Что из себя представляет тёмная энергия
Сложно сказать, что это. Единственное, о чем можно судить, это ее равномерное распределение в пространстве. При том, что ее должно быть действительно много, темная энергия никак не взаимодействует с веществом (кроме гравитации). А так как ее плотность должна быть очень мала, то и обнаружить ее практически невозможно.
А что там с гравитацией?
Как я сказал в самом начале, гравитация тесно связана с информацией, а следовательно, и с энтропией. Хуан Малдасена, струнный теоретик, смог рассмотреть гравитацию через призму голографического принципа, представив модель с n-мерным пространством-временем, где материя подчинена струнному взаимодействию, окруженную (n-1)-мерной сферой, где та самая струнная теория превращалась в квантовую гравитацию. Как?
Колебания браны неизбежно приводят к гравитационному взаимодействию на граничащей поверхности. Это была первая попытка показать гравитацию как не первопричину, а следствие какого-то другого фундаментального взаимодействия.
Второй, наиболее успешной попыткой стала статья Эрика Верлинде, вышедшая в 2021 году и взбудоражившая умы СМИ и публики — «О природе тяготения и законов Ньютона». Верлинде на основании энтропийной природы гравитации удалось вывести законы Ньютона и уравнения Эйнштейна. Давайте приступим к основной части этого материала и рассмотрим основные тезисы его работы.
В первую очередь, в своем исследовании Верлинде утверждает, что гравитация — это явление изменения информации о материальных телах, подчиняющееся голографическому принципу. Зададим энергию двух тел, а также их взаимное положение. По второму закону термодинамики энтропия этой системы останется либо постоянной, либо начнет расти.
Рост энтропии будет лишь в том случае, если тела начнут сближаться друг со другом, т.к. это вызовет рост степеней свободы системы — в ином случае энтропия будет уменьшаться. Так как энтропия должна расти, тела будут неизбежно вступать во взаимодействие, называемое гравитацией.
Это похоже на принцип Гейзенберга и флуктуации частицы — невозможно единомоментно определить положение и состояние частицы, потому, например, поместив на дно сосуда частицу, вместо ожидаемого покоя в минимуме потенциальной энергии мы будем наблюдать ее колебания, называемые также флуктуациями.
Для доказательства этих соображений предлагаю рассмотреть частицу массой m, находящуюся на расстоянии x от голографического экрана площадью S. Частица будет неизбежно приближаться к голографическому экрану и их микроскопические степени свободы сольются. В таком случае формула приращения энтропии будет:
Энтропийная сила — это ни что иное, как причина компенсировать уменьшение энтропии:
где T — температура.
Известно, что сила связана с ускорением, которое также связано и с температурой. Квантовый эффект Унру гласит, что наблюдатель в ускоренной системе отсчета обладает температурой:
где a — ускорение, kВ — постоянная Больцмана, h — постоянная Планка. Из вышеполученных выражений несложным образом получаем математическое представление второго закона Ньютона:
Теперь представим область пространства, заключенную в сферу с энергией E и с голографической поверхностью. Вспомним, что емкость сферы пропорциональна площади ее поверхности. Тогда мы можем выразить число битов системы N как:
Также вспомним самую знаменитую формулу физики (или, как минимум, Эйнштейна):
где m — масса, заключенная в части ограниченного сферическим экраном пространства. Подставив в выражение площадь сферы, равную:
получим:
где G — эквивалент гравитационной постоянной.
Удивительно, но мы приходим к неутешительному выводу о том, что гравитацию можно рассматривать как несамостоятельное явление природы, зависящее от энтропии в рамках голографического принципа. Эрик Верлинде в своем исследовании также заметил, что энтропийную природу может иметь и красное смещение, возникающее вследствие градиентов энтропии — специально поэтому я также кратко рассмотрю работу (Easson et al.), рассматривающую темную энергию и ускоренное расширение с точки зрения энтропийной природы гравитации.
Темная энергия • Библиотека
Извините, сплошная фантазия. Прочитайте, пожалуйста.
