Teoria powstania 5-wymiarowego Wszechświata Teoria czarnej materii i czarnej energii we Wszechświecie 4-wymiarowym Teoria czarnych dziur

Transkrypt

1 Teoria powstania 5-wymiarowego Wszechświata Teoria czarnej materii i czarnej energii we Wszechświecie 4-wymiarowym Teoria czarnych dziur Dr Grzegorz Hoppe

2 Założenia wstępne 1. Idźmy najprostszą drogą myślenia, opierając się tylko na logice, matematyce (jako jedynych nauk formalnych) oraz tych prawdach (teoriach) dotyczących fizyki, co do których nie posiadamy najmniejszych wątpliwości. 2. Nie rozpoczynajmy istnienia naszego Wszechświata od TEGO (czegoś), czego istnienia nie możemy (nijak) wytłumaczyć ani pojąć rozumem. 3. Wszechświat nie jest bardziej skomplikowany, niż jest to niezbędne do jego istnienia (i tego wszystkiego co możemy zobaczyć ).

3 Co wiemy na pewno Ze szczególnej teorii względności Alberta Einsteina wynika, że: E 2 = p 2 c 2 +m 2 c 4 ; czyli w spoczynku dla p=0, mamy E 2 = m 2 c 4 E = ± mc 2 (teoretycznie istnieje energia ujemna) Wszystkie znane nam cząstki elementarne mają swoje odpowiedniki w antymaterii (antycząstki), które różnią się od nich tylko znakiem ładunku elektrycznego (można powiedzieć, że są ich lustrzanym odbiciem)

4 Co wiemy na pewno Prawo Hubble a podstawowe prawo kosmologii obserwacyjnej, wiążące odległości galaktyk r z ich tzw. prędkościami ucieczki v (których miarą jest przesunięcie ku czerwieni ). Prawo Hubble a (obowiązujące lokalnie) można również wywnioskować na gruncie ogólnej teorii względności przy założeniu, iż Wszechświat jest jednorodny i izotropowy. Ekspansja jest wówczas opisana równaniem Friedmanna. Oprócz efektu związanego z ruchem galaktyk, zmiana długości fali elektromagnetycznej docierającej z odległości kosmologicznych jest powodowana również rozszerzaniem się samej przestrzeni. Nie istnieje więc wątpliwość, co do faktu że wszechświat się rozszerza.

5 Hipotezy Teza I: Nasz obserwowalny wszechświat jest jednym z czterech 4-wymiarowych wszechświatów, które wspólnie tworzą uniwersum 5-wymiarowe. Wymiar czasu ma charakter ciągły, czyli nie istnieje t p czas Plancka. Teza II: Czarna energia oraz czarna materia to energia i materia należąca do innego z pozostałych trzech 4-wymirowych wszechświatów do którego nie mamy dostępu, ale których istnienie możemy doświadczać, poprzez oddziaływanie energii i materii naszego wszechświata z energią i materią innego wszechświata. Żadna energia ani materia nie może się przedostać przez granicę pomiędzy tymi wszechświatami, dlatego są dla nas niewykrywalne. Teza III: Czarne dziury są powszechnymi obiektami w kosmosie i jednocześnie niezbędnymi dla istnienia galaktyk.

6 Założenia 1. Zasada (prawo) entropii jest prawdziwa (Entropia jest miarą stopnia nieuporządkowania układu i rozproszenia energii. Według II zasady termodynamiki każdy układ izolowany dąży do stanu równowagi, w którym entropia osiąga maksimum) 2. Wyrażenie E = ± mc 2 jest prawdą 3. Nasz Wszechświat naprawdę istnieje i jest realny

7 Początek Nicość (nie ma definicji, jest dopełnieniem wszystkiego, a więc nie może istnieć). Czymś pierwotnym musiała być pusta, bezwymiarowa przestrzeń. Naszymi zmysłami postrzegamy, że istnieje 4-wymiarowy (trzy wymiary rzeczywiste puls wymiar czasu) wszechświat, w którym jest materia i energia.

