Предложена модель симметричной Вселенной с нулевым балансом энергии и, соответственно, с соблюдением закона её сохранения. Построены модели фотона и фермиона. С целью показания практической приемлемости модели на её основе решены топовые физические задачи. Найдены способы решения проблем темной материи и темной энергии.
Даже вполне подготовленные люди не желают мириться со способом возникновения Вселенной из ничего, хотя других способов, приемлемых с моей точки зрения, не предлагают. Но прежде, чем извлечь материю из ничего, давайте обозначим проблему, которая формулируется так: материя не могла существовать вечно в прошлом.
На протяжении тысячелетий писаной истории разные ученые по-разному представляли эту проблему, но суть её сводится к следующему. В любой момент времени состояние материи можно представить конечным числом шагов, действий и качественных превращений. Одно из таких качественных превращений - материя разумная, способная взглянуть на себя со стороны - человек. Человек тоже ограничен в своих возможностях совершенно определенным уровнем знаний. Этот уровень - тоже уровень развития материи. Каких бы сверхразвитых цивилизаций ни существовало, их уровень не бесконечно велик. Он конечен. Так вот этот конечный уровень развития материи должен был собираться ею бесконечное время. Как? Ответ предложили математики.
Возьмите листочек бумаги и оторвите от него половину. От оставшейся половины тоже оторвите половину. Продолжайте процесс до бесконечности ибо математика это позволяет. Вроде бы и все, проблема решена. Был целый лист бумаги, а теперь бесконечное число его частей. Это бы и доказывало вечность материи в прошлом, но есть существенная деталь, которая напрочь все ломает. Вселенная не рвет целый листочек, а собирает его по крупицам. А теперь попробуйте сделать то же самое с частями листочка, чтобы собрать его в целый лист.
Начните это делать. Сколь бы малый листочек вы ни взяли, он имеет конечный размер. Бесконечное количество таких листочков даст нам бесконечный лист бумаги. Все изощрения на этом поприще уже известны - бахалай, не получается. И у Вселенной не получается - она начинала с совершенно определенного "кусочка" и затратила на сборку своего нынешнего состояния совершенно определенное время. Принято считать, что с тех пор прошло 13,8 миллиарда лет.
Яков Зельдович [1] рассмотрел с этой целью циклическую Вселенную, когда расширение сменяется коллапсом и новым расширением. Результат для сторонников вечной в прошлом Вселенной неутешителен: она должна была иметь начало.
Из чего же появилась Вселенная? Современная космология началом инфляции предлагает считать инфлатон - гипотетический квант скалярного поля, ответственного за инфляцию и почти мгновенное расширение Вселенной. Но вот ведь в чем загвоздка: откуда взялся инфлатон, а если и существовал всегда, вечно в прошлом, то с какого перепуга вдруг "ожил", начал инфляцию? Вопросы к инфлатону ровно те же, что и к вечному богу. Что это его сподвигнуло на создание мира? Сидел бог, скучал вечность и на тебе - сотворил Вселенную. Никогда такого не было и вот опять...©
Долгие поиски начала мира ни к чему не приводили, многочисленные варианты не выдерживали критики и остался один вариант - ничего. Ничего не существует нигде и никогда - ни времени, ни пространства нет. Ничего нет! Ничего не имеет никаких свойств, кроме свойства не иметь свойств. С другой стороны - это очень удобная "штука" для творчества: создавая мир из ничего, не нужно заботиться о причине - нету времени! Скорее, стоит озаботиться появлением энергии и, как это ни банально, законами сохранения.
Получается, что нужно построить такой мир, который не нарушил бы законы сохранения. А это означает одно: если ничто - ноль, то и созданный мир должен бы быть нулевым. Вот созданием такого мира мы и займемся.
Многие очень резонным считают вопрос о целесообразности написания всего этого здесь, в физике. Да, вопросы, скорее, философские, но есть один нюанс, который для физики имеет огромное значение. Это сам акт возникновения материи. Несомненно, что это первый физический процесс, произошедший во Вселенной. Произошел он в новорожденных пространстве и времени. Есть основания полагать, что этот процесс лежит в основе всей физики.
* * *
Возникло возмущение, которое стало расширяться со скоростью света в виде сферы. С этого момента начался отсчет времени и появилось пространство. Было это вот так.
Что там такое возмутилось - не будем об этом. Во всяком случае, возмущение - не монолит, имеет какую-то мелкую структуру. И следует помнить, что всякие подробности строения возмущения пока недоказуемы. Некоторые предлагают называть это не возмущением, а событием. Можно и так - процесс имеет и пространственные координаты, и временные. Но событие не имеет длительности, поэтому придется отказаться от этого названия.
Итак, есть возмущение, но законы сохранения нарушены. Поэтому необходимо построить вторую часть процесса, который компенсировал бы показанный до нуля.
Эта задача была решена вынесением компенсирующей части возмущения в другое трехмерное евклидово пространство. Процессы в обоих пространствах должны проходить абсолютно синхронно, поэтому пространства должны иметь единую временную ось, а процессы синхронизированы во времени. Для этого пространство, которое есть на первой анимации, было инвертировано относительно точки начала возмущения. Эта точка становится сферой бесконечного радиуса с центром в этой же точке и процесс развития возмущения выглядит вот так.
