Сайт викладача фізики

1. Про темну енергію та інерційне поле Всесвіту

2. Про темну матерію

 

1. Про темну енергію та інерційне поле Всесвіту

 

         Сьогодні мало хто не чув про оту загадкову темну енергію, яка складає 70% масенергії Всесвіту, та всупереч відомим законам фізики спричиняє його прискорене розширення. І хоча ані прямих доказів реальності існування, ані розуміння фізичної суті того, що називають темною енергією нема, є вагомі підстави стверджувати, що у Всесвіті дійсно є велика кількість прихованої масенергії. Масенергії, яка певним чином проявляє себе, але ще не стала предметом точних вимірювань. І якщо цю приховану, невидиму масенергію називати темною, то нічого поганого в цьому нема.

Інша справа, що на теперішній час темною енергією називають щось дійсно темне (містичне, конспірологічне). Бо ті експериментальні дослідження які ніби то вказують на прискорене розширення Всесвіту, а відповідно і на наявність антигравітаційної темної енергії, є відверто сумнівними. А ті теоретичні обгрунтування, які ніби то випливають із загальної теорії відносності та вказують на можливість існування антигравітаційної темної енергії, є відверто маніпулятивними. Я вже мовчу про те, що як і все темне, темна енергія, вже за фактом своєї назви, є клондайком для науково подібних фантазій, домислів, маніпуляцій та відвертої маячні. А особливо в ситуації, коли навіть для фахівців, фізична суть темної енергії є гранично туманною.

Розмова про антигравітаційну темну енергію буде безпредметною, якщо бодай в декількох словах не сказати про загальну логіку еволюційного розвитку Всесвіту. А ці слова є наступними.

         В 20-х, 30-х, 40-х, 50-х роках минулого століття, на основі загальної теорії відносності та квантової фізики, зусиллями багатьох видатних вчених була розроблена сучасна теорія еволюційного Всесвіту, яку часто називають теорією Великого Вибуху. У відповідності з цією теорією, наш Всесвіт виник приблизно 13,8 мільярдів років тому, в результаті події, яку прийнято називати Великим Вибухом, і що з тих пір Всесвіт еволюційно розвивається у повній відповідності з відомими законами Природи. При цьому сучасна наука може теоретично описати хід тих подій, які відбувалися у Всесвіті, починаючим з 10^–43 секунди від моменту початку процесу його народження. А починаючи з 10^–12 секунди – не лише теоретично описати, а й надати експериментальні докази того, що ці події відбувалися саме так.

            Відразу ж зауважу, якщо ви чули про ті чи інші нові наукові теорії Всесвіту, зокрема інфляційну теорію, теорію суперструн, теорію великого об’єднання, тощо, то маєте знати, що вони відрізняються від теорії Великого Вибуху лише інтерпретацією тих подій, які відбувалися у Всесвіті в перші миттєвості його життя, тобто в ті самі з 10^–43 до 10^–12 секунди. Зауважу також, що всі ці неймовірно мізерні секунди виміряні та записані з точки зору сучасного спостерігача. З позицій же того спостерігача який би «жив» в ці самі з 10^–43 до 10^–12 секунди, тривалість цього періоду вимірювалась би мільярдами років. І тут нічого не вдієш, Природа вона така – парадоксальна.  

         Ви можете запитати: «А що було до Великого Вибуху?» Строго кажучи, це питання не має наукового сенсу. Не має тому, що ті події, які відбувалися до Великого Вибуху, навіть якщо вони дійсно відбувались і дійсно спричинили цей вибух, залишились там, за межами нашого Всесвіту. А це означає, що в нашому Всесвіті нема і не може бути жодної інформації про те, що було до Великого Вибуху, і тому доказово обговорювати цю проблему немає сенсу.

         Втім, у науки є своя обгрунтована версія тих подій, які передували Великому Вибуху. Бо факт того, що у нас нема доказової інформації про те, що було до Великого Вибуху, не спростовує того очевидного факту, що наш Всесвіт не виник і не міг виникнути з нічого. Тому наука практично переконана в тому, що до Великого Вибуху, існував інший Всесвіт, життєвий цикл якого завершився тим, що цей Всесвіт сколапсував в безрозмірний та безструктурний згусток матерія-рух-простір-час, який прийнято називати сингулярністю і який характеризується загальною кількістю масенергії в ньому. Власне, з цієї сингулярності, з цієї загальної масенергії і виник наш Всесвіт.

Якщо ж говорити про майбутнє нашого Всесвіту, то у відповідності з теорією Великого Вибуху, це майбутнє визначальним чином залежить від кількості зосередженої у Всесвіті масенергії. При цьому, в залежності від цієї кількості, Всесвіт може бути як відкритим, тобто таким, що постійно розширюється, так і замкнутим, тобто таким, розширення якого рано чи пізно зміниться стисненням. Це стиснення завершиться перетворенням Всесвіту в ту сингулярність з якої виникне новий Всесвіт.

За сучасними даними кількість наявної у Всесвіті масенергії, близька до критичної величини. А враховуючи загальну логіку тих подій які відбуваються у Всесвіті, враховуючи повторюваність цих подій, враховуючи факт того, що наш Всесвіт не міг виникнути з нічого, а виник з масенергії іншого Всесвіту, враховуючи той базовий закон Природи який називається законом збереження масенергії, можна практично з впевненістю стверджувати, що рано чи пізно наш Всесвіт сколапсує в сингулярність, з якої виникне новий Всесвіт.  

Та як би там не було, а теорія стверджує, що під дією гравітаційних сил, швидкість розширення Всесвіту має поступово зменшуватися.

 

Мал.1. Наука майже переконана в тому, що Всесвіт живе та еволюційно розвивається певними циклами.  

