Дорогие коллеги, в одной из тем форума возникло обсуждение парадокса наблюдаемого разбегания галактик. Благодарю модераторов, позволивших выделить эту тему отдельно.

В результате обсуждения я пообещал пользователю Leonid изложить краткое упрощенное объяснение эффекта разбегания галактик с использованием известной физики при условии, что Вселенная представляет из себя сферу и стабильна в своих параметрах. Ответ готов, позвольте поделиться.

Разбегание галактик в сферической Вселенной. Физика и математика парадокса.
Возможно ли такое, чтобы Вселенная фактически сжималась, а наблюдения говорили нам о том, что она расширяется? Да, возможно. И это не оптическая иллюзия – для наблюдателя с Земли галактики действительно удаляются почти во всех направлениях с ускорением. Чтобы объяснить этот парадокс не требуется измышлять экзотические гипотезы, достаточно имеющегося на сегодня понимания законов физики.
Принятие условия, что Вселенная имеет форму сферы, а материя движется в ее центр, объясняет наблюдаемое "расширение" Вселенной – всю работу по разбеганию галактик берет на себя понятная нам гравитация.
Зачастую при объяснении того, почему галактики удаляются друг от друга, приводится пример булочки с изюмом – если замесить тесто с изюмом и поместить его в печь, то при выпекании объем теста будет увеличиваться, а все изюмины будут удаляться друг от друга. Если сравнить разбегающиеся галактики с изюминами, то логично сделать вывод – Вселенная расширяется. Хороший и понятный пример. Давайте рассмотрим другой пример.
Представим, что нам удалось вырыть колодец до центра Земли. Нашлись три добровольца одинаковой массы, которые согласились прыгнуть ради науки в этот колодец. Что же обнаружат во время свободного падения люди, прыгнувшие в колодец по очереди с небольшим промежутком времени? Прыгнувший первым увидит, что по мере падения все быстрее удаляется от тех, кто прыгнул вслед за ним. Тот, кто прыгнет последним, обнаружит, что все больше отстает от людей, прыгнувших до него. А наблюдения того, кто прыгнет вторым, помогут нам понять, как устроена Вселенная – прыгнувший первым будет все быстрее удаляться от второго, а тот, кто прыгнет последним, будет все больше от него отставать. Если говорить о Вселенной, то сближаются галактики, находящиеся на одинаковом расстоянии от центра. Все другие галактики удаляются друг от друга.
Очевидно, что в приведенном примере определяющими параметрами для расчетов будут являться распределенная масса и радиус Земли, расположение падающего объекта относительно ее центра, а также гравитационная постоянная. То есть, это будет модифицированный закон Ньютона. В применении к Вселенной гравитационное воздействие общей массы материи в конкретной точке объема Вселенной будет логично выразить формулой
g = G*M*r/R^3 (ф.1), где
g – напряженность скалярного поля тяготения (см/сек^2);
G – гравитационная постоянная 6,67408*10^-8 (см^3/г сек^2);
M – масса материи Вселенной (г);
r – расстояние от геометрического центра (см);
R – радиус Вселенной (см).
Распределенная масса материи при взаимодействии «сама с собой» создает сферическую форму Вселенной, где материя движется от внешней границы в центр. Соответственно, каждой точке пространства, отстоящей от границы на расстояние Δr, соответствует вполне определенная скорость материи. Объем пространства Вселенной можно представить в виде векторного поля скоростей. В общем случае структура векторного поля определяется в рамках ОТО. Вектор скорости в каждой точке направлен в центр Вселенной.
Все галактики, находящиеся по радиусу Вселенной ближе к центру, чем Млечный Путь, имеют большие скорости движения в центр и при наблюдении под любым углом зрения представляются удаляющимися.
Все галактики, находящиеся по радиусу Вселенной дальше от центра, чем Млечный Путь, имеют меньшие скорости движения в центр. Земля в составе Млечного Пути движется в центр Вселенной быстрее этих галактик. Поэтому для наблюдателя Земли эти галактики также представляются удаляющимися.
У наблюдающего космос с поверхности Земли нет более глобальной системы отсчета, чем галактическая система координат. Поэтому по результатам наблюдений Вселенная представляется расширяющейся. При рассмотрении результатов наблюдений с позиции сферической Вселенной легко объясняется парадокс: в сужающемся потоке материи от границ в центр Вселенной галактики удаляются друг от друга по радиусу Вселенной.
