Петр Путенихин
Уравнения движения в расширяющейся Вселенной
В этом случае параметр H(x) не является чётко выраженной функцией времени, а значение интеграла после его вычисления просто обозначается, именуется в дальнейшем как функция H(t). Вид функции H(t) отличается от вида функции H(x), именовать которую параметром Хаббла вряд ли уместно.
В космологии вместо реальных, физических скорости и удалённости используются соответствующие наблюдательные параметры – яркость удаленной галактики и её красное смещение. Яркость является математически тождественной величиной для удалённости. Определяя яркость стандартной свечи – сверхновой типа Ia, получают точное значение её удалённости. Чем ярче звезда, тем она ближе к нам. Второй параметр – красное смещение в точности соответствует скорости, с какой галактика удаляется от нас: чем больше смещение, тем выше скорость удаления. Иначе говоря, фактически в законе Хаббла присутствуют не скорости и расстояния, а красные смещения и яркости. Главным основанием для утверждений об ускоренном расширении Вселенной как раз и стал тот факт, что яркость дальних сверхновых типа Ia оказалась ниже, чем это должно следовать из закона Хаббла.
2. Закон Хаббла в физике Ньютона
Следует отметить, что закон Хаббла, полученный в формализме общей теории относительности, может быть выведен и средствами физики Ньютона. В интернете и в литературе нередко приводится условная иллюстрация расширения пространства на примере резинового шара с наклеенными на него монетками-галактиками. Раздувание шара приводит к тому, что расстояние между монетами возрастает, причём каждая из них может считать себя центром, от которого удаляются все остальные.
Используем эту аллегорию для получения закона Хаббла без использования уравнений общей теории относительности. Действительно, резиновый шар – вполне реальный физический объект, к которому применимы все положения физики Ньютона.
Вырежем из этого шара достаточно большого размера, диаметра узкую полосу, шнур с монетами-галактиками. Закрепим один конец полосы, то есть, формально перейдём в систему отсчёта галактики, находящейся на этом конце шнура. Галактику на противоположном конце начнём оттягивать, растягивая полосу. Запишем уравнение для постоянной или средней скорости этой движущейся галактики следующим образом:
Или инверсно:
Замечаем, что эти уравнения описывают также и скорость движения каждой точки шнура, галактики. Если, например, галактика-монета находится ровно посредине шнура, то и её скорость также будет в 2 раза меньше, чем у галактики на его конце. Следовательно, уравнение будет иметь такой же вид:
Уравнение можно переписать в более общем виде, тогда они будут верны и для мгновенной скорости, изменяющейся во времени:
Теперь все переменные в уравнении являются функциями от времени. В таком виде уравнение означает, что в любой момент времени t скорость тела на расстоянии r от начальной, неподвижной точки равна v. Если обозначить величину справа через H, то получим уравнение для дистанций, тождественное уравнению ОТО (1):
Преобразуем полученное уравнение Ньютона в обычное дифференциальное уравнение, как это сделали для уравнения ОТО:
Это уравнение Ньютона имеет такое же простое решение, которое в точности совпадает со стандартным законом Хаббла для расстояний:
То есть, известный релятивистский закон Хаббла является одновременно и рядовым законом физики Ньютона для найденного закона увеличения расстояний между объектами, закреплёнными на растягиваемом резиновом шнуре:
С учётом этого можно дать этому закону другое, более общее название – закон Ньютона-Хаббла. В физике Ньютона этот закон можно назвать законом растяжения резинового жгута или пружины. Если край жгута вытягивается с некоторой, в частности, переменной скоростью, то величина скорости каждой точки жгута пропорционально её удалённости от неподвижной точки, точки крепления. В традиционном законе Хаббла роль жгута исполняет пространство-время.
3. Закон Хаббла в философии
Анализируя релятивистский и ньютоновский законы Хаббла, можно обнаружить более фундаментальное описание истории расширяющейся Вселенной в рамках философии диалектического материализма, формирующее непротиворечивый механизм расширения пространства.
Здесь мы обязаны вспомнить довольно спорное высказывание одного известного физика примерно такого вида: там, где начинается философия, физика заканчивается. Однако то, что во фразе названо физикой, по мнению одного из интернет-авторов является "мифофизикой". Другой великий астрофизик пошёл ещё дальше, заявив, что философия мертва. Однако отказ от философского надзора неизбежно ведёт к таким открытиям, как кротовые норы, нелокальность, переходы между измерениями, Большой Взрыв и машины времени, которые мы однозначно относим к мистическим, или, в лучшем случае, к загадочному промыслу Творца.
В этой физико-философской модели Основой, первоосновой всего Сущего, Бытия является одна единственная субстанция: вечная и бесконечная Материя. Хотя "материя" и переводится как "вещество" мы рассматриваем их как две разные субстанции, категории.
Материя несотворима и неуничтожима, безгранична и бесконечна, при этом она сплошная, неразрывная, не дискретная, поскольку иначе следовало бы допустить существование чего-то ещё, заполняющего промежутки между дискретами Материи. Из этого сразу же следует вывод, что ни пространство, ни время как таковые, как некие субстанции изначально не существуют.
Только Материя обладает фундаментальным качеством – существовать. Всё прочее является её свойствами, характеристиками, атрибутами. Существование Материи проявляется в её способности изменяться или, тождественно, двигаться, взаимодействовать.
На одном из этапов своего развития, изменения Материя перешла в одну из своих бесчисленных форм – вещественную, что и проявилось как наша Вселенная. Непрерывные изменения в этой её форме, вещественной, одной из её бесчисленных форм, мы воспринимаем как течение времени. С другой стороны изменчивость материи проявляется в её локальных неоднородностях, что, в свою очередь, воспринимается нами как пространство.
