О возможностях физической нереализуемости космологической и гравитационной сингулярностей в общей теории относительности
У несжимаемой идеальной жидкости значение минимального фотометрического радиуса является неопределенным. Это указывает на вырожденность такого состояния для идеальной жидкости. Поэтому, равновесное состояние несжимаемой жидкости будет абсолютно устойчивым при любых значениях r0. И, следовательно, сколь угодно большое количество несжимаемой жидкости может содержаться внутри полого тела, когда значение re сколь угодно малое. Это конечно физически нереально также, как нереально и само существование несжимаемой жидкости. Следовательно, такой результат может рассматриваться как еще один признак вырожденности состояния идеальной жидкости, а тем самым, и как очевидное подтверждение правильности избранного нами критерия для определения минимально возможного значения фотометрического радиуса тела при полой его топологической форме.
Выводы
Таким образом, избежание физической реализуемости космологической сингулярности в ОТО возможно. Для этого необходимо и достаточно постулировать отсчитывание космологического времени в СО Вейля и не отбрасывать (с чем согласно большинство физиков [2, 27]) в уравнениях гравитационного поля космологический λ-член. А тем самым, необходимо допустить физическую реальность бесконечно долгого калибровочного процесса самосжимания вещества в абсолютном пространстве СО Вейля.
Избежание физической реализуемости гравитационной сингулярности у чрезвычайно массивного астрономического тела также возможно – за счет «размытия» ее квантовыми флуктуациями микронеоднородной структуры ПВК. Для этого необходимо и достаточно дополнить уравнения гравитационного поля ОТО условием достижения минимума энтальпии всего вещества тела и допустить физическую реальность математически неизбежных полой топологической формы тела в СО Вейля и зеркально симметричной конфигурации его собственного пространства с как бы «вывернутым наизнанку» внутренним полупространством.
Дополнение
Обоснование возможности стабильного существования антивещества внутри полого астрономического тела
Уравнениями гравитационного поля ОТО описывается лишь равновесное движение в СО Вейля точек сплошной материи (идеальной жидкости) и ее собственного пространства, которое жестко связано с этой материей. Свободное (инерциальное) движение пробных частиц в полостях внутри жидкости или в пустом пространстве над ней определяется в СО Вейля не только напряженностью потенциальных сил, которые задаются метрическим тензором ПВК жидкости и пропорциональны гамильтонианам этих частиц, но и напряженностью псевдодиссипативных псевдосил, которые задаются космологическим λ-членом уравнений ОТО и пропорциональны импульсам этих частиц. Наличие этих диссипативных псевдосил в пустом пространстве обусловлено лишь эволюционным уменьшением значения абсолютной скорости света [16,17]. Поэтому, гамильтониан свободно движущейся пробной частицы в СО Вейля (как и в нежестких СО вещества) не сохраняется. А инерциальное движение этой частицы осуществляется в СО Вейля по нестационарным геодезическим линиям ПВК жидкости и является гиперболическим даже при гипотетическом отсутствии гравитационного поля [16, 17]. Аналогично, из-за эволюционного уменьшения кинетической энергии в СО Вейля Земля движется в пространстве этой СО (абсолютном пространстве Ньютона – Вейля) не по круговой орбите, а по логарифмической спирали. В отличие от СО Вейля и от нежесткой СО естественно остывающего вещества, в жесткой СО вещества напряженность псевдодиссипативных псевдосил равна нулю, как и несобственное значение скорости света на ее горизонте видимости. Это связано с принципиальной ненаблюдаемостью в СО вещества эволюционных изменений несобственных значений скорости света и пространственных параметров элементарных частиц вещества. И, следовательно, сохранение гамильтониана в жесткой СО вещества имеет место лишь по причине калибровочной инвариантности собственных значений пространственно-временных характеристик вещества. Таким образом, физический вакуум является активной средой с псевдодиссипацией энергии в СО Вейля.
