CC BY
12на всех этапах её движения. В отличие от объективных закономерностей (6) - (10) уравнение (4) является гипотезой.
Из приведенных выше объективных взаимосвязей следует, что объем Вселенной (V) во все времена есть величина изменяющаяся, но конечная, причем от планковского мгновения времени tPl (то есть с момента появления фотонной составляющей материи Вселенной) Вселенная расширяется с охлаждением. Это отвечает и «горячей» модели Вселенной [8], и данными наблюдательной астрономии. Эпиграф принят согласно работе [11].
Литература
1. Новиков А.М., Новиков Д.А. Методология научного исследования. М.: Либроком. 2010. -280с.
2. Куб фундаментальных теорий [Электронный ресурс]. URL: astronet.ru/ db/msg/1190231 (дата обращения 27.12.2020).
3. Планк М. О необратимых процессах излучения // М. Планк. Избранные труды. Термодинамика. Теория излучения и квантовая теория. Теория относительности. Статьи и речи. М.: Наука. 1975. С.191 - 233.
4. Планк М. О законе распределения энергии в нормальном спектре // М. Планк. Избранные
труды. Термодинамика. Теория излучения и квантовая теория. Теория относительности. Статьи и речи. М.: Наука. 1975. С.258 - 267.
5. Соловьев Ю.И. М. Планк как физико - химик // М. Планк. Избранные труды. Термодинамика. Теория излучения и квантовая теория. Теория относительности. Статьи и речи. М.: Наука. 1975. С.745 - 753.
6. Путилов К.А. Термодинамика: монография. М.: Наука. 1971. - 376 с.
7. Бисновитый - Коган Г.С. Релятивистская астрофизика и физическая космология. М.: КРАСАНД. 2011. - 376 с.
8. Зельдович Я.Б. «Горячая» модель Вселенной // Я.Б. Зельдович. Избранные труды. Частицы. Ядра. Вселенная. М.: Наука. 1985. С. 237 - 244.
9. Кошман В.С. Обобщение космологических данных и скрытое от наблюдений излучение во Вселенной // American Scientific Journal. 2020. N° 43. Vol. 1. pp. 59 - 63.
10. Кошман В.С. Физические законы излучения как ключ к выявлению космологических тайн Вселенной // Sciences of Europe. 2020. № 59. Vol. 1. pp. 52 - 56.
11. Карпенков С.Х. Концепции современного естествознания: учебник для вузов. М.: Академический проект; фонд «Мир». 2005. - 640 с.
К ВОПРОСУ ПОИСКА УРАВНЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭПОХИ ПЛАНКА
Кошман В.С.
канд. техн. наук, доцент, Пермский государственный аграрно-технологический университет,
Пермь, Россия
ON THE PROBLEM OF FINDING THE PLANCK EPOCH DURABILITY EQUATION
Koshman V.
Cand. Tech. Sci., Associate Professor, Perm State Agrarian and Technological University,
Perm, Russia
АННОТАЦИЯ
При опоре на результаты прецизионных астрономических измерений, а также на законы и уравнения физики предложено уравнение баланса энергии в эпоху Планка. Отмечено, что в планковское мгновение на смену эпохи Планка пришла эпоха освобождения энергии космического вакуума. Предложен физический критерий, отделяющий планковский режим движения Вселенной от эпохи ядерных реакций и равный отношению постоянной Планка к объему планковской Вселенной.
ABSTRACT
Based on the results of precision astronomical measurements, as well as on the laws and equations of physics, the energy balance equation in the Planck epoch is proposed. It is noted that in the Planck moment, the Planck epoch was replaced by the epoch of the liberation of the energy of the cosmic vacuum. A physical criterion is proposed that separates the Planck regime of motion of the Universe from the epoch of nuclear reactions and is equal to the ratio of the Planck constant to the volume of the Planck Universe.
Ключевые слова: реликтовое излучение, эпоха Планка, формула Планка, второе начало термодинамики, уравнение состояния идеального газа, уравнение баланса энергии, Большой взрыв, энергия космического вакуума, постоянная Планка.