         Формальною підставою для розмов про існування темної антигравітаційної енергії, стали результати тих досліджень які були проведені в 1998 році і суть яких полягає в наступному. Проводячи фотометричні вимірювання того світла яке йде від наддалеких космічних об’єктів, відстань до яких близька до 10 мільярдів світлових років, група вчених дійшла висновку: швидкість розширення Всесвіту не зменшується, а збільшується. Виходячи з цього, була висунута гіпотеза про те, що у Всесвіті існує певна прихована форма антигравітаційної енергії, яка створює певний від’ємний антигравітаційний тиск, та сприяє прискореному розширенню Всесвіту.

         Чесно кажучи таке розуміння суті та властивостей темної енергії є дуже сумнівним. Сумнівним бодай тому, що фотометричні методи вимірювань, а тим більше на таких наддалеких відстанях та з застосуванням умовно схожих, а в реальності дуже різних джерел світла, є гранично приблизними.

         Варто зауважити, що фотометричний метод вимірювання відстаней базується на факті того, що видима яскравість (L) джерела світла, а по суті кількість тієї світлової енергії яка потрапляє в око спостерігача, обернено пропорційна квадрату відстані до цього джерела (закон фотометрії). Наприклад, якщо на відстані r₁ яскравість певного джерела світла (свічки, лампочки розжарювання, зірки, галактики, тощо) дорівнює L₁, а на відстані r₂, ця яскравість зменшилася у двадцять п’ять разів L₂ = L₁/25, то це означає, що відстань до джерела світла збільшилася у √25 = 5 разів (r₂ = 5r₁).

         В реальності фотометричний метод вимірювання відстаней працює наступним чином. На основі аналізу певної сукупності фактів, вчені складають перелік схожих за світловою потужністю космічних об’єктів, наприклад таких як спалахи так званих наднових (вибухи надмасивних червоних гігантів), світлова потужність яких в мільярди разів більша за потужність Сонця. Знаючи відстань до деяких базових об’єктів, та аналізуючи видиму яскравість інших подібних об’єктів, визначають порівняльну відстань до цих інших об’єктів.

 

Мал.2. При фотометричному методі, відстані до однакових за світловою потужністю об’єктів, визначають на основі аналізу їх видимої яскравості.

         Ясно, що фотометричний метод вимірювання відстаней є гранично приблизним. Приблизним по перше тому, що  його точність визначальним чином залежить від однаковості тих джерел світла, відстані до яких вимірюються. Всі ж космічні об’єкти будь то червоні гіганти, наднові, квазари чи галактики є індивідуальними. По друге, відстані до самих базових об’єктів є такими, що визначені з великою похибкою. По третє, фотометричні методи вимірювання відстаней, за своєю суттю є приблизними, адже базуються на суб’єктивних відчуттях спостерігача. Достатньо сказати, що величина тієї базової сталої космології, яка називається сталою Хаббла (Н = 67,4(км/с)/Мпк) і за якою власне й визначають швидкість розширення Всесвіту, при її вимірюванні максимально ідеальними фотометричними методами, відрізняється від загально прийнятої величини більш як на 10%.

         Додайте до цього факт того, що те світло яке було випромінене 10 мільярдів років тому, мандруючи Всесвітом неминуче зустрічало такий букет гравітаційних, електромагнітних, інерційних та інших впливів і такий набір молекулярно пилових перешкод, який міг не те що суттєво, а кардинально змінити фотометричні параметри цього світла, і ви зрозумієте, що той «факт» який ніби то говорить про прискорене розширення Всесвіту, скоріше схожий на розповіді барона Мюнхгаузена, аніж на реальний науковий факт.

         Більше того, навіть якщо з точки зору сучасного спостерігача, ті події які відбувалися 10 мільярдів років тому, виглядають як такі, що свідчать про прискорене розширення Всесвіту, в реальності можуть свідчити про протилежне. Адже на нинішньому етапі еволюційного розвитку, Всесвіт може перебувати не на стадії сповільненого розширення, а на стадії прискореного стиснення.     

         Крім того, твердження про те, що антигравітаційні властивості темної енергії, ніби то випливають із загальної теорії відносності, є маніпулятивним і хибним. Бо та космологічна стала, яка ніби то допускає антигравітаційні властивості темної енергії, не є частиною загальної теорії відносності. Ця стала, то ж не що інше як математична маніпуляція геніального Ейнштейна, який на догоду тогочасним поглядам на загальний устрій Всесвіту, вирішив дещо «підправити» свою теорію. А потім все життя жалкував про цей необачний та необгрунтований крок. Крок, який не є ані прямим, ані опосередкованим наслідком базових тверджень загальної теорії відносності.

Втім, сучасним «покращувачам» теорії відносності, космологічної сталої виявилося мало. Тому вони вигадали так звану квінтесенцію – гіпотетичну величину, яка «покращує» вже саму космологічну сталу, і яка з плином часу може змінюватися. Напевно вони вважають, що наукова теорія, це таке собі дишло, яким можна крутити і вертіти як кому забажається.     

         Таким чином, твердження про те, що Всесвіт прискорено розширюється не лише суперечить загальній логіці еволюційного розвитку Всесвіту, не лише грунтується на сумнівних фактах, а й по суті суперечить загальній теорії відносності. Теорії, достовірність якої підтверджена мільярдами безумовних фактів. А це означає, що гіпотеза про наявність у Всесвіті величезної кількості антигравітаційної темної енергії, є скоріш маніпулятивною аніж науковою.