В то время как в кибернетике и термодинамике самым фундаментальным фактором является наличие отрицательных обратных связей, которые гарантируют устойчивость сложных систем и равновесных состояний вещества соответственно, то в синергетике (теории диссипативных систем) самым фундаментальным фактором является самоорганизация спиральных автоволновых структур в активных средах с диссипацией энергии. Спиральные волны представляют собой главный тип элементарных самоподдерживающихся структур в однородных возбудимых средах [30]. Такой средой как раз и является физический вакуум. Поэтому, элементарные частицы вещества неизбежно должны были самоорганизоваться в нем и, именно, лишь в виде спиральных волн. На это также указывают и следующие основные закономерности, которые являются общими для элементарных частиц вещества и спиральных волн:
1) корпускулярно-волновая природа элементарных частиц (они, как и ядра спиральных волн, имеют пространственные координаты);
2) кооперативное поведение, как элементарных частиц, так и спиральных волн;
3) наличие инерции движения (как у элементарных частиц, так и у спиральных автоволновых структурных элементов);
4) наличие аннигиляции при столкновении (как у элементарных частиц и античастиц, так и у сходящихся и расходящихся спиральных волн);
5) наличие неопределенности во времени и пространстве свершения кванта действия (принципиально невозможно определить начало и конец любого спирального витка, переносящего квант действия а, следовательно, невозможно и точно определить координаты мировых точек свершения действия);
6) возможность интерпретации оконечных локальных стоков спиральных волн как отрицательных электрических элементарных зарядов, а их первичных локальных истоков как положительных электрических элементарных зарядов;
7) наличие у электрона собственного углового момента (спина), не связанного с его вращением (радиальное перемещение витков спиральной волны аналогично эффекту от вращения жесткой логарифмической спирали);
8) наличие положительного и отрицательного значений спина у элементарных частиц (аналогично вправо и влево закрученным спиралям);
9) образование электронами в атоме стоячих или бегущих орбитальных волн (аналогично образованию спиральными волнами простых вихревых колец);
10) невозможность существования, как одинокого кварка, так и одинокого скрученного вихревого кольца [30];
11) наличие асимптотической свободы, как у кварков, так и у скрученных вихревых колец, которые зацеплены друг с другом (силы взаимодействия возникают лишь при попытке разъединения кварков или скрученных вихревых колец);
12) подобие топологических ограничений (запретов), значительно сокращающих число допустимых элементарных частиц и трехмерных спиральных структур [31...34];
13) очень короткий срок жизни, как элементарных частиц, так и трехмерных спиральных структур, которые неспособны самоорганизовываться в структуры более высокого иерархического уровня.
Однако нам необходимо ответить еще и на следующие вопросы. Какие из известных элементарных частиц вещества не являются фиктивными и могут быть спиральными автоволнами? И пространственно-временными модуляциями каких параметров физического вакуума являются трехмерные спиральные структуры, которые соответствуют элементарным частицам?
Наделение гравитационного поля свойствами, подобными свойствам электромагнитного поля, позволяет рассматривать его как равноправное с электромагнитным полем и, следовательно, – как нечто самостоятельное. Известные же факты указывают на совершенно противоположное. Все четыре фундаментальных поля – сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное поле основываются на электромагнитных свойствах физического вакуума и материи и являются специфическими отображениями этих свойств на разных иерархических уровнях самоорганизации материи. Несмотря на наличие множества подобий свойств фундаментальных полей, топологические и другие принципиальные отличительные признаки не позволяют произвести полную унификацию всех фундаментальных взаимосвязей (взаимодействий) между элементарными частицами вещества. Так, например, гравитационным потенциалом в СО вещества является функция от несобственного (координатного) значения скорости распространения электромагнитных волн в вакууме, значение которой однозначно определяется значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей физического вакуума. Да и сама гравитация проявила себя в макромире лишь вследствие наличия ван-дер-ваальсовых сил электромагнитных взаимодействий между молекулами водорода. Ведь только эти силы и заставили молекулы водорода и первичного гелия совместно самосжиматься в абсолютном пространстве.
