CC BY
2УДК 52-54:530.12
Тележко Г.М.
канд. техн. наук независимый исследователь (г. Санкт-Петербург, Россия)
ПОДХОД К ИНТЕРПРЕТАЦИИ ДАННЫХ ТЕЛЕСКОПА JWST, НЕ СООТВЕТСТВУЮЩИХ СТАНДАРТНОЙ КОСМОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
Аннотация: в работе показано, что наблюдательные данные телескопа James Webb Space Telescope (JWST) об удалённых космических объектах, не соответствующие предполагаемому возрасту Вселенной около 14 миллиардов лет в стандартной космологической модели, объяснимы с помощью теории гравитации на основе модификации специальной теории относительности (СТО), в которой преобразования 4-мерного поворота (преобразования Лоренца) дополнены:
-а) преобразованиями 4 мерного несобственного вращения, сопоставляющими каждой частице множество из четырех состояний, различающихся знаками электрического и гравитационного зарядов и момента вращения, и
б) масштабным преобразованием, описывающим зависимость инерции от суммарного гравитационного потенциала, создаваемого телами Вселенной.
Ключевые слова: телескоп Джеймс Уэбб, стандартная космологическая модель, Большой взрыв, теория гравитации, масштабное преобразование, псевдо-тахионные состояния, гравитационный парадокс.
Введение.
Снимки телескопа JWST показали, что сверхдальние галактики имеют особенности, требующие более длительной эволюции, чем их возраст в теории Большого взрыва. Например, снимки галактики GN-z11 показали наличие массивной чёрной дыры в её центре, которая, по существующим представлениям, не могла набрать свою массу за время, прошедшее с Большого
взрыва [1]. Встречаются сообщения о наличии в спектрах удалённых галактик линий тяжёлых элементов, которые не могли успеть образоваться из водорода в цепочке термоядерных реакций и т.д.
В предлагаемой статье для исключения привязки описания эволюции Вселенной к какой-либо конкретной стартовой точке предлагается модификация теории тяготения, которая позволяет вернуться к представлению о Вселенной как бесконечно протяжённой и бесконечно эволюционирующей. Теория соответствует классическим требованиям к теории гравитации и удовлетворяет принципу Маха.
Модифицированная теория гравитации.
В статье в качестве основы для космологии без теории Большого взрыва предлагается модифицированная теория тяготения на основе специальной теории относительности (СТО), в которой преобразования 4-мерного поворота волновых функций частиц (преобразования Лоренца) дополнены масштабным преобразованием и преобразованием отражения. Идея построения такой теории обсуждалась в [2].
Опишем кратко эту модификацию в пределе слабого поля в евклидовой системе координат с мнимой временной осью х0 = /с?, где с - скорость света, что позволит унифицировать индексы компонентов тензоров. Масштабное преобразование выбрано так, чтобы приближение частицы к тяготеющим телам сопровождалось возрастанием её инерции, в соответствии с принципом Маха, чего нет в общей теории относительности (ОТО), а её полная энергия убывала, в соответствии с классическими представлениями. Преобразование отражения описывает гравитационные свойства античастиц.
В частном случае статического поля имеем:
у' = НУ, к'ц = Н-1к^, д = 1,2,3 (1)
где:
Н - масштабный коэффициент, имеющий смысл модуля суммарного ньютонова потенциала Вселенной в некоторой точке, нормированного на
квадрат скорости света, в начале отсчёта принимается калибровка H = 1 и скорость света принимается равной c,
^ - волновой 4-вектор частицы, находящейся в статическом потенциале H, с точки зрения наблюдателя, находящегося в H = 1,
- волновой 4-вектор той же частицы, с точки зрения локального наблюдателя, находящегося в потенциале H,
V' и V- соответствующие частоты волновой функции частицы. При H > 1 V < V', то есть гравитационное красное смещение и уменьшение энергии с увеличением модуля потенциала в этой модификации теории учтены.
