Игра с черными дырами и теориями относительности.

             В своих рассуждениях я буду использовать термин свет и скорость света - С. Это дань традиции и имеет свой целью не заставлять читателя, без особой на то необходимости, менять представление о вселенной. Правильней надо говорить о скорости распространения взаимодействия. Еще я хочу напомнить читателям что ни силы, ни скорости, ни гравитации (ни температуры, ни давления, ни энтропии и т.д.) в природе не существует. Это все лишь математические термины, которые позволяют нам создавать в своем сознании модель окружающего мира более или менее адекватные наблюдаемой картине и во многом зависят от системы координат в которых рассматриваются физические процессы.

            Неограниченная скорость взаимодействия приводит к бесконечности. Изучать свойства бесконечности, в физическом смысле, конечным объектам (к коим я себя причисляю) мне представляется невозможным. Хотя использовать в математических целях (для моделирования) вполне допустимо. Простейшие примеры применение такой сингулярности для расчетов и моделирования это использование нуля, отрицательных и мнимых чисел.

            Предположим, что скорость взаимодействия тел ограничена и посмотрим что это означает для обитателей такой вселенной. Основной закон такой вселенной - наличие горизонта событий (ГС). Предлагаю рассмотреть два случая наблюдения горизонта событий.

            1. Наблюдатель А покоится и от него со скоростью С во все стороны распространяется геометрическая сфера называемая горизонтом событий ГС. Это совершенно не означает что за ГС нет материи, а лишь то что события происходящие за ГС не могут повлиять на наблюдателя А. В качестве влияния можно рассматривать и информацию т.к. информация распространяется (передается) с помощью вещественного носителя. Такой ГС я назову - пространственный ГС.

            1.1. Рассмотрим этот случай в другой системе координат. Для этого мы систему координат свяжем с точкой на поверхности ГС. Это можно сделать по тому что эта точка равномерно и прямолинейно удаляется от наблюдателя А и мы не можем достоверно сказать кто из них двигается. В этой системе картина будет следующая наблюдатель А удаляется от центра координат со скоростью света и находится на ГС. Такой ГС я назову - скоростной ГС.

            Вывод: Оба случая 1. и 1.1. инварианты и равноправны. Для построения модели вселенной можно использовать любую из этих систем координат. Координата (расстояние) в случае 1. вполне может быть заменена на скорость в случае 1.1. и это зависит только от выбора системы координат.

            2. Имеются два наблюдателя. Наблюдатель А находится на некотором расстоянии от черной дыры и наблюдатель Б который находится на поверхности сферы Шварцшильда (СШ) черной дыры. Координаты СШ черной дыры будут зависеть от места расположения (координат) наблюдателя А. Если наблюдатель А уронит контрольный предмет на черную дыру, то в районе СШ скорость его сравняется с С и он покинет горизонт событий наблюдателя А. (скоростной ГС)

            2.1. Если наблюдатель Б находящийся на СШ черной дыры отправит контрольный предмет со скоростью С в направлении наблюдателя А который будет тормозится гравитационным полем, то по достижении им наблюдателя А скорость контрольного предмета упадет до нуля и он начнет падать обратно. Таким образом наблюдатель А находится на горизонте событий образованным гравитационным полем черной дыры. Такой горизонт событий я назову - гравитационный ГС.

            Вывод: Оба случая 2. и 2.1. инварианты и равноправны. Скорость в случае 2. вполне может быть заменена на гравитацию в случае 2.1. и это зависит только от выбора системы координат.

            Если координату можно заменить скоростью, а скорость гравитацией, без потери инвариантности при переходе от одной системы координат к другой, то и гравитацию можно заменить координатой без потери инвариантности.

            Свободный переход от одной величины к другой, через отношение к ГС, означает их связь между собой, а это в свою очередь означает наличие свойства объединяющего их вместе. В этом случае координата, скорость, гравитация есть разные проекции одного и того же свойства (сущности) в наш физический мир. Прошу также обратить ваше внимание на то, что количество свойств соответствует количеству пространственных измерений в нашей вселенной.