8 Pierwotne zdarzenie Założenie: W pierwotnym zdarzeniu powstały dwie 4-wymiarowe czasoprzestrzenie (przestrzeń P i anty-przestrzeń (-P)), w których jeden z wymiarów jest wymiarem wspólnym, i jest nim wymiar czasu. Jako pierwotne zdarzenie możemy rozumieć zarówno współcześnie reprezentowany pogląd o Wielkim Wybuchu, jak i przyjąć, że było to rozerwanie pierwotnej przestrzeni, a także jako akt kreacji Wszechświata. Autor jest zdania, że jest to kwestia niepoznawalna i pozostanie zagadnieniem filozoficznym, a nie naukowym.

9 Pierwotne zdarzenie - rozerwanie pierwotnej przestrzeni Przestrzeń P Energia E Przestrzeń (-P) Energia (-E) P + (-P) = 0, E (-E) = 0

10 Po pierwotnym zdarzeniu Po pierwotnym zdarzeniu musiało dojść do wypełnienia powstałych nowych przestrzeni energią. Przy czym wartości bezwzględne sumy energii przestrzeni (E) i sumy energii anty-przestrzeni ( E) muszą być sobie równe. Zgodnie z zasadą entropii rozkład tej energii musiał dążyć do stanu najniższego możliwego poziomu energetycznego. Cały Wszechświat musiał być jednak bardzo energetyczny i odpowiednio dużymi fragmentami niejednorodny, tak aby miał dostatecznie dużo czasu na powstanie wszystkich kolejnych jego cząstek (elementarnych), niezbędnych do tego, aby mogło istnieć to co obecnie obserwujemy.

11 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Na podstawie doświadczalnie potwierdzonego istnienia antymaterii, która posiada lustrzaną strukturę i lustrzane właściwości materii, mamy prawo wnioskować, że powinna istnieć przestrzeń lustrzana w stosunku do naszej (-P). W takim razie powstały co najmniej dwie 4-wymiarowe przestrzenie lustrzane. Jedna wypełniona materią i energią, a druga antymaterią i energią ujemną.

12 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Jeżeli jednak powstały tylko dwie 4-wymiarowe przestrzenie, to muszą one być nieskończone, albo ograniczone. Gdyby były nieskończone (nieograniczone), to nie byłoby prawa Hubble a. W takim razie są ograniczone, czyli powstała przestrzeń 5- wymiarowa. Musimy więc przyjąć, że powstało 5-wymiarowe uniwersum. Z zasad matematyki i logiki musi ono mieć 4 wymiary wewnętrzne, a z tego wynika, że musiały powstać nie dwie, a cztery, odrębne, 4-wymiarowe przestrzenie.

13 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Biorąc jednak pod uwagę, że te uniwersa muszą być pomiędzy sobą odpowiednio lustrzanymi odbiciami, a wszystkie się łączą w jedno 5- wymiarowe uniwersum (a takie połączenie wymusza również istnienie odpowiednio lustrzanych przestrzeni 3-wymiarowych), to musiały powstać po dwa identyczne uniwersa 4-wymiarowe P i dwa ich lustrzane odbicia (-P). Oznacza to również, że granicami łączącymi uniwersa 4-wymiarowe między sobą są uniwersa 3-wymiarowe (pamiętajmy, że jednym z wymiarów w przypadku każdego uniwersum jest czas). Czyli należy zrobić korektę założenia: Powstały cztery uniwersa 4-wymiarowe, tworzące łącznie uniwersum 5-wymiarowe.

