bys mu mohl zahrát špatnou hru tím, že bys mu předložil dokument, jehož stránky mají proměnlivou tloušťku. Když otevře knihu na straně „přítomnost“ a začne ji prolistovat zpět, může se překvapit, že používáš stále tenčí stránky a předkládáš mu knihu s nekonečným počtem stran, kterou nikdy nebude moct přečíst, abychom zjistili, co jsi chtěl říci v této knize.
Mohl bys použít i stále menší písmo, atd.
Přísný vydavatel, který chce vyhnout takovému nepříjemnému překvapení, by proto požádal autora:
- Kolik znaků má tvůj díl?
V případě tohoto díla „vesmír“ by odpověď, alespoň co se týče minulosti, zněla: nekonečno.
Při návratu do minulosti bychom jednoduše počítali nekonečně mnoho mikrofyzikálních jevů.
Toto je tedy
naše
odpověď na otázku „původů“. Je to zásadně jiné, než odpovědi, které někteří dnes vytvářejí. Viz například prohlášení našeho mladého akademika
Thibaud-Damoura
ve časopise Science et Vie, sekce „Galerie de Portraits“, o jeho teorii „předvelkého třesku“, založené na teorii, která za třicet let nebyla schopna přinést ani nic, jak v oblasti pozorování, tak v oblasti experimentu – jmenuji ji TOE, „teorie všeho“, alias „teorie superstrun“.
Předchozí stránka
Další stránka
Zpět na obsah tohoto souboru „Cosmologie Géméllaire“
Zpět na obsah vědy