Тёмная материя и тёмная энергия
Вся современная теоретическая физика и астрофизика ошибочны из-за фундаментальной ошибки А.Эйнштейна 1925 года – не туда при интегрировании по объёму электрона ввёл свой релятивистский корень при определении величины и физического смысла его внутренней энергии. В результате современная стандартная модель физики элементарных частиц не содержит ни одного верного положения. Кварки, глюоны, хромодинамика, дробные электрические заряды, бозоны Хиггса, антигравитация, сверхбыстрое расширение, т.е. инфляция не существуют. Более того и самое главное – никто не знает, что такое силовое физическое поле, вообще, и что такое гравитация, в частности, почему и как она возникает. Никто не понимает, что “Большой взрыв”, действительно происходящий уже около 14 миллиардов лет в “нашей” наблюдаемой нами части одной единственной бесконечной в пространстве и времени материальной Вселенной, никогда не мог и не может происходить со всей Вселенной. Пространство и время – атрибуты, неотъемлемые свойства только материи. Во всей Вселенной нет даже маленького пузыря истинной пустоты! Всё бесконечное пространство Вселенной не заполнено единой бесструктурной мировой материальной средой – “физическим вакуумом”, а образовано им. Поэтому каждый любым образом структурированный физический и астрофизический объект имеет границу раздела с вакуумом. Но уважаемые физики должны прежде всего понять, что любое силовое физическое поле – это определённым образом естественно или искусственно организованный поток материи “физического вакуума”. В частности, простейшее из силовых физических полей гравитационное поле – сферически симметричный поток материи “физического вакуума” к центру сферы, где материя вакуума как будто исчезает, как вода в бассейне, быстро выкачиваемая из центра бассейна по тонкому шлангу, т.е. не искажая гравитационный сферический поток за пределами сферы. Именно поэтому антигравитация не существует, у электронов и позитронов нет шлангов, через которые можно было бы подавать материю вакуума в центр электронов и позитронов, чтобы она сферически разлеталась.
Электроны и позитроны, единственные истинно элементарные частицы, образующие массу покоя внутри себя, гравитационное поле вокруг себя, магнитное поле внутри и вокруг себя, а также электрическое двухмерное плоское поле, т.е. поток фотонов в плоскости, проходящей через центр симметрии частицы, но только за пределами своего радиуса, приобретают все свои свойства исключительно за счёт самого распространённого во всей Вселенной процесса – автоторсионного, т.е. самоускоряющегося двухосного или трёхосного собственного внутреннего вращения! При этом в электронах и позитронах возникает ещё и суммарная ось вращения, перпендикулярно которой как раз и излучается плоское электрическое поле потока фотонов. Оно становится сферически симметричным лишь у орбитальных электронов и позитронов, правда, при временах больших десяти в минус 12 секунды. Именно здесь и проявилась ошибка Эйнштейна, запретившая всем физикам и астрофизикам не только писать и говорить, но даже думать о внутреннем вращении электронов и позитронов. Кстати, из 273 одновременно вращающихся только по двум внутренним осям позитронов и электронов построены все плюс и минус пи-мезоны, образующие “мезонные шубы” нуклонов, по три плюс и по три минус пи-мезона в каждом нуклоне, а из 207 трёхосных позитронов и электронов состоят плюс и минус мюоны – единственные центральные частицы каждого протона, нейтрона, антипротона и антинейтрона. Просто в каждом нейтроне и антинейтроне в “пи-мезонной шубе” имеется один лишний двухосный электрон или позитрон со своим целочисленным спином, компенсирующий электрический заряд центрального мюона, но не изменяющий фермионный характер полуцелого спина любого нуклона! Кроме того трёхосны, т.е. фермионны, все атомные орбитальные электроны вещественной материи, атомные орбитальные позитроны вещественной антиматерии и выбитые из атомов все свободные электроны и позитроны.
