|
|
В.А. Шашлов
Предложен новый взгляд на строение Вселенной, в котором главную роль играет проективное пространство.
Цель работы
Работа имеет целью указать возможные пути решения наиболее фундаментальных проблем, связанных с рождением Вселенной: происхождение пространства-времени и материи, а также указать природу 4-х основных космологических эффектов:
1. расширение Вселенной,
2. барионная асимметрия,
3. темная материя,
4. темная энергия.
Содержание работы
В первой части изложены начальные стадии эволюции Вселенной, на которых произошло рождение пространства-времени и материи.
Во второй части указана причина расширения Вселенной и барионной асимметрии.
Третья часть посвящена рассмотрению природы темной материи и темной энергии.
I. Начальные этапы эволюции Вселенной: рождение пространства-времени и материи
В основу предлагаемой космологической модели положена гипотеза, что исходным состоянием Вселенной является Субстанция, имеющая математическую форму наиболее общего проективного пространства.
Выбор в качестве математической формы Субстанции проективного пространства обусловлен тем, что проективное пространство удовлетворяет двум критериям:
1. включает бесконечно удаленные элементы,
2. конечные и бесконечные точки являются равноправными.
Примечание. Вопрос о возникновение самой Субстанции не рассматривается, поскольку он относится к теологии. Наличие бесконечных элементов и их равноправие с конечными элементами позволяет считать Субстанцию несотворенной.
Если Субстанция действительно имеет форму проективного пространства, это должно быть наиболее общее пространство, т.е. бесконечномерное кватернионное проективное НР∞-пространство (более общего проективного пространства не существует).
Исходный постулат проективной космологической модели:
Вселенная порождена Субстанцией, имеющей форму НР∞-пространства.
Первые стадии эволюции Вселенной выглядят следующим образом:
1. в НР∞-пространстве выделились 3-мерные НР3-пространства,
2. в НР3-пространстве образовались комплексные и вещественные пространства,
3. произошло столкновение одной пары СР3 и RР3 пространств.
Проективные пространства можно представить в виде многомерных сфер Sn и шаров Dn c отождествленными диаметральными элементами. В данной работе принимается представление в виде шаров: RР3, СР3, НР3-пространства – это шары D3, D6, D12 c отождествленными диаметральными точками их границ, т.е. сфер S2, S5, S11, у которых пары диаметральных точек являются одной и той же точкой.
Примечание. В терминах сфер, RР3, СР3, НР3 пространства представляют собой сферы S3, S7 и S15, у которых отождествлены, соответственно, точки, большие круги и 3-мерные сферы максимального радиуса.
Количество шаров D12, D6, D3 неограниченно, и все они образуют единственную Вселенную: Вселенная – это все, что порождено Субстанцией.
Примечание. Рассуждения о мультивселенной – «от лукавого»: все множество сфер и шаров конечной размерности составляют одну Вселенную.
Первые 3 этапа эволюции Вселенной в терминах многомерных шаров:
1. рождение множества 12-мерных шаров D12,
2. внутри одного D12-шара образовалось множество шаров D6 и D3,
3. столкновение одного из шаров D6 с шаром D3.
1.1. Пространство и время
На первых 2-х этапах проективные пространства описывались с помощью общих проективных координат х0 : х1 : х2 : х3. Данные координаты являются равноправными: на этих этапах не было разделения на пространственные и временную координаты.
Третий этап представляет собой столкновение шаров D6 и D3. Поверхностью шара D3 является сфера S2, а поверхностью шара D3 является сфера S5, которая имеет похожую форму, а именно сфера S5 имеет форму прямого произведения S2хS2.
Примечание 1. В однородных комплексных координатах квадрика СР3-пространства (сфера S5) имеет вид (z0)2 + (z1)2 + (z2)2 + (z3)2 = 0: хорошо известно, что данная квадрика гомеоморфна прямому произведению двух 2-мерных сфер S2хS2.
Примечание 2. Трехмерным аналогом данной поверхности является прямое произведение окружностей S1хS1, т.е. обычный тор (однако S2хS2 – не тор).
Благодаря указанному соответствию, граница шара D3 полностью согласуется с 3-мерным участком поверхности шара D6, что делает возможным их наложение.