Втім, це зовсім не означає, що нема підстав стверджувати, що у Всесвіті дійсно є велика кількість не гіпотетичної, не антигравітаційної, а цілком реальної, прихованої енергії. Енергії яка дійсно рівномірно розподілена в об’ємі Всесвіту та має певний набір специфічних, але абсолютно реальних та закономірних властивостей. І доказ тому, не гіпотетичне прискорене розширення Всесвіту, і не міфічні антигравітаційні властивості темної енергії, а факт реальності існування сили інерції. Сили, поява якої обумовлена прискореним рухом тіла і яка завжди протидіє цьому прискореному руху: F_і = –ma. Сили, яка однаковим чином діє у всіх куточках Всесвіту і є певною протидією силі гравітаційного стиснення. Сили, яка у відповідності з загальною теорією відносності є такою ж реальною та фундаментальною як і сила гравітаційної взаємодії. Адже в одному з трьох базових принципів цієї теорії, а саме принципі еквівалентності стверджується: силові прояви інерції та гравітації є абсолютно однаковими.

         Понад три століття тому, геніальний Ісаак Ньютон розповів цивілізованому світу про властивості та прояви тієї «вродженої сили», яка притаманна всім матеріальним об’єктам Природи і яку прийнято називати силою інерції. Минуло більше століття після того, як не менш геніальний Альберт Ейнштейн, пояснив фізичну суть сили інерції та безумовно довів, що ця сила не менш реальне і не менш фундаментальна аніж сила гравітаційних взаємодій. І тим не менше, ганебним фактом залишається те, що в сучасній науці, від видання до видання, від покоління до покоління, від професора до професора, від академіка до академіка, переповідається нікчемна байка про те, що ніякої сила інерції не існує і що ця надумана, віртуальна сила, то лише математична абстракція, яка дозволяє переходити від інерціальних систем відліку, до систем неінерціальних.

Шановні, та Всесвіту, тим об’єктам які в ньому знаходяться і тим подіям які в ньому відбуваються, начхати, наплювати на всі наші інерціальні, неінерціальні та які завгодно системи відліку. Бо ці об’єкти і ці події, існують та відбуваються не тому що є певні системи відліку, а тому що у Всесвіті діють певні об’єктивні закони Природи. Бо в інерціальних та неінерціальних системах відліку всі процеси відбуваються абсолютно однаково (узагальнений принцип відносності). А всі ці наші системи відліку, так то ж лише нами придуманий спосіб наукового описання тих об’єктів які існують у Всесвіті і тих подій які відбуваються в ньому.

Якщо ж говорити про закони Природи, то у відповідності з цими законами, на будь-який фізичний об’єкт масою m, що рухається з прискоренням а неминуче діє певна сила інерції, яка дорівнює добутку маси тіла на його прискорення і яка направлена в сторону протилежну від прискорення: F_i = –ma. А якщо ми, керуючись нами ж придуманим визначенням (Сила – міра взаємодії фізичних об’єктів), не можемо відшукати той об’єкт взаємодія з яким призводить до появи сили інерції, так то ж наша проблема. Бо в Природі цей об’єкт існує і назва йому –  простір, а точніше простір–час. Бо саме завдяки взаємодії тіла з простором Всесвіту (з інерційним полем Всесвіту) і виникає та сила, яка протидіє прискореному руху тіла, і яка називається силою інерції.

Знаєте, Природа влаштована таким дивним чином, що в ній найпростіші об’єкти є найскладнішими. Найскладнішими в тому сенсі, що практично не можливо уявити та пояснити як вони влаштовані. Скажімо в Природі нема нічого простішого за світло. Адже світло, в мільярди разів простіше за те скло через яке воно потрапляє у вашу кімнату. І тим не менше, на питання «що таке світло?» відповідають чотири великі розділи «Оптики», а по суті – чотири науки. При цьому: Геометрична оптика обгрунтовано стверджує, що світло – це потік світлових променів. Хвильова оптика, не менш обгрунтовано наполягає на тому, що світло – це потік світлових (електромагнітних) хвиль. Квантова оптика, обгрунтовано доводить, що світло – це потік світлових частинок (фотонів). А фотометрія наполягає на тому, що світло – це потік світлової енергії.

Ви все життя будете вивчати властивості світла, знатимете про світло все що тільки можна знати, і в той же час не матимете певного уявлення про те, як воно влаштовано і на що схоже. Бо промінь – це щось пряме, а хвиля – щось хвилясте. Бо хвиля – це щось неперервне і певним чином розподілене у просторі, а частинка – щось дискретне і зосереджене в певному місці. І уявити те, що є частинкою-хвилею-променем одночасно, практично не можливо. Бо нічого подібного в тому макросвіті який ми бачимо, відчуваємо та аналізуємо, просто не існує.

І тим не менше, світло реально існує і має той набір властивостей який має. Бо в одних обставинах веде себе як потік променів, в інших – як потік хвиль, а в третіх – як потік частинок. І можна скільки завгодно говорити про те, що вам це не подобається, що такого не може бути, що це суперечить здоровому глузду. Однак від цього реальність не стане іншою, а властивості світла не стануть такими, що вам подобаються та не суперечать вашому «здоровому глузду».

Можна скільки завгодно не вірити в те, що простір такий же матеріальний, як і ті предмети що нас оточують. Але правда життя полягає в тому, що всі ці гравітаційні та електромагнітні поля, всі ці електромагнітні та гравітаційні хвилі, всі ці інфрачервоні, світлові, ультрафіолетові, рентгенівські та гама випромінювання, а зрештою і все різноманіття елементарних частинок, а отже і ми з вами – то ж певні енергетичні збурення того, що називається простором. То чому б цьому простору, не бути носієм певної прихованої (не сконденсованої у вигляді атомів, молекул та макротіл) матерії та їй відповідної енергії, і навпаки.

