В проза.ру невозможно отразить математические формулы. Но идеи и гипотезы отразить можно. Но тем, кому интересно видеть статью с полным отражением формул можем направить статью по запросу на e-mail: law@galifire.com. Итак поехали.
УДК: 115.4; 113/119; 531.1
Время - Релятивизм - Гравитация: философская критика
терминов и гипотеза динамической гравитации в космологии
Руслан Геннадьевич ГАЛИФАНОВ, Российский патентный поверенный, управляющий партнер компании «Галифанов, Мальков и партнеры», юрист, galifanov@gmail.com
Реджепмухамет Аннаевич КАРЛИЕВ, Юрист, специалист по интеллектуальной собственности, Магистр в сфере делового администрирования, karliyev@galifire.com
Геннадий Галитович ГАЛИФАНОВ, Туркменский и евразийский патентный поверенный,
кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, law@galifire.com
Аннотация: В настоящем философско-физическом исследовании с гипотезой динамической гравитации анализируются сущность времени, релятивистские эффекты и загадки гравитации в контексте происхождения и эволюции Вселенной.
Рассматривается двойственная природа времени как объективной формы существования материи и субъективной категории сознания и двойственная природа гравитации (статическая и динамическая). Критикуются метафоры релятивистской физики («замедление времени», «релятивистская масса», «искривление пространства-времени»), предлагаются точные термины («замедление процессов», «релятивистская энергия»). Обосновывается философская интерпретация кривизны пространства-времени как математической модели, описывающей искривление траекторий, а не буквальное физическое искривление пространства. Анализируются проблемы современной космологии (;CDM-модель, напряжение Хаббла, природа тёмной энергии).
Предложена гипотеза динамической гравитации как emergent-эффекта всеобщего вращения космических объектов, объясняющая тёмную материю без привлечения неизвестных частиц. Разработана феноменологическая модель динамической гравитации,
g ;_"eff" =g ;_"mass" +g ;_"rot"
в которой в которой темная материя (;27%) и темная энергия (;69%) интерпретируются как вихревые эффекты, возникающие в результате всеобщего вращения астрофизических тел. В этой картине темная материя является центральной силой притяжения
;_"eff" ;(k_v ;^2 r)/G,
а темная энергия — силой периферийного отталкивания
s;g_"dyn" ;k;.
Модель воспроизводит кривые вращения Млечного Пути и является фальсифицируемой: она предсказывает радиальное падение g_"rot" и анизотропию галактических дисков, которые отличаются от ожидаемых в стандартных сценариях холодной темной материи (CDM). Сделан вывод о необходимости экспериментально-математической проверки гипотезы динамической гравитации.
Ключевые слова: время, релятивизм, статическая гравитация, динамическая гравитация, космология, пространство-время, модель ;CDM, темная материя, темная энергия, общая теория относительности (ОТО), вихревые возмущения среды.
Abstract: This philosophical–physical study, based on the hypothesis of dynamic gravity, analyzes the nature of time, relativistic effects, and the role of gravity in the origin and evolution of the Universe. The dual nature of time as an objective form of matter and a subjective category of consciousness is considered, as well as the dual nature of gravity (static and dynamic). Common metaphors of relativistic physics – such as “time dilation,” “relativistic mass,” and “curvature of spacetime” – are critically examined, and alternative, more precise terminology is proposed, including “process slowdown” and “relativistic cinematic energy.” The problems of modern cosmology (the ;CDM model, Hubble tension, the nature of dark energy) are analyzed. A philosophical interpretation of spacetime curvature is presented as a mathematical description of the bending of trajectories, rather than a literal physical distortion of a material medium.
The hypothesis of dynamic gravity is introduced as an emergent effect of the rotation of cosmic objects, potentially explaining dark matter without invoking unknown particles. Problems of modern cosmology – including the ;CDM model, the Hubble tension, and the nature of dark energy – are analyzed within this framework.
A phenomenological model of dynamic gravitation
g ;_"eff" =g ;_"mass" +g ;_"rot"
is developed, in which dark matter (;27%) and dark energy (;69%) are interpreted as vortex effects arising from the universal rotation of astrophysical bodies. In this picture, dark matter is the central force of dynamic attraction,
;_"eff" ;(k_v ;^2 r)/G,
and dark energy is the force of peripheral repulsion.
s;g_"dyn" ;k;.
The model reproduces the rotation curves of the Milky Way and is falsifiable: it predicts a radial fall of g_"rot" and anisotropies of galactic disks that differ from those expected in standard cold dark matter (CDM) scenarios. A conclusion has been made about the need for experimental and mathematical verification of the dynamic gravity hypothesis.
Keywords: time, relativism, static gravity, dynamic gravity, cosmology, spacetime, ;CDM model, dark matter, dark energy, general theory of relativity (GTR), vortex perturbations of the medium.
1. Сущность времени в контексте происхождения и эволюции Вселенной.
Человечеству не дано точно знать, как около 13,8 млрд лет назад был запущен механизм создания Вселенной. Стандартная космология описывает переход из сверхплотного состояния, но истинное происхождение законов физики остаётся открытым. Цель исследования — показать двойственную природу времени через призму космологии и философии сознания. По одной из гипотез зародыш Вселенной в чрезвычайно плотном и горячем состоянии, близком к точке сингулярности, либо вовсе без точечного образования возник из «ничего», запустив «нечто», в котором за миллиардные доли секунды сформировались пространство, гравитация, электромагнитное взаимодействие, а также сильное и слабое ядерные взаимодействия. Гравитационное взаимодействие отделилось от остальных трех фундаментальных взаимодействий, примерно через 10^-43 секунды (планковское время). Дальнейшее развитие Вселенной происходило стремительно: вещество расширялось и охлаждалось, и примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва (рекомбинации) электроны, протоны и нейтроны стали объединяться в первые атомы, преимущественно в виде водорода (~75%) и гелия (~25%), что сделало Вселенную прозрачной для фотонов и создало условия для формирования звёзд и галактик. В этот период начали также формироваться звёзды и галактики [1].
Помимо общепринятой космологической модели, существует ряд альтернативных гипотез, например, «Квантово-флуктуационная теория», в соответствии с которой до образования Вселенной существовало пространство, пустое лишь с точки зрения классической физики. С позиций же квантовой физики, оно не было пустым, поскольку в нем постоянно образовывались и аннигилировали квантовые флуктуации вакуума в скалярном поле. Планковское время (10;;; с) задало предел применимости классической физики, за которым последовало доминирование квантовой гравитации. В какой-то момент (~10;;;–10;;; с) после сингулярности некоторые из квантовых флуктуаций преобразовались в реальные субстанции, с последующим спонтанным возрастанием их количества, запустившее процесс образования материи и быстрого расширения (инфляции) Вселенной [2].
В ходе экспоненциального расширения сформировались пространство и семена четырех фундаментальных взаимодействий из которых при электрослабом фазовом переходе (~10;;; с) произошло отделение гравитации. Квантовые флуктуации скалярного инфлатонного поля стали «замораживаться» при выходе за горизонт инфляции, становясь макроскопическими неоднородностями, ответственными за структуру Галактик [3]. Другие гипотезы образования Вселенной отличаются друг от друга достаточно интригующим своеобразием. Но при всем различии они сходятся в одном: Вселенная возникла внезапно, и этот процесс занял ничтожно малое время.
Заметим, однако, если в соответствии с квантово-флуктуационной теорией в основе происхождения Вселенной лежат виртуальные частицы, то есть смысл задуматься: реально ли вообще мироздание. Какая-то часть виртуальных частиц, возможно, преобразовалась в качественно иное виртуальное состояние, воспринимаемое нами реальным. Но эта реальность, если допустить гипотетическую возможность существования могущественного и непостижимого Высшего разума, может рассматриваться как иллюзия, созданная в «лаборатории» этого разума, где время, пространство, барионная материя, тёмная материя и тёмная энергия — экспериментальные параметры. С этой точки зрения Вселенная, как и время есть ничто — эксперимент Высшего разума. Если же Вселенная образовалась из ничего, то она также есть ничего, поскольку по выражению Аристотеля «Ex nihilo nihil fit» — «из ничего и будет ничего». Отметим в этой связи, что квантово-флуктуационная теория описывает возникновение Вселенной из квантового вакуума (физического ничто), но не затрагивает абсолютное метафизическое ничто.