Но наибольший ущерб и задержку в развитии науки человеческой цивилизации ошибка Эйнштейна нанесла астрофизике. Дело в том, что чёрные дыры со сферой Шварцшильда во Вселенной в принципе не существуют, как и антигравитация, а вся “тёмная материя” и “тёмная энергия” Вселенной непосредственно связаны с двухосным и трёхосным вращением. В центре каждой “живой” планеты и ядре Земли, каждой звезды и Солнца, каждой галактики и “Млечного пути”, каждого скопления галактик и суперскопления галактик или метагалактик прежде всего образуется и самораскручивается соответствующего размера автоторсионная копия электрона или позитрона, формирующая затем и внутри себя и за своими пределами вещественное содержимое астрофизического объекта. Эту невещественную автоторсионную центральную часть любого астрофизического объекта я, по совету В.И. Полякова, предлагаю называть массоном. Дело в том, что при раскручивании массона его масса возрастает в пятой степени радиуса и во второй стапени частоты вращения, а внутренняя кинетическая энергия пропорциональна седьмой степени радиуса и четвёртой степени частоты. Естественно, резко возрастает и “материальная” плотность, т.е. количество материи “физического вакуума” в единице объёма массона. При этом в объёме электронной или позитронной копии резко возрастают вероятность и скорость образования самих микро электрон-позитронных пар. Поэтому в соответствии с принципом максимума конфигурационной энтропии Дмитриева-Больцмана начинается синтез протонов и нейтронов, обладающих абсолютным максимальным значением энтропии из всех сложных частиц, а затем и синтез атомов и молекул, т.е. вещественный синтез стабильных в возникающих условиях химических веществ. Поскольку сама центральная автоторсионная часть любого астрофизического объекта состоит только из материи “физического вакуума” она проявляет себя только гравитационно. Макрофотоны массоны излучать на могут, а вот макронейтрино, вращающиеся только по одной внутренней оси и обязательно “скользящие” вдоль неё, излучают. Именно они, обладающие только массой движения, инерциальной массой, встретившись и пересекаясь в космическом пространстве, образуют автоторсионные центры новых астрофических объектов. Люди должны научиться обнаруживать их – от них часто гибнут наши вертолёты и самолёты! Остаётся только заметить, что все внутренние свойства электронов и позитронов немного, но изменяются от изменения “материальной” плотности “физического вакуума”.
Несколько сложнее обстоит дело с “тёмной энергией”, хотя тоже всё очень просто. Во Вселенной есть ещё одна и только одна материальная вещественная градация – субмикромир! В нём радиус электронов и позитронов на 16 порядков меньше наших “родных” микроскопических, массовая плотность на 18 порядков больше, а скорость света на 9 порядков больше! Здесь существует две химии. Одна – как наша микроскопическая, но удельные связи на единицу длины на 8 порядков меньше. Именно она определяет удивительные свойства воды и наших “чувств”. Вторая тоже имеет электрическое притяжение электронов к протонам атомов, но отталкивание для стационарности орбит вместо центробежного магнитное. Поэтому прочность, удельная энергия химических связей на единицу длины здесь настолько велика, что со стороны микромира, макромира и любой “астрофизики” их не только нельзя разрушить, на них нельзя даже просто повлиять. Они для нас “бессмертны”, даже при Больших взрывах! Это и есть тот самый мир “тонких структур”, хотя гравитационные возможности субмикромира достаточно велики. Но самое главное – субмикромир зависит только от себя самого и поэтому значительно более однородный и эту однородность, по-видимому, ничто не может изменить.
Любая часть астрофизической Вселенной после своего Большого взрыва, происходящего из-за слишком большого накопления своей вещественной части, будучи практически сферически симметричной, сначала разлетается, причём ускоренно, так как гравитационный поток материи вакуума субмикромира к центру взрывающейся астрофизической части всегда оказывается меньше внешнего гравитационного потока материи субмикромира за пределами расширяющегося астрофизического объекта. Дальше два разных сценария.