         Чому б всій сукупності матеріальних об’єктів Всесвіту, не створювати таке інерційне поле Всесвіту, таке інерційне збурення (викривлення) простору Всесвіту, яке відповідним чином діє на кожен з цих об’єктів. І чому б цьому збуреному простору Всесвіту не бути носієм певної інерційної енергії (Е) та їй відповідної маси (m=E/c²). Адже якщо те місцеве збурення простору яке створює магніт і яке називається магнітним (електромагнітним) полем, є носієм певної енергії та їй відповідної маси, то чому нас дивує той факт, що те інерційне поле яке створює вся сукупність матеріальних об’єктів Всесвіту є носієм певної інерційної енергії та їй відповідної маси. А тим більше в ситуації, коли на кожному кроці і в будь якому куточку Всесвіту, ми фіксуємо факт того, що на будь який прискорено рухомий фізичний об’єкт неминуче діє відповідна сила інерції. Сила, яка безумовно вказує на те, що в будь якій точці Всесвіту, присутній певний енергетичний чинник який спричиняє певну інерційну дію.

Якщо ж говорити про механізм взаємодії прискорено рухомих мас з інерційним полем Всесвіту, то він схожий на механізм взаємодії електричних зарядів з тим місцевим збуренням простору яке називається електромагнітним полем: якщо струмопровідне тіло рухається в електромагнітному полі, то у відповідності з законом електромагнітної індукції, неминуче виникає сила, яка протидіє цьому руху. Щось подібне можна сказати і про механізм появи сили інерції: при взаємодії прискорено рухомого тіла (маси) з інерційним полем Всесвіту, виникає (індуцирується) певна сила (сила інерції) яка протидіє прискореному руху тіла.

         Історія науки безумовно вказує на те, що пояснюючи ті чи інші явища, люди схильні ускладнювати реальність, та вигадувати те, чого в реальності нема. Скажімо яких тільки надскладних схем не вигадували давньогрецькі вчені, намагаючись пояснити механічний устрій навколоземного простору. Тут і системи сфер та півсфер, і системи циклів та епіциклів, і системи важільних, ремінних та ще бозна яких передач. Реальність же виявилася в тисячі разів простішою, загальнішою та органічнішою. Адже механічний устрій не лише навколоземного простору, а й практично всього Всесвіту, то ж результат взаємодії лише двох силових чинників: сили гравітаційної взаємодії та сили інерції.

         Або наприклад, намагаючись пояснити різноманіття теплових явищ, вчені вигадали особливу теплову речовину (теплець) та наділили її купою особливих властивостей. Потім з’ясувалося, що ніякої теплової речовини не існує, а теплота є результатом інтенсивного хаотичного руху частинок звичайної речовини. Або наприклад, намагаючись пояснити різноманіття електричних явищ, вчені вигадали електричну речовину (флюїд) та наділили її купою особливих властивостей. Згодом з’ясувалося, що ніякого електричного флюїду нема, а є ті заряджені частинки з яких складаються атоми і молекули звичайної речовини. Ситуація повторилася і з поясненнями магнітних явищ, джерелом яких виявилася не особлива магнітна речовина, а рух все тих же заряджених частинок які входять до складу звичайної речовини.

         Або наприклад, намагаючись поєднати хвильові властивості світла, з фактом їх поширення в безповітряному космічному просторі, вчені вигадали особливу світлоносну речовину – ефір, та наділили цей ефір купою фантастичних властивостей. Потім з’ясувалося, що ніякого ефіру не існує, і що світло, це потік електромагнітних хвиль які представляють собою певні коливання електромагнітного поля, а по суті – коливання енергетично збуреного простору.

         Практично не має сумніву в тому, що вище наведений перелік прикладів, згодом доповниться історією про те, як намагаючись пояснити певні ілюзорні факти, вчені вигадали особливу сутність, яку назвали темною енергію, та наділили її купою особливих властивостей. Не має сумніву бодай тому, що антигравітаційні властивості темної енергії суперечать як законам фізики (законам Природи), так і логіці еволюційного розвитку Всесвіту.  

А що стосується наявної у Всесвіті прихованої енергії та їй відповідної маси (матерії), то така масенергія дійсно існує і певним, абсолютно природним та видимим чином проявляє себе. А якщо у справі пояснення фізичної суті та джерел цієї прихованої і в той же час абсолютно очевидної енергії, є певні труднощі, то вони не об’єктивно-наукові, а суб’єктивно-психологічні. І яскравим доказом тому, історія сили інерції. Бо попри наявність мільярдів доказів реальності цієї сили, попри зрозумілий механізм її дії, попри авторитет ньютонівської механіки та ейнштейнівської теорії відносності, переважна більшість тих, хто пояснює іншим загальний устрій Всесвіту, продовжує белькотати якусь маячню про переходи від інерціальних систем відліку до систем неінерціальних і навпаки.

         Узагальнення.

         Неупереджений аналіз показує, що Всесвіт з одного боку є фантастично складним, а з іншого – елементарно простим. Його складність в різноманітті механічних, теплових, електричних, магнітних, електромагнітних, хімічних, оптичних, ядерних, корпускулярно-хвильових, біологічних, соціальних та ще бозна яких проявів. А елементарна простота в тому, що все це фантастичне різноманіття проявів, це результат чотирьох взаємопов’язаних і взаємодоповнюючих взаємодій (гравітаційно-інерційні, електромагнітні, ядерні сильні та ядерні слабкі) та чотирьох взаємопов’язаних і взаємодоповнюючих сутностей (матерія, рух, простір і час).

І всі ці взаємодії та сутності у повній відповідності з певними, строго визначеними правилами, які називаються законами Природи, утворюють єдине ціле. Ціле, в якому параметри матерії (m), часу (t) і простору (ℓ), певним чином залежать від параметрів руху(v). А параметри руху, простору і часу, певним чином залежать від параметрів матерії. В якому матерія (маса) і рух (енергія), то дві різні назви одного і того ж – масенергії. В якому простір і час, то одна і та ж сутність – простір-час. В якому те, що називається матеріальним і що складається атомів, молекул та елементарних частинок, по суті є певною сукупністю енергетичних збурень (флуктуацій) простору-часу. В якому матерія у вигляді речовини перетворюється в матерію у вигляді збуреного простору-часу (поля) і навпаки.

