Глава 3.3. Температура и плотность вещества

В НАЧАЛЕ ПРОЦЕССА БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

Выявленные противоречия модели Большого взрыва показали невозможность развития событий по описанному сценарию. Кроме того, этот сценарий обладает и таким существенным недостатком, который связан с однократностью существования Вселенной, так как согласно этой модели после завершения процесса расширения должно начаться обратное сжатие. Это сжатие обязательно, как считают ученые, должно завершиться обратным “схлопыванием” Вселенной в точку, обратным переходом в сингулярное состояние.

Мы увидели, что при использовании модели Большого взрыва космологический принцип не может и не должен выполняться во всем пространстве современной Вселенной, что противоречит астрономическим наблюдениям. Приняв же незыблемость космологического принципа для любой точки пространства Вселенной, мы должны неизбежно признать неограниченность этого пространства.

Кроме того, мы должны отказаться и от идеи искривления пространства Вселенной. Это тем более важно, что геометрия пространства – это лишь математическая абстракция. Эффекты кажущегося искривления пространства имеют физическую природу и должны быть объяснены физическими причинами. Например, искривление пространства магнитных силовых линий около полюсов магнита не означает вовсе искривления пространства как такового (математической абстракции, геометрии математического пространства). Само пространство в космосе остается не искривленным, а будет искривляться траектория движения фотона или иного тела в пространстве Вселенной. Это, как видим, совершенно не одно и то же.

Искусственность модели Большого взрыва очевидна – это всего лишь следствие неверного использования математики. Но эта искусственность видна и при анализе температурных процессов при Большом взрыве.

Принятая модель сингулярного состояния исходного пра-вещества, из которого, якобы, произошла Вселенная, описывается всего в виде нескольких тезисов:

- материя находится в “проявленном” состоянии, т.е. “вне” физического вакуума;

- в сингулярном состоянии не действуют никакие физические законы, в том числе не должен действовать и закон всемирного тяготения (закон гравитации);

- пра-материя в сингулярном состоянии имеет бесконечное значение плотности;

- в пра-материи невозможны никакие циклические процессы, т.е. нет возможности говорить о параметре времени;

- пространство в сингулярном состоянии отсутствует.

Вновь выскажу мысль, высказанную ранее. Если сингулярное состояние реальность, то нет никаких внешних или внутренних физических причин вывести пра-материю из этого состояния. Поэтому остается уповать лишь на Божественное вмешательство. Но тогда функция Бога, и Его значение существенно принижаются, делаются утилитарными, простыми.

Ранее я зафиксировал внимание читателя на двух цифровых показателях, присутствующих в модели Большого взрыва.

По представлениям ученых, в конце эпохи Планка температура была 1032 К, а плотность вещества составляла 1097 кг/м3. Эти данные являются плодом исключительно математических вычислений по гипотетическим моделям процесса. Но чтобы качественно их оценить достаточно существующих (используемых) термодинамических представлений.

Современная теория теплоты положила в основу учения о теплоте законы механики. По этой причине тепловое состояние (температура) тела, как считают, характеризует энергию молекул, скорость, с которой движутся его молекулы. Совокупность большого числа молекул, составляющая макроскопическое тело, описывается статистическими закономерностями. Указанные представления ввел австрийский физик Л. Больцман в 1872 г. На основе этого состояние молекул можно характеризовать средними значениями физических параметров.

Например, среднюю скорость теплового движения молекул можно характеризовать температурой, которая в условиях равновесия пропорциональна средней кинетической энергии хаотического движения молекул. Для различных веществ при одной и той же температуре средняя кинетическая энергия движения молекул одинакова. Следовательно, согласно кинетической теории теплоты скорость движения молекул с разными массами при данной температуре разная. При столкновении молекулы из горячей части тела передают определенную долю своей кинетической энергии молекулам из холодной части тела.

Так, по современной теории, происходит теплопередача (теплоперенос) и выравнивание температур. Как видим, это действительно сугубо механическая теория. И по этим причинам данная теория так и называется - кинетическая теория теплоты.

