Материя, пространство, гравитация

Между 10

 и 10

 секунды после Большого Взрыва наступила кварковая эпоха. Температура в этот период развития Вселенной составляла более 10

К. При таких условиях кварки не могли образовывать адроны. В это время Вселенная была заполнена кварк-глюонной плазмой.

В течение от10

 и до 1 с после Большого Взрыва температура Вселенной опустилась ниже10

К и кварк-глюонная плазма охладилась до величин, при которых кварки группировались и образовывали адроны. В ходе адроновой эпохи (1 – 10 секунд) адроны аннигилировали с антиадронами. В результате появились пары лептонов и антилептонов. Из всех лептонов самые известными лептонами являются электроны.

По мере охлаждения Вселенной протоны и нейтроны образовывали ядра водорода и гелия и через 3 минуты, после Большого взрыва во Вселенной началось формирование стабильных атомов водорода и гелия. Происходило это путем захватывания электронов ядрами водорода и гелия. Эта эпоха называется фотонной. Продолжалась она 380 тысяч лет. К её концу температура Вселенной опустилась до 3500

К и она стала прозрачной для прохождения фотонов.

К настоящему времени разработано достаточно большое количество теорий, представляющих собой различные модели рождения и развития Вселенной, но большинство физиков считают теорию Большого Взрыва, как наиболее теоретически обоснованную модель Вселенной. Многие аспекты этой теории были теоретически предсказаны и экспериментально подтверждены. Так на основании её положений было установлено постоянное расширение Вселенной и открыто в ней фоновое излучение в размере 2,7 К. Но наряду с достоинствами, у теории Большого взрыва есть определенные границы применимости и она требует дополнения и усовершенствования. Используя базовые принципы системы взаимодействия материи с пространством, попробуем дополнить и уточнить некоторые её положения.

Рабочая гипотеза взаимодействия материи с пространством основывается на постулате об энергии. Энергия существует в двух видах: энергии материи (E

) и энергии пространства ( – E

.), которые взаимно переходят друг в друга. Именно эти энергии являются исходным «материалом» Большого Взрыва, именно из них возникли все частицы окружающего мира. Рассмотрим поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной, исходя из этого принципа.

Начальный отсчет. В начале Взрыва (10

—10

 сек.) излучения энергий были обособлены и не взаимодействовали между собой, Температура энергии материи составляла 10

К, а энергии пространства 0 К. (Рис.1.а). В этот период и образовались сгустки энергии материи (гравитоны) и сгустки энергии пространства (простоны). В течение 10

 – 10

 секунды отдельные простоны группировались (объединялись) в «силовые нити», а другие остались «свободными». Часть гравитонов тоже объединялись (сливались) в сверхмассивные сгустки (частицы), но большая часть оставалась в «свободном» состоянии.

Эра инфляции. Когда возраст Вселенной достиг 10

 секунд произошло перемешивание энергий (Рис.1.b), приведшее к её экспоненциальному взрыву, в результате которого её первоначальный размер увеличился 10

 раз Значительная часть инфляционной энергии израсходовалась на растяжение силовых нитей пространства и образование из них своеобразной «сети», равномерно напряженной во всех направлениях, то есть на формирование пространства современной Вселенной (Рис.1.c). В инфляционный период во Вселенной в результате перемешивания энергий лавинообразно падали температура и плотность излучения, и при достижении определенных значений этих показателей начали образовываться первые представители обычного вещества частицы разных зарядов.

Кварковая эпоха. Она началась в 10

 секунд от момента рождения Вселенной. В ней начали формироваться кварки и антикварки. Кварки образовались следующим путем. Сгустки энергии материи (гравитоны), вследствие разновидности зарядов со сгустками энергии пространства (простонами), стягивали силовые нити из простонов, в результате чего появляется сила, действующая на гравитоны, в направлении их сближения. Двигаясь по силовым нитям пространства, гравитоны объединялись (слипались) в определенные пространственные совокупности (кварки) и, таким образом, приобретали массу. При этом пространственное размещение гравитонов в силовых нитях пространства, то есть структура построения элементарных частиц, определялась плотностью энергии материи и степенью сжатия силовых нитей пространства в местах их возникновения. Поэтому образование кварков происходило по нисходящей линии по массе, то есть от тяжёлого к легким, по мере уменьшения плотности и степени сжатия. Этим и объясняется отсутствие в природе свободных кварков и, если легкие кварки u и d могут существовать неограниченно долго внутри протонов и нейтронов, где этому соответствует степень сжатия силовых нитей пространства, то остальные более тяжелые кварки быстро распадаются. Это связано с тем, что они образовались в условиях сверх высоких степеней сжатия силовых нитей пространства, которые существовали в момент их возникновения, то есть структура построения элементарных частиц, определялась, плотностью энергии материи и степенью сжатия силовых нитей пространства в местах их возникновения. «Жесткость» конструкций частиц обеспечивалась степенью сжатия силовых нитей внутри частиц. В это время уже существовали фотоны, но из-за высокой плотности излучения они не могли распространяться в силовых нитях пространства.