Неупереджений аналіз показує, що у Всесвіті все гранично гармонічне, доцільне та оптимальне. Що ті взаємодії (сили) які за певних умов практично не проявляють себе, за інших умов, стають визначально потужними, і навпаки. Що обмежена кількість елементарних частинок (протони, нейтрони та електрони), у поєднанні з обмеженою кількістю взаємодії, утворюють незліченне різноманіття атомів, молекул, тіл та організмів. Що ті ж елементарні частинки у поєднанні з тими ж взаємодіями відповідальні за все різноманіття механічних, теплових, електричних, магнітних, електромагнітних, оптичних, ядерних, хімічних, біологічних та інших явищ. Що ті енергетичні збурення (флуктуації) простору-часу які називаються протонами, нейтронами та електронами, за певних умов можуть набувати ознак тих енергетичних збурень того ж простору-часу які називаються лямбда, дельта, сігма, омега …– баріонами, гіперонами, каонами, бозонами та ще бозна якими відомими і невідомими «елементарними» частинками.

Неупереджений аналіз показує, що в тих випадках, коли за для вирішення певних наукових проблем, вчені «покращували» устрій Всесвіту шляхом вигадування особливих матерій та космологічних сталих, результат цих покращень був один – пшик. Тому коли сьогодні, прагнучи пояснити деякі реальні, а деякі ілюзорні факти, вчені вигадують якісь особливі темні матерії, особливі антигравітаційні темні енергії та квінтесенції, то практично нема сумніву в тому, що результат буде той же – пшик.  

А що стосується тих проблем які пов’язані з наявністю у Всесвіті великої кількості невидимої масенергії, то для наукового вирішення цих проблем не потрібно вигадувати якісь особливі темні матерії та темні енергії. Достатньо придивитися до навколишнього світу і звернути увагу на прояви та властивості тієї сили, яка називається силою інерції: F_і = –ma. Сили, властивості та прояви якої описав ще геніальний Ньютон. А не менш геніальний Ейнштейн пояснив її фізичну суть та безумовно довів, що сила інерції не менш реальне і не менш фундаментальна аніж сила гравітаційних взаємодій. Наявність же цієї сили та її властивості, безумовно вказують на те, що у Всесвіті існує певне всесвітнє інерційне поле, яке по перше є джерелом тієї сили інерції, що діє на будь яку масу швидкість якої змінюється, а по друге, є носієм величезної кількості енергії та їй відповідної маси.

         Неупереджений аналіз показує, що подібно до того, як електричний заряд створює те силове збурення простору яке називається електричним полем; подібно до того, як заряд що рухається створює те силове збурення простору яке називається магнітним полем; подібно до того, як маса створює те силове збурення простору яке називається гравітаційним полем; загальна масенергія Всесвіту створює те силове збурення простору яке називається інерційним полем Всесвіту. Подібно до того, як електричне поле певним чином діє на електричні заряди, магнітне поле – діє на заряди що рухаються, гравітаційне поле – діє на маси, інерційне поле Всесвіту певним чином діє на маси швидкість руху яких змінюється.

         Кардинальною відмінністю інерційного поля Всесвіту від електричних, магнітних, електромагнітних, гравітаційних, мезонних, нуклонних, гіперонних та інших полів (в тому числі і поля Хіггса), полягає в тому, що це поле є не місцевим, а загально вселенським збуренням простому (простору-часу). А це означає, що в усіх точках Всесвіту силові та енергетичні параметри інерційного поля Всесвіту є однаковими, і що тому сила інерції однаковим чином діє в усіх точках Всесвіту.

         Як і будь яке поле, інерційне поле Всесвіту має не лише силові, а й енергетичні властивості. Це означає, що в інерційному полі Всесвіту зосереджена певна кількість енергії (Е) та їй відповідна маса (m=Е/с²). А оскільки мова йде про ту енергію яка створюється всією масенергією Всесвіту, то ясно, що величина цієї енергії та їй відповідної маси, є величезною. Якою ж в реальності є ця величина покажуть відповідні експериментально-теоретичні дослідження. Дослідження які будуть спрямовані не на пошук міфічної, надприродної антигравітаційної темної енергії, а на визначення параметрів тієї реальної енергії, прояви якої можна бачити в усіх куточках Всесвіту, починаючи від атомів, молекул та земних тіл, і закінчуючи планетарними, зоряними та галактичними системами. 

         Висновки 

Про темну енергію:

1. Ті експерименти які ніби то вказують на факт прискореного розширення Всесвіту, є експериментами сумнівної достовірності.
2. Прискорене розширення Всесвіту, суперечить як теорії відносності так і теорії Великого Вибуху (теорії еволюційного Всесвіту).
3. Прискорене розширення Всесвіту суперечить загальній логіці еволюції Всесвіту.

Висновок 1. Гіпотеза про наявну у Всесвіті антигравітаційну темну енергію є хибною.

Про інерційне поле Всесвіту:

1. Факт того, що та сила яка протидіє прискореному руху будь якого фізичного об’єкту і яка називається силою інерції, однаковим чином дії в усіх точках Всесвіту і в незалежності від того є в цих точках інші об’єкти чи нема, безумовно вказує на те, що в усіх точках Всесвіту є певне силове поле – інерційне поле Всесвіту.
2. Як і будь яке силове поле, інерційне поле Всесвіту, має як певні силові так і певні енергетичні властивості.

Висновок 2. У Всесвіті є величезна кількість прихованої інерційної енергії Е_і та їй відповідної інерційної маси m_і = Е_і/с².       