Торсионная модель теплопередачи, описанная в главе 9 “Торсионная модель электрона и позитрона”, в своей основе построена на условиях фотонной передачи энергии от одной части вещества к другой. При этом физически молекула, как самостоятельная, относительно независимая частица, не существует. Это было показано в главе 12 “Торсионная модель вещества”

Однако возвратимся к кинетической теории теплопередачи.

Данная теория достаточно подробно прописана для идеального газа, в которой молекулы газа представлены как крошечные упругие шарики. Гелий при нормальном давлении и температуре +20ОС с хорошим приближением можно считать идеальным газом. Кроме того, только для газообразного состояния вещества можно обсуждать вопрос о среднем расстоянии, которое молекула газа проходит без соударения с другими такими же частицами.

Все сказанное выше приводится здесь с той целью, чтобы попытаться осмыслить значения температуры (1032 К) в конце эпохи Планка. При этом я отдаю себе отчет, что состояние материи в конце эпохи Планка никак нельзя считать идеальным газом или газом вообще вследствие высокой плотности вещества. Согласно модели Большого взрыва, в это время материя представляла собой смесь адронов - из мезонов и барионов.

Считают, что мезоны – это нестабильные элементарные частицы с нулевым и целым спином, не имеющие барионного заряда. К мезонам относят π-мезоны, κ-мезоны и некоторые так называемые “резонансы” (т.е. адроны, которые могут распадаться за счет сильного взаимодействия и потому имеющие крайне малое время жизни – порядка 10—-22 – 10—23 сек). Барионы – это “тяжелые” элементарные частицы с полуцелым спином и массой, не меньшей массы протона. Они участвуют, как считается, во всех известных фундаментальных взаимодействиях. К барионам относят нуклоны (протоны и нейтроны), гипероны и многие из так называемых “резонансов”.

Поскольку теперь нам понятно, каков, как считается, материальный состав среды в конце эпохи Планка, а также поскольку нам известно теоретическое значение температуры этого вещества и его плотности, мы можем провести некоторые сопоставления. Безусловно, необходимо понимать, что адроны – это никак не тот идеальный газ, для которого прописаны выводы кинетической теории газов. Но мы все-таки сделаем такое грубое гипотетическое предположение о соответствии, чтобы получить очень приблизительную оценку скорости движения адронов в тот момент времени.

С помощью теории вероятности Максвеллу удалось вывести формулу для относительной частоты, с которой в газе при данной температуре встречаются (в смысле – имеются, наличествуют) молекулы со скоростями в определенном интервале скоростей.

Если для идеального газа:

- N - общее число молекул газа;

- dN - число молекул, скорости которых заключаются (находятся) в определенном интервале значений;

- v - нижняя граница интервала скоростей;

- dv - величина интервала скоростей;

- R - газовая постоянная;

- T - температура газа;

- e = 2,718 - основание натуральных логарифмов;

- k =1,38*10-23 Дж/К – постоянная Больцмана;

- mм - масса молекулы,

то закон распределения скоростей молекул газа, выведенный Максвеллом, запишется в виде выражения:

аспределениеР

Распределение Максвелла показывает, какая доля dN/N общего числа молекул данного объема обладает скоростью от v до (v + dv).

Для определения наиболее вероятной скорости необходимо исследовать на максимум функцию распределения, т.е. приравнять нулю первую производную и решить относительно v. В результате можно получить значение наиболее вероятной скорости

Адроны в конце эпохи Планка (наличествующие по модели Большого взрыва) представляли собой смесь мезонов и барионов, а к последним относят протоны и антипротоны, нейтроны и антинейтроны, а также гипероны. Для этого состояния материи в конце эпохи Планка в грубом приближении мы можем принять параметры среды как для водорода (один протон) или как для гелия (два протона и два нейтрона) с соответствующим количеством электронов. Это необходимо сделать, чтобы придать конкретное значение либо для параметра mM, либо для газовой постоянной R.