В свете изложенного философски важно разграничить абсолютное «ничто» — полное отсутствие любых сущностей, включая пространство, квантовый вакуум, законы физики — от противоположного ему физического «ничто» современной космологии, которое представляет собой флуктуирующий квантовый вакуум с виртуальными частицами. Квантово-флуктуационная модель описывает переход в наблюдаемую нами Вселенную именно из второго типа «ничто», оставляя вопрос о сущности абсолютного ничто открытым. Эти представления заставляют задуматься о природе реальности: возможно, воспринимаемая нами Вселенная — не более чем проявление глубинных квантовых процессов или философская иллюзия бытия. Таким образом возникновение Вселенной из абсолютного «ничто» остаётся концептуальной границей современной науки, возвращая нас к метафизическим вопросам бытия в которой нет места традиционным законам физики. В целом же можно отметить, что гипотеза о том, что Вселенная может быть иллюзией или экспериментальной конструкцией в рамках Высшего Разума, безусловно, носит спекулятивный характер. Однако она иллюстрирует концептуальное напряжение между «абсолютной пустотой» и «физической пустотой» современной космологии и побуждает к критическому осмыслению истоков мироздания.
Осознание сущности времени, как меры соотношения и длительности различных событий и явлений сформировалось в процессе развития человеческого сознания. До возникновения человека объективно протекали реальные процессы, однако их временные характеристики не имели когнитивного отражения. В ходе познавательной деятельности и развития практического опыта у человека появилась необходимость в создании единицы измерения, позволяющей оценивать длительность и последовательность изменений в окружающем мире. Этот процесс закономерно привёл к формированию категории времени как универсального инструмента познания и систематизации реальности. В дальнейшем, по мере развития общества и научного знания, утвердилось понимание времени, как абстрактного понятия, предназначенного для количественного описания протекающих явлений и процессов. Таким образом, время заняло одно из центральных мест в структуре человеческого мировосприятия, став неотъемлемым элементом теоретического и практического освоения действительности.
Но что есть время? Согласно размещенной в Интернете информации, время - это фундаментальная физическая величина, мера продолжительности событий и изменений, а также одна из координат динамического пространства (высота – ширина – глубина - время). В философии время рассматривается как порожденное человеческим разумом абстрактное понятие, служащее общей мерой происходящих изменений, в метрологии — как физическая величина, измеряемая в секундах. Вне этих изменений оно бессодержательно.
С позиции современной науки время рассматривается как категория, отражающая объективную форму существования материи, выражающую последовательность и взаимосвязь изменений, происходящих во Вселенной. Вместе с тем его осмысление и операционализация представляют собой продукт человеческого мышления. Образно говоря, время выступает как инструмент обслуживания процессов: вне изменений оно теряет смысловое содержание, подобно тому как не существует знания без обучения или ощущения без причины. Если же рассматривать время в историческом аспекте с субъективных субстанциональных позиций, то время – это динамическая связь запечатленных в носителях информации когнитивных отпечатков прошлого с нарождающимися когнитивными отпечатками будущего.
Таким образом время является абстрактным продуктом структуризации накапливающегося опыта и субъективного осмысления человечеством событий прошлого, которых не вернуть; будущих, которые непредсказуемы или трудно предсказуемы и неуловимого настоящего. Исключение в отношении будущих событий составляют лишь детерминируемые законами и закономерностями события и явления. Так, например, совершенно точно можно предсказать, что брошенная вверх монета обязательно упадет вниз, можно даже предсказать, что из 1000 бросков примерно половина упадет решкой, другая половина орлом (статистическая закономерность), а также нулевую вероятность ее падения в положение «на ребро». Время не имеет привязки к чему-либо неизменному, оно является относительной координатой, всегда устремленной в будущее, повернуть его вспять можно лишь на виртуальном уровне. Момент возникновения события или явления в одной и той же инерциальной системе является абсолютной, не сдвигаемой во времени объективной реальностью вне зависимости от времени его восприятия наблюдателями.
В этой связи логически убедительным является высказанное Г.А. Атамановым суждение, в соответствии с которым одно и тоже одномоментное явление (например, вспышка молнии), воспринимаемое разными наблюдателями на различном расстоянии от этого явления неодномоментным, остается одномоментным вне зависимости от возникшей у наблюдателей иллюзии о неодновременности данного события. Это означает, что психология восприятия не должна приводить к неверным выводам в физике относительно истинного момента возникновения физического явления [4].
Для таких не обладающих массой объектов, как фотоны света, время есть ничто, поскольку собственное время у них является нулевым, а скорость 299 792 км/с является мгновенно возникающей предельной и неизменной скоростью. С этой скоростью исходящие из источника излучения кванты электромагнитных волн начинают свое бесконечное, не знающее времени путешествие в пространстве, постепенно увеличивая длину своей волны и утрачивая плотность энергии с переходом в радиочастотный спектр. Иллюстрацией сказанного является рассеянное в Космосе реликтовое излучение, происхождение которого берет начало от ранних этапов развития Вселенной, когда она была горячей и плотной, а излучение имело высокую частоту и находилось в гамма-диапазоне. С расширением Вселенной происходило её охлаждение, что привело к переходу исходных высокочастотных электромагнитных излучений за 13,8 млрд лет в более низкие частоты, наблюдаемые сейчас в виде реликтового излучения [5].
2. Критика релятивистской терминологии: «искривление пространства-
времени»
«Нельзя также оставить без внимания истинный смысл устоявшегося в релятивистской физике выражения «искривление пространства-времени» при рассмотрении вопросов СТО и ОТО. В обыденном понимании оно вводит в заблуждение, поскольку ни пространство, ни время не являются физическими субстанциями, подверженными буквальному искривлению. То, что не имеет физической сущности не может физически искривляться по определению. Искривляется не пространство, а траектории света и физических тел в сфере притяжения астрофизических объектов. Доказательством такого утверждения является нулевая кривизна траекторий тел в условиях вакуума при отсутствии массы и энергии. В релятивистской физике это мысленное математическое построение — описание кривизны четырёхмерной метрики (инвариантного геометрического свойства пространства (три координаты) и времени (одна координата)), вызванной массой астрофизических тел. Утверждение, что пространство искривляется геометрически вытекает лишь из математических формул, описывающих абстрактную модель посредством тензорных уравнений Эйнштейна. Геометрическое искривление пространства-времени — это абстрактная модель ОТО, служащая для объяснения искривления траекторий движения тел и света по геодезическим линиям этой метрики под воздействием гравитации. Чем массивнее астрофизические объекты, тем сильнее их гравитационное воздействие на степень искривления траекторий, на ход времени и захват космических сущностей горизонтом событий чёрных дыр [5].
Вытекающие из тензорных уравнений Эйнштейна геометрические координаты в пространстве — это мысленные конструкции, накладываемые на реальность для предсказания наблюдаемых эффектов, таких, например, как отклонение света или орбитального движения планет. Они не являются физической субстанцией и служат лишь для расчёта траекторий, но сами по себе не искривляются — искривляются лишь пути частиц и света под действием гравитации. Следовательно, речь должна идти не о вводящем в заблуждение загадочном искривлении пространства, а о границе между математикой и физической реальностью. Таким образом, выражение «искривление пространства-времени» является своего рода удобным метафорическим инструментом описания гравитационных эффектов через геометрию четырёхмерной метрики, но не отражающим реальное физическое искривление пространства или времени, как субстанций. Понимание этого различия между бытовыми образами и научной конструкцией позволяет избежать концептуальных заблуждений при рассмотрении вопросов теории относительности. Что касается причин, по которым астрофизические тела и энергия могут искривлять траектории тел, они пока неизвестны, поскольку в философском и фундаментальном смысле мы наблюдаем лишь внешнее проявление гравитации, тогда как её глубинная «сущность» остаётся загадкой [6].
Релятивистские эффекты: критика терминов и точные расчёты
Согласно специальной теории относительности (СТО), различия в измеряемой продолжительности физических процессов определяются скоростью движения объектов и гравитационным потенциалом, связанным с величиной массы [7]. Необходимо принять во внимание, что гравитационное замедление времени описывается в (ОТО) [5], здесь рассмотрено только связанное со скоростью объекта кинематическое замедление. Следует отметить, что широко используемые выражения «замедление времени» и «ускорение времени» не отражают физическую сущность явления, поскольку время является мерой длительности процессов, а не объектом для самоизмерения. В действительности речь идёт о различии длительности протекания процессов в различных инерциальных системах отсчёта, а не об изменении самого времени. Не отражает физическую сущность явления также термин «течение времени», поскольку время — статичная мера последовательности процессов, а не субстанция, способная «течь» (течет не время, а текут реальные процессы). В связи с этим в первом случае корректным является термин «замедление (ускорение) процессов, явлений, событий и т.д.», а во втором «последовательность процессов, явлений, событий и т.д.» в зависимости от скорости объекта. Тем не менее данные термины прочно закрепились в физической литературе и широко употребляются для описания релятивистских эффектов. Их сохранение оправдано традицией, поскольку они служат удобными метафорическими обозначениями наблюдаемых различий между системами отсчёта, в связи с чем их использование в настоящей статье будет продолжено.