14 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Przestrzeń P1 Energia E1 Przestrzeń (-P1) Energia (-E1) Przestrzeń (-P2) Energia (-E2) Przestrzeń P2 Energia E2

15 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Cztery uniwersa 4-wymiarowe zanurzone w uniwersum 5- wymiarowym, to hipersfera o promieniu r. Musimy w takim razie przeprowadzić rozważanie, czy nie powstało także uniwersum wyższego, czyli 6-stopnia. Jeżeli powstało uniwersum 6-wymiarowe, to musiało też powstać pięć uniwersów 5-wymiarowych. Jednak z założenia te pięć uniwersów 5- wymiarowych musiałoby być swoimi lustrzanymi odbiciami tworząc uniwersum 6-wymiarowe. Tu jednak znajdujemy zaprzeczenie, bo nieparzystość ilości uniwersów 5-wymiarowych stoi w sprzeczności z zasadą parzystości (lustrzaności przestrzeni). W takim razie skoro nie mogło powstać 6-wymiarowe uniwersum z wcześniej określonymi właściwościami uniwersów niższego rzędu, to nie mogło też z zasad logiki powstać uniwersum żadnego innego jeszcze wyższego rzędu.

16 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Konsekwencją tego wywodu jest konieczność przyjęcia, że wielkość r jest nieskończona lub dąży do nieskończoności. Ewentualnie można założyć, że jest skończone i ograniczone nicością, co jest tym samym, bo uniwersum 5-wymiarowe nie może mieć żadnego ograniczenia (poza nicością lub przestrzenią wyższego wymiaru). To oznacza również, że r może ulegać ciągłemu powiększaniu się.

17 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Czym jest uniwersum 5-wymiarowe, zawierające cztery 4- czterowymiarowe uniwersa? Obiektem geometrycznym, w którym wszystkie obiekty niższego rzędu i on sam mają jeden jedyny punkt wspólny. Skoro jednak wymiar czasu ma być wspólnym wymiarem dla wszystkich uniwersów jednocześnie, to musi on być tym punktem wspólnym. Punkt, z założenia nie posiada wymiaru fizycznego (nie możemy określić jego wielkości), więc wymiar czasu musi mieć charakter ciągły, a nie ziarnisty, i w takim uniwersum nie może istnieć czas Plancka t p.

18 Przestrzenie 4 wymiarowe w 5-wymiarowym Wszechświecie Własnością krzywizn (płaszczyzn) Gaussa zgodnie z Theorema Egregium Carla Friedricha Gaussa jest ich wewnętrzność, czyli ich inny kształt w zależności od tego, z której strony na nie patrzymy. Oznacza to, że pierwotny warunek lustrzaności uniwersów znika natychmiast po ich powstaniu (po pierwotnym zdarzeniu), gdyż każdy podział takich przestrzeni jest podziałem lustrzanym. Jedynym warunkiem tej pierwotnej symetrii pozostaje równomierny (ilościowo) rozkład energii we wszystkich uniwersach, czyli w każdym z nich powinno być po 25% wartości bezwzględnej (obecnie szacuje się, że brakuje nam 85%), sumy wartości bezwzględnych wszystkich uniwersów razem (bezwzględność ze względu na dodatniość i ujemność energii w lustrzanych uniwersach).

19 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata (ujęcie matematyczne) P1 + P2 + (-P1) + (-P2) = 0 E1 + E2 + (-E1) + (-E2) = 0 25 % E wszechświata = E1 = E2 = -E1 = -E2 r ; dla chwili tn, r = rn G1, G2, G3, G4 granice między przestrzeniami P (to płaszczyzny zespolone - płaszczyzny Gaussa)

20 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata (ujęcie matematyczne) Wymiary: B r A T(0,0,0,0,0) C D

21 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata (ujęcie matematyczne)

22 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata (ujęcie matematyczne)