Для водорода значение газовой постоянной R составляет 4 125 Дж/(кг К), а для гелия – 2 078 Дж/(кг К). Подставляя эти значения поочередно в последнее выражение (для Vτ) получаем значение скорости движения адронов при расчетном значении температур конца эпохи Планка (1032 К). При этом значение скорости сразу получается в размерности [м/сек].

Если скорость света примерно равна 3 10 8 м/сек, то значения скорости адронов (по ориентировочной модели на основе водорода и/или гелия) в (2,15 – 3) 10 9 раз превышают скорость света. Совершенно ясно, что таких скоростей движения адронов не может быть в принципе. Поэтому можно и следует сделать выводы:

- кинетическая теория теплоты не отражает истинного положения вещей;

- значения температур для конца эпохи Планка не могут соответствовать действительности;

- модель Большого взрыва не терпит критики с позиции анализа на основе современной термодинамики.

Теперь попытаемся оценить, во что выливается приводимое значение плотности вещества для конца эпохи Планка (1097 КГ/м3). Для такой оценки воспользуемся выражением для оценки радиуса ядра атома. Это необходимо, поскольку именно в ядре сконцентрирована практически вся масса атома.

где А – массовое число атома.

Нас будет интересовать радиус ядра водорода, поскольку водород содержит всего лишь один протон. Поскольку для водорода А = 1, получаем

!оответственноЬ 4иаметрРOдраР2одородаР1удетР2Р4ваР@азаР1ольшеЮ

Соответственно, диаметр ядра водорода будет в два раза больше.

Плотно упаковывая – без каких-либо зазоров – один метр кубический исключительно ядрами водорода, вдоль одной стороны мы можем разместить примерно 0,36 1015 ядер водорода. Во всем объеме этого кубического метра разместится примерно 46,6 1042 протонов. Если плотность вещества ядра (согласно справочным данным) составляет 2 108 Т/см3, или 2 1017 кг/м3, то общее количество вещества, состоящего лишь из протонов, которое может быть размещено в этом объеме составит 91,2 1062 кг. Поскольку в этом объеме согласно теории Большого взрыва должно быть размещено 1097 кг/м3, то это может означать лишь одно – ядра адронов должны быть сжаты примерно в 1033 степени раз. Не правда ли забавная получается арифметика?

Следовательно, протоны, представляющие одну из составляющих частей вещества конца эпохи Планка никак не могут быть размещены в этом объеме. При этом следует учесть, что в этом же объеме должны разместиться в таких же количествах и другие частицы, которые, как считают, имелись в конце эпохи Планка. Поэтому сжатие должно быть никак не меньше чем в (1035 - 1040) раз. И это все “упаковывается” при этом без каких-либо зазоров. Причем в тесном соседстве должны были размещаться и частицы и античастицы!

Кроме того, эти частицы еще должны как-то двигаться, чтобы “проявить” тепловые свойства (кинетическая теория теплоты). Но для теплового движения совершенно не остается какого-либо просвета между частицами. Или, с другой стороны, мы должны предположить, что в конце эпохи Планка часть законов природы просто не действовала.

Если же учесть, что примерно половину из “упакованного” вещества (по этой модели) представляют собой соответствующие античастицы, то вопрос о локальности и невсеобщности аннигиляции частиц и античастиц в таких условиях становится принципиальным. Но ответа на него модель Большого взрыва дать не в состоянии. Следовательно, математическая модель сценария Большого взрыва и в этой части совершенно некорректна.

Но всю эту работу по анализу я проделал не ради удовлетворения каких-то своих интересов. Моя цель была сугубо практической: привлечь внимание читателя к совершенно иному сценарию эволюции Вселенной. Но чтобы сформировать модель нового сценария эволюции Вселенной, необходимо сначала усвоить совершенно иные свойства вещества, понять с новых позиций суть вещества, сформировать новое понимание материи – “живой” и “мертвой”. Это было представлено вниманию читателя выше – во второй части данной работы. Эти материалы и будут той методической основой, на которой будет построена модель эволюции Вселенной.