С учетом этого отметим, что замедление времени продолжительности изменений, увеличивается нелинейно по мере возрастания скорости движущегося объекта относительно скорости света. В таблице 1 приведена, иллюстрирующая показатели релятивистского замедления времени продолжительность событий от скорости объекта, рассчитанная по формуле:
t_0=t/;(1-v^2/c^2 ),
где, t_0 — время, измеренное в стационарной системе отсчета (Земля), а t — собственное время, измеренное на борту движущегося объекта (космического корабля) в секундах;.
v - скорость объекта в м/с;
c - скорость света в м/с.
Таблица 1
Релятивистское замедление времени как функция скорости. Коэффициент замедления времени определяется как t_0/t, где t_0— время, измеренное в неподвижной системе отсчета Земли, а t — собственное время, измеренное на борту космического корабля, движущегося со скоростью v.
Скорость относительно скорости света, % Фактор замедления времени
(Соотношение t_0/t) Время на Земле за 1 час в космосе
0% 1,00 1 час
50% 0,866 1 час 9 минут 40 секунд
90% 0,436 2 часа 29 минут 50 секунд
99% 0,141 7 часов 5 минут 50 секунд
99.9% 0,0447 22 часа 23 минуты 38 секунд
99.99% 0,0141 70 часов 40 минут 34 секунды
99.9999,00141 707 часов 59 минут 44 секунды
Согласно формуле Эйнштейна, E=mc^2,: масса эквивалентна энергии, что отнюдь не означает увеличение массы при скоростях, приближающихся к скорости света. Возрастает лишь кинетическая энергия движущегося материального объекта и замедляется течение времени на нем, причем кинетическая энергия объекта становится силой, экспоненциально противодействующей вложению дополнительной энергии для ускорения объекта по мере приближения его скорости к скорости света. По этой причине материальный объект, например, космический корабль никогда не достигнет скорости света, ввиду экспоненциального увеличения его кинетической энергии, которая после придания кораблю скорости более 90% от скорости света начинает экспоненциально возрастать. Начиная с этой скорости ее дальнейшее, даже мизерное увеличение, возможно лишь при огромных затратах энергии, необходимой для компенсации экспоненциального противодействия возрастанию кинетической энергии корабля. Скорость света является константой, накладывающей полный и безусловный запрет на достижение скорости света любым обладающим массой физическим объектам, поскольку даже вложение бесконечной энергии не позволит им достичь скорости света.
Отметим, что эффект замедления времени по мере увеличения скорости космического корабля обусловлен различными инерциальными системами отсчета, при которых для Земли не меняется расстояние, а для корабля меняется вследствие чего наблюдается релятивистское сокращение покрываемого кораблем расстояния и замедление течения времени. Эффект замедления времени описывается лоренцевым преобразованием:
t_0=t/;(1-v^2/c^2 ),
где, t0 - время, измеренное в покоящейся системе отсчёта, t - время в системе, движущейся со скоростью v; v относительная скорость между системами, с – скорость света в вакууме.
Замедление времени проявляется нелинейно: при приближении скорости объекта к скорости света отношение t0/t возрастает стремительно. Так, например, при скорости корабля равной 0,99 от скорости света путь к самой ближайшей к нашей Солнечной Системе звезде Альфа-Центавра туда-обратно по земным часам займет примерно 8,74 года без учета затрат времени для разгона и торможения, а для космонавтов в их системе отсчета время полета сократится до 1,2 лет. Такое расхождение во времени вытекает из СТО Эйнштейна, в соответствии с которой время, прошедшее для неподвижного наблюдателя больше, чем время, прошедшее для движущегося с околосветовой скоростью объекта относительно наблюдателя. Важно отметить, что данное явление иллюстрирует кинетический эффект движения корабля в другой инерциальной системе отсчёта, а не активное «сжимание пространства перед кораблём» и его расширение позади корабля, описанное в идеях о варп-двигателе [8].
Следует также принять во внимание, что широко распространенная точка зрения о том, что по мере приближения к скорости света происходит экспоненциальное увеличение массы объекта является результатом ошибочного понимания классической релятивистской формулы:
m(v)=;m_0=m_0/;(1-v^2/c^2 ),
где m_0 — масса покоя (инвариантная масса), m(v)— релятивистская масса (кинетическая энергия массы) при скорости тела (v), v — скорость тела, c — скорость света в вакууме.
На самом деле данная формула показывает насколько увеличивается кинетическая энергия объекта по мере возрастания его скорости. Такая трактовка отвечает реальной сути формулы и именно так ее следует понимать. Тесная связь в релятивистской динамике понятий массы и энергии привела к появлению термина «релятивистская масса» [9], под которой понимается сосредоточенная в массе движущегося объекта кинетическая энергия, а не его инвариантная масса, которая является независимой от скорости объекта величиной. В этой связи замена термина «релятивистская масса» на термин «релятивистская кинетическая энергия массы» позволила бы точнее выразить суть рассматриваемой формулы.
Согласно некоторым публикациям постулат о независимости скорости света от скорости источника излучения принят по аналогии с экспериментальными данными по звуковым волнам. В частности, звук и свет являются волнами, распространение которых происходит в среде. Для звука это упругая материальная среда, например, воздух. Для света любая среда, в том числе вакуум или заполняющий Вселенную фон изотропного реликтового излучения. У звука и света наблюдается эффект Доплера. Скорость света, что и звука в конкретной среде является постоянной и не зависит от скорости источника света [10] Но есть и различие. Скорость звука не накладывает ограничения на скорость летательных аппаратов, легко преодолевающих звуковой барьер. Космические же корабли не могут преодолеть скорость света ввиду релятивистских ограничений. Звуковые волны имеют физическую, а световые являются частным электромагнитным проявлением физической природы. Кроме того, фотоны света не имеют массы покоя, и существуют в отличие от звуковых волн, только в бесконечном движении. Это означает, что последующие испущенные источником излучения фотоны, вслед за ранее испущенными, не догонят их, а лишь пополнят электромагнитный калейдоскоп излучений Вселенной.
3. Загадки гравитации: от ;CDM-модели к динамической гравитации
Вначале определимся с сущностью термина пространство-время, которым характеризуется фундаментальная 4-мерная структура, объединяющая всю энергию и материю Вселенной. В этой, состоящей, из двух понятий связке пространство характеризуется тремя разнонаправленными координатами (x, y, z) и неразрывно связанными с ними координатой времени (t). Эта связанность состоит в том, что координата времени «параллельна» или еще более точнее слита со всеми возможными комбинациями трех пространственных координат в том смысле, что она пронизывает каждую точку (x, y, z). Это означает, что в любой момент времени существуют все возможные комбинации пространственных координат, образующие трехмерную гиперплоскость, в которой временная координата (t) задает последовательность этих гиперплоскостей от прошлого к будущему. Тем самым обеспечивается эволюция физических систем во всех точках пространства одновременно. В этой системе время не определяет геометрически пространственные направления, а задает причинную связь между состояниями пространства в разные моменты времени, показывая, как Вселенная изменяется повсеместно. Этим в релятивистской картине мира время отличается от ньютоновской, где время абсолютно и независимо. Однако следует подчеркнуть, что время фундаментально отличается от трех пространственных измерений, но тесно с ними переплетено в физической картине мира, как одна математическая единица. Эта двойственность является ключевой чертой релятивистской геометрии в ОТО, где (t) сохраняет роль длительности (отрицательный знак метрики), но определяет эволюцию Вселенной вместе с (x, y, z), не являясь в чистом виде геометрическим понятием.
Видимая часть Вселенной оценивается примерно в 93 миллиарда световых лет в диаметре и 46,5 млрд световых лет в радиусе, но общие размеры могут быть бесконечными или иметь сложную топологию. В этой связи отметим, что в космологии выделяют три типа пространства: плоское (нулевая кривизна, бесконечное пространство), сферическое (положительная кривизна, замкнутая конечная Вселенная) и гиперболическое (отрицательная кривизна, открытая бесконечная). Из них на основании данных о космическом микроволновом фоне (реликтовое излучение) с высокой точностью установлено, что ;CDM-модель (Lambda Cold Dark Matter) пространства нашей Вселенной является плоской, а не сферической или гиперболической. Координата времени в этом пространстве включает в себя все события, которые когда-либо происходили и которые когда-либо произойдут. Считается, что в супербольших масштабах пространство обладает максимальной симметрией в смысле однородности и изотропности, тогда как в малых масштабах, в частности внутри галактик и их скоплений распределение материи неоднородно [11].
