8
Альтернативная теория спиральной структуры.
Эта модель предлагает новое понимание спиральной структуры, объясняя её взаимодействием галактики с окружающей средой из «призрачной материи». Теория Франсуазы Комб основана на взаимодействии двух популяций: материи галактики и скрытой массы холодного водорода, не поддающейся прямому обнаружению и происхождение которой не уточняется. Следует отметить, что модель с двумя популяциями была предложена ещё в 1986 году в моей комикс-серии «Миллиард миллиардов Солнц», изд. Belin.
Мы провели испытания с помощью двумерных симуляций. См.: J.P. Petit и F. Landsheat: Matter ghost matter astrophysics. 6: Spiral structure. [
На этом сайте: Geometrical Physics A, 9, 1998
.]
Не нужно дублировать изображения. Если возможно, мы интегрируем на сайт анимацию, весьма наглядную, демонстрирующую рождение баррьерной галактики. Наблюдается два режима. Сначала — динамическое трение с сильным замедлением галактики. Барра и спиральные рукава формируются очень быстро. Затем замедление становится незначительным. Система сохраняется на протяжении большого числа оборотов, причём источником является приливный эффект. См. последовательность рисунков в цитируемой статье.
Конечно, эти результаты следует рассматривать с осторожностью, поскольку речь идёт только о двумерных симуляциях. Но наши вычислительные возможности не позволяют проводить трёхмерные расчёты. Если какая-либо команда захочет взять на себя дальнейшее развитие, мы будем полностью готовы предоставить им все необходимые технические сведения.
В классических симуляциях проблема заключается в обеспечении устойчивости спиральных рукавов. В любом случае, этот процесс соответствует рассеянию энергии. Элементы галактики — «звёзды» — приобретают значительные скорости, что приводит к исчезновению спиральной структуры, которая, следовательно, должна восстанавливаться за счёт нового поступления холодного газа, например.
В нашей модели, похоже, окружающая среда «призрачной материи» играет роль «потенциального барьера», препятствуя убеганию объектов. Галактика сохраняет свои спиральные рукава на протяжении большого числа оборотов. Однако это требует подтверждения в трёхмерной модели.
Как уже упоминалось, у нас появилось два новых сотрудника, работающих над этими вопросами симуляции, и мы надеемся на значительные результаты от их работы (последовательность, демонстрирующая рождение спиральных рукавов в галактике, датируется 1994 годом...). Вычислительная мощность новых устройств, доступных обычным пользователям, позволяет «играть в большой лиге» с помощью обычного микрокомпьютера. Можно даже обрабатывать достаточное количество «массовых точек», чтобы быстро представлять галактики в их реальном виде, то есть с двумя «популяциями», сильно различающимися по своим характеристикам:
-
«Популяция I» или «гало-популяция», состоящая из старых звёзд (и шаровых скоплений), траектории которых существенно отклоняются от экваториальной плоскости.
-
«Популяция II» или «дисковая популяция», объединяющая динамически молодые звёзды и массы газа различной величины. Этот второй набор масс локализуется очень близко к экваториальной плоскости галактики. Именно в этой популяции формируется спиральная структура как «волновое возмущение плотности». Это явление чрезвычайно нелинейно, его можно даже сравнить с «ударной волной».
В то же время спиральная структура оказывает относительно незначительное влияние на популяцию I, хотя она содержит 90 % массы галактики. Было бы чрезвычайно интересно, наконец, приблизиться к реальности астрофизики, представляя галактику не как одну популяцию точечных масс, а как две.
Радиационная фаза.
Здесь мы возвращаемся к космологическим аспектам модели. Как уже упоминалось, решение с линейным началом (где R и R* вблизи t = 0 растут пропорционально времени) вызывает проблемы. Такое расширение было бы слишком мягким, чтобы обеспечить фиксацию первичного нуклеосинтеза. Поэтому мы были вынуждены связать это с предыдущими работами 1988–1989 годов, включёнными на сайт:
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
и с:
J.P. Petit: Twin Universe Cosmology: Astronomy and Space Science
226: 273–307, 1995 и [
См. на сайте: Geometrical Physics A, 2.]