Если при Большом взрыве невещественный центральный массон сохранился, взорвавшийся объект, например галактика, возникнет и взорвётся снова, поскольку вновь накапливающаяся вещественная часть галактики когда-то получит большее гравитационное притяжение к своему центру, чем гравитационное “разбегание” за счёт субмикромира. Если же при Большом взрыве вращение центрального массона галактики прекратится, т.е. исчезнет его масса и выделится соответствующее количество энергии, чаще всего так и должно быть, этот астрофизический объект в этом месте не сохранится, да и случайно возникнуть сможет лишь очень нескоро.
Наконец, следует заметить, что материей или антиматерией может быть только вещественное содержимое астрофизических объектов. В большинстве случаев это определяется направлением вращения их центрального массона. В общей одной бесконечной трёхмерной системе координат это будет копия электрона или позитрона. Если смотреть на Землю с её северного полюса, то вращение Земли и её автоторсионного массона из материи вакуума, радиусом 3470 километров и массовой плотностью 4,6 тонны на кубический метр, совершающего один лишний оборот за 19,44 земных суток и тем самым постоянно подкручивающего Землю, не давая ей остановиться уже 4,5 миллиарда лет, совершается против хода часовой стрелки. Я принимаю это за положительное вращение. Поэтому считаю массон Земли позитроном. Это наш замечательный массон образовал всё вещественное на Земле – воду, кислород и азот атмосферы, всю органику, в том числе нефть и газ…
Информация и ее роль во вселенной
Рассматривая гравитацию во вселенной с инвариантными процессами с точки зрения струнной теории, исследователи пришли к выводу, что гравитация истекает из законов микроскопических взаимодействий и свойства информации.
Информация играет важнейшую роль в устройстве Вселенной и понимание ее содержания поможет нам создать точную описательную модель нашего мира. Информация отражает абсолютно все: начиная от состава материи или энергии до его положения. Мера содержания информации характеризуется т.н. энтропией, которая оказывается для нас чрезвычайно полезной, когда речь заходит о выборе объективной меры количества информации.
Попробуем рассмотреть данное предложение в двоичном коде — тогда его энтропией будет то количество знаков, которое необходимо для его кодирования и количество их возможных состояний (0 или 1), называемых степенью свободы. По поводу понимания сущности энтропии у меня есть интересная статья, рекомендую к прочтению.
Космологическая постоянная
Космологическая постоянная или энергия вакуума – это энергетическая плотность чистого вакуума. На ней строится вся современная космология. И пока только она может объяснить наличие темной энергии во Вселенной.
Наблюдения сверхновых
То, что расширение пространства происходит с ускорением, стало окончательно ясно из наблюдений за сверхновыми звездами. В процессе исследований ученые заметили, что их яркость заметно ниже той, которая должна быть. То есть расстояние до этих звезд на деле было больше, чем вычислил Хаббл.
Это дало понять, что расширение Вселенной постоянно ускоряется. На тот момент активно продвигалась теория о его замедлении, и такое открытие сильно ее подкосило. Та теория говорила, что большую часть массы Вселенной составляет видимая и темная материя. Однако, согласно новым данным, такое ускорение может происходить лишь благодаря какой-то невидимой энергии.
Предисловие
Притяжение властвует на больших расстояниях, оно универсально и очевидно в сравнении с другими взаимодействиями, но нюанс заключается в том, что оно невероятно слабо — в 1039 раз слабее электромагнитного взаимодействия, а ее влияние на микроскопическом уровне вовсе незаметно.
Природа гравитации в мире элементарных частиц ломает умы ученых не один десяток лет, ведь она не хочет мириться ни с квантовой физикой, ни с электродинамикой. Струнная теория так же не может удовлетворить конфликт гравитации с другими взаимодействиями.
Любой вопрос или замечания Вы можете написать в комментариях. Также я открыт для личного диалога в телеграме или даже беседы в нашем чате. А еще у меня есть телеграм-канал о космологии.