В ;CDM-модели под лямбдой (;) понимают присущую пространству, эквивалентную темной энергии – энергию вакуума, обусловливающую бесконечное ускоренное расширение Вселенной во всех направлениях. Впервые она была обнаружена в конце 1990-х годов и получила название «космологическая постоянная» [12], плотность которой является неизменной и составляет примерно 6 x 10;;; Дж/м; или ~1.1 x 10;;; см;;. Отличие темной энергии от ; состоит в том, что она является более общим термином, поскольку может включать динамические формы, например, квинтэссенцию — скалярное поле с изменяющейся плотностью и давлением. Кроме того, квантовая теория предсказывает значение ; на 120 порядков больше, чем фактически наблюдаемое значение плотности темной энергии во Вселенной. Такое расхождение затрудняет объединение квантовой гравитации с гравитационным полем Вселенной в рамках одной теории, в связи с чем выдвигаются различные гипотезы для снятия противоречия. Это, в частности, невозможность прямого измерения энергии вакуума и ослабляющие ее энергию теории суперсимметрии, петлевой квантовой гравитация, теории струн [13]. Энергия вакуума ; равномерно распределена по всей Вселенной, ее плотность не зависит от плотности гравитационного поля астрофизических тел, она не кластеризуется и присутствует одинаково везде — в скоплениях галактик и межгалактических пустотах без локальных вариаций. В сущности, она является фоном для всей Вселенной, в которой действует как антигравитационная сила и потому рассматривается в качестве наиболее простого и общепринятого варианта темной энергии [14].
;CDM-модель объясняет множество космологических наблюдений, в связи с чем широко используется в науке, хотя не лишена недостатков. В частности, ученые Трентского университета и Трентского института фундаментальной физики на основании учета влияния сверхскопления Ланиакея (диаметр более 520 млн световых лет, содержит более 100 тысяч галактик, в том числе Млечный Путь), установили, что полученные различными методами измерений значения постоянной Хаббла стали расходиться еще больше. В качестве причины указывается движение Галактик к центру Ланиакеи, что приводит к переоценке расстояний между Галактиками на 2-3%, искажению показаний космологических наблюдений и усилению напряжения Хаббла. В комплексе это может означать потенциальное существование новой космологической физики. Если же будет доказано наличие крупных вакуумных пустот вокруг Ланиакеи, тогда их влияние может свести напряжение Хаббла к нулю и мотивировать на улучшение картирования локальной Вселенной [15]. Другим недостатком является незнание истинной природы темной энергии и причины ее большой доли во Вселенной. Некоторые наблюдения за распределением галактик и их движением на мелких масштабах также не полностью соответствуют предсказаниям ;CDM- модели, что предполагает необходимость ее уточнения или расширения [16].
Темная материя и темная энергия являются невидимыми и проявляют себя только в гравитационном взаимодействии. В составе Вселенной доля темной материи составляет 27%, темной энергии 69% и лишь менее 5% приходится на долю видимой барионной материи (звезды, планеты, газ, излучения). В отличие от энергии вакуума ;, темная материя образует сгустки вокруг галактик. Расширение пространства постепенно понижает ее плотность, которая в настоящее время составляет примерно 9.9;10^;30 г/см; или 30% от критической, при которой расширение космического пространства могло бы прекратиться. Такая плотность означает, что Вселенная не замкнута. Имеется гипотетическое предположение, что темная материя состоит из тяжелых суперсимметричных частиц, которые не взаимодействуют с электромагнитным излучением, то есть не излучают, не поглощают и не отражают свет. В комбинации с барионной материей они связывают пространство-время Вселенной гравитационным полем [11].
Имеется также гипотеза, в соответствии с которой Вселенная находится в постоянном динамическом равновесии между силами расширения (темная энергия) и гравитации, с преобладанием ускоряющегося расширения, что говорит о ее нестабильности. Гравитация в этом процессе играет двойную, но чётко определённую роль: она тормозит глобальное расширение Вселенной и одновременно формирует всю наблюдаемую структуру — от звёзд до скоплений галактик. Это свидетельствует о гравитационной связанности всех материальных тел Вселенной, на масштабах сотен мегапарсек. В этих масштабах Вселенная в среднем однородна, изотропна и структурно сбалансирована, тогда как на меньших масштабах гравитационная неустойчивость приводит к формированию наблюдаемой иерархической структуры из галактик и их скоплений. Согласно экспериментам LIGO, распространение гравитационной волны, происходит со скоростью света и носит затухающий характер. Поэтому ее воздействие на тела Вселенной, например, при слиянии черных дыр не столь ощутимо, хотя величина высвобождаемой энергии при таком событии настолько велика, что порожденные в результате столкновения и слияния астрофизических тел гравитационные волны распространяются на космологические расстояния. Некоторые из них достигают нашей Земли, пройдя расстояние в миллионы световых лет, подтверждением чего являются случаи их регистрации сверхчувствительными обсерваториями LIGO [17].
Наибольшую опасность для обитаемых планет Вселенной в отличие от слабого воздействия энергии гравитационной волны при космических взрывах представляет энергия излучения, мощность которой может сравнима со свечением триллионов солнц. Энергия такого излучения может катастрофически отразиться на относительно близко расположенных астрофизических телах Вселенной. В частности, при взрыве сверхновой звезды на расположенных от нее на расстоянии 40-50 световых лет обитаемых планетах под воздействием излучения произойдет полное уничтожение биосферы (разрушение озона, мутации ДНК, пожары). На расстоянии 150-300 световых лет от взрыва на 25-33% уменьшится содержание озона, произойдут микровымирания генетически малоустойчивых организмов, а ударная волна в межзвездной среде будет ощутимой на расстоянии 65-160 световых лет [18]. Особенно опасны редко происходящие, именуемые джетами гамма-всплески. Их особенность состоит в способности фокусировать энергию излучений от взрывов (GRB) в конусе, вследствие чего на расстоянии до 1000 световых лет на попавших в зону конуса обитаемых планетах прекратится жизнь [19].
Считается, что эквивалент темной материи Cold Dark Matter (CDM) состоит из медленно движущихся по сравнению со скоростью света гипотетических частиц, выполняя ключевую роль в формировании галактик и крупных структур. Ее можно представить, как «каркас», на который оседает барионная материя, способствуя образованию звёзд и галактик. Последние данные DESI (2025, 15 млн галактик) [17] и JWST (ранние галактики z>10) подтверждают роль CDM в иерархическом формировании, хотя намекают на эволюцию темной энергии (w ; ;1 при 3-4;) [20].
В упрощенном представлении пространство-время и гравитационное поле — это одно и то же, а именно геометрическое построение движения объектов в гравитационном поле. В теории они описываются одной и той же математической формулой — уравнением поля Эйнштейна:
G_;;=8;GT_;;,
где G_;; — тензор Эйнштейна (кривизна), T_;; — тензор энергии-импульса (материя, CDM, ;).
Справедливость формулы подтверждена наблюдениями (гравитационные волны, линзирование). Как в глобальном масштабе, так и в локальном, она верно определяет величину искривления пространства и направление движения материи. Однако при строгом рассмотрении, пространство-время и гравитационное поле не совсем тождественны друг другу. Отличие состоит в том, что в глобальном масштабе пространство-время, характеризуется однородным фоном, искривлено гравитацией и динамично расширяется, причем гравитационное замедление времени и метрика зависят от массы, темной материи и космологического масштаба. В локальном же масштабе гравитационное поле определяется дискретным источником гравитации, является почти плоским и не строго однородным из-за квантовых флуктуаций, турбулентности плазмы или астрофизических процессов, что приводит к отклонениям от идеальной симметрии. ОТО справляется с этими различиями через точные или приближенные решения (например, постньютоновские), но на сверхмалых масштабах (Планка) для их решения требуется применение закономерностей квантовой гравитации [5].