23 Powstanie 5 wymiarowego Wszechświata Skoro wiemy, że wymiar czasu jest jednym jedynym punktem wspólnym wszystkich przestrzeni i jest wymiarem zredukowanym do punktu, to dla uproszczenia dalszych rozważań, wymiar czasu możemy pominąć, jako wymiar zredukowany (lub wewnętrzny) i w dalszych rozważaniach przyjąć, że mamy do czynienia z uniwersum 4-wymiarowym składającym się z czterech uniwersów 3-wymiarowych. Geometrycznie taki obiekt będzie hipersferą (torusem) o promieniu r, a ściany wewnętrzne (rozdzielające uniwersa 3-wymiarowe) to krzywizny (płaszczyzny) Gaussa (płaszczyzny zespolone). Tak więc wewnątrz każdej z przestrzeni 3-wymiarowej, mamy krzywiznę (płaszczyznę) Gaussa na ścianach rozdzielających przestrzenie 3- wymiarowe pomiędzy sobą nawzajem. Dodatkowo jeżeli r =, to będziemy mieli sfery Riemanna (płaszczyzna zespolona domknięta). Jeżeli natomiast r dąży do to mamy do czynienia z kosmiczną inflacją przestrzeni (fakt potwierdzony).

24 Przestrzeń 5-wymiarowa P ( A x B x C x D x T )

25 Przestrzenie 3 wymiarowe (granice) w 5-wymiarowym Wszechświecie płaszczyzny Gaussa

26 Przestrzenie 3 wymiarowe (granice) w 5-wymiarowym Wszechświecie płaszczyzny Gaussa

27 Czarna materia i czarna energia Jeżeli chcielibyśmy ten opis przenieść na naszą rzeczywistość, znaczyłoby to, że granica z pozostałymi Wszechświatami mogłaby mieć dowolny, możliwy kształt, a w naszym Wszechświecie powinno być 25% łącznej wartości całej istniejącej energii (w wymiarze bezwzględnym). Warto również zwrócić uwagę na ważny fakt, iż w takim Wszechświecie obowiązywałoby prawa liczb zespolonych (urojonych) dla wykonania obliczeń (biorąc pod uwagę jego granicę). Jak zostało wcześniej wykazane granice pomiędzy tak określonymi pojedynczymi Wszechświatami są płaszczyznami Gaussa, które mogą być dowolnych kształtów dla obserwatora z wewnątrz jednego ze Wszechświatów. Granice zbudowane muszą być z płaszczyzn, które nie przepuszczają żadnej energii ani materii, w przeciwnym razie już dawno doszłoby do anihilacji wszystkich Wszechświatów.

28 Czarna materia i czarna energia Gdyby obiekty ograniczone takimi granicami znajdowały się w naszym wszechświecie, to dla nas byłyby one niewidzialnymi płaszczyznami, przez które materia i energia naszego wszechświata mogłaby przemieszczać się tak jak by one nie istniały (nigdy nie dostając się do środka takiego obiektu). Jeżeli przyjmiemy, że wartość promienia r opisanej hipersfery ulega ciągłemu zwiększeniu, to możemy wytłumaczyć zaobserwowane rozszerzanie się naszego uniwersum. Cała współczesna wiedza na temat czarnej materii i czarnej energii jest zgodna z powyższym opisem, w tym przede wszystkim z brakiem możliwości ich zaobserwowania oraz z przypuszczalną ilością materii i energii w naszym wszechświecie, a jej wielkością całkowitą. W świetle tych jak i poprzednich potwierdzonych faktów, należy więc przyjąć, że założenie (2P + 2 (-P)) jest poprawne

29 Atom w 99% to pusta przestrzeń

30 Czarne dziury Powstawanie czarnych dziur jest następstwem powstawania bardzo ciężkich i bardzo gorących obiektów w przestrzeni. Ponieważ struktura materii jest prawie pusta dochodzi do coraz większego ściśnięcia materii w coraz mniejszej przestrzeni. Proces ten kończy się zapadnięciem się cząstek materii powodując, że dotychczasowe przestrzenie pomiędzy poszczególnymi jej elementami zostają wypełnione tylko cząstkami elementarnymi. W wyniku tego procesu stale zwiększa się temperatura takiego obiektu (rośnie jego energia). W momencie kiedy zwiększenie temperatury obiektu osiąga wartość maksymalną (krytyczną) obiekt ten zapada się w sobie (implozja) i przekształca się w czarną dziurę.