Keywords: relic radiation, Planck's epoch, Planck's formula, the second principle of thermodynamics, the equation of state of an ideal gas, the equation of energy balance, The Big Bang, the energy of the cosmic vacuum, Planck's constant.
Настоящая статья является продолжением работы автора, направленной на поиск уравнения баланса энергии в эпоху Планка. Планковская эпоха уже длительное время продолжает оставаться неясной и загадочной областью физики. Как полагают, именно на планковском этапе расширения Вселенной есть надежда найти ответы на многие вопросы современного естествознания. Искомое уравнение энергии должно быть простым по форме, но по существу содержательным. При выходе на уравнение следует опираться на данные астрономических наблюдений, а также на законы и уравнения физики. Логику выхода на искомое уравнение можно представить следующим образом.
На огромную Вселенную имеется малое число (заслуживающих внимание при поиске уравнения) наблюдательных и измеряемых фактов, которые культивируют плодотворную почву и с которыми можно работать. Регистрируемое реликтовое излучение - это объективно наблюдаемое свидетельство, факт, подтверждающий гипотезу «горячего начала» Вселенной. Реликтовое излучение имеет спектр абсолютно черного тела, который отвечает формуле Планка [1, 2 и др.]:
п _ йи£ _ 8пИу3 1 _ игР1 / V \3 1
^ = ~ = = ЪМ. еХр(^^)-1 , (1)
где ВуТ - излучательная способность, иЕ - объемная плотность энергии газа фотонов, V - частота, с - скорость света в вакууме, к - постоянная Планка, кв - постоянная Больцмана, Т - температура в кельвинах, иЕРЬ - энергия планковских фотонов, УРЬ -планковский объем, уРЬ - планковская частота. Согласно (1) выражение для удельной плотности энергии фотонов ВУрьТр1, Дж • с/м3 на мгновение окончания эпохи Планка имеет вид
иЕРЬ
К
-1 =К
(2)
стиц возрастает, а следовательно, возрастает и температура Т вещества. Сгусток материи при его расширении погружен (окружен) в лояльный, безучастный пока к развитию событий космический вакуум, и по этой причине давление р первичного вещества в эпоху Планка является постоянным.
По Нернсту, природные процессы, которые протекают сами по себе, отвечают принципу положительной работы, который в рассматриваемом нами случае может быть выражен в виде неравенства р • > 1, где - повышение объема. Это неравенство, по сути, представляет собой одну из форм записи второго начала термодинамики. Также принимаем во внимание уравнение состояния идеального газа
1 = ^ , (3)
V Ят 4 '
(Я - газовая постоянная), выражение (2), а также ту особенность, что при синхронном повышении объема V и температуры Т масса газа т остается неизменной (как и его абсолютное давление р). По мере удаления от начальной позиции удельная
кв-Т
плотность энергии
возрастает до тех пор, пока
не достигнет своей критической планковской величины Трь . Тогда в линейном приближении уравнение баланса энергии в эпоху Планка (или уравнение долговечности планковской эпохи) принимает вид:
кв-т £ _ кв.Трь_ иР1 = = ю71 Дж • с/м3^ (4)
у-У гР1 УР1-УР1 УР1-УР1 уп где 1РЬ = 10-43
Ьр1, а отношение к/УР
Ур^Трь е-1 УР1уР1 е Ур1-ур1
Формула (2) записана через энергию планковских фотонов иЕРЬ, которая не является единственной составляющей полной планковской энергии иР1 (иеР1 определяется в долях иР1), е - число Эйлера, а Ье - безразмерный множитель, величина которого, как видим, меньше единицы, Ье <1.