Идея заключается в предположении, что физические константы зависят от плотности энергии. В предыдущих работах было показано, что можно рассматривать одновременные изменения физических констант, оставляя неизменными все уравнения физики (уравнение поля, Шрёдингера, Максвелла и т.д.). Мы предлагаем, чтобы такой модель применим к радиационной фазе, когда энергия-материя в основном находится в виде излучения.
При возврате к прошлому плотность энергии-материи возрастает. При
r
r >> r
m (когда плотность энергии-материи в виде излучения велика по сравнению с плотностью в виде материи) мы получаем следующие законы:
G — гравитационная постоянная, m — масса, h — постоянная Планка, c — скорость света, e — электрический заряд. Эти величины принимаются равными в обоих листах (без обоснования такого выбора).
Прежде чем описать эту модель более подробно, приведём её обоснование. Как уже упоминалось, замечательная однородность первичного Вселенной, выраженная в однородности фонового излучения при 2,7 К, трудно объяснить в рамках стандартной модели. Поэтому пришлось добавить к старой теории Большого взрыва новую модель — инфляцию. Для французов это слово плохо переведено. Оно происходит от английского глагола to inflate, означающего «надуваться». Следовательно, приходится, по цене тяжёлых допущений, предполагать, что Вселенная прошла чудовищное расширение в своём «самом начале». Тогда её однородность становится объяснимой. Однако следует отметить, что это — единственное наблюдательное обоснование модели Линде, теории инфляции. Стоимость такого допущения остаётся довольно высокой.
Здесь мы рассматриваем возможность зависимости физических констант от плотности энергии-материи, превышающей определённый порог. Это не хуже, чем гипотезы, лежащие в основе теории инфляции. Но при этом достигается двойная выгода:
-
Объясняется однородность первичной Вселенной
-
Происходит переопределение временной переменной.
Что касается однородности, всё просто. В стандартной модели при постоянном c всё сводится к сравнению горизонта ct с средним расстоянием между частицами.
В новом понимании, ссылаясь на [На этом сайте: Geometrical Physics A, 3, 1998, рис. 17] и [Geometrical Physics A, 6, 1998, рис. 10], сохраняя эту хронологическую переменную t:
Однородность космической среды обеспечивается на всех этапах.
Это различие объясняется тем, что скорость света c растёт по мере возврата к прошлому.
См. рис. 5 в ссылке [На этом сайте: Geometrical Physics A, 6, 1998].
Между прочим, замечание:
На протяжении многих лет мы были «сумасшедшими, которые играли с изменением физических констант», темой, которая в Франции, особенно в кругах CNRS, не воспринималась всерьёз. Многие считали идею совершенно абсурдной «в той мере, в какой наблюдения позволяют утверждать, что эти константы не могли существенно меняться за миллиарды лет».
Такое отношение понятно, поскольку, действительно, никакой эксперимент или наблюдение не смогли доказать изменение какой-либо физической константы. Мы с этим согласны. Но вопрос поставлен неправильно. В наших работах, начиная с 1988 года, всегда речь шла о совместных изменениях физических констант, изменениях, которые оставляют неизменными... уравнения физики. А всякая экспериментальная проверка опирается на эти уравнения. Если уравнения неизменны, то «явление» не может быть обнаружено, поскольку измерительные приборы «изменяются параллельно с явлением, которое мы хотим обнаружить».
Приведём образ, чтобы проиллюстрировать это. Представьте, что вы измеряете длину железной стола с помощью железной линейки. Вы получаете постоянную длину. Значит ли это, что стол сохраняет постоянную длину? Не обязательно. Температура в лаборатории может меняться, что вы не сможете обнаружить из-за расширения вашего железного стола, просто потому что ваш измерительный прибор — линейка из того же металла — расширяется вместе с объектом, длину которого он должен измерять!