            Прежде чем приступить к дальнейшим рассуждениям, я предлагаю рассмотреть еще четыре случая.

            3. Наблюдатель А находится на пространственном ГС у наблюдателя  Б, а наблюдатель В находится на пространственном ГС у наблюдателя Б. Причем все три наблюдателя А, Б, В находятся на прямой линии.  В этом случае наблюдатели А и Б как и Б и В связаны взаимодействием, а значит и причинно-следственными связями. Но одновременно А и В находятся за горизонтом событий и не связаны взаимодействием, а значит и причинно-следственной связью.

            4. Наблюдатель А находится на пространственном ГС у наблюдателя Б, а наблюдатель В находится на скоростном ГС на поверхности сферы Шварцшильда (СШ) черной дыры. Причинно-следственная связь между наблюдателями А, Б и В полностью соответствует предыдущему примеру.

            5. Наблюдатель А находится в пространстве в районе черной дыры, наблюдатель Б находится на скоростном ГС (СШ черной), наблюдатель В находится на поверхности черной дыры. Надо сказать что контрольное тело падая к поверхности черной дыры от наблюдателя Б достигнет поверхности черной дыры, а значит и наблюдателя В двигаясь со скоростью света. Наблюдатель В находится на скоростном ГС наблюдателя Б, а наблюдатель Б на гравитационном ГС у наблюдателя В. Причинно-следственная связь между наблюдателями А, Б и В полностью соответствует предыдущим двум примерам.

            6. От наблюдателя Б, в противоположных направлениях, стартуют два наблюдателя А и В. Через определенное время наблюдатели А и В достигнут скорости половины С относительно наблюдателя Б. Тогда наблюдатели А и В будут находится на границе скоростного ГС друг у друга. При дальнейшем увеличении скорости они не смогут взаимодействовать друг с другом т.к. прекратится взаимодействие и в месте с ним причинно-следственная связь. (неверно снимается автором)

            Учитывая, что нет никакой принципиальной разницы между пространственным, скоростным и гравитационным ГС, наблюдатели А, Б, В не смогут отличить какой ГС перед ними находится. Просто каждый наблюдатель заключен в горизонт событий и наблюдает (видит) окружающую его вселенную абсолютно одинаково, инвариантно. Все законы природы действуют абсолютно одинаково во всех вселенных, но их разделяет скорость взаимодействия и как следствие причинно-следственная связь.

            Этот мысленный эксперимент показывает, что достижение скорости света абсолютно тривиальная задача и не требует ни каких бесконечных затрат энергии и массы. Никаких физических преград в преодолении скорости света нет, просто разогнать предмет находящийся на ГС невозможно в силу того, что просто невозможно к нему приложить усилие (взаимодействие) в виду ограниченности скорости взаимодействия, но изменив свои параметры координату, скорость или гравитационные параметры, добавив после этого скорости предмету (посредством взаимодействия) и вернувшись к исходным параметрам мы обнаружим, что предмет покинул вселенную (скрылся за горизонтом событий). А можно поступить еще проще. Надо придать релятивистскую скорость предмету, а затем начать двигаться в другую сторону набрав таким образом недостающую скорость. Вариант с встречи двух встречно направленных пучков со скоростью больше половины С также приведет к разрыву причинно-следственных связей между ними со своим скоростным ГС. Это причины появления античастиц в нашей вселенной.

            Опираясь на мысленные эксперименты 1 - 5 (изменено) можно сказать, что наблюдатели инвариантны по отношению к ГС, но отличаются друг от друга наблюдаемыми свойствами (массой, размерами, скоростью), несмотря на одинаковые свойства наблюдателей в начале эксперимента. Полагая что это одно и тоже свойство только видимое с разных сторон, предлагаю ввести еще одну четвертую пространственную координату за счет изменения положения на которой эти свойства будут выглядеть как проекции.