                                                                                                   10.03.2024.         

2. Про темну матерію 

         На відміну від тих «притягнутих за вуха» доказів, які ніби то говорять про прискорене розширення Всесвіту та про наявність у ньому величезної кількості антигравітаційної темної енергії, докази того, що в галактиках та їх скупченнях є велика кількість тієї матерії (маси) яка не випромінює видиме світло  (темної матерії), цілком достовірні. Втім, сучасні погляди на природу темної матерії, мало чим відрізняються від поглядів на природу гіпотетичної антигравітаційної темної енергії.

         Напевно є якась закономірність в тому, що шлях до наукової істини пролягає через висування, дослідження та спростування купи хибних гіпотез. Скажімо у 18-столітті, пояснюючи теплові, електричні, магнітні та світлові явища, вчені висували купу гіпотез які стверджували, що в Природі існують особливі теплові, електричні, магнітні та світлові матерії, кожна з яких відповідальна за певну групу явищ. Потім неминуче з’ясовувалося, що ніяких особливих теплових, електричних, магнітних чи світлових матерій не існує. Натомість існують звичайні матеріальні об’єкти які складаються з протонів, нейтронів та електронів, і які у поєднанні з інерційно-гравітаційними, електромагнітними, сильними та слабкими ядерними взаємодіями, відповідальні за все різноманіття природних явищ.

         Здається природним, що вчені 21-го століття, мали би зробити певні висновки з історії науки. А ці висновки очевидні. Пояснюючи певне нове явище, не варто поспішати вигадувати якісь нові, особливі матерії. Натомість варто уважніше придивитися до тієї звичайної матерії, властивості якої такі багатогранні, що успішно пояснюють мільярди природних явищ, і скоріш за все пояснять і мільярд перше. Але ж ні. Нам же особливі темні матерії та темні енергії подавай. Нам же особливі небаріонні темні гарячі, темні теплі, темні холодні матерії треба вигадати, особливі вімпові, аксіонні та нейтралінні частинки треба придумати, а потім щиро дивуватися тому, чого ж це експерименти не підтверджують так вдало придуману маячню. Що ж, давайте про темну матерію і поговоримо.  

         Досліджуючи параметри руху складових частин галактик, вчені стикнулися з однією проблемою. Ця проблема полягає в наступному. У відповідності з законами ньютонівської механіки, лінійні швидкості тих гравітаційно взаємодіючих об’єктів які обертаються навколо центрального тіла, по мірі їх віддалення від цього тіла, мають зменшуватись. Скажімо в Сонячній системі, Меркурій обертається навколо Сонця з швидкістю 47,8км/с; Венера – з швидкістю 34,9км/с; Земля – 29,8км/с; Марс – 24,1км/с; Юпітер – 12,8км/с; Сатурн – 9,7км/с; Уран – 6,8км/с; Нептун – 5,5км/с.

         І це закономірно. Адже згідно з законами ньютонівської механіки, в будь якій системі, де тіло масою m обертається навколо центру мас системи маса якої М, динамічна рівновага тіла забезпечується двома рівними за величиною і протилежними за напрямком силами: силою гравітаційної взаємодії тіла з центром мас системи (F_гр = GMm/r²) та діючої на це ж тіло силою інерції (F_і = ma_д = mv²/r). І не важко бачити, що та швидкість (v) з якою має рухатися тіло, залежить від відстані (r) до центру мас системи, і що при збільшенні цієї відстані, швидкість тіла має зменшуватися: оскільки  GMm/r² = mv²/r, то v = √(GM/r).

Однак з’ясувалося, що для галактик і зокрема галактик дископодібних, ця закономірність не виконувалась. В галактиках, по мірі віддалення зірок від центру мас системи, швидкість їх обертання навколо цього центру не зменшується, а залишається практично незмінною. Аналогічне можна сказати не лише про рух зірок в галактиках, а й про рух самих галактик в їх гравітаційно пов’язаних скупченнях. Ситуація виглядає таким чином, ніби в галактиках та їх скупченнях є величезна кількість прихованої маси (матерії), і що ця маса не зосереджена в центрі системи, а практично рівномірно розподілена по всьому її об’єму.  

 

Мал.1. В галактиках, швидкість обертання зірок навколо центру галактики не зменшується, як стверджує теорія (крива А), а залишається практично незмінною (крива В).

         Намагаючись вирішити дану проблему, та зважаючи на деякі інші факти, вчені висунули обгрунтовану гіпотезу про те, що у Всесвіті загалом і в галактиках зокрема, є величезна кількість так званої темної (прихованої) матерії (маси), яка практично не випромінює світло, але виявляє себе за гравітаційною дією. Згідно з цією науковою гіпотезою, в галактиці окрім тієї матерії (маси) яка зосереджена в зірках, планетах та інших речовинних об’єктах, є ще більша кількість прихованої (темної) матерії. Ця прихована матерія зосереджена в невидимому гало галактики, яке у вигляді велетенської кулі охоплює речовинну частину галактики і певним чином впливає на поведінку її зірок та інших об’єктів.

         А потрібно зауважити, що маси галактик по суті визначають фотометричними методами, тобто за кількістю тієї світлової енергії яка випромінюється відповідною галактикою: чим яскравіша галактика, тим більша її маса.  

Мал.2. Згідно з сучасними уявленнями, галактика оточена величезним, невидимим галактичним гало, в якому зосереджена величезна кількість прихованої (темної) матерії.

         Вагомим доказом існування прихованої матерії (маси), є ті експериментальні дослідження які грунтуються на методі гравітаційного лінзування. Суть методу полягає в тому, що у відповідності з загальною теорією відносності, потужні гравітаційні поля певним чином впливають на траєкторію руху світлових променів, і величина цього впливу залежить від маси того об’єкту який створює відповідне поле. По суті це означає, що потужні гравітаційні поля, наприклад такі, які створюють скупчення галактик, впливають на хід світлових променів подібно до того, як це робить збиральна лінза.

