BIČANOVA PÁTÁ INTERAKČNÍ ROZPÍNAVÁ SÍLA
© Rostislav Bičan, Ostrava
Abstract. R.Bican: THE FIFTH INTERACTION
In physics, Bican's law, is an inverse-square law indicating magnitude and direction of the fifth interaction strenght in the Universe. Bican's Law may be stated as follows:
„Every object in the Universe expading every other object with a force directed along the line of centres for the two object that is directly proportional to the reduced mass, to the distance between them and inversly proportional to the square of the absolute age of the Universe“.
1.ÚVOD
Interakce jsou základní síly, kterými na sebe působí elementární částice prostřednictvím polí. Dnešní fyzika rozlišuje čtyři interakce, které se navzájem liší svou intenzitou a dosahem. Jsou to, silná jaderná síla, slabá jaderná síla, elektromagnetická síla a gravitační přitažlivá síla.
V historii fyziky zazněly několikrát hlasy, že by mohla existovat pátá interakce. Např. Einstein opravil svůj kosmologickém modelu vesmíru a zahrnul do rovnic obecné teorie relativity kosmologický člen Λ x g, kde g je metrický tenzor a Λ je kosmologická konstanta. Tento člen měl být odpudivou gravitační silou, která by působila