Это отражает ключевую идею ОТО: гравитация проявляется как искривление метрики пространства-времени, а не как сила в ньютоновском смысле. Вследствие этой особенности гравитационное поле охватывает все космическое пространство, формируя астрофизические объекты Вселенной. В таком поле геометрическое искривление пространства-времени происходит лишь под воздействием материи или энергии, вторичным проявлением которой является изменение скорости движения объекта и замедление времени. Реальные подтверждения ОТО — это не деформация пустоты, а измеряемые изменения, такие как: прецессия перигелия Меркурия, гравитационное линзирование (отклонение света от далёких галактик массивными объектами, как Солнце), замедление времени в сильных гравитационных полях. Эти феномены объясняются геометрией, но критики видят в них прямое действие массы, без необходимости использования понятия «искривлённая пустота». В качестве прямого подтверждения динамики пространства-времени без гипотез об «искривленной пустоте» являются, по их мнению, гравитационные волны от слияний чёрных дыр, детектированные LIGO в 2015 г. [5]. Реальные изменения траекторий материальных частиц и света, хода времени обусловлены величиной массы астрофизических тел и скоростью перемещения между ними материальных объектов, например, гипотетических космических кораблей. Что касается геометрических абстракций ОТО, они служат лишь в качестве удобного математического инструмента для расчётов, тогда как физическая реальность остаётся в наблюдаемых эффектах, а не в мысленных координатах.
4. Альтернативные взгляды
Некоторые интерпретации (например, в духе Лейбница или современных релятивистских альтернативах) настаивают, что пространство абсолютно и неизменно, а гравитация — динамика полей или эфира, а не мысленная геометрическая кривизна. Математика ОТО работает как эффективная мысленная модель, но не раскрывает онтологию пространства.
Согласно существующим представлениям искривление пространства-времени, то есть геометрической структуры, объединяющей трёхмерные координаты пространства и координату времени, определяется распределением энергии вакуума, излучений и обычного вещества, проявляясь в виде гравитационного поля, которое задаёт пути движения света и материи [5].
Ни для кого не секрет, что в астрофизическом масштабе практически ни один объект во Вселенной, в том числе на нашей Земле, не находится в полном покое. Все тела Вселенной находятся в движении, большая часть которых вовлечена в орбитальное движение и обладает собственным вращением. Это, в частности, орбитальное и осевое движение планет вокруг звёзд; звёздных систем, звёздных скоплений и межзвёздного газа вокруг центра галактик, включая Солнечную систему. То есть имеет место двойственность движения: осевое (спинное) вращение, при котором вектор линейной скорости каждой точки на поверхности постоянно меняет направление из-за криволинейной траектории, и орбитальное движение, которое в приближении можно считать близким к линейному (хотя строго говоря, оно тоже круговое или эллиптическое). Двойственность усиливается еще и тем, что для поверхностных точек астрономических тел скорость относительно центра орбиты складывается с осевым спином. Периоды обращения составляют сотни миллионов лет, а глобальные свойства этих объектов изменяются настолько медленно, что на соответствующих временных масштабах их можно считать квазистационарными составляющими галактического диска. Галактики также демонстрируют вращение вокруг собственного центра, о чём свидетельствуют их дискообразные и спиральные структуры, а главное — измеренные орбитальные скорости звёзд и газа по доплеровскому смещению спектральных линий [21].
В частности, по наблюдаемым выборкам доля спиральных галактик оценивается примерно в 55% (к ним относится и наша Галактика Млечный Путь), доля линзовидных и эллиптических — около 20% каждая, а неправильных по форме галактик — порядка 5% [22]. Все они создают впечатление вращающихся систем с выраженным центром, что подтверждается спектроскопическими наблюдениями через доплеровское смещение линий излучения. Что касается неправильных галактик, то часть из них, по;видимому, может в ходе дальнейшей динамической эволюции и гравитационных взаимодействий преобразовываться в более регулярные структуры, хотя такой сценарий не является универсальным. На космологических масштабах обсуждаются модели Вселенной с очень слабым глобальным вращением, однако современные астрономические наблюдения, в частности данные по космическому микроволновому фону, накладывают на такие сценарии строгие ограничения, и возможность подобного вращения остаётся предметом гипотетических исследований. Вместе с тем в ряде работ высказывается идея, что если допустить крайне медленное глобальное вращение Вселенной — порядка одного оборота за сотни миллиардов лет, — то это может служить одним из возможных, хотя и не общепринятых, подходов к объяснению расхождений в измерениях постоянной Хаббла разными методами [23].
В простейшей ньютоновской модели гравитационное поле покоящегося тела рассматривается как статическое и определяется его массой и распределением этой массы. Но на практике, как показано выше, все тела, включая астрофизические объекты находятся в непрерывном движении, поскольку абсолютного покоя не существует. Следовательно, статическую гравитацию в космологии следует понимать в том смысле, что она в ньютоновской картине без учета релятивистских эффектов присуща телам, движущихся с постоянной скоростью или вращающихся равномерно. В этом состоянии они не излучают гравитационные волны. Если же астрофизические тела движутся с ускорением, то это ведет к изменению их квадрупольного момента, то есть к отклонению распределения их массы, энергии от сферической симметрии. В результате одновременно с так называемой статической у них возникает динамическая гравитация, проявляющаяся через гравитационные волны, величина которой определяется массой и ее распределением по объему или площади астрофизических тел [5]. Возникновение таких волн возможно также при крайне редком столкновении и слиянии нейтронных звезд, черных дыр, белых карликов в двойных или тройных звездных системах.
Отметим, что вращение и искривление траекторий движущихся космических тел и света описывают в космологии фундаментально разные физические явления, если исключить из внимания, что вращение приводит к динамической гравитации. Так, если искривление есть изменение геометрической структуры пространства-времени под воздействием гравитационной энергии массы, то вращение относится к кинематическим свойствам Вселенной. В частности, оно характеризует скорость осевого и орбитального движения звёзд, межзвездного газа, электромагнитных излучений и иных космических сущностей вокруг центра галактик, под преимущественным воздействием тёмной материи, природу которой возможно может прояснить гипотеза динамической гравитации.
Феноменологическая модель динамической гравитации приведена ниже:
1.1. Двойственная структура гравитационного поля
Полное гравитационное поле декомпозируется как сумма двух вкладов:
g ;_"eff" =g ;_"mass" +g ;_"rot"
где g ;_"mass" =-;;_"Newt/GR" — классическая гравитация массы,
g ;_"rot" — динамическая гравитация от вихревого возмущения среды вращением.
1.2. Формализм динамической составляющей
Для объекта с угловой скоростью ; ; и моментом импульса
J ;: g ;_"rot" =; (; ;;r ;)/r+; ([J ;;r ;])/(r^3 J_0 )
Параметры:
;,;;0.1 — безразмерные коэффициенты калибровки (по ротационным кривым);
J_0=;10;^69 kg•m;/s — характеристический момент галактики;
Размерность: m/s; ;
1.3. Численные оценки для Млечного Пути (r = 8 кпк)
Параметры Значения Источники
r — расстояние от центра 8 kpc ; 2.47 ; 10;; m Sofue (2017)
; — угловая скорость ;2.5;;10;^(-16) "rad/s" v_"rot" /r Sofue (2017)
J — угловой момент диска ;;10;^69 ;"kg•m" ;^2/"s" Модель галактического диска
M_"disk" — охватываемая масса ;;10;^42 "kg" Sofue (2017)
g_"mass" 1.1;;10;^(-10) ;"m/s" ;^2 Ньютоновская гравитация
g_; 1.5;;10;^(-11) ;"m/s" ;^2 Калибровка по вращению
g_J 0.8;;10;^(-11) ;"m/s" ;^2 Калибровка по угловому моменту
g_"eff" 2.4;;10;^(-10) ;"m/s" ;^2
Общее эффективное гравитационное ускорение
v_"rot" 220 km/s
Скорость наблюдаемой кривой вращения звездных систем
Краткая формулировка под таблицей (при r;8"kpc" :):g_"eff" =g_"mass" +g_"rot" и калибровке ; = ; = 0,1, общее эффективное гравитационное ускорение g_eff = 2,4;10^{-10} m/s воспроизводит наблюдаемую скорость вращения звездных систем v_"rot" ;220 "km/s" для Млечного Пути, что согласуется с измерениями по кривым галактического вращения [Sofue (2017)]. В рамках этой феноменологической модели динамическая гравитация составляет примерно 20–30 % от общего радиуса гравитационного поля, что согласуется с предполагаемым наличием темной материи в диске.