Эпоха возникновения адронов и лептонов. По мере расширения Вселенной и увеличения её радиуса, плотность излучения энергии и температура в ней уменьшались, а вместе с ними снижалась и степень сжатия силовых нитей. В течение 10

 —10

 секунды от начала возникновения Вселенной кварки, двигаясь в силовых нитях пространства (состоящих из простонов) объединялись, приобретали массу и превращались в протоны и нейтроны, а антикварки, двигаясь в силовых нитях, состоящих из гравитонов, соответственно превращались в антипротоны и антинейтроны. Свободные простоны объединялись и образовывали электроны, а позитроны образовывались из гравитонов. Жесткость их конструкций осуществлялась за счет сжатия в них простонов и гравитонов силовыми нитями,

Фотонная эпоха. Дальнейшее снижение плотности излучения и степени сжатия силовых нитей пространства привело к тому, что расстояние между силовыми нитями пространства достигло значений соответствующих показателям в ядрах гелия, в результате чего протоны и нейтроны стали соединяться, образуя ядра гелия. Эта фаза развития Вселенной продолжалась 3 10

 лет. В последующей стадии эволюции Вселенной, её температура и плотность излучения, а также степень сжатия силовых нитей пространства продолжали снижаться. И при достижении определенных величин, соответствующей показателям степени сжатия силовых нитей во внутриатомном пространстве атомов гелия и водорода, силовые нити пространства стали доступными для сжатия их протонами. В результате электроны, которые всегда двигаются в направлении повышенной степени сжатия силовых нитей пространства, стали соединятся с ядрами гелия и протонами, образуя атомы гелия и водорода. При этом атомы гелия образовывались в начальной стадии фазы эволюции, а атомы водорода в последующей стадии. А так как, первая стадия продолжалась значительно меньше, чем вторая, то и атомов гелия образовалось меньше, чем атомов водорода. В образовавшемся «космическом облаке» атомы гелия составляли 25%, а атомы водорода 75%. К этому времени температура Вселенной упала до 3500 

К, в ней лавинообразно нарастала её прозрачность, а вместе с ней и плотность вещества. В результате Вселенная стала доступной для прохождения в ней световых волн (Рис.1.d). Наступила эра формирования первых звезд и галактик.

Рис.1 Схема этапов образования материи и пространства из энергий в результате Большого Взрыва. a – состояние энергий материи и пространства перед началом взрыва, b – перемешивание энергий в начале взрыва с образованием сгустков энергии материи – гравитонов (g) и сгустков энергии пространства —простонов (p), c – образование силовых нитей пространства из простонов в период инфляционного взрыва, d-эра формирования звезд и галактик S – силовая нить, p – простон

На современном этапе развития физической науки считается, что масса имеет внутреннее и внешнее свойство. Под внутренним свойством массы, подразумевается её инертное свойство, а под внешним её гравитационное свойство. В смоделированной системе взаимодействия материи с пространством материальное тело проявляет свои гравитационные свойства через сжатие силовых нитей окружающего его пространства. Степень сжатия и дальность распространения этого сжатия определяется массой материального тела. Предельное расстояние, на котором материальное тело может оказать доминирующее гравитационное воздействие на другое тело, называется гравитационной эффективностью этого тела

В нашей повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с проявлением инерции. Об инерции материальных тел написано много научных трактатов, но её глубинная суть полностью не раскрыта до сих пор. Обычно её связывают с ускорением, потому что она физически ощущается только, когда тело начинается двигаться с ускорением. Инерция с точки зрения базовых принципов предлагаемой модели рассматривается ни как внутреннее свойство массы тела, а как результат противодействия силовых нитей пространства изменению скорости движения в них гравитонов, составляющих это тело, то есть гравитационной массе этого тела. Это и утверждает третий закон Ньютона. Всякое действие порождает одинаковое по силе, но противоположно направленное противодействие