            Для простоты создания модели вселенной и переходу к привычной для нас геометрии пространства, вместо четырехмерной геометрии нашей вселенной, я предлагаю использовать плоскость вместо пространства, а одну из трех пространственных координат использовать как заменитель четвертой координаты о которой говорилось выше.

            Сверните из плоскости сферу (замкнутую поверхность) и разместите на ней двух плоских наблюдателя А и Б в самой нижней точке. Предположим, что один наблюдатель Б отправился в путь по прямой. Не смотря на то, что он полностью сохраняет свою геометрию, проекция наблюдателя Б на плоскость наблюдателя А, а наблюдатель А считает поверхность под его ногами плоской т.к. ничего не знает о третьей (для нас четвертой) координате, уменьшается в направлении движения. С точки зрения наблюдателя Б наблюдатель А (правильнее сказать проекция) уменьшается в размерах по  направлению движения. При достижении вертикального участка (граница первой и второй четверти) оба наблюдателя будут выглядеть друг для друга как отрезки (как сингулярности). Уважаемый читатель понимает что никакого реального изменения окружающих вселенных этих наблюдателей не произошло, а то что они наблюдают это всего лишь "оптический" обман.

            Например не понимая физической природы тяготения, в свое время у обывателей вызывало недоумение, почему вода из верхней части Земли не стекает на нижнюю. И как могут ходить вверх ногами люди на обратной стороне Земли. А вопрос был лишь в том что они использовали декартову систему координат вместо полярно. Физические законы в них выглядят по разному. Но нет ошибки ни в той ни в другой системе координат, просто законы в них выглядят по разному нельзя формулы из одной системы использовать в другой. Подобно этому заблуждению люди считают что сингулярность не достижима, что бесконечные массы и энергии уничтожат вселенную.

            Фиксированной точки сингулярности нет. Если бы путешествие началось из другой точки сферы, то и точка сингулярности находилась бы в другом месте. Вспомним пожалуйста тот факт, что в нашей вселенной расстояния до ГС (СФ) зависит от взаимного расположения наблюдателей. Это полностью соответствует нашей упрощенной двух-трех мерной модели вселенной.

            Дальнейшее движение наблюдателя Б приведет к выворачиванию его проекции Для наблюдателя А "наизнанку". Не смотря на то, что наблюдатель Б будет продолжать движение вперед его проекция на плоскость наблюдателя А будет двигаться назад. Это в наших представлениях означает разрыв причинно-следственных связей (движение в обратном времени). С точки зрения наблюдателя А сначала будет наблюдаться следствие, а за ним причина. Реального изменения свойств вселенных окружающих наблюдателей нет. Это всего лишь иллюзия и она одинакова с точки зрения любого наблюдателя.  После подхода наблюдателя к следующему вертикальному участку оба наблюдателя сожмутся в отрезки (по мнению противоположной стороны) и вывернувшись наизнанку начнут сближение со стороны противоположной начальному направлению (вектор движения сохранился) . Абсолютно ни что не мешает наблюдателю Б развернутся и вернуться обратно через ГС, где он оторвался от вселенной наблюдателя А. Также ничего не запрещает ему сместится по "широте" и выйти по другому меридиану. Если наблюдатель А, за время нахождения наблюдателя Б в верхней полусфере, переместится на какое-то расстояние то и "экватор" и координаты входа наблюдателя Б во вселенную А переместятся по поверхности сферы. Эта система полностью инвариантна относительно наблюдателей и оставляет вселенные наблюдателей А и Б быть абсолютно одинаковыми не смотря на их видимые различия при удалении друг от друга. Такое объяснение не порождает ни каких парадоксов наподобие  эффекта близнецов. Парадоксы это неинвариантность систем координат. Часы у наблюдателей А и Б после встречи, не важно в какой токе верхней или нижней полусферы они встретятся, будут показывать абсолютно одинаковое время.