Примечание. Наглядно это можно представить, как одно колечко накладывается на другое колечко, «выплывая» из измерения, перпендикулярного плоскостям колечек.
Поверхность шара D3 полностью «вписывается» в указанный участок, что равносильно выделению в RР3-пространстве бесконечно удаленной плоскости, вследствие чего группа преобразований стала аффинной, а пространство – аффинно-проективным.
Предпочтительными координатами аффинно-проективного пространства являются однородные аффинные координаты х1/х0, х2/х0, х3/х0. В этих координатах бесконечно удаленная плоскость описывается уравнением х0 = 0, не содержащим координат х1, х2, х3, вследствие чего эти 3 координаты стали отличаться от координаты х0: произошло разделение пространственных и временной координат.
Примечание. Сам вид однородных аффинных координат указывает на неэквивалентность пространственных и временной координат.
При дальнейшем проникновении шара D3 внутрь шара D6, общий участок границы этих шаров в виде S2-сферы распространяется внутрь шара D3. Это эквивалентно появлению внутри RР3-пространства выделенного объекта в виде S2-сферы. Наличие данного объекта дополнительно сужает группу преобразований RР3-пространства: в ней сохраняются только преобразования, которые оставляют неизменной сферу S2.
В теории проективного мероопределения показано, что наличие инвариантной сферы S2 задает внутри сферы гиперболическую метрику Лобачевского. Хорошо известно, что геометрия Лобачевского реализуется в пространстве скоростей Специальной теории относительности. На основании этого можно заключить, что внешнее проективное пространство представляет собой обобщенное пространство скоростей, а точки внутри Абсолюта имеют физический смысл скорости.
В однородных координатах уравнение S2-сферы имеет вид (х0)2 - (х1)2 - (х2)2 - (х3)2 = 0. Это уравнение задает в 4-мерном аффинном пространстве псевдоевклидову метрику: метрика пространства-времени определяется инвариантной поверхностью, возникшей в RР3-пространстве, когда оно «столкнулось» с СР3-пространством.
Примечание. В теории проективного мероопределения инвариантная поверхность носит наименование «Абсолют»: именно Абсолют задает метрику пространства-времени. Это ответ на вопрос, заданный Риманом: метрические свойства пространства определяются Абсолютом внешнего проективного пространства.
Осталось объяснить происхождение направленности и необратимости времени.
Оба эти свойства являются следствиями самого необычного (с точки зрения обычного, аффинного пространства) свойства аффинно-проективного пространства: точка (0, 0, 0, 0) не входит в число элементов аффинно-проективного пространства. Это означает, что ни одна из точек пространства не может быть преобразована в данную точку, и ни одна частица не может обладать нулевым значением всех 4-х координат.
Поскольку 3 пространственные координаты всегда можно положить равными нулю, (достаточно выбрать данное тело в качестве начала системы координат), то временная координата никогда не может принимать нулевое значение и должна изменяться в направлении, противоположном направлению на точку х0 = 0 (иначе все 4 координаты стали бы равными нулю, что невозможно). Данный вывод означает, что время должно быть направленным.
Вместе с тем, это делает невозможным непрерывный переход в область отрицательных значений х0, что означает необратимость времени.
1.2. Материя
Рождение материи также произошло в результате столкновение шаров D6 и D3, т.е. одновременно с рождением пространства-времени.
Данное столкновение привело к «сотрясению» D3-шара (RР3-пространства), в результате чего в нем возникло множество «пузырьков» в виде замкнутых поверхностей. Далее каждый из этих «пузырьков» объединился со связкой прямых, центр которой оказался внутри данного «пузырька», что привело к возникновению частиц материи: каждая частица – это объединение замкнутой поверхности и связки прямых [1].
Примечание. В проективной космологической модели возникновение материи – это необходимость: частицы возникают во всех точках, вокруг которых образовалась замкнутые поверхности, т.к. каждая точка пространства является центром связки.
Данный механизм рождения материи не требует громадной энергии, характерной для Большого и инфляционного взрывов: частицы материи возникают в процессе взаимопроникновения 2-х шаров, представляющих RР3 и СР3 пространства.
Все замкнутые поверхности делятся на 2 класса:
1. односторонние, 2. двусторонние.
Частицы на основе односторонних поверхностей представляют обычную материю, а частицы, образованные на основе двусторонних поверхностей – темную материю.