Для удалённой скорости света (при локальной, по определению, равной о) получим:
С' = 4 = = н-2- = Н-2с (2)
к' Нк к
Из удалённой области с единичным масштабным множителем локальная скорость света в области с H > 1 кажется меньшей.
Из (1), с учётом инвариантности фазы, следуют преобразования координат:
^ = н-1г, х'р = Нхц, р = 1,2,3 (3)
V
Введя обозначения k0 = —— и xо = ic(H)t, получим преобразования в
1С(Н)
виде:
к' = Н-1к1,1 = 0,1,2,3, (4) х' = Нхг, I = 0,1, 2, 3. (5) В новых координатах масштабный множитель вводится единообразно для всех проекций каждого из 4-векторов.
Зависимость скорости света от модуля потенциала приводит к задержке радиолокационного сигнала на пути "туда и обратно" при локации с Земли более близких к Солнцу планет:
^ = 2 (/^ - / т) = 2 /С«2 - 1) 7 = 4/ ФМ' (6)
где:
с(Н) - наблюдаемая с Земли скорость радиолокационного импульса, с(Н)
= с/Н2,
Н2 = (1+Ф)2 = 1+2 Ф - квадрат суммы фонового гравитационного потенциала в начале отсчёта (всегда нормированного) и ньютоновой добавки от Солнца Ф = уМ/(Я(!)с2) <<1, у - гравитационная постоянная, М - масса Солнца, Щ) - расстояние от точки траектории сигнала до центра Солнца,
- элемент траектории в единицах начала отсчёта системы наблюдателя, находящегося на Земле.
Значения задержки (6) при локации Меркурия и Венеры совпадают с экспериментально измеренными, детали расчёта можно посмотреть, например в
Лоренц-ковариантное уравнение движения частицы в гравитационном
поле:
где:
Рг - 4-импульс частицы, т - собственное время частицы, - 4-скорость частицы, - 4-вектор гравитационного заряда частицы, связанный с её
волновым 4-вектором: £о = -т^ = кк0, gм = кк^, где V - частота волновой функции
частицы, к0 - времениподобная проекция волнового 4-вектора, к^ - проекции волнового 3-вектора частицы, к - постоянная Планка, Ну - 4-потенциал гравитационного поля.
Можно отметить наиболее характерные частные случаи уравнения (7). В частном случае статического поля сферически симметричного тела с массой М и частицы с собственной массой т, покоящейся в начальный момент
[3].
времени, где Яу(г) =-(1 + 8Ч, к = 0, 0, 0), = (/с, 0, 0, 0), ^ = тс2, из
(7) получим:
ОРт _ Ку дН00
йт 0 Ьс дг
= —ку дН00
г=Я
дг
2 дн00 = —тс2——
г=Я
дг
= —утМ -1- (8)
или, для 3-ускорения:
1 йр; 1 йР; Л. 1 /г.ч
щ = —— =--* = —уМ — (9)
1 т М т йт Я2
что соответствует и по модулю, и по знаку (в направлении на центр тяготеющего тела) ньютоновой силе тяготения. Теория в нерелятивистском приближении соответствует теории Ньютона.
В частном случае касательного движения релятивистской частицы вблизи не вращающегося сферически симметричного источника статического поля имеем:
=
/
1С у2 \ тс2
:,0, , 2 „ ,0 I, ку =
\41^—5 / ^—#
йт 1С 0 дхг 22 дхг \1с V 2) дхг ^2/
Ш (Ю)
_
или, для 3-ускорения:
1 йрг _ 1(1 —г2\ _ — (1 + УтМ (11) т йт ( с2) ( с2) Я2 ( )
т (И
что при у2 ^ с приводит к удвоению отклонения по сравнению с классическими предсказаниями. Теория соответствует требованию предсказания удвоенного отклонения фотонов в поле Солнца, причём тот же результат получается при представлении света в виде плоской волны, фазовая скорость которой равна с/Я2 [3].
