Физика взаимодействия материи с пространством

На сегодняшний день в научном мире доминирует теория рождения Вселенной в результате Большого Взрыва. До него она была» сжатой до точки, так называемым ничто, с колоссальной плотностью. В этом ничто шли процессы, которые довели его до определенного состояния и оно взорвалось. После Взрыва началось поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной.

Первой после Большого Взрыва считается Планковская эпоха с температурой 1032 K и плотностью около 105 г/см3. Длительность её составляла 10—43сек. В это время во Вселенной была только энергия

Через 10—35 секунды после наступления Планковской эпохи наступила эра инфляционной эпохи. В этот период Вселенная увеличилась в 1050 раз. В ней всё ещё преобладает излучение, но здесь уже появились субатомные частицы: кварки и электроны, которые пока не имели массы.

Между 10—12 и 10—6 секунды после Большого Взрыва наступила кварковая эпоха. Температура в этот период развития Вселенной составляла более 1012К. При таких условиях кварки не могли образовывать адроны. В это время Вселенная была заполнена кварк-глюонной плазмой.

В течение от10—6 и до 1 с после Большого Взрыва температура Вселенной опустилась ниже1012К и кварк-глюонная плазма охладилась до величин, при которых кварки группировались и образовывали адроны. В ходе адроновой эпохи (1 – 10 секунд) адроны аннигилировали с антиадронами. В результате появились пары лептонов и антилептонов. Из всех лептонов самые известными лептонами являются электроны.

По мере охлаждения Вселенной протоны и нейтроны образовывали ядра гелия и водорода, и через 3 минуты, после Большого взрыва во Вселенной началось формирование стабильных атомов гелия и водорода. Происходило это путем захватывания электронов ядрами водорода и гелия. Эта эпоха называется фотонной. Продолжалась она 380 тысяч лет. К её концу температура Вселенной опустилась до 35000 К, и она стала прозрачной для прохождения фотонов.

Выводы

Воззрения современных ученых на материю и пространство кардинально отличаются от представления о них ученых новой эпохи, средневековья и античных философов. В основе этих воззрений лежат две теории: теория относительности и квантовая физика. Первая объясняет физические процессы, происходящие в макромире, а вторая в микромире. Использование квантово механических свойств объектов дает возможность на принципиально новых понятиях, познать природу физического мира, то есть материи и пространства. На основании теорий и положений квантовой физики описания делаются более точно, чем это делось до её возникновения. Она заставила коренным образом пересмотреть взгляды на понятия волны, поля и частицы. Ввела в физику понятие спина микрочастиц, как квантового объекта, не зависящего от внешних условий, определяющего свойства частиц. Те приемы, которыми квантовая физика описывает процессы, проходящие в микромире трудно воспринимаемые. Но результаты, получаемые при использовании теорий и предсказаний квантовой физики, позволили объяснить многие физические явления, которые классическую физику ставили в тупик. Опираясь на результаты, полученные с использованием предсказаний квантовой физики, ученые надеются решить накопившиеся проблемы в области материи и пространства. И для этого, по их мнению, необходимо уточнение и углубление сделанных открытий и разработка новых методов познания на принципиально новой основе. В следующей главе в рамках смоделированной системы представлены методы познания материи и пространства на основе взаимодействия этих компонент.

Глава 3 Модель взаимодействия материи с пространством

3.1 Методика моделирования взаимодействия материи с пространством

Реалии (R) окружающего мира являются результатом взаимодействия материи (W) и пространства (P).

R = W + P

Т – время, форма взаимодействия материи с пространством

Е – энергия, форма взаимосвязи материи с пространством.

В смоделированной системе, чтобы глубже понять роль каждой из компонент, материя и пространство были разделены до последних неделимых (гипотетических) частиц и обозначены следующим образом:

g – Положительно заряженная частица – гравитон.

p – Отрицательно заряженная частица – простон.

Гравитон это («горячий») сгусток энергии материи, а простон это («холодный») сгусток энергии пространства. Оба сгустка образовались в начальной стадии образования Вселенной. Частицы одинаковы по модулю и обратные по знаку

Пространство в смоделированной системе представлено совокупностями простонов, собранных в «силовые нити», которые, в свою очередь, образуют своеобразную «сеть», равномерно напряженную во всех направлениях за счет сил отталкивания одноименных зарядов.

Материя в смоделированной системе представляет собой совокупность гравитонов, размещенных определенным образом между силовыми нитями пространства. Способами этих размещений определяется все многообразие физического мира.