Переведем движение материальной точки единичной массы в скалярном поле тяготения на язык формул – масса Галактики в сравнении с массой Вселенной действительно единична. В формуле (ф.1) G – гравитационная постоянная, M – распределенная масса Вселенной и R – радиус Вселенной. Ввиду отсутствия данных о массе и радиусе Вселенной все эти величины для определения параметров Вселенной объединяем под общим названием - постоянная W.
W = G*M/R^3 (1/сек^2) (ф.2).
С введением W формула (ф.1) принимает вид:
g = W*r (см/сек^2) (ф.3).
Рассчитаем скорость Галактики А, находящейся на расстоянии Δr от Земли. Земля и Галактика A находятся на радиусе Вселенной. Принимаем Землю за начало координат. Тогда приращение ускорения Галактики A относительно Земли пропорционально расстоянию Δr и выражается формулой:
Δg = W*Δr (см/сек^2) (ф.4), где
Δg – разница ускорений Галактики A и Земли (см/сек^2);
W – постоянная (1/сек^2);
Δr – расстояние от Земли до Галактики A (см).
Зависимость ускорения от расстояния линейная и среднее значение ускорения на отрезке Δr равно g(Δr)= Δg/2. Тогда, применяя формулу классической механики для равно-переменного движения, получаем
V^2 = 2*(Δg/2)*Δr (ф.5), где
V – скорость Галактики А относительно Земли по радиусу Вселенной (см/сек).
Получаем V^2 = W*Δr^2, соответственно V = √(G*M/R^3)*Δr (см/сек) (ф.6).
Сравнивая (ф.6) с законом Хаббла V = H(0)*Δr, получаем H(0) = √ W или
H(0)^2 = G*M/R^3 (ф.7).
Если принятие условия, что в сфере Вселенной материя движется от ее границ в центр, объясняет эффект разбегания галактик и Вселенная представляется более рациональной и гармоничной структурой, то естественным образом возникает следующий вопрос: откуда берется материя и чем заканчивается ее движение в центр Вселенной? Каков цикл Вселенной?
Логичным и естественным ходом событий представляется следующее: в гравитационном центре Вселенной масса частиц материи достигает максимальной величины, а скорость достигает скорости света. Эта скорость является критической для трансформации частиц материи в полевую материю. Трансформация материальных форм в соответствии с формулой А. Эйнштейна E = M*C^2 происходит в гравитационном центре Вселенной. Полевая материя продолжает движение от центра к границе Вселенной. Когда скорость движения полевой материи снижается до нуля, начинается ее трансформация в барионную материю. Частицы материи после обретения массы проходят процесс рекомбинации и начинают ускоренное движение в центр под воздействием сил скалярной гравитации. Под воздействием силы классической гравитации образуются звезды, галактики и их объединения. Частицы обычной материи не вступают во взаимодействие с полевой материей. Упрощенно элементарную частицу в этом процессе можно представить как клубок ниток, увеличивающий массу наматыванием нити при движении в центр, и наоборот – уменьшающий массу/энергию, разматывая нить при движении от центра к границе Вселенной. Кратко цикл Вселенной можно описать так: ускорение материи до скорости света → трансформация E=M*C^2 → замедление полевой материи до минимальной скорости → трансформация M=E/C^2 → ускорение материи до скорости света → трансформация E=M*C^2 и т.д. Каждая элементарная частица повторяет замкнутый путь по диаметру Вселенной. По своей сути это маятниковое движение материи Вселенной. В отличии от теории Большого взрыва, такая модель обеспечивает наблюдаемое равномерное распределение материи.
Если материя в центре Вселенной переходит в энергетическую форму в соответствии с законом А. Эйнштейна E = M*C^2, то в соответствии с законом Хаббла
C=H(0)*R, где
C – скорость света;
H(0) = 2,2*10^-18 (1/сек);
R – радиус Вселенной.
Тогда R = C/H(0). R = 1,36*10^28 см = 14,3*10^9 св. лет.
Таким образом «расстояние Хаббла» обретает физический смысл в сферической Вселенной.
Определяем массу Вселенной. Для скалярной гравитации
H(0)^2 = G*M/R^3 (ф.8).
В соответствии с законом Хабла
H(0) = C/R (ф.9).
Сравнивая (ф.8) и (ф.9), получаем:
G*M/R^3 = C^2/R^2,
соответственно
M = C^2*R/G (ф.10).
Формула (ф.10) является уравнением Вселенной. Вычисляем:
M = 1,83*10^56 г.
Из формулы E = M*C^2 находим энергию Вселенной:
E = 1,63*10^77 г см^2/сек^2 (эрг).