Если ничего измерить невозможно, скажете вы, то в чём смысл? Как показано в наших работах (включая статью, опубликованную вместе с Пьером Ми-ди в августе 1999 года в The International Journal of Physics D, под названием «scale invariant cosmology» (космология инвариантная относительно масштаба)), наблюдаемые величины имеют два типа:
-
Красное смещение
-
Прогноз однородности первичной Вселенной.
Перейдём к времени. Мы уже говорили, что выбор координат произволен. Можно ли представить измерение времени, инвариантное относительно изменения координат?
Оно у нас перед глазами. Это Солнечная система, которая является полностью физической. Независимо от того, измеряем ли мы время в наносекундах или в столетиях, количество оборотов Земли вокруг Солнца относительно звёздного фона остаётся одним и тем же: это — число.
Исходя из этого факта, мы представим концептуальные часы, состоящие из двух масс, вращающихся вокруг их общего центра тяжести.
Мы определим время как количество оборотов, совершённых этой системой по отношению к другим объектам, окружающим её. Нет времени без часов. Нет времени без какого-либо феномена отсчёта. Иначе это абстрактное время, просто хронологический ориентир. Время — это часы. Часы, которые ускорялись или замедлялись бы со временем, не имеют смысла.
При возврате к прошлому, снабжённые такими концептуальными часами, вопрос должен быть таким:
- Сколько оборотов система совершила сама по себе в прошлом?
В нашей модели ответ: бесконечное количество оборотов.
Если принять этот счётчик оборотов за часы, то прошлое Вселенной становится бесконечным. Первоначальная сингулярность исключается. Следует отметить, что это количество оборотов оказывается
n = Log t,
то есть именно этот конформальный временной параметр, который так нравился Леви-Леблонду.
Другое замечание: в этой модели, которая в радиационной фазе становится «с переменными константами», эта величина также совпадает с энтропией на барион. Вселенная становится неизотермической. Второй закон термодинамики, в некотором смысле, пересматривается (стандартная модель даёт изотермическое развитие).
Это понимание Вселенной освобождает нас от вопроса «что было до Большого взрыва». Частица «до» становится всё более бессмысленной по мере углубления в прошлое.
Вселенная — это история, разворачивающаяся «перед нашими глазами». По сути, это открытая книга. Если вы придёте к издателю, чтобы опубликовать книгу, он не спросит, какова толщина вашего рукописи. Подписав контракт, вы можете подставить ему документ, страницы которого имеют переменную толщину. Открыв книгу на странице, названной «настоящее», и перелистывая её вспять, он может с досадой обнаружить, что, используя всё более тонкие листы, вы предлагаете ему книгу с бесконечным числом страниц, и у него никогда не будет шанса прочитать вашу предисловие, чтобы понять, что вы хотели сказать в этом произведении.
Вы можете использовать всё более мелкие шрифты, и т.д.
Осторожный издатель, стремящийся избежать такого неприятного сюрприза, спросит у автора:
- Сколько знаков содержит ваша работа?
В случае этой «Вселенной» ответ, по крайней мере в отношении прошлого, будет: бесконечность.
При возврате в прошлое мы просто считаем бесконечное количество микропроцессов.
Таким образом, это — наше ответ на вопрос «о происхождении». Он значительно отличается от ответов, которые сегодня предлагают некоторые учёные. См. в этой связи заявление нашего молодого академика
Тибо Дамур
в журнале «Science et Vie», в разделе «Галерея портретов», о его теории «пребольшого взрыва», основанной на теории, за тридцать лет не сумевшей предложить ни одного наблюдательного или экспериментального результата, которую я называю ТОЭ — «теорией всего», или «теорией суперструн».
Предыдущая страница
Следующая страница
Вернуться к оглавлению раздела «Гемеллярная космология»
Вернуться к оглавлению раздела «Наука»