Расчёт при ;=;=0.1:
g_mass = GM/r; = 1.1;10^{-10} m/s;
g_; = ;(;;r)/r = 1.5;10^{-11} m/s;
g_J = ;[J;r/(r;J;)] = 0.8;10^{-11} m/s;
Итого: g_eff = 2.4;10^{-10}; m/s; ; v_rot = 220 km/s ;
1.4. Эффективная плотность тёмной материи
Поверхностная плотность диска:
;=M/(2;r^2 );;10;^2 ;"kg/m" ;^2, ;_"eff" =(;;^2 r^2)/G;0.3;_"DM" ^"obs"
Объёмная плотность (толщина диска h=300 pc):
;=;/h;;10;^(-22) ;"kg/m" ;^3, ;_"eff" =;_"eff" /h;9.9;;10;^(-27 )kg/m3
1.5. Фальсифицируемые предсказания
1. Радиальное падение g_"rot" ;1/r (CDM: 1/r^0):
В сценарии CDM плотность темной материи практически постоянна или медленно изменяется с радиусом, тогда как динамическая гравитационная модель предсказывает радиальное падение g_"rot" ;1/r (для постоянной угловой скорости), которое можно обнаружить во внешних кривых вращения галактик.
2. Анизотропия в плоскости диска
Вихревая природа динамической гравитации приводит к азимутальным колебаниям гравитационного поля; сила гравитации сильнее в направлении вектора вращения галактического диска, что можно проверить с помощью кривых вращения с высоким разрешением и полей скорости газа.
3. Корреляция с угловой скоростью ;
Вклад динамической гравитации пропорционален ;: g_"rot" ;;. Ожидается, что галактики с более высокими скоростями вращения будут демонстрировать более значительную «темную» компоненту, обусловленную динамической гравитацией.
4. Периферийное отталкивание при больших радиусах (;-подобный эффект):
При больших галактикоцентрических расстояниях модель предсказывает слабую отталкивающую силу от силы центробежного вращения s ;;g ;_"dyn" ;;, действующего как ;-подобный эффект в космологических масштабах.
1.6. Результаты применения модели
1. Воспроизводит кривые вращения (; 220 km/s) при r ; 8 kpc (v_"rot" ;220 km/s) at ;,;;0.1:
Откалиброванная модель, ;;1.5 and ;;0.8, воспроизводит наблюдаемую скорость вращения Млечного Пути при at r;8"kpc" :
v_"rot" =;(g_"eff" r);220"km/s",
которая отлично соответствует измеренным кривым вращения галактик (Sofue, 2017).
2. Объясняет 30% CDM-эффекта без экзотических частиц
Вклад динамической гравитации в общее эффективное гравитационное поле при r;8"kpc" составляет примерно 30% от предполагаемого сигнала темной материи, без привлечения гипотетических WIMP или аксионов. Это позволяет предположить, что значительная часть наблюдаемой «недостающей массы» может быть объяснена динамической гравитацией, вызванной вращением.
3. Предсказывает периферическое отталкивание, наподобие ;-космологической постоянной:
Модель предсказывает, что большие радиусы вращения s ;;g ;_"dyn" ;; генерируют слабую периферическую отталкивающую силу в пределах ;;6;;10;^(-10) Дж/м;, масштабируемую с угловой скоростью. Это ;-подобное отталкивание можно интерпретировать как естественное объяснение наблюдаемого ускорения Вселенной, заменяющее или модифицирующее гипотезу о темной энергии.
4. Фальсифицируема по DESI/JWST, SPARC-галактикам
Предсказания модели — радиальное падение g_"rot" ,, анизотропия диска, корреляция с ; и периферийное отталкивание — могут быть непосредственно проверены с помощью текущих и будущих сведений:
DESI (Барионные акустические колебания, крупномасштабная структура),
JWST (Галактики с высоким красным смещением, кривые вращения),
SPARC (Газовые дисковые галактики, поля скоростей).
Представленная феноменологическая модель носит качественно-количественный характер и содержит калибровочные коэффициенты (;, ;), определяемые по наблюдаемым данным. Модель формулирует рабочую гипотезу, физически интерпретирующую динамическую гравитацию как вихревой emergent-эффект, но требует дальнейшей математической проработки и экспериментальной верификации для получения статуса полноценной физической теории. Это означает, что в ней, как и в любой новой гипотезе, могут быть отдельные недочеты, но тем не менее, в первом приближении, она относительно корректно описывает физическую суть динамической гравитации в рамках предложенной концепции.
Отметим, что не только в двойственной структуре гравитационного поля проявляется двойственность. Буквально во всех, находящихся в неразрывном единстве внутренних и внешних противоречиях развития и взаимодействия явлений природы и бытия можно видеть двойственность. Важнейшим из них является отмеченная выше двойственность движения Она является двигателем непрерывно протекающих процессов в окружающем нас мире, Эта двойственность объясняет эффекты вроде нутации и прецессии оси, где спин «возмущается» орбитой астрономических тел. Она проявляется и в том, что гравитационное поле равномерно движущегося тела и того же тела, участвующего в ускоренном движении, в слабом поле и при низких скоростях (v << c) остается практически одинаковым в статической части, независимо от типа движения (вращательное, орбитальное или прямолинейное) с позиций линеаризованной ОТО, но во втором случае к статической компоненте гравитационного поля добавляется слабая динамическая составляющая (гравитомагнитные эффекты) и очень небольшие релятивистские коррекции, в виде гравитационных волн [5].
Искривление и вращение в космологии, как частные проявления двойственности движения, описывают принципиально различные уровни физической реальности. Искривление пространства времени представляет собой мысленное математическое изменение геометрической метрики под воздействием тензора энергии-импульса астрофизических тел, формализованное уравнениями Эйнштейна в ОТО. Вращение же характеризует кинематические свойства этих тел — их собственное осевое вращение и орбитальное движение вокруг центров галактик. Наблюдаемое дифференциальное вращение вокруг своей оси астрофизических тел и прочих космических сущностей (квантового вакуума (эфира), электромагнитных полей, газа, космической плазмы, гравитационных волн)) в галактических дисках создаёт существенный гравитационный потенциал. В частности, осевое вращение астрофизических тел порождает так называемую динамическую гравитацию (гравитация без материи в том смысле, что она является проявлением не массы тел (статическая гравитация), а эффекта осевого вращения и орбитального движения различных космических объектов. Аналогом этого эффекта является вращение водоворотных воронок и воздушных вихрей, например, торнадо, втягивающих в орбиту своего движения находящиеся поблизости материальные тела.
Гипотеза динамической гравитации предполагает, что двойственность осевого и орбитального вращения космических объектов различной природы порождает гравитационный эффект, не зависящий от их массы (в отличие от статической гравитации), а возникающий за счёт, создаваемого вращающимися объектами вихревого возмущения окружающей среды. Эта концепция хорошо объясняет природу тёмной материи, как emergent-эффекта (наличие у системы неожиданных синергетических свойств, не присущих её компонентам в отдельности. Это, в частности, появление в дополнение к статической динамической гравитации, возникающей в результате вихревых возмущений среды вокруг осевого и орбитального вращения объектов Вселенной. Вполне естественно, что такая безмассовая гравитация, может проявить себя только через гравитационное взаимодействие, вследствие чего попытки определения ее материальной физической природы обречены на провал.
Динамическая гравитация – это и есть темная материя, гравитация второго рода (вторая производная от статической гравитации), при которой она становится естественным атрибутом структуры Вселенной. Не исключено, что предлагаемая гипотеза динамической гравитации является хорошим объяснением сущности загадочной темной материи, снимающей вопросы о природе ее происхождения. Таким образом, двойственная природа гравитации (статическая плюс динамическая) дополняет ранее рассмотренную философскую двойственность времени, а затем и движения, как свойства материи и инструмента познания.
Если же говорить о темной энергии, которая в противовес темной материи является причиной ускоряющегося расширения Вселенной, то не исключено, что она является оборотной стороной динамической гравитации, в том смысле, что осевое и орбитальное вращение космических объектов создает не только эффект притяжения (темная материя), но и противодействующий ей эффект отталкивания (темная энергия), возникающий на периферии вихревого возмущения окружающей среды (центр вихря втягивает, периферия отталкивает), причем сила отталкивания превышает силу притяжения. В этой, проявляющей себя через двойственность концепции, центральные вихревые возмущения от осевого/орбитального вращения космических объектов порождают в среде квантового вакуума и плазмы симметрию между центростремительным притяжением и доминирующим на космологических масштабах центробежным отталкиванием, обеспечивающим ускоренное расширение Вселенной (плотность ; ; 6;10;;; Дж/м;). Величина вихревого отталкивания может быть определена по формуле:
s ;;g ;_"dyn" ;k;,
где s ; - ротор (вихрь), означает меру закрученности поля вокруг оси, 1/с;;
g ;_"dyn" – вектор динамической гравитации, означает гравитационное поле от вращения, m/s;;
~ – знак пропорциональности;
k – теоретическая константа (определяется в ходе эксперимента, m/s;
; – угловая скорость вращения, означает скорость осевого/орбитального движения, rad/s.