Обобщим результаты анализа:
– Вселенная имеет форму сферы;
– материя формируется на границе Вселенной и под воздействием скалярной гравитации движется с ускорением в центр Вселенной;
– движение материи в центр Вселенной подчиняется закону всемирного тяготения для скалярной гравитации g = G*M*r/R^3;
– скорость материи равная скорости света – условие трансформации материя → энергия;
– скорость энергии равная нулю – условие трансформации энергия → материя;
– материя – временное состояние энергии;
– ускоренное движение материи в центр Вселенной может быть представлено как сужающийся поток галактик;
– галактики в сужающемся потоке удаляются друг от друга по радиусу Вселенной;
– в гравитационной постоянной отражены главные параметры Вселенной – радиус, масса и скорость света;
– зная радиус Вселенной и место Земли на нем, можно создать глобальную систему координат Метагалактики. В такой системе отсчета Вселенная будет выглядеть как рациональная и гармоничная материальная структура, заключенная в сферический объем.

Параметры Вселенной:
– уравнение Вселенной M = C^2*R/G;
– радиус Вселенной R = 1,36*10^28 см = 14,3*10^9 св. лет;
– масса Вселенной M = 1,83*10^56 г;
– энергия Вселенной E = 1,63*10^77 г см^2/сек^2 (эрг);
– средняя плотность Вселенной ρ = 1,7*10^-29 г/см^3.

Конечно, принятие этой модели влечет за собой грандиозные изменения в представлении многих физических процессов. Оказывается, многие константы вовсе и не константы, если говорить про элементарные частицы; зверинец из неведомых зверушек типа инфлатонов и прочих домыслов остается за бортом; варианты с инфляцией, струнами, охлаждающейся Вселенной и одинокий Млечный Путь в пустом космосе придется забыть; и много чего еще. Короче, полная катастрофа для официальной науки.

Ну и, конечно, напрашивается к полученной массе Вселенной добавить массу полевой материи, находящейся в объеме Вселенной, но не взаимодействующей с обычной материей. Получаем 2М= 3,66*10^56 г, вспоминаем Шварцшильда и хватаемся за голову: «Мы живем внутри черной дыры!»

scalar_gravi, без новой сущности "полевая форма материи" не обошлось! Зато избавились от понятия "сингулярность :-)
Упоминая Эйнштейна и его знаменитую формулу эквивалентности массы и энергии, вы забыли учесть его же другую формулу об увеличении инертной массы и растягиванию времени при приближению к скорости света с вытекающими отсюда последствиями для наблюдателей как ближе, так и дальше от "центра".
Про объяснение наличия "реликтового" фона уже не спрашиваю. Но вот про среднюю плотность спросить придётся:
Согласно НАБЛЮДАТЕЛЬНЫМ данным средняя плотность барионной материи 0.5 бариона/м^3 или 8,36*10^-31 г/см^3, что в ДВАДЦАТЬ раз меньше вычисленных вами значений! ?
Ну и если вспомнить про открытие гравитационных волн и подтверждение тем самым РАСТЯЖЕНИЕ пространства под действием гравитации, а очень сильная гравитация может растянуть пространство ну очень сильно (вплоть до бесконечности) и применить ваше представление о сферической вселенной, то как раз и получиться подобное представление, только не с осцилляцией "материя -- полевая форма -- материя" но с простым падением к центру удалённому в бесконечность и добавлением материи извне, т. е. к чёрной дыре, в которой мы и наша вселенная находимся :-)

Ну и кстати: не пересекались где-либо с пользователем под ником "Athenskaya" -- она исповедует похожие идеи?

Еще пара мыслей на сегодня и умолкаю:
– мы не можем говорить о возрасте Вселенной, а только о возрасте материи в данной точке ее пути к центру;
– то, что назвали «гравитационными волнами» – совсем другое явление;
– раз уж мы как наблюдатели были вынуждены ввести понятие «время», то с принятием модели сферической Вселенной для некоторых расчетов можно ввести понятия «скалярное время» и «тензорное время». Конечно, для частицы, просто стремящейся от периферии к центру, это не имеет значения, но забавно – две стрелы времени, как бы перпендикулярные друг другу.

Позвольте позже продолжить беседу - уже поздно у нас тут.

А Центр где?

Otzzi, ТС сдулся, начал за здравие, но сил не хватило :-)

Леонид, по-моему - это ухудшенная версия Гравитэйшена :-) Длинный набор логически не связанных фраз и терминов.

Да нет! ("Велик могучий русский языка") Хотя и не жизнеспособная, но идея есть -- качели материя/излучение. Всё лучше, чем просто словоформа "гравитирующая самопознающая материя" :-)