Из (7) также следуют формулы для сил инерции в неинерциальных системах отсчёта, включая центробежную и кориолисову силы [4]. Эти силы подобны электромагнитным, вызываемым 4-координатной зависимостью векторного потенциала электромагнитного поля.
Гравитация антиматерии.
В [5] при рассмотрении физического смысла неравенства V > с в преобразованиях Лоренца с учётом постулата о равноправии всех инерциальных систем отсчёта, включая "псевдо-тахионные", был получен вывод о наличии у любой частицы с собственной массой т(/), зарядом д(/) и моментом вращения четырёх состояний (таблица 1, состояния
пронумерованы параметром /).
Таблица 1. Таблица состояний.
1 г X т Ч Зуг
1 + ^ + х(/) + т(/) + д(/) + т (/) 1 ^ ух
2 - + х(/) + т(/) - д(/) - т (/) о ух
3 - - х(/) - т(/) + д(/) + т (/)
4 + ^ - х(/) - т(/) - д(/) - т (/) «-' ух
Частица в состояниях / = 2, 3 имеет знак отношения д/т, противоположный знаку этого отношения в состояниях / = 1, 4, а в различных состояниях с одним и тем же знаком отношения д/т наблюдается с противоположными по знаку моментами вращения З. Электрону в состоянии / = 2 соответствует частица с массой, равной массе электрона, и с положительным электрическим зарядом - позитрон Дирака. Между ними возникают силы электростатического и гравитационного притяжения. Это справедливо и для других заряжённых частиц в состояниях / = 1, 2. Для нейтральных частиц, в силу отсутствия электромагнитного взаимодействия, это справедливо только для взаимодействия гравитационного. Нейтрино в состоянии / = 2 соответствует частица с массой, равной массе нейтрино, и с антипараллельным спином. Частицы в состоянии / = 2 - классические античастицы - падают на вещество так же, как и собственно частицы в состоянии / = 1.
Уравнение движения (7) инвариантно по отношению к одновременной инверсии знаков заряда ~ т и потенциала Н, то есть к тотальной замене во
Вселенной частиц в состояниях / = 1, 2 на частицы в состояниях / = 3, 4. Это означает, что гравитационные явления в областях преобладания отрицательных и положительных гравитационных масс идентичны друг другу.
Таким образом, при преобладании в суммарном гравитационном потенциале вкладов какого-либо знака в области с преобладанием частиц в состояниях / = 1, 2 будут формироваться и аккумулироваться электрически нейтральные группы частиц с положительными гравитационными массами, а в области с преобладанием частиц в состояниях / = 3, 4 - электрически нейтральные группы частиц с отрицательными гравитационными массами.
Скопления галактик / = 1, 2 и скопления галактик / = 3, 4, притягивая к себе подобные им объекты, сепарируются друг от друга, что производит гравитационную поляризацию Вселенной. Наблюдаемая асимметрия в количествах вещества / = 1 и антивещества / = 2 в ближайшем вселенском окружении является чисто случайной и ожидается её асимптотическое исчезновение при усреднении по возрастающему количеству кластеров с преобладанием состояний с / = 1, 2.
Аналогичную асимметрию и её асимптотическое исчезновение следует ожидать и для кластеров с преобладанием состояний / = 3, 4.
Благодаря гравитационной сортировке материи и антиматерии, структура Вселенной постепенно укрупняется от весьма удалённого в прошлое во времени прото-состояния в виде относительно равномерной смеси частиц и античастиц до сети сверхскоплений галактик и антигалактик (результаты грубого компьютерного моделирования этого процесса приведены на рисунках
в [3]).
Противоположность знаков гравитационных зарядов частиц и античастиц устраняет возражение против однородной и бесконечно протяжённой Вселенной со стороны так называемого "гравитационного парадокса" Неймана-Зеелигера. Знакопеременность соизмеримых вкладов кластеров / = 1, 2 и кластеров / = 3, 4 обеспечивает сходимость суммарного ньютонова гравитационного потенциала в любой области Вселенной.