            На этой стадии рассуждений можно уже применить полученные знания к описанию наблюдаемых эффектов. Так красное смещение в спектре удаленных объектов не обязательно объяснять влиянием реальной скорости объектов, а можно объяснить мнимым движением. Большие массы, большие светимости удаленных объектов близких к ГС также могут быть мнимыми. Так любое тело при падении на черную дыру при подходе к ГС (СШ) должно иметь огромную наблюдаемую массу и другие экстраординарные свойства.

            Теперь в свете новых представлений о строении вселенной, попробуем представить ее эволюцию. Предположим что в какой-то "момент" времени возникла очень маленькая вселенная. Понятие момент условно т.к. время еще не существует да и наличие скорости среди трех параметров заставляет думать, что время в нашей вселенной ведет себя как обычная пространственная координата. При малых размерах вселенной, расстояния до горизонта событий очень мало, а значит простая элементарная частица попавшая в такую вселенную должна обладать невероятно большой мнимой массой. По мере удаления скоростного ГС от условного центра молодой вселенной размер и масса частиц находящихся в центре должна уменьшаться. Только частицы проникающие через ГС должны благодаря повороту вокруг четвертой координаты или мнимой скорости должны обладать внушительными параметрами. Это свойство вселенной, я бы назвал ГС линзой. Как и у обыкновенной линзы малый размер означает большое увеличение. В самой же вселенной этот процесс выглядел бы как взрыв из сверхплотного вещества. С последующим удалением пространственного ГС от точки образования вселенной плотность вещества в центре новой вселенной должна снижаться, но одновременно должно увеличиваться количество материи находящейся внутри вселенной за счет проникновения все новых и новых объектов через ГС. По мере накопления реальной массы во вселенной увеличивается  ее гравитационное взаимодействие и при достижении критичной массы при сохранении средней плотности сворачивается в замкнутое пространство. Пространственный ГС стабилизируется и превращается в гравитационный ГС. Дальнейшее изменение массы такой вселенной происходит за счет случайного проникновения материи извне или такой же миграции материи наружу. Для  реализации подобного механизма образования вселенной необходимо наличие до начала образования вселенной среды неоднородной среды подобной с размерностью подобно нашей и причины нового отсчета времени. Не исключено что время здесь совершенно некорректный термин. И весь этот механизм образования и развития вселенной относительно времени представляет собой, образно говоря, зависимость "давления от температуры" и время здесь является ни причиной ни функцией. Возможно развитие вселенной надо рассматривать совершенно в других координатах отличных от времени. Единственный приоритет времени над другими физическими параметрами это то, что я и надеюсь и вы, осуществляете мысленный процесс во времени. Наличие маленьких средних и крупных черных дыр в нашей вселенной наводит на мысль, что стабилизация их произошла на разном уровне из-за разной первоначальной плотности. Экстраполируя увеличение плотности материи с одновременным уменьшением их размера можно ожидать, что в районе 10^-54 (10 в минус 54 степени) м. плотность материи частиц будет достаточна для свертывания материи в черную дыру. В таком случае, вся материя состоит из малых устойчивых черных дыр, которые объединяются в различные устойчивые образования от микро до макро масштаба. Причем сами макро образования из черных дыр могут образовывать более крупные черные дыры.

            Рассматривая движение наблюдателя по упрощенной двух-трех мерной модели вселенной можно заметить, что движение наблюдателя Б по верхней полусфере, выглядит как движение в обратном времени.

            Будет это видеть наблюдатель А или нет. Как связать кривизну с временем (скоростью времени), будет ли мнимая масса в районе ГС препятствовать сворачиванию вселенной в черную дыру или будет выступать силой расширяющей растягивающей придавая ей все большее и большее ускорение и прочие вещи я пока представить себе и рассчитать не могу. На это требуется время и желательно чья то помощь. На этих вопросах я могу буксовать долго. Ну а пока примите то что родила моя фантазия.

Надо подумать о кривизне вселенных и чем ее можно померить

           Я специально не стал мысленно проводить эксперименты по перемещению тел и выходу их из черной дыры с которых я начинал. Ознакомившись с предыдущим трактатом читатели сами мысленно спокойно могут проделать эти операции в различных вариантах.