1.1.2 Энергия

По современным представлениям ученых энергия это определенное свойство материи. Количественная мера различных форм движения и взаимодействия всех её видов, связанная с однородностью времени. Реалии окружающего мира пропитаны энергией. Она находится везде: в растениях, животных в воздухе, в океанах, в земле и дает человеку тепло, свет, Возможности её безграничны. Понятие энергии можно приложить ко всем процессам, явлениям, взаимодействиям, происходящим в природе. Об этом говорит управляющий ими неоднократно экспериментально подтвержденный закон сохранения энергии, Это закон гласит: энергия это определенная величина, которая не изменяется во всех своих превращениях, происходящих в природе. Она не возникает, не исчезает, а переходит из одного вида в другой. В современной физике с понятием энергии связаны такие понятия, как действие, сила, работа, мощность. Там, где проявляется энергия возникает сила, которая оказывает действие на тело совершая над ним работу. При этом расходуется определенное количество энергии, а её поток в единицу времени носит название мощности. Энергия, как показано в специальной теории относительности Эйнштейна, неразрывно связана с массой соотношением E= mc

, где коэффициентом связи является квадрат скорости света в вакууме. Многие физики считают, что, несмотря на всестороннее и глубокое изучение многообразных форм проявление энергии, механизмы перехода одного вида энергии в другой до сих пор не раскрыты. Определенные ответы на эти вопросы можно получить с помощью смоделированной системы взаимодействия материи с пространством.

Согласно базовым принципам смоделированной системы отдельные частицы, составляющие материальное тело, скрепляются между собой определенными связями. В качестве связи при этом выступает энергия пространства, которая представляет собой, законсервированную в силовых нитях пространства «свободную» энергия материи. Эти два вида энергии связывают между собой материю и пространство. Их взаимный переход одного вида в другой является основой всех фундаментальных законов физики – законов сохранения энергии, массы и т. д. При этом под «свободной» энергией материи подразумевается та часть массы покоя тела, которая преобразуется в энергию.

В рамках смоделированной системы температура материального тела определяется количеством «свободной» энергии материи, способной переходить в энергию пространства. Таким образом, осуществляется связь между отдельными частицами, составляющими это тело. Чем большее количество этой энергии присутствует в теле, тем выше скорость колебания составляющих тело частиц и тем выше его температура. Свободная энергия материи (лучистая, тепловая, ядерная и др.) поступает в тело из внешней среды или образуется внутри самого тела (химическая, биологическая и др.).

Различаются следующие уровни поступления в тело энергии: межмолекулярное или межатомное пространство, внутриатомное и внутриядерное пространство. Для каждого уровня существует свой предел насыщения (поглощения) свободной материальной энергии, за которым она переходит на следующий уровень. Происходит это следующим образом. Внешняя тепловая энергия, а это энергия материи, поступает в межатомное пространство и сжимает там силовые нити. Это способствует увеличению свободного пробега электронов и, в конечном итоге, приводит к повышению скорости колебания частиц, составляющих атом, то есть к повышению температуры тела. Тело начинает излучать тепловую энергию в инфракрасном диапазоне. Как только степень сжатия силовых нитей в межатомном пространстве сравняется с таковой внутри атомного пространства, тепловая энергия начинает поступать туда. При достижении определенного порога она вызывает там переход электронов с удаленных от ядра орбит, обладающих высокими энергиями, на более близкие к ядру орбиты с низкими энергиями. В результате температура тела растет, его атомы возбуждаются и начинают испускать фотоны уже видимого излучения. Дальнейшее увеличение степени сжатия силовых нитей в обоих уровнях пространства приводит к резкому повышению температуры тела, что, в свою очередь, вызывает значительное увеличение энергии испускаемых телом фотонов от красного до фиолетового и при температуре 3000

 K тело испускает уже невидимое ультрафиолетовое излучение.

С повышением температуры тела свыше 10

 оно переходит в, так называемое, четвертое плазменное состояние, при котором вещество (тело) состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц – электронов, ядер. ионов.