Энергия и масса
Если темная энергия существует на самом деле, то это дает ответы на многие вопросы. Например, этим объясняется наличие некой невидимой массы. Все теории и структуре Вселенной говорят о том, что ее форма подобна плоскости. Нет, это не то же самое, что теории и плоской Земле.
Энтропия черных дыр и интересные выводы об этом
А если вместо предложения у нас будет черная дыра? На мой взгляд, это самый простой и самый сложный для понимания объект одновременно. Многие ошибочно считают, что информация о поглощенном черной дырой теле неизбежно в нем исчезает, а также что единственное известное свойство черной дыры — это количество энергии в ней.
Благо, все устроено иначе — если мы проанализируем взаимодействие черной дыры, то убедимся, что при поглощении объекта от него передается энергия, а также момент импульса, что неизбежно влияет на массу и состояние черной дыры и проще это выражается одним словом — информация.
Информация об объекте осталась с информацией черной дыры и отражается в последствиях взаимодействия с поглощенным телом. Ну и если поразмыслить еще, то мы вспомним, что утеря информации несет за собой упорядочивание и уменьшение энтропии, что противоречит второму закону термодинамики, гласящем о том, что энтропия замкнутой системы постоянно не убывает. Об этом впервые высказался американский физик Джон Уиллер.
Ага. Эта штука называется голографическим принципом и говорит о том, что любая n-мерная система с i-тым количеством информации экспериментально идентична (n-1)-мерной сфере с тем же количеством информации вне зависимости от того, насколько различны описательные характеристики этих систем.
Это в прямом смысле проецирование на экран в кинозале — ведь с помощью двухмерной проекции мы получаем такое же количество информации, что и получал оператор с трехмерной. Черная дыра — тот же оператор. Она сохраняет объективную информацию об объекте на своей двухмерной поверхности нулей и единиц, именуемой горизонтом событий и отражает ее в виде излучения Хокинга. И никакого нарушения принципа энтропии.
Краткий вывод
На основании проведенных теоретических опытов, можно сделать вывод о том, что:
Энтропийная трактовка гравитации удовлетворяет теоретическим предположениям для модели, соответствующей релятивистской плоской вселенной и ньютоновской вселенной;
Энтропийная трактовка ускоренного расширения вселенной потенциально способно объяснить природу космологического ускорения без привлечения темной энергии.
Сказать, что это круто — ничего не сказать. Мы, вероятно, находимся совсем вблизи от нового научного прорыва, похожего на тот, что совершил Альберт Эйнштейн более ста лет назад. Даже если мы не сможем доказать справедливость голографического принципа для нашей Вселенной, мы откроем для себя новый мир, полный струн — не музыкальных, конечно, но и на них поиграть мы сможем.
А вообще перед нами новое непаханое поле, которое мы только увидели. В голографическом мире мы можем придумать много нового, что-то даже открыть — и не только физическое, но и принадлежащее миру математики или химии. Я думаю, свой вывод каждый сформулировал для себя сам. Для интересующихся я оставляю библиографический список с источниками и с интересными материалами по этой теме:
Самодостаточная для популярного понимания энтропийной гравитации статья на Википедии (ссылка);
Статья «Информация в голографической Вселенной» на Modern Cosmology (ссылка);
Оригинальная статья Эрика Верлинде (ссылка), а также перевод этой статьи Михаилом Ханановичем Шульманом (ссылка);
Статья «Entropic Acceletating Universe» на arXiv.org (Easson et al., ссылка);
Статья «Голографический принцип — первая встреча» на Modern Cosmology (ссылка);
Моя статья об энтропии «Просто об энтропии: без формул и с бытовыми примерами» (ссылка);
Статья «Черные дыры и голограммы» на Хабре (ссылка);
Супер-пупер статья о голографическом принципе на английском (ссылка).
Ну и напоминаю, о том, чтобы читатель не стеснялся задать вопрос или поправить меня в комментариях. Также у меня есть телеграм-канал, где я рассказываю о последних новостях космологии и астрофизики, а также пишу об астрофотографии. Пишите мне в личку или наш чат. Всем добра!