Мы не имеем возможности видеть что-то в другом пространстве, а если бы могли, то увидели бы как раз вот такой процесс схлопывания сферы из бесконечности в точку.
Так наблюдатель увидел бы единый процесс возмущения в обоих пространствах. Не сложно заметить, что в определенный момент сферы - расширяющаяся и схлопывающаяся - "встречаются". Сфера в месте "встречи" называется сферой локализации.
На сфере локализации и только на ней возникает новое возмущение - точная копия предыдущего. Процесс повторяется. Именно этот повторяющийся процесс называется фотоном.
Вот так выглядит фотон для наблюдателя, который видит и вторую, компенсирующую, часть фотона.
Все это один фотон в процессе своего движения справа налево.
Пространство
Построение 2S3 пространства
Итак, для того, чтобы два взаимно компенсирующих друг друга возмущения никогда не встретились и взаимно не уничтожили себя, разместим их в двух разных пространствах 
и 
. Каждая точка единственным образом связана с конкретной точкой и является для нее сферой бесконечного радиуса. Оба пространства абсолютно равноправны и имеют одну временную ось.
Для выполнения этих условий на основании доказанной Григорием Перельманом гипотезы Пуанкаре о том, что связное, односвязное трехмерное множество $R^3$ без края гомеоморфно $S^3$ сфере, построим такую сферу из нашего обычного пространства, которое как раз подходит под это определение $R^3$.
Для наглядного представления компактифицируем $R^3$ по координате $Z$. Выберем некоторую точку $A$ (синяя) в $R^3$ и точку $A'$ (красная) вне этого пространства. $A'$ считается бесконечно удаленной от $A$ и, по определению, всякая прямая, выходящая из точки $A$ стремится к $A'$. Таким образом мы получили сферу $S^3$, поверхность которой есть наше трехмерное пространство без самой точки $A'$, которая находится в другом пространстве, которое мы будем считать таким же, как наше - трехмерным $S^3'$.
Теперь из точки $A'$ построим такую же $S^3'$ сферу, компактифицировав пространство $R^3'$ и выбрав некоторую точку $B$ (синяя вверху) вне этого пространства. Но вне пространства $R^3'$ находится и уже известная нам точка $A$ из пространства $R^3$, с которой мы начинали построения. Ничто нам не запрещает использовать ее вместо точки $B$.
Таким образом получаются две сопряженные $S^3$-сферы с общим центром в точке $O$, которая находится в четвертом измерении и вне пространств $R^3$ и $S^3'$.
В физике принято это четвертое измерение считать связанным со временем соотношением $R=Ct$, где $R$ - радиус сферы, $C$ - скорость света, а $t$ - время.
Вот так одно возмущение развивается в двух пространствах. Следует понимать, что это одно возмущение, представленное двумя частями. "Встречаются" части на длине волны и создают новое возмущение.
Проводя аналогию с построением пространства $2S^3$, внизу сферы точка $A$, вверху - $A'$. Желтая полоска - окружность - является сферой, которая развивается (разбухает) в красной части пространства, синяя полоска - сфера второй части возмущения. Встречаются они на длине волны. Заметьте, что на анимации после прохождения центра сферы полоски возмущения (сферы) "останавливаются". Это не так. Сферы продолжают расширяться со скоростью света $C$ каждая в своем пространстве. Причина "остановки" - крайняя относительная нелинейность двух пространств, собранных воедино.
Обратите внимание, что желтой полоске до уровня, указанного красной стрелкой, со скоростью света двигаться придется 16300 лет и преодолеть 5 килопарсек. То же самое относится и к синей полоске верхней части возмущения. Равными они становятся только на длине волны возмущения.
Длина волны - это Комптоновская длина волны, хотя, казалось бы, для фотона понятие Комптоновской длины волны бессмысленно. Тем не менее, мы будем называть эту длину волны Комптоновской, хотя бы для того, чтобы отличать её от де Бройлевской, которая в нашем построении пока не несет никакого смысла. Смысл появится при рассмотрении движения вещества.
ЛожкинуВот, пожалуй, все, что имеется для возмущения. Мой вариант.Возмущением называется феномен, начинающийся в очень малом объеме пространства и имеющий некоторую малую длительность. В дальнейшем возмущение распространяется в виде тонкой сферы со скоростью света от своего центра.Свойства возмущения.1. Возмущение начинается и развивается сразу и синхронно в двух пространствах R3.2. Возмущение производит свою копию на Комптоновской длине волны один раз (взаимодействие с самим собой).3. После порождения своей копии возмущение продолжает развиваться в пространстве и времени.4. Возмущение любой длительности переносит энергию, численно равную действию $\frac{h}{2}$ |
Дальше не надо.
Возмущение заменить на событие event h/2.
The first event.
Плотность события зависит от длительности. Зависимость обратно пропорциональная 1/t. Чем короче событие, тем плотнее. Показатель - частота повторения событий.
Если событие - 1/2 фотона внутри самого фотона - работает так же, как и обычный фотон макромира Вселенной, то внутри фотона что-то есть. И это важно.
Ссылки:
1. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б., Сажин М.В. Космология ранней Вселенной