Предложенная гипотеза требует математической формализации посредством вышеприведенных вихревых уравнений с количественными предсказаниями для ротационных кривых галактик, CMB-спектра, BAO и данных DESI/JWST, позволяя верифицировать объяснение 95% невидимой Вселенной единой динамической гравитацией, как полноценной физической теорией.
Аналогом описываемого явления может служить торнадо, центр которого характеризуется зоной пониженного давления, которая втягивает тела, а периферия подвержена сильным центробежным силам, отталкивающим их наружу. Это объясняется динамикой вихря: воздух устремляется внутрь для заполнения депрессии, но из-за вращения не достигает самой оси, закручиваясь спирально. Перепад давления может достигать 10% атмосферного, вызывая втягивание легких предметов. Периферия же отбрасывает лёгкие предметы наружу и вызывает разрушение тяжелых объектов. Такой характер поведения торнадо обусловливается высокой тангенциальной скоростью воздуха на периферии (100-500 км/с), где центростремительная и центробежная силы сбалансированы [24]. Аналогично в космологии баланс этих сил на разных масштабах может объяснять иерархическую структуру Вселенной и природу темной энергии, тем более, что в космологии 95% явлений – это сплошной вопросительный знак, а это значит 95% возможность для новых идей. Согласно правилу Поппера: гипотеза ценна, если фальсифицируема. Предложенная модель даёт проверяемые предсказания, а именно: радиальное падение g_"rot" (vs CDM); анизотропия в диске; корреляция с ;, что позволяет отнести ее к градации научного уровня.
ВЫВОДЫ
1. Современные космологические модели описывают возникновение пространства, материи и времени из квантового вакуума как физического «ничто», но не отвечают на вопрос о возможности возникновения мира из абсолютного метафизического «ничто», что указывает на принципиальную границу естественно научного познания.
2. Разграничение абсолютного «ничто» (как полного отсутствия любых сущностей, включая пространство, законы и квантовый вакуум) и физического «ничто» современной космологии (флуктуирующего квантового вакуума) показывает, что космология неизбежно опирается на скрытые философские предпосылки и в предельных вопросах происхождения бытия вынуждена обращаться к метафизике.
3. Гипотеза виртуальности мироздания, допускающая существование Высшего разума или иного трансцендентного начала, в «лаборатории» которого время, пространство, барионная и тёмная материя, тёмная энергия являются параметрами эксперимента, подчёркивает условный, моделируемый характер наблюдаемой реальности и сближает онтологические категории «ничто» и «нечто».
4. Время обладает двойственной сущностью: с одной стороны, оно выступает объективной формой существования материи, выражающей последовательность и взаимосвязь происходящих во Вселенной изменений; с другой стороны, является абстрактной категорией человеческого сознания. Вне протекающих физических процессов оно теряет содержательный смысл аналогично тому, как знание немыслимо вне познания, а ощущение — вне причины, вызвавшей его.
5. Двойственная природа времени, совмещающая его онтологический статус свойства материи и эпистемологический статус абстрактного инструмента сознания, делает категорию времени естественным мостом между физикой, космологией, философией сознания и метафизикой, что требует их совместного, а не изолированного рассмотрения.
6. До появления человека во Вселенной объективно протекали процессы и происходили события, однако их временные характеристики не имели когнитивного выражения; категория времени сформировалась лишь в ходе развития сознания, познавательной деятельности и практического опыта человечества в качестве не обладающего субстанциональной природой когнитивного инструмента для количественного описания длительности и последовательности событий.
7. Момент возникновения физического события в пределах одной инерциальной системы отсчета является объективно одномоментным, независимо от различий в психофизиологическом восприятии события удаленными наблюдателями, в частности возникающие у них иллюзии неодновременности не могут служить основанием для отрицания одномоментности.
8. Для безмассовых частиц, таких как фотоны, собственное время равно нулю в результате лоренцевского сокращения временных интервалов, что позволяет рассматривать их эволюцию как «путешествие вне времени», демонстрируя фундаментальную зависимость концепции времени от типа материальных носителей взаимодействий.
9. Релятивистские эффекты специальной теории относительности следует понимать, как различия длительности протекания физических процессов в различных инерциальных системах отсчета, а не как изменение времени в качестве самостоятельной субстанции. Использование понятий «замедление (ускорение) времени» оправдано потому, что они превратились в удобные метафоры.
10. Кинематическое замедление временных интервалов обладает выраженным нелинейным характером и строго описывается лоренцевым фактором ;=1/;(1-v^2/c^2 ), стремясь к бесконечности по мере приближения скорости объекта к скорости света, приводящего к резкому росту различий между временем на движущемся объекте и временем в покоящейся системе.
11. Фундаментальное ограничение скорости света для объектов с ненулевой инвариантной массой обусловлено экспоненциальным ростом релятивистской кинетической энергии для придания объекту дальнейшего ускорения, а не гипотетическим увеличением его массы покоя.
12. Понятие «релятивистская масса» методологически некорректно, поскольку смешивает инвариантную массу и кинетическую энергию движения; физически корректнее говорить об инвариантной массе покоя и релятивистской кинетической энергии массы, что снимает множество терминологических недоразумений.
13. Электромагнитные волны (фотоны), лишенные массы покоя и распространяющиеся с инвариантной скоростью c, устанавливают фундаментальный предел переноса физических взаимодействий в отличие от акустических волн, ограниченных механическими средами.
14. Пространство время в релятивистской картине мира представляет собой единую четырёхмерную конструкцию, в которой время фундаментально отличается от трёх пространственных координат, но неразрывно с ними связано и задаёт причинную последовательность состояний Вселенной, обеспечивая её эволюцию как целого.
15. В релятивистской физике выражение «искривление пространства времени» следует понимать, как описание изменения метрики — математической структуры, задающей расстояния и интервалы в системе координат — под воздействием тензора энергии импульса, а не как буквальное физическое искривление пространства и времени как субстанций; невнимание к этой разнице порождает концептуальные заблуждения и смешение научных моделей с бытовыми образами.
16. Современная космологическая модель ;CDM характеризует наблюдаемую Вселенную как плоское, однородное и изотропное пространство-время с близкой к нулю кривизной на больших масштабах, в котором темная энергия (68.3%) и холодная темная материя (26.8%) доминируют над барионной материей (4.9%).
17. ;CDM-модель сталкивается с фундаментальными противоречиями:
расхождением квантовых предсказаний космологической постоянной на 120 порядков величины, напряжением постоянной Хаббла и показателями эволюции уравнения состояния темной энергии (w;-1 при 3-4;). Космологическая постоянная ;, трактуемая как энергия вакуума, имеет наблюдаемую плотность, радикально отличающуюся от предсказаний квантовой теории поля, что указывает на глубокое несоответствие между квантовым описанием микромира и гравитационным описанием Вселенной в целом.
18. Тёмная энергия и тёмная материя проявляют себя исключительно в гравитационном взаимодействии: первая — как почти однородный фон, ускоряющий расширение Вселенной, вторая — как «каркас» гравитационных потенциалов, на котором формируются галактики и крупномасштабные структуры, при этом их природа остаётся экспериментально неустановленной.
19. В реальной Вселенной практически все астрофизические объекты находятся в состоянии орбитального движения и вращения, поэтому строго статическая гравитация представляет собой идеализацию: ускоренное движение и нарушение сферической симметрии распределения массы приводят к возникновению динамических гравитационных эффектов — гравитационных волн и гравитомагнитных поправок к статическому полю.
20. Искривление и вращение описывают принципиально различные аспекты физической реальности: первое относится к геометрической структуре пространства времени, связанной с распределением энергии импульса, второе — к кинематическим свойствам космических объектов (их осевому и орбитальному движению),
21. Тензорное уравнение поля Эйнштейна
G_;;=8;GT_;;
обеспечивает высокоточное описание наблюдаемых гравитационных феноменов, однако геометрическая интерпретация кривизны пространства-времени представляет собой эффективную математическую модель, а не онтологическую реальность.