В случае гипотетического отсутствия электромагнитного взаимодействия отдельно самосжимающиеся молекулы вещества так бы и остались абсолютно равномерно распределенными в космическом пространстве. И, следовательно, так бы и не возникли гравитационные макрополя, которые отображают физическую макронеоднородность космического пространства. Этим обусловлен и совершенно иной механизм действия гравитации. Так при электромагнитном взаимодействии изменение импульса элементарной частицы происходит чисто из-за передачи ей дополнительного импульса поглощенным ею свободным фотоном. Изменение же импульсов элементарных частиц в гравитационном поле обусловлено принципиальным несохранением в физически неоднородном пространстве импульсов виртуальных частиц и квазичастиц, осуществляющих взаимодействия, как между самими соседними стабильными частицами, так и между этими частицами и «облаком» виртуальных частиц [18]. Тем самым, не возникает необходимость в существовании специфических квазичастиц (гравитонов), переносящих импульс и энергию в процессе движения вещества в гравитационном поле. Существование гравитонов, как показано в [17], принципиально невозможно.
Слабое взаимодействие элементарных частиц также имеет электромагнитную природу. Ведь оно осуществляется обменом виртуальными частицами, которые имеют не только массу, но и электрический заряд и при своем ускоренном движении могут генерировать обыкновенные электромагнитные волны. На это указывает и возможность его объединения с электромагнитным взаимодействием в электрослабое взаимодействие.
Сильные связи между кварками (скрученными вихревыми кольцами, согласно 10) и 11)) являются, очевидно, чисто топологическими связями, подобными связям звеньев цепи или элементов «матрешки». Было бы не логично, если бы природа не использовала такой простой механизм взаимосвязи элементарных частиц. Поэтому, нет необходимости в существовании и глюонов, обязанных «склеивать» кварки друг с другом. А «цветовое» различие кварков может быть связано с неодинаковыми топологическими условиями, как индивидуального заключения их в барионах, так и неравноправного объединения их в мезоны.
Молекулы вещества реальных физических тел совершают тепловые колебательные движения. Поэтому, индивидуальное движение молекул гиперболически ускоряющегося тела на самом деле не является гиперболическим. И, следовательно, значения напряженностей [18] гравиинерционного поля, возникающего в СО гиперболически ускоряющегося тела, являются лишь среднестатистическими значениями. В местах дислокаций молекул движущегося тела имеет место шумовая пространственно-временная модуляция, как значений напряженности гравиинерционного поля, так и значений частоты взаимодействия элементарных частиц вещества, которая определяет темп течения собственного квантового (стандартного) времени вещества. Поэтому, внутреннее пространство ускоряющегося тела не только физически макронеоднородно, но и физически микронеоднородно (имеет место мелкая рябь на геометрии [35]).
Из-за высокой плотности материи в ядре атома среднестатистическое относительное значение частоты взаимодействий f в точках дислокации протонов и нейтронов намного ниже, чем на периферии атома. Как следует из решений уравнений ОТО, влияние на частоту взаимодествия элементарных частиц снижения несобственного значения скорости света частично компенсируется уменьшением расстояния в абсолютном пространстве между взаимодействующими частицами. Эта компенсация аналогична компенсации, реализуемой релятивистским сокращением длины движущегося тела [18]. Поэтому, физическая микронеоднородность собственного пространства вещества, тождественная сильной гравитации Салама [2, 36], всегда сопровождается и метрической микронеоднородностью или в другой интерпретации – микрокривизной (шероховатостью) этого пространства. На возможность этого указал уже в 1870 г. Клиффорд в докладе «О пространственной теории материи»: «Я считаю, что малые участки пространства по своей природе аналогичны небольшим холмикам на поверхности, которая в среднем является плоской, так что обычные законы геометрии в них неприменимы» [37...39].
На основе пространственной теории материи Клиффорда – Эйнштейна Уилером разработана геометродинамическая теория мелкомасштабной структуры пространства-времени, рассматривающая элементарные частицы вещества как геометродинамические экситоны [39, 40]. Наличие физической и метрической (масштабной) микронеоднородностей пространства в местах большой концентрации вещества (в ядрах атомов) имеет глубокий физический смысл. Это демонстрация отрицательной обратной связи между значениями в СО Вейля измеряемого физического параметра (размера) и единицы измерения этого параметра (размера). Эта связь предотвращает катастрофическое изменение физического параметра (размера) во внутренней СО вещества и делает недостижимыми для него как нулевое, так и бесконечно большое значения. У ядер атомов, как и у астрономических тел, из-за этого имеются индивидуальные псевдогоризонты прошлого и будущего, которые устанавливают в их внутренних СО соответственно максимальное и минимальное физически реализуемые значения фотометрического радиуса.