31 Czarna dziura kula o maksymalnie możliwym poziomie energii

32 Czarne dziury Czarna dziura to obiekt o kształcie kulistym, bardzo szybko wirujący wokół własnej osi obrotu, składający się cząstek materii o maksymalnie możliwej energii, a co za tym idzie o maksymalnej temperaturze. Fotony trafiające na taką kulę nie mogą przez nią przelecieć bo nie mogą już zwiększyć energii takiej kuli. Z tego względu fotony zwiększają energię materii zewnętrznej (sfery otaczającej kulę), warstwy tego kulistego obiektu, w której są jeszcze elementy materii mogące zwiększyć swoją energię, a w których grzęźnie, oddając swoją energię. Ze względu na fakt, iż poziom energii we wnętrzu czarnej dziury jest maksymalnie możliwym, nie może się z niej wydostać żadna fala energii, która mogłaby być zaobserwowaną z zewnątrz czarnej dziury, jako jej promieniowanie. W wyniku takiego procesu obiekt ten nie odbija żadnych fal i dla nas staje się niewidoczny, a właściwie doskonale czarny (co jest zgodne z obserwacjami).

33 Czarne dziury Na fotony, których droga przebiega niedaleko czarnej dziury, działa oddziaływanie czarnej dziury, które obserwujemy w postaci zakrzywienia się ich drogi. Ponieważ naturalną drogą fotonu jest droga najkrótsza z możliwych, (która jest prostą w przypadku braku wpływu oddziaływań zewnętrznych), to w przypadku zbliżania się ich do obiektu tak masywnego i gorącego, ich droga musi być krzywą, bo jest to wówczas droga najkrótsza z możliwych (obserwowany efekt zakrzywienia światła). Zewnętrzna struktura występująca obok czarnej dziury ma postać wiru materii i energii (fotonów) (dysk akrecyjny), które to z powyżej opisanego powodu stają się powoli częścią każdej czarnej dziury (zostają wchłonięte). Dotyczy to tej części materii, która jest oddalona od czarnej dziury o określoną odległość, będącą wielkością jej oddziaływania. Oczywistym jest, że im czarna dziura jest większa promień jej oddziaływania ulega zwiększeniu.

34 Czarne dziury Ze względu na strukturę budowy czarnej dziury, czyli kuli materii wciągającej w ruchu wirowym materię o niższej energii do swojego wnętrza, posiada ona swoją oś obrotu. Materia krążąca wokół czarnej dziury gromadzi się na jej równiku (i cały czas utrzymuje temperaturę maksymalną energię czarnej dziury). Na jej biegunach tworzą się wiry, które mogą doprowadzać do zetknięcia się powierzchni czarnej dziury z zimną przestrzenią zewnętrzną, co prowadzi do wyrzutu energii i materii z czarnej dziury (dżety). W przypadku wyrzutu części energii czarnej dziury jest on skierowany w kierunku jej osi (jednej z dwóch, bo posiada oczywiście ją po obu stronach). Średnica promienia wyrzutu energii oraz jej zasięg jest zależny od wielkości powierzchni czarnej dziury, która zetknęła się z zewnętrzną zimną przestrzenią. Odbywa się to zgodnie z zasadą entropii (dlatego obserwujemy różne dżety niewielkie i potężne).