Двусторонние поверхности не способны изменять направления вращения и кручения пересекающих их прямых, вследствие чего частицы, образованные на основе двусторонних поверхностей, не могут обладать зарядом и спином.
Примечание. Заряд и спин образуются, когда все прямые связки имеют одинаковое направление вращения и кручения: либо от центрального керна, либо на керн [1].
Напротив, односторонние поверхности способны изменять направление вращения и кручения пересекающих их прямых, вследствие чего частицы обычной материи могут обладать, как зарядом, так и спином.
Заряд – это связка аффинно-проективных прямых, вращающихся в одном направлении: либо от керна к бесконечности, либо от бесконечности к керну.
Спин – это связка прямых с одинаковым направлением кручения.
Вместе с тем, натяжение связки прямых создается обоими видами поверхности: и односторонней, и двусторонней. Натяжение определяет массу, поэтому массой должны обладать все, без исключения, частицы материи.
Все частицы обычной материи построены на основе 4-х простейших типов замкнутых односторонних поверхностей: сферы, тора, трилистника (поверхности Боя) и 6-лепестковой поверхности Штейнера:
1. на основе односторонних сфер образованы заряженные лептоны,
2. на основе односторонних торов – нейтральные лептоны,
3. на основе поверхности Боя – обычные адроны,
4. на основе поверхности Штейнера – экзотические адроны.
Таким образом, проективная модель рождения материи объясняет полный спектр известных частиц материи и предсказывает существование нового вида экзотических адронов, содержащих 6 кварков.
Примечание. Еще одно важное предсказание касается величины заряда кварков, входящих в состав экзотических адронов: эти заряды должны быть кратны 1/6.
Важнейшим результатом проективной модели материи является объяснение физической природы массы, заряда и спина: все эти 3 величины порождаются одним и тем же объектом: связкой аффинно-проективных прямых, и различие между ними состоит лишь в том, что масса определяется натяжением прямых связки, заряд – вращением, а спин – кручением.
Нахождение единой природы массы, заряда и спина является одним из важнейших достижений проективной космологической модели.
В рамках проективной модели находит объяснение и тот факт, что что все частицы материи образуют 3 семейства, которые содержат частицы с одинаковыми квантовыми числами, но различающихся своими массами.
Существование 3-х семейств обусловлено 3-связностью пространства (СР3\S2), которое возникает вследствие выделения S2-сферы. Прямые, составляющие связку каждой частицы материи, проходят через одну из 3-х компонент связности, вследствие чего натяжение связки прямых может принимать одно из 3-х значений, что обуславливает различие масс частиц 3-х семейств.
Гипотеза о существовании Субстанции в виде наиболее общего проективного пространства позволяет объяснить 2 группы свойств Мироздания:
1. аффинные, метрические, топологические свойства пространства-времени,
2. спектр частиц материи и наличие у них массы, заряда, спина.
Итог I раздела: проективная космологическая модель объясняет происхождение и природу пространства-времени и материи.
II. Расширение Вселенной и барионная асимметрия
1. В Стандартной космологической модели причиной расширения Вселенной считается Большой взрыв или – мало чем отличающийся от него – инфляционный взрыв. Отличие заключается в том, что инфляционная модель вводит стадию экспоненциального увеличения пространственных масштабов. Предполагается, что наличие данной стадии обусловлено существованием неизвестной энергии, в уравнение состояния которой давление входит с отрицательным знаком, однако, на вопрос: «Откуда берется энергия с отрицательным давлением?» Стандартная космологическая модель ответа не дает.
Проективная модель строения вселенной предлагает более элегантное решение проблемы расширения Вселенной без всякого взрыва: ни Большого, ни инфляционного.
Суть предлагаемого решения заключается в том, что внешнее проективное пространство, в котором произошло рождение материи, имеет физический смысл обобщенного пространства скоростей. Это означает, что каждая частица материи, родившаяся в «своей» точке пространства скоростей, имела не одинаковое значение скорости относительно всех остальных частиц: все частицы «разбегались» от любой выбранной частицы, и чем дальше частицы располагались друг от друга в пространстве скоростей, тем больше была величина их относительной скорости.
При объединении частиц в галактики, такое распределение скоростей сохранилось: все галактики также стали удаляться друг от друга, и чем больше была их относительная скорость, тем на большее расстояние они удалились, что отражает закон Хаббла.
