Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,564

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЕДИНСТВА ТЁМНОЙ ЭНЕРГИИ И ТЁМНОЙ МАТЕРИИ

Шепель О.М. 1
1 Национальный исследовательский Томский государственный университет
В статье предлагается рассматривать тёмную материю и тёмную энергию аспектами единого процесса течения пространственно-временного континуума. Ускорение процесса расширения Вселенной объясняется существованием пространственно-временного потока, источником которого является каждая точка пространственно-временного континуума. Предполагается, что течение пространственно-временного континуума может подчиняться уравнениям потока идеальной жидкости на достаточном удалении от массивных космических объектов, и уравнениям потока Ньютоновской жидкости вблизи таких объектов из-за возникновения градиента скорости потока. Внутригалактические гравитационные взаимодействия, приводящие к чрезвычайно высокой скорости вращения звёздных скоплений и традиционно объясняемые существованием невидимой тёмной материи, трактуются как результат турбулентного течения пространственно-временного континуума вблизи космических объектов большой массы. Предлагается разработать математическое описание единства тёмной энергии и тёмной материи на основе предложенной физической модели этих явлений.
тёмная энергия
тёмная материя
гравитация
турбулентность
пространственно-временной континуум
1. Космологическая постоянная [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 06.04.2016).
2. Ландау Л.Д./ Теоретическая физика: Том II. Теория поля / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц– 7-е изд., исправленное. – М.: Наука, 1988. – С. 357.
3. Обухов А. М. Турбулентность и динамика атмосферы. – М.: Гидрометеоиздат, 1988. – 414 с.
4. Тёмная энергия Вселенной [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6298/ (дата обращения: 17.04.2016).
5. Что такое тёмная материя? Существует ли тёмная материя? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://fb.ru/article/165773/chto-takoe-temnaya-materiya-suschestvuet-li-temnaya-materiya (дата обращения: 17.04.2016).

Ускорение расширения Вселенной (тёмная энергия [4]) и гравитационное взаимодействие свидетельствуют о двух противоположно направленных силах, действующих между массами – силе отталкивания, наблюдаемой между галактиками и силе притяжения, описываемой Ньютоновским законом всемирного тяготения. Соотношение между этими силами описывает известное уравнение А. Эйнштейна [2]:

hepel01.wmf (1)

где gab – метрический тензор, Rab – тензор Риччи, R – скалярная кривизна, Tab – тензор энергии-импульса, c – скорость света, G – гравитационная постоянная Ньютона, Λ – космологическая постоянная:

hepel02.wmf

ρv – плотность энергии вакуума. К настоящему времени наблюдения за ускорением расширения Вселенной позволили определить, что

ρv = 5,98•10– 10 Дж/м3 [1].

Вместе с тем, внутри галактик обнаруживается гравитационное взаимодействие, не предусматриваемое уравнением А. Эйнштейна, условно называемое «тёмная материя» и проявляемое чрезвычайно высокой скоростью вращения галактик вокруг своего центра [5].

В настоящее время тёмную энергию и тёмную материю принято рассматривать как два независимых друг от друга явления. При этом попытки объяснения природы тёмной материи сводятся к двум вариантам – неспособностью современных средств наблюдения эту материю обнаружить и топологическими дефектами пространства-времени, то есть, возможностью формирования гравитационного поля без участия материальных частиц.

В настоящей работе предпринимается попытка рассмотрения тёмной энергии и тёмной материи как двух аспектов единого процесса течения пространственно-временного континуума.

Если наблюдаемую плотность энергии вакуума трактовать как пространственно-временной поток, источником которого является каждая точка пространственно-временного континуума, то, можно предположить, что этот поток может подчиняться уравнениям потока идеальной жидкости на достаточном удалении от массивных космических объектов, и уравнениям потока Ньютоновской жидкости вблизи таких объектов из-за возникновения градиента скорости потока. В том числе описываться различными моделями турбулентности, предполагающими образование вихрей – сворачивание в кольцо ламинарного потока пространственно-временного континуума (рис. 1).

hepel_r1.tif

Рис. 1. Модель формирования вихрей потока жидкости или газа, обтекающего шарообразное препятствие

Подобные вихри пространственно-временного континуума, по нашему мнению, и формируют гравитационные поля, называемые «тёмной материей». Как известно [3], сила сопротивления F потоку при его столкновении с препятствием описывается равенством:

hepel03.wmf (2)

где S – характерная площадь препятствия, d – плотность среды, ν – скорость потока, С – безразмерный коэффициент сопротивления. Полагая, что в данном случае

hepel04.wmf,

а препятствие является шаром с радиусом R, равенство (2) преобразуется в (3):

hepel05.wmf. (3)

Хотя в данном случае препятствие представляет собой кривизну пространственно-временного континуума, описываемую равенством (1) и условно представленную на рис. 2 пунктирными линиями, но в грубом приближении для оценки макроскопических процессов можно считать справедливым равенство (3).

hepel_r2.tif

Рис. 2. Условное представление пунктирными линиями кривизны пространственно-временного континуума, формируемой шарообразной массой

Величина F неизбежно формирует градиент скорости ν, который, в свою очередь и образует при достаточно больших массах космических объектов пространственно-временные вихри, воспринимаемые наблюдателем, как тёмная материя (рис. 3):

hepel06.wmf

hepel_r3.tif

Рис. 3. Условная схема формирования пространственно-временных вихрей

При этом следует учесть, что в отличие от вихрей, формируемых направленными потоками жидкостей или газов только у части поверхности обтекаемого тела (правая часть рис. 1 и 3), турбулентности пространственно-временного континуума формируются вокруг всей поверхности объекта, вследствие того, что источником потока является каждая точка этого континуума (рис. 4).

Отсутствие единого подхода к теоретическому описанию турбулентности затрудняет строго математическое представление гравитационных полей, формируемых пространственно-временными вихрями и воспринимаемых как «тёмная материя», однако изложенная физическая модель единства тёмной энергии и тёмной материи может стать основой для разработки математического описания этого единства.

hepel_r4.tif

Рис. 4. Плоская модель формирования турбулентностей пространственно-временного континуума

Заключение

Таким образом, предлагается:

– объяснять ускорение процесса расширения Вселенной существованием пространственно-временного потока, источником которого является каждая точка пространственно-временного континуума;

– толковать отсутствие наблюдения материи, создающей дополнительное гравитационное поле внутри галактик и приводящей к чрезвычайно высокой скорости их вращения вокруг своего центра, турбулентностями пространственно– временного континуума, воспринимаемыми как гравитация;

– разработать математическое описание единства тёмной энергии и тёмной материи на основе предложенной физической модели этих явлений.


Библиографическая ссылка

Шепель О.М. ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЕДИНСТВА ТЁМНОЙ ЭНЕРГИИ И ТЁМНОЙ МАТЕРИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 6-3. – С. 445-447;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9627 (дата обращения: 21.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074