35 Czarna dziura dysk akrecyjny i niewielki wyrzut energii

36 Czarna dziura dysk akrecyjny i wielki wyrzut energii (dżet)

37 Czarne dziury Czarne Dziury są obiektami kosmicznymi niezbędnymi do istnienia jakiejkolwiek galaktyki. W centrum każdej galaktyki musi znajdować się najbardziej masywna czarna dziura, która tworzy oś obrotu galaktyki. W każdej galaktyce, w zależności od jej wielkości, może znajdować się dowolna (skończona) ilość czarnych dziur, które wspólnie tworzą strukturę scalającą galaktyki. Jest to warunek niezbędny dla przeciwwagi zasady entropii (inflacja kosmiczna jest powstrzymywana). W przeciwnym wypadku doszłoby do rozproszenia materii galaktycznej i unicestwienia galaktyki. Wszystkie czarne dziury w danej galaktyce oddziałują na siebie nawzajem tworząc wspomnianą strukturę. W przypadku powstania w danej galaktyce czarnej dziury o masie (energii) większej niż dotychczas najbardziej masywna, dochodzi do zmiany osi galaktyki, którą staje się zawsze najbardziej masywna czarna dziura (wszystko jest zgodne z obserwacjami).

38 Istota działania naszego Wszechświata Z obserwowalnego faktu ruchu wszystkich galaktyk wynika konieczność istnienia najbardziej masywnej czarnej dziury naszego uniwersum, która jest jego centrum i osią obrotu całej istniejącej materii i energii, każdego z czterech 4- wymiarowych uniwersów ( pośrodku z punktem T(0,0,0,0,0), ukrytym, wewnętrznym wymiarem czasu). Tak opisana teoria jest zgodna z obserwowaną przez nas rzeczywistością, więc przyjęte założenia muszą być poprawne. Bardzo ważną konsekwencją tej teorii jest konieczność przyjęcia, że czas i przestrzeń mają charakter ciągły, a nie ziarnisty.

39 Istota działania naszego Wszechświata Jeżeli przyjmiemy, że rozerwanie pierwotnej przestrzeni jest naturalną własnością pustej przestrzeni, to w logiczny sposób możemy wytłumaczyć obserwowane fluktuacje kwantowe i całą mechanikę kwantową. Ponieważ takie rozerwania są w sposób oczywisty ograniczone (wielkościowo) istniejącą strukturą wszechświata, to mogą powstać w ich wyniku co najwyżej cztery cząstki elementarne lub kwanty energii, które w sumie mają zerową energię i zerową masę.

40 Taki jest nasz Wszechświat Cała teoria została oparta tylko i wyłącznie na zasadach logiki formalnej oraz matematyki. Jedynymi założeniami było przyjęcie prawdziwości zasady entropii oraz prawdziwości tożsamości energii i masy ( E=mc 2 ). W związku z powyższymi przedstawiona teoria musi być prawdziwa i opisywać naszą rzeczywistość. Jeżeli inna teoria jest z nią sprzeczna to znaczy, że jest fałszywa.

41 Chyba, że to nie nasz Wszechświat Jeżeli tylko wierzymy, że Wszechświat miał jakikolwiek początek, (pierwsze zdarzenie pierwotne rozdarcie przestrzeni, wielki Wybuch czy akt stworzenia), które doprowadziło do tego co obserwujemy (czyli odrzucimy hipotezę, że nasz wszechświat istnieje od zawsze), to opisany przeze mnie 5 wymiarowy Wszechświat musiał, tak czy tak powstać, chyba, że moja teoria ma lukę logiczną. Jeżeli musiał powstać, to musi istnieć. Pytanie jest tylko, czy to nasz Wszechświat, czy też nie? (a my żyjemy w innej konstrukcji Wszechświata). W takim razie musimy się zastanowić co przemawia za tym, że to jednak nasz Wszechświat (czy mamy za mało faktów już zaobserwowanych?). Gdyby to nie był jednak nasz Wszechświat to musimy też przyjąć, że były co najmniej dwa pierwotne zdarzenia (różne). A czy mogą istnieć dwa różne pierwotne zdarzenia?

42 Dziękuję za uwagę