22. Согласно предложенной гипотезе динамической гравитации осевое и орбитальное вращение астрофизических объектов порождает за счёт вихревого возмущения - квантового вакуума, газа, космической плазмы и излучений изменение квадрупольного момента и генерацию динамических гравитационных эффектов сверх статической компоненты.
23. В рамках данной гипотезы тёмная материя и темная энергия являются порождением emergent свойства динамической безмассовой гравитации — гравитации второго рода, возникающей, в качестве второй производной от статической гравитации массы: она не является материальной субстанцией и может проявляться только через гравитационное взаимодействие, что объясняет невозможность её прямого электромагнитного обнаружения и снимает вопросы о нематериальной природе темной материи и темной энергии.
24. Разработана феноменологическая модель динамической гравитации, формализованная декомпозицией полного гравитационного поля:
g ;_"eff" =g ;_"mass" +g ;_"rot" =; (; ;;r ;)/r+; ([J ;;r ;])/(r^3 J_0 )
где ;,;;0.1 — безразмерные калибровочные коэффициенты, J_0;;10;^69 kg•m;/s — характеристический момент Галактики. Произведено количественное подтверждение адекватности модели. Показано, что при калибровке ;=;=0.1 она воспроизводит ротационные кривые Млечного Пути (v_"rot" ;220 км/с, r=8 kpc) и эффективную плотность темной материи ;_"eff" ;9.9;;10;^(-27) кг/м;, совпадающую в первом приближении с космологическими наблюдениями.
25. Темная материя интерпретируется, как центральное вихревое притяжение, порождаемое осевым/орбитальным вращением астрофизических объектов в среде квантового вакуума и космической плазмы; темная энергия (;;6;;10;^(-10) Дж/м;) является оборотной стороной динамической гравитации и интерпретируется — как периферийное центробежное отталкивание по аналогии с периферическими эффектами торнадо. Тем самым достигается единообразное объяснение сущности 95% «невидимой» части Вселенной.
26. Сформулированы фальсифицируемые предсказания модели: радиальное падение g_"rot" ;1/r (в отличие от CDM: ;1/r^0), азимутальная анизотропия в плоскости диска, корреляция с угловой скоростью ;, поддающиеся экспериментальной проверке по данным DESI/JWST и SPARC-галактик.
27. Выявлена фундаментальная философская симметрия между онтологической двойственностью времени (объективная форма материи + эпистемологический инструмент познания), физической двойственностью гравитации (статическая компонента от массы + динамическая от вращения) и физической двойственностью движения (вращательного и орбитального), а также двойственностью гравитации (статической и динамической) обеспечивающая целостный концептуальный каркас анализа космологической эволюции Вселенной.
28. Предложенная гипотеза динамической гравитации носит философско-концептуальный характер, она формулирует качественную картину и предлагает интуитивно понятную интерпретацию тёмной материи и темной энергии без привлечения гипотетических элементарных частиц или полей, но не содержит явного математического закона, позволяющего строго сопоставить её предсказания с ротационными кривыми галактик, гравитационным линзированием, структурой пиков CMB и BAO.
29. Дальнейшая экспериментально-математическая проверки гипотезы динамической гравитации требует решения вихревых уравнений: s ;;g ;_"dyn" ;; и верификации по ротационным кривым, CMB, DESI/JWST, получения количественных предсказаний на этой основе и их сопоставления с астрофизическими и космологическими данными. В этом случае можно будет говорить о её статусе как физической теории, а не как о концептуальной интерпретации.
30. Если гипотеза динамической гравитации окажется верной, то тёмная материя и темная энергия перестанут быть загадочной «невидимой субстанцией» и превратятся в естественный атрибут динамической структуры Вселенной, а существующие космологические модели потребуют пересмотра с учётом этой дополнительной безмассовой компоненты гравитации с дальнейшим философско-научным обсуждением онтологического статуса пространства, времени и гравитации.
Список литературы
1. Kolb E.W., Turner M.S. (1990). The Early Universe Frontiers in Cosmology. Addison-Wesley Publishing Company, Redwood City, 537 p. ISBN 978-0-201-11698-5.
2. Vilenkin A. (1982). Creation of Universes From Nothing. Physical Review D, Vol. 30, No. 2, p. 509–524. DOI: 10.1103/PhysRevD.30.509.
3. Linde A.D. Particle Physics and Inflationary Cosmology. Chur, Switzerland: Harwood Academic Publishers, 1990. 284 p.
4. Атаманов Г.А. Что такое время /Г.А. Атаманов/ Инновационная экономика // № 1, 2021. Волгоград. С. 79-88.
5. Misner, C. W., Thorne, K. S., & Wheeler, J. A. (1973). Gravitation. W. H. Freeman and Company. For ISBN (first edition): 978-0-7167-0344-0. [from prior context] [semanticscholar].
6. Sten Odenwald. Happy Birthday Einstein! 100 years of General Relativity. // Huffington Post Electronic resource. Date of access: 23.01.20247.
7. Einstein A. (1916). Die Grundlage der allgemeinen Relativit;tstheorie. Annalen der Physik, 1916, Bd. 49, S. 769–822).
8. Guts, A. K. (2024) Warp Drive and the General Theory of Relativity. Space, Time, and Fundamental Interactions. No. 3–4. 20–52 pp.
9. Landau L. D., Lifshitz E. M. (1975). The Classical Theory of Fields (4th ed.). Pergamon Press, Oxford, §2–4, p. 8–12. ISBN 978-0-08-018176-3.
10. Staley M. (2008). "Einstein's Generation: The Origins of the Relativity Revolution". University of Chicago Press, ISBN 978-0-226-77057-8.
11. Planck Collaboration (Aghanim N. et al.) Planck 2018 results. (2020). VI. Cosmological parameters // Astronomy & Astrophysics. – Vol. 641. – Article A6. DOI: 10.1051/0004-6361/201833910.
12. Martin N. F. (2012). The cosmological constant problem // Scholarpedia. –– Vol. 7, No. 6. – P. 11760. DOI: 10.4249/scholarpedia.11760.
13. Weinberg, S. (1989). The Cosmological Constant Problem // Reviews of Modern Physics. – Vol. 61. – P. 1–23.
15. Giani L. et al. (2024). An effective description of Laniakea and its backreaction: Impact on Cosmology and the local determination of the Hubble constant// Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. – Vol. 2024, No. 01. Article 071. DOI: 10.1088/1475 – 7516/2024/01/071. arXiv:2311.00215.
16. Bull P. et al. (2022). Beyond ;CDM: Five hot problems in cosmology // Physics of the Dark Universe. – 2022. – Vol. 38. – Article 101133.DOI: 10.1016/j.dark.2022.101133.
17. Peebles P. J. E. (1993). Principles of Physical Cosmology.Princeton University Press, Princeton, NJ, 718 p. ISBN 978-0-691-01933-8.
18. Melott A. L., Thomas B. C. (2017). A Supernova at 50 pc: Effects on the Earth's Atmosphere and Biota The Astrophysical Journal, Vol. 842, No. 1, Article 13. DOI: 10.3847/1538-4357/aa6f92. arXiv:1705.11135.
19. Scalo J., Wheeler J. C. (2002). Astrophysical ionizing radiation and Earth evolution // Astrobiology. – Vol. 2, No. 3. – P. 305–320. DOI: 10.1089/15311070260192275.
20. DESI Collaboration DESI (2024) VI: Cosmological Constraints from the Measurements of Baryon Acoustic Oscillations. arXiv:2404.03002 (Year 1 results, April 2024, submitted to MNRAS).
21. Binney J., Tremaine S. (2008). Galactic Dynamics (2nd ed.). Princeton University Press. P. 285–295 (Chapter 3: Potential Theory; Chapter 8: Galactic Disks) ISBN 978-0-691-13027-9.
22. Galaxy Morphology Catalog (SDSS DR18). Astrophysical Journal Supplement Series, 267, 31 (2023).
23. Di Valentino, E., Melchiorri, A., & Silk, J. (2021). “Cosmological implications of an anisotropic rotating Universe.” Classical and Quantum Gravity, 38(9), 095005 arXiv:2011.05475.
24. Букреев В.С. Математическая модель торнадо /В.С. Букреев/ //Академия Тринитаризма, М., Эл № 77-6567, публ.26270, 02.04.2020. Электронный ресурс: https://www.trinitas.ru/rus/doc/0016/001h/00164329.htm.
.
Время - Релятивизм - Гравитация философская критик
© Copyright: Геннадий Галифанов, 2026
Свидетельство о публикации №226030700766
Свидетельство о публикации №226030700766
Рецензии