Все материальные тела (от частиц до галактик) движутся в силовых нитях пространства и деформируют их. Протон сжимает, а электрон расширяет силовые нити пространства. В этом их фундаментальное сходство и различие. Несмотря на то, что протон тяжелее электрона в 1840 раз, у них одинаковые по величине, но разные по знаку заряды.

Энергия является формой связи между материей и пространством. Здесь она выступает в двух видах: энергии материи и энергии пространства. В современном мире все физические, химические, биологические, ядерные процессы, явления, взаимодействия происходят при непосредственном участии обоих видов энергии. Они взаимно переходят друг в друга и служат основой для формирования всего многообразия различных видов энергии и способов их перехода одного вида в друга.

3.2 Образование материи и пространства

К настоящему времени разработано достаточно большое количество теорий, представляющих собой различные модели рождения и развития Вселенной, но большинство физиков считают теорию Большого Взрыва, как наиболее теоретически обоснованную модель Вселенной. Многие аспекты этой теории были теоретически предсказаны и экспериментально подтверждены. Так на основании её положений было установлено постоянное расширение Вселенной и открыто в ней фоновое излучение в размере 2,7 К. Основным же достижением этой теории, по мнению автора, являются теоретическое обоснование образования из энергии материи и пространства. Это дает право предположить, что в результате взаимодействия этих видов энергий родилась и сформировалась наша Вселенная. Именно эти энергии являются исходным «материалом» Большого Взрыва, Из первой образовалась материя, а из второй пространство. Исходя из такой рабочей гипотезы, рассмотрим поэтапное рождение, становление и функционирование Вселенной,

Начальный отсчет. В начале Взрыва (10—43 сек.) излучения энергий были обособлены и не взаимодействовали между собой, Температура энергии материи составляла 1032К, а энергии пространства 00 К (Рис.1.а). В этот период и образовались сгустки энергии материи (гравитоны) и сгустки энергии пространства (простоны). В течение10—42 – 10—35 секунды отдельные простоны группировались (объединялись) в «силовые нити», а другие остались «свободными». Часть гравитонов тоже объединялись (сливались) в сверхмассивные сгустки (частицы), но большая часть оставалась в «свободном» состоянии.

Эра инфляции. Когда возраст Вселенной достиг 10—35 секунды, произошло перемешивание энергий (Рис.1.b), приведшее к её экспоненциальному взрыву, в результате которого её первоначальный размер увеличился в1050 раз. Значительная часть инфляционной энергии израсходовалась на растяжение силовых нитей пространства и образование из них своеобразной «сети», равномерно напряженной во всех направлениях, то есть на формирование пространства современной Вселенной (Рис.1c). В инфляционный период во Вселенной в результате перемешивания энергий лавинообразно падали температура и плотность излучения, и при достижении определенных значений этих показателей начали образовываться первые представители обычного вещества частицы разных зарядов.

Кварковая эпоха. Она началась в 10—30 секунд от момента рождения Вселенной. В ней начали формироваться кварки и антикварки. Кварки образовались следующим путем. Сгустки энергии материи (гравитоны), вследствие разновидности зарядов со сгустками энергии пространства (простонами), стягивали силовые нити из простонов, в результате чего появляется сила, действующая на гравитоны, в направлении их сближения. Двигаясь по силовым нитям пространства, гравитоны объединялись (слипались) в определенные пространственные совокупности (кварки) и, таким образом, приобретали массу. При этом пространственное размещение гравитонов в силовых нитях пространства, то есть структура построения элементарных частиц, определялась плотностью энергии материи и степенью сжатия силовых нитей пространства в местах их возникновения. Поэтому образование кварков происходило по нисходящей линии по массе, то есть от тяжёлого к легким, по мере уменьшения плотности и степени сжатия. Этим и объясняется отсутствие в природе свободных кварков и, если легкие кварки u и d могут существовать неограниченно долго внутри протонов и нейтронов, где этому соответствует степень сжатия силовых нитей пространства, то остальные более тяжелые кварки быстро распадаются. Это связано с тем, что они образовались в условиях сверх высоких степеней сжатия силовых нитей пространства, которые существовали в момент их возникновения, то есть структура построения элементарных частиц, определялась, плотностью энергии материи и степенью сжатия силовых нитей пространства в местах их возникновения. «Жесткость» конструкций частиц обеспечивалась степенью сжатия силовых нитей внутри частиц. В это время уже существовали фотоны, но из-за высокой плотности излучения они не могли распространяться в силовых нитях пространства.