Заключение.
В предложенной теории тяготения на основе модификации СТО преобразования Лоренца оказываются частным случаем преобразований координат, связывающих системы отсчёта, находящиеся в гравитационно эквипотенциальных областях с разными гравитационными потенциалами, причём нормированный на с2 потенциал одной из них принимается равным -ду (ду - диагональный единичный тензор), а потенциал других - равным матрицам коэффициентов преобразования Лоренца.
Описанная модификация СТО, в которой преобразования Лоренца (преобразования 4-мерного вращения) волновых функций частиц дополнены:
а) масштабными преобразованиями, соответствующими возрастанию инерции, в соответствии с принципом Маха, и убыванию полной энергии с приближением к тяготеющим телам,
б) преобразованиями несобственного вращения (вращения с отражением),
- удовлетворяет основным предъявляемым к теории гравитации требованиям:
- в нерелятивистском пределе и пределе слабого поля она соответствует ньютоновой теории,
- в ней описано гравитационное красное смещение,
- она предсказывает измеренную задержку радиолокационных сигналов, отражённых от более близких к Солнцу планет,
- она предсказывает удвоенное в пределе V ^ с отклонение в сторону тяготеющего тела тангенциально летящих ультрарелятивистских частиц и точно удвоенное отклонение фотонов,
- она предсказывает крупномасштабное разделение Вселенной на кластеры материи с / = 1, 2 и кластеры материи с / = 3, 4.
Вселенная в рассмотренной модели может быть бесконечной в пространстве и, главное, во времени. Возраст галактик, наблюдаемых JWST при 711 и более, в предлагаемой модели не ограничен значениями в несколько
сот миллионов лет, как в стандартной космологической модели, что даёт им время для формирования их сложных структур и элементного состава.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Maiolino R. , Scholtz J. , Witstok J. et al. A small and vigorous black hole in the early Universe. Nature - 2024. - pp . DOI: 10.1038/s41586-024-07052-5;
2. Тележко, Г. М. Вариант описания статического гравитационного поля. В сборнике: Технические и Естественные науки. Сборник статей международной научной конференции. Санкт-Петербург - 2022. - С. 26-32. DOI: 10.37539/221027.2022.77.48.005;
3. Боулер, М. Гравитация и относительность. Мир, М. - 1979. 215 с;
4. Тележко, Г. М. Некоторые частные следствия теории гравитации с преобразованиями масштаба-поворота-отражения. В сборнике: Наука. Исследования. Практика. Сборник статей международной научной конференции. Санкт-Петербург - 2022. - С. 69-72;
5. Тележко, Г. М. К симметрии относительно светового барьера. УФЖ. -1993. - Т. 38, № 2. - С. 183-189
Telezhko G.M.
Candidate of Technical Sciences Independent researcher (St. Petersburg, Russia)
APPROACH TO INTERPRETING JWST TELESCOPE DATA THAT DOES NOT CORRESPOND TO STANDARD COSMOLOGICAL MODEL
Abstract: the paper shows that the observational data of the James Webb Space Telescope (JWST) on distant space objects, which do not correspond to the estimated age of the Universe of about 14 billion years in the standard cosmological model, are explained using the theory of gravity based on a modification of special relativity (SRT), in which the transformations of 4-dimensional rotation (transformations Lorenz) are supplemented:
a) transformations of 4-dimensional improper rotation, comparing each particle with a set offour states, differing in signs of electric and gravitational charges and moment of rotation, and
b) a large-scale transformation describing the dependence of inertia on the total gravitational potential created by the bodies of the Universe.
Keywords: James Webb telescope, standard cosmological model, Big Bang, theory of gravity, scale transformation, pseudo-tachyon states, gravitational paradox.