Свои теоретические построения М. Планк основывал на «такого рода допущениях, истину которых трудно заподозрить, а именно, с одной стороны, на безграничном господстве принципа увеличения энтропии в природе, с другой - на том, что все тела при достаточно высокой температуре и низком давлении превращаются в газы, подчиняющиеся закону Авогадро» [3, с. 746]. При описании движения в эпоху Планка мы также следуем газовой идеологии, полагая, что понятия «раньше» и «позже» имеют смысл. К моменту начала полета стрелы космологического времени материя по известной причине находится в предельно сжатом состоянии, материальные частицы неподвижны. Температуру рассматриваем как меру интенсивности движения частиц. С началом движения по мере удаления от «заторможенной» начальной позиции весьма малый сгусток материи разжимается, его объем V повышается, интенсивность движения ча-
сР1 = 10 с- планковское время, уРЬ = Урь — это действие из расчета на единицу объема планковской ячейки. Уравнение (4) отвечает энергетике планковской эпохи. Здесь левая часть есть функция времени /. Как видим, при значениях / < Ьрь удельная плотность энергии зарождающейся Вселенной возрастает. В планков-ское мгновение Ьрь при температуре ТРЬ = 1032 К удельная плотность энергии достигает свое
критическое значение (то есть объемной планков-
к
ской плотности действия —), за которым мгно-
Урь
венно следует смена режима движения Вселенной.
Поскольку полная планковская энергия иРЬ на мгновение окончания эпохи Планка по своей величине гораздо меньше величины полной энергии ип современной Вселенной, то на смену планковской эпохе приходит эпоха освобождения энергии космического вакуума. По данным современной науки запасы энергии космического вакуума (примерно 13,7 миллиардов лет тому назад) космологически огромны.
Выделенные нами космологические эпохи разделяет мгновение начала космического взрыва. Эпоха освобождения энергии вакуума - это, как полагают, эпоха ядерных реакций, имевших место во Вселенной по мере её расширения с охлаждением в течение первых трех - пяти минут. Взрывоопасная ситуация возникает естественным образом в весьма ограниченной области пространства, где величина удельной плотности энергии первичного (малого по массе) вещества стала космологически огромной, критической - см. (4). Нарастая во времени,
У-У
взрыв охватывает все больший и больший объем космического пространства. За время взрыва высвобождается огромное количество излучения, Вселенная заселяется все большим числом ныне реликтовых фотонов, скрытых для нас материальных частиц, а также тем их ассортиментом, из которого в дальнейшем сформировались планеты, звезды, галактики и их скопления, широко рассеянные в просторах космоса и представляющие научный интерес для исследователей. В отличие от космического взрыва, взрыв материального типа на Земле освобождает большое количество излучения в весьма короткое время и в конкретном месте. Для теории эволюции Вселенной идея реального первичного космического взрыва не отличается научной новизной. Большой взрыв - это непременный атрибут космологических моделей современной астрономической теории, то есть, говоря словами Д.Б. Лар-сона, «наука претендует на наличие методов и техник, способных приближаться к физической истине».
Перед нами стояла задача приблизить продукт воображения к реальной картине изменчивости мира. Найден ли искомый результат или нет, есть ли приращение нашего знания о природе или оно отсутствует - решать не нам. Пожалуй, в приведенном выше теоретическом построении нет ничего
иррационального или нелогичного. На пути научного поиска, когда авторы опираются на результаты натурных измерений, законы и уравнения физики, они в большинстве случаев не удаляются от физической истины, а напротив, приближаются к ней. Изложенное выше вряд ли, говоря словами Р. Фейнмана, представляет собой «множество разных частей и кусочков, плохо подогнанных друг к другу».
Литература
1. Планк М. О законе распределения энергии в нормальном спектре // М. Планк. Избранные труды. Термодинамика. Теория излучения и квантовая теория. Теория относительности. Статьи и речи. М.: Наука. 1975. С.258 - 267.
2. Кошман В.С. Физические законы излучения как ключ к выявлению космологических тайн Вселенной // Sciences of Europe. 2020. № 59. Vol. 1. pp. 52 - 56.
3. Соловьев Ю.И. М. Планк как физико - химик // М. Планк. Избранные труды. Термодинамика. Теория излучения и квантовая теория. Теория относительности. Статьи и речи. М.: Наука. 1975. С.745 - 753.