Понимание природы расширения Вселенной, как следствие рождения материи в пространстве скоростей, согласуется с объяснением закона инерции. Свободная частица, не подверженная действию каких-либо сил, способна находится в фиксированной точке внешнего пространства, т.е. в состоянии с фиксированным значением скорости, сколь угодно долго. Однако при появлении внешних сил, связка прямых частицы будет создавать дополнительное натяжение, причем это натяжение будет неоднородным: прямые, направленные в сторону, противоположную направлению действия силы, будут натянуты сильнее, чем прямые, направленные в ту же самую сторону. Вследствие этого, результирующая сила натяжения будет противоположна внешней силе: эта результирующая сила и представляет собой силу инерции. Этот же самый механизм обеспечивает возникновение сил инерции при вращательном движении.
2. Барионная асимметрия возникла на горячей стадии эволюции Вселенной, когда все родившиеся частицы и античастицы, включая 1087 нуклонов и антинуклонов, в равном количестве находились в области пространства размером порядка 1016 см. На этой стадии протекали реакции с участием частиц и античастиц, однако вероятность возникновения нуклонов была несколько выше вероятности возникновения антинуклонов, поскольку нуклоны не являются строго СР-симметричными частицами.
Причина отсутствия СР-симметрии объясняется тем, что нуклоны (как все адроны) образованы на основе поверхности Боя, которая не является Р-четной (ее зеркальное отражение не совпадает с оригиналом), и кроме того, в нуклонах кварковые заряды распределены по поверхности Боя неоднородно.
Примечание. Кварки не являются свободными частицами, совершающими движение по всему объему нуклона (что привело бы к «размазыванию» их зарядов): каждый кварк постоянно находится в одном из 3-х лепестков поверхности Боя [2].
Поскольку 3 кварковых заряда имеют противоположные знаки и их количество нечетно, Р-несимметрия и С-несимметрия не могут компенсировать друг друга: их произведение не может создать СР-симметрию. Степень СР-несимметрии нуклонов настолько мала, что не обнаруживается экспериментом, однако количество реакций на горячей стадии было столь велико, что даже небольшой степени СР-несимметрии оказалось достаточно для создания наблюдаемой величины барионной асимметрии.
Непосредственным следствием проективной космологической модели является СРТ-теорема, из которой следует, что нарушение СР-симметрии означает нарушение Т-симметрии, поэтому «в будущее ушли» нуклоны, а антинуклоны остались в небытии.
Примечание. Доказательство СРТ-теоремы. Осуществление отражения всех 4-х координатных осей пространства-времени (операция РТ) приводит к изменению ориентации всех прямых в пространстве-времени, а поскольку каждый заряд порождается связкой одноименно ориентированных прямых, данное изменение означает изменение знака электрического заряда всех частиц материи (операция С).
III. Темная материя и темная энергия
1. В проективной модели Вселенной темная материя появляется столь же естественно, как обычная материя. Имеется всего 2 класса замкнутых поверхностей: класс односторонних поверхностей и класс двусторонних поверхностей. Если обычная материя образована односторонними поверхностями, то естественно предположить, что частицы темной материи построены на основе двусторонних поверхностей.
Двумя простейшими видами двусторонних поверхностей являются обычная сфера и тор: данные объекты представляют собой жесткие керны 2-х типов стабильных частиц темной материи, которым можно дать наименование «дак-сфера» и «дак-тор».
В проективной модели имеется еще несколько возможных разновидностей темной материи, образованных из частиц обычной материи.
Прежде всего, это – тетранейтроны, существование которых предсказывает тетраэдрная модель ядра, основанная на проективной модели строения нуклонов [2].
Примечание. Тетранейтроны образуются, когда все ячейки первого слоя ядерного каркаса заняты нейтронами, и во всех 4-х узлах сочетание кварков имеет вид (u,2d).
2. Причиной ускоренного удаления галактик является та же самая структура внешнего проективного пространства, которая привела к рождению пространства-времени и материи. Основную роль играет Абсолют, располагающийся ближе к бесконечно удаленной плоскости, чем все частицы. Абсолют пересекает все прямые, составляющие связки всех частиц материи, вследствие чего создается дополнительное натяжение связки прямых каждой частицы материи. Данное натяжение чрезвычайно мало и направлено по всем пространственным направлениям.