При увеличении степени сжатия силовых нитей, в межатомном и внутриатомном пространствах вещества, до величин, сравнимых с таковыми во внутриядерном пространстве, его температура достигает показателей, при которых начинается термоядерный синтез ядер химических элементов.

При температуре 0

 K в материальных телах нет свободной энергии материи, поэтому в них отсутствуют колебательные движения составляющих их частиц. А вот пространственная энергия в силовых нитях пространства, наоборот, находится в максимальном количестве (Рис.2). По мере роста температуры материальных тел в них увеличивается количество свободной материальной энергии. Каждому уровню пространства соответствует своя доля свободной энергии пространства по отношению к общему объему материальной энергии данной частицы (Рис.3). Так, например, доля свободной материальной энергии (E

) в межатомном пространстве, которая может переходить в энергию пространства (E

) составляет 0, 000001%, во внутриатомном пространстве соответственно 0,001%, а во внутриядерном пространстве составляет 0,1—0,9%. Таким образом, самые высокие показатели свободной энергии, законсервированной в связях между частицами имеет внутриядерное пространство ядер химических элементов. Наибольшее же её количество сосредоточено в связях аннигилирующих частиц. К примеру, при аннигиляции 1г вещество – антивещество выделяется 10

 джоулей, в то время как при делении 1 грамма урана выделяется 10

 джоулей тепловой энергии. Но и при аннигиляции полного превращения массы материи в энергию не происходит. В этом случае масса вещества распадается до гравитонов, а антивещества (антиматерии) до простонов. Полное превращение массы материи в энергию происходило при Большом Взрыве (bib). В это время масса всех гравитонов, составлявших материю, преобразуется в энергию.

Из схемы распределения показателей свободной энергии материи по позициям следует, что её минимальное количество присутствует в материальных телах (частицах), находящихся при температурах близких к абсолютному нулю, а максимального значения она достигает в условиях, создавшихся при Большом Взрыве. В этих точках её круговорот отсутствует. В остальных позициях она занимает промежуточное положение. Так, в межатомном пространстве за счет свободной энергии материи обеспечиваются связи между молекулами и атомами веществ, вступающих в химические реакции. При синтезе веществ энергия материи сжимает силовые нити пространства и переходит в энергию пространства, а та образует из них связи и соединяет воедино атомы различных химических элементов. В случае распада, наоборот, силовые нити расширяются и законсервированная в них энергия материи высвобождается. В этом и заключается круговорот энергии между атомами и молекулами различных химических элементов. В пространстве внутри атома, обмен энергиями происходит между составляющими атом частицами протонами и электронами. Первые сжимают силовые нити пространства и преобразуют энергию материи в энергию пространства, а вторые, наоборот, расширяют их и переводят энергию пространства в энергию материи. Степень сжатия силовых нитей пространства здесь значительно выше, чем в предыдущем уровне, поэтому и доля свободной энергии в общем объеме материальной энергии частиц, участвующих в физических процессах, здесь также существенно выше. Внутри ядерного пространств, круговорот обмена энергиями происходит между частицами, составляющими ядра химических элементов. Степень сжатия силовых нитей пространства здесь на порядок выше, чем в предыдущих уровнях, поэтому и соотношение между объемами свободной и общей энергией частиц также соответственно выше. В естественных условиях это происходит в недрах звезд следующим образом. С ростом гравитационного сжатия в недрах звезд увеличивается степень деформации (сжатия) силовых нитей внутри звездного пространства. И как только она превысит степень деформации силовых нитей во внутриатомном пространстве атома водорода, электрон преодолевает притяжение ядра (он движется в направлении более высокой степени сжатия) и «вылетает» из атома. В результате получается « бульон « из протонов и электронов, обладающих большой энергией и высоким скоростями. При дальнейшем увеличении степени сжатия силовых нитей пространства протоны поглощают электроны и превращаются в нейтроны. Протоны объединяются (связываются) с нейтронами и образуются дейтроны. При этом на связь между протоном и нейтроном затрачивается энергия материи. Как только степень сжатия достигнет величины равной таковой в ядре гелия, два дейтрона сливаются и образуют первый энергетический слой ядер химических элементов (ядро гелия). Законсервированная в связях протон – нейтрон энергия пространства переходит в энергию материи и выделяется в виде ядерной энергии.