В таком физически и метрически микронеоднородном пространстве несобственные значения энергии и импульса элементарных частиц должны определяться с использованием дополнительных конформных преобразований или перенормировок, которые бы учитывали эти микронеоднородности и их изменение под действием дестабилизирующих факторов. Подобные перенормировки физических параметров производятся в процессе нахождения приближенных решений уравнений ядерной и квантовой физики методом теории возмущений. Эти истинные значения энергии и импульса будут существенно меньше их собственных значений, не отличающихся от их значений в гипотетическом физически и метрически однородном пространстве. Несмотря на малое взаимное отличие собственных значений эффективных сечений нейтрона и протона а, следовательно, и их значений в шероховатом внутреннем пространстве вещества, в евклидовом пространстве СО Вейля значение эффективного сечения нейтрона намного меньше значения эффективного сечения протона.
Это обусловлено большей кривизной собственного пространства нейтрона а, следовательно, и более значительным увеличением в СО Вейля плотности потока рассеиваемых частиц по мере приближения их к нейтрону (нежели к протону). Поэтому, в процессе преобразования нейтрона в протон в СО Вейля выполняется работа по расширению нейтрона в собственном гравитационном поле. В СО вещества выполнение этой работы направлено на повышение несобственного значения энергии за счет повышения локального несобственного значения скорости света, которое у протона существенно больше, чем у нейтрона. Неучитывание изменений локальных несобственных значений скорости света в процессе β-распада нейтрона и является причиной мнимого дефицита энергии, определяемого как разность не истинных, а эффективных значений энергии в исходном и в конечном состояниях элементарных частиц. Несохранение же импульса и момента количества движения в процессе β-распада обусловлено значительной физической микронеоднородностью пространства в ядре атома. И, следовательно, никакой дополнительной частицы, уносящей часть энергии, импульса и момента количества движения, не требуется. Гипотезу же Бора [41, 42] о несохранении энергии в субатомной физике следует рассматривать как относящуюся к эффективным значениям энергий элементарных частиц (к «проекциям» истинных значений энергий на условно метрически и физически микрооднородное пространство макроскопической СО).
В отличие от собственных значений, несобственные значения энергий разных нейтронов (протонов) неодинаковы в СО Вейля даже у одного и того же атома. Дисперсии несобственных значений энергий нейтронов и протонов обусловлены значительной физической микронеоднородностью пространства внутри ядра атома, а также непрерывными колебательными изменениями гравитационных энергий нейтронов и протонов в процессе взаимодействий их кварков с кварками соседних нейтронов и протонов, находящихся как в актуальном, так и в виртуальном состояниях. Аналогично дисперсии кинетических энергий теплового колебательного движения молекул, они также подчиняются определенным статистическим закономерностям. Поэтому, подобно спектрам частот и энергий фотонов теплового излучения, спектр энергий электронов в процессе β-распада нейтронов является сплошным (а не дискретным, как при изменении квантовомеханического состояния элементарных частиц). Обычно дисперсия энергий электронов в β-распаде объясняется дисперсией энергий антинейтрино, которые являются вещью в себе (подобно кибернетическому черному ящику) и будто бы излучаются вместе с электронами. Однако, нет вразумительного объяснения наличия сплошного спектра у самих антинейтрино.
Конечно, использование в ОТО индивидуального среднего значения частоты взаимодействия конкретной элементарной частицы f (или же локального несобственного значения скорости света vc, которое эквивалентно f в принципиально равномерном собственном пространстве элементарной частицы) является таким же нонсенсом, как и использование в термодинамике и в релятивистской механике индивидуальных значений соответственно температуры и релятивистского замедления собственного времени каждой отдельной молекулы вещества. Однако, не вдаваясь в феноменологической термодинамике в такие, казалось бы, абсурдные нюансы, мы все-таки учитываем в статистической термодинамике наличие дисперсии значений тепловой энергии (кинетической энергии колебательного движения) у молекул вещества,