Мал.3. Гравітаційне поле скупчень галактик, впливає на хід світлових променів подібно до того, як це робить збиральна лінза.

Провівши відповідні експериментальні дослідження вчені з’ясували, що загальна маса галактик та їх скупчень, значно більша за ту масу яку визначають на основі аналізу світлових параметрів цих галактик та скупчень.

         Те що в галактиках та їх скупченнях є величезна кількість тих матеріальних об’єктів які практично не випромінюють світло, цілком закономірний та неминучий факт. Очевидними складовими цього факту є:

1. В центрі практично кожної галактики знаходиться невидима чорна діра, маса якої вимірюється мільйонами і десятками мільйонів сонячних мас.
2. На ранніх етапах формування зірок і галактик, яке почалося вже через мільйон років після Великого Вибуху, а отже практично 13,8 мільярдів років тому, переважна більшість зірок першого покоління були гіпермасивними надгігантами, тривалість життя яких вимірювалася ліченими мільйонами років, і на місці яких залишалися невидимі надмасивні чорні діри та нейтронні зірки.
3. За перші 5 – 6 мільярдів років еволюції галактик, надмасивні зірки тривалість життя яких вимірювалася десятками мільйонів років, встигали прожити багато циклів еволюційного розвитку, кожен з яких закінчувався утворенням невидимих масивних космічних об’єктів: чорних дір, нейтронних зірок та масивних чорних карликів.
4. За 13,8 мільярдів років еволюції галактик, навіть найдрібніші зірки першого покоління, закінчили своє життя невидимими чорними карликами. А це означає, що в сучасних галактиках кількість невидимих масивних об’єктів (чорних дір, нейтронних зірок, чорних та коричневих карликів), набагато більша за загальну кількість видимих зірок.
5. На будь якому етапі еволюції галактики, в ній міститься величезна кількість невидимого галактичного газу, пилу, дрібних космічних об’єктів на кшталт тих які наповнюють Сонячну систему (планети та їх супутники, пояс астероїдів, пояс Койпера, хмара Оорта, карликові планети, комети, метеори, тощо).

         Вже цих фактів достатньо, щоб зрозуміти: та маса галактики яка визначається за величиною її світності (світлової потужності), є і має бути в рази, а то й в десятки разів меншою за її реальну масу.

         Крім цього, та маса яка у вигляді речовини зосереджена в видимих та невидимих об’єктах галактики (так звана баріонна матерія), є лише частиною загальної маси галактики. Другою, принципово невидимою частиною цієї маси, а точніше масенергії, є та маса яка відповідає тій енергії руху (кінетичній енергії) яку має кожен окремий елемент і вся сукупність об’єктів галактики. 

         Потрібно зауважити, що відображенням того нерозривного зв’язку який існує між масою (матерією) та енергією (рухом), є знаменита формула Ейнштейна: E=mc², де  m – маса тіла (фізичного об’єкту), Е – загальна кількість зосередженої в цьому тілі енергії, с=3·10⁸м/с – постійна величина яка дорівнює швидкість світла у вакуумі.

         Формула  Е=mс²  фактично вказує на те, що маса та енергія, це не просто взаємопов’язані величини, а різні назви однієї і тієї ж величини – масенергії. Звісно, ці різні назви виникли не випадково. Вони по суті відображають факт того, що за звичайних умов, масенергія може знаходитись в двох суттєво різних станах: пасивному та активному.

         Пасивною масенергією називають ту частину масенергії, яка сконденсована в частинках речовини та макротілах і яка за звичайних умов не перетворюється на активну масенергію та не спричиняє виконання тієї чи іншої роботи. Сконденсовану в тілі пасивну масенергію ми сприймаємо як щось незмінно ціле, яке має певні інерційні та гравітаційні властивості і мірою чого є маса.

Активною масенергією називають ту частину масенергії, яка представляє собою енергію руху та енергію взаємодії частинок речовини або макротіл, яка здатна до виконання тієї чи іншої роботи і яка за звичайних умов не перетворюється на пасивну масенергію. Різновидностями активної масенергії є енергія кінетична, гравітаційна, теплова, хімічна, біологічна, електрична, електромагнітна, механічна, ядерна, тощо. Зазвичай, активну масенергію ми називаємо просто енергією і вимірюємо в джоулях.

         Поділ масенергії на активну та пасивну є досить умовним. Умовним бодай тому, що на рівні елементарних частинок, відмінності між активною та пасивною масенергією зникають. При цьому пасивна масенергія може перетворюватись на активну і навпаки. Наприклад, при анігіляції електрон-позитронних пар, та масенергія яка сконденсована в електроні та позитроні і яка є пасивною, перетворюється на відповідну кількість масенергії фотонів, яка є активною: e₊₁+e_–1→2γ. І навпаки, носії активної масенергії фотони, можуть перетворюватися на електрон-позитронну пару: γ → e₊₁+e_–1 з відповідною кількістю пасивної масенергії.

         Відображенням факту того, що на рівні елементарних частинок відмінності між активною і пасивною масенергіями зникають, є устрій самих елементарних частинок. Адже те, що ми ототожнюємо з пасивною масенергією і називаємо протонами, нейтронами та електронами, в реальності є певними енергетичними згустками обособленої активної масенергії. Власне ці обособлені енергетичні згустки, в процесі тих базових взаємодій носіями яких є ті енергетичні імпульси які називаються фотонами, гравітонами, мезонами, тощо, і утворюють все різноманіття так званої баріонної матерії, а простіше кажучи – речовини. 