В тех направлениях, в которых расположены окружающие данную частицу тела, данное натяжение «забивается» тяготением этих тел, которое сильнее притяжения к Абсолюту. Поэтому для данных частиц (в их число входят и планеты Солнечной системы, и звезды в галактиках) притяжение к Абсолюту оказывается незаметным, однако, для самих галактик и их скоплений притяжение к Абсолюту сильнее притяжения друг к другу, результатом чего является их ускоренное разбегание друг от друга.
Самое интересное, что энергию растянутых прямых, составляющих связки всех частиц материи, можно рассматривать как энергию с отрицательным давлением.
Примечание. Для объяснения эффекта ускоренного удаления галактик и скоплений галактик друг от друга не требуется вводить гипотезу, что сохранился остаток гипотетической энергии с отрицательным давлением, существовавшей на инфляционной стадии, или эта энергия чудесным (сказочным) образом зародилась вновь.
Заключение
В работе описаны начальные стадии эволюции Вселенной, в виде рождения 3-мерных кватернионных, комплексных и вещественных пространств Субстанцией, имеющей математическую форму наиболее общего проективного пространства.
Эволюция указанных 3-х видов проективных пространств позволяет выявить стадии, на которых возникли пространство-время и материя, а также понять природу всех свойств, которыми обладают пространство-время и материя.
В рамках проективной модели находят объяснение 2 основных космологических эффекта: расширение Вселенной и барионная асимметрия, а также природа 2-х наиболее загадочных явлений: темная материя и темная энергия.
Существование бесконечномерного проективного пространства играет важную роль в понимании природы сознания. Носителями образов сознания служат объекты внешнего проективного пространства, которые образуются кубитами квантового компьютера мозга. В свою очередь, кубиты образуются кольцевыми колебательными модами с частотами (1011-1014) гц, которые генерируются в цилиндрических слоях миелиновых оболочек нейронов [3].
Рождение сознания «возвращает» материю – в виде человеческого мозга – к своим истокам в виде бесконечномерной проективной Субстанции, породившей материю: бесконечномерная Субстанция необходима для размещения объектов (образов), которые возникают в процессе работы квантового компьютера мозга.
Выводы
1. В основе Мироздания лежит Субстанция в форме бесконечномерного кватернионного проективного НР∞-пространства.
2. Начальными стадиями эволюции Вселенной являлось выделение 3-мерных кватернионных, комплексных и вещественных проективных пространств.
3. Пространство-время представляет собой множество значений однородных аффинных координат аффинно-проективного пространства.
4. Псевдоевклидова метрика пространства-времени порождается Абсолютом внешнего аффинно-проективного пространства.
5. Необратимость и направленность времени обусловлены тем, что в аффинно-проективном пространстве отсутствует точка с координатами (0, 0, 0, 0).
6. Материя образовалась в результате столкновения RР3 и СР3 пространств в виде шаров D3 и D6 с отождествленными диаметральными точками их поверхностей.
7. Частицы материи представляют собой объединение 2-х элементов внешнего аффинно-проективного пространства: связок прямых и замкнутых поверхностей.
8. Масса, заряд и спин порождаются натяжением, вращением и кручением прямых, составляющих связки, которые входят в состав частиц материи.
9. Причина пропорциональности скоростей галактик расстоянию между ними в том, что рождение материи произошло в пространстве скоростей.
10. Барионная асимметрия образовалась в реакциях с участием нуклонов на горячей стадии эволюции из-за отсутствия у нуклонов точной СР-симметрии.
11. Частицы темной материи устроены точно так же, как частицы обычной материи, только центральными кернами служат двусторонние поверхности.
12. Ускоренное разбегание галактик порождается растяжением связок прямых частиц материи, которое осуществляет Абсолют внешнего пространства.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.А. Шашлов, Избранные вопросы проективной модели материи // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26798, 24.11.2020
2. В.А. Шашлов, Избранные вопросы тетраэдрной модели ядра // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26780, 14.11.2020
3. В.А. Шашлов, Что такое Сознание? // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26664, 10.09.2020
В.А. Шашлов, Избранные вопросы проективной космологической модели // «Академия Тринитаризма», М.,
 |