         Факт того, що всі об’єкти Всесвіту, починаючи від галактик, зірок та планет, і закінчуючи молекулами, атомами та елементарними частинками, перебувають в постійному неперервному русі, безумовно вказує на те, що кожен з цих об’єктів має певну кінетичну енергію (Е_к=mv²/2), якій відповідає певна активна маса (m_к=Е_к/с²). Наприклад Земля (m=6∙10²⁴кг), з швидкістю v=3∙10⁴м/с обертається навколо Сонця. При цьому величина її кінетичної енергії, дорівнює Е_к = mv²/2 = 27∙10³²Дж. А це означає, що цій енергії відповідає певна кількість прихованої (темної) активної маси, яка не є баріонною масою (матерією), і величина якої m_к = Е_к/с² = 3∙10¹⁸кг.

         Вище сказане означає, що Земля окрім тієї пасивної (баріонної) масенергії яка зосереджена в її атомах, молекулах та елементарних частинках і кількість якої 6∙10²⁴кг, лише за фактом свого руху навколо Сонця, має 3∙10¹⁸кг активної масенергії. І аналогічні масенергії руху мають всі рухомі об’єкти Землі, починаючи від її тектонічних плит і закінчуючи рухом всієї сукупності атомів та тих елементарних частинок з яких ці атоми складаються. І загальна кількість цієї активної масенергії, скоріш за все значно більша за ту пасивну масу Землі яка зосереджена в її атомах і молекулах.

         Нарешті третьою, принципово невидимою (темною), небаріонною частиною загальної маси галактики, є та масенергія яку створює інерційне поле Всесвіту. Адже те силове поле Всесвіту, яке відповідальне за ту силу яка протидіє прискореному руху будь якого фізичного об’єкту і яка називається силою інерції, як і будь яке силове поле має певні енергетичні властивості. А це означає, що інерційне поле Всесвіту, має не лише певну інерційну енергію Е_і, а й їй відповідну інерційну масу m_і = Е_і/с². При цьому та частина цієї всесвітньої інерційної маси, яка знаходиться в межах відповідної галактики чи скупчень галактик, є невидимою складовою їх загальної маси.

         Таким чином, неупереджений аналіз показує, що в галактиках та їх скупченнях, безумовно наявна величезна кількість візуально невидимої (темної) як пасивної так і активної масенергії. І для того щоб визначити джерела цієї невидимої масенергії (матерії) та пояснити її фізичну суть, зовсім не обов’язково вигадувати якісь міфічні баріонні та небаріонні гарячі, теплі і холодні темні матерії. Зовсім не обов’язково вигадувати різноманіття якихось гіпотетичних віртуальних частинок на кшталт вімпів, аксіонів, нейтраліно, тощо.

А тим більше в ситуації, коли історія науки безумовно доводить, що намагання пояснити той чи інший факт шляхом вигадування певних особливих матерій на кшталт теплецю, електричних та магнітних флюїдів чи світлоносних ефірів, завжди закінчувалися з’ясуванням факту того, що в Природі (Всесвіті) ніяких особливих теплеців, флюїдів та ефірів не існує. Натомість існує обмежена кількість елементарних частинок (протони, нейтрони та електрони), які у поєднанні з обмеженою кількістю взаємодій (гравітаційно-інерційні, електромагнітні, сильні та слабкі ядерні), не лише утворюють незліченне різноманіття атомів, молекул, тіл та організмів, а й відповідальні за все різноманіття механічних, теплових, електричних, магнітних, електромагнітних, оптичних, ядерних, хімічних, біологічних та інших явищ.

         А якщо ви чули, що в Природі окрім протонів, нейтронів та електронів існує велике різноманіття інших елементарних частинок, то маєте знати, що всі ці лямбда, дельта, сігма, омега …– баріони, гіперони, каони, бозони та ще бозна які відомі і невідомі «елементарні» частинки, є тими ж протонами, нейтронами та електронами, які у повній відповідності з законами Природи, при різних рівнях енергетичного збурення, набувають якісно нових властивостей. Аналогічне можна сказати і про ті елементарні частинки які є носіями базових взаємодій, і які називаються фотонами, гравітонами, мезонами, тощо.

 

         Висновки  

1. Експериментальні факти безумовно вказують на те, що реальна маса галактик, на багато більша за величину тієї маси яка визначається на основі фотометричних методів вимірювань (чим більша яскравість галактики, тим більша її маса).
2. Джерелами невидимої (темної) маси галактики є:

а) та пасивна (баріонна) маса, яка зосереджена в невидимих об’єктах галактики і загальна кількість якої, значно більша за загальну масу видимих об’єктів галактики;

б) та активна масенергія, яку має вся сукупність видимих та невидимих об’єктів галактики за рахунок їх кінетичної енергії (m_к = Е_к/с²), і загальна кількість якої значно більша за загальну масу видимих об’єктів галактики;

в) та частина активної інерційної масенергії Всесвіту (m_і = Е_і/с²), яка знаходиться в межах відповідної галактики і величина якої може бути більшою за загальну масу видимих об’єктів галактики.

         Висновок. 1) Нема жодних підстав вважати, що в галактиках та їх скупченнях є якась гіпотетична темна небаріонна чи то гаряча, чи то тепла, чи то холодна матерія (маса), носіями якої є чи то вімпи, чи то аксіони, чи то нейтроліно, чи то будь які інші особливі частинки.

2) Є вагомі підстави стверджувати, що в галактиках та їх скупченнях, окрім величезної кількості тих об’єктів які не випромінюють світла (баріонна темна матерія), є не менш велика кількість тієї активної масенергії, яка не випромінює світло і джерелом якої є: а) кінетична енергія всіх об’єктів галактики; б) інерційне поле Всесвіту.

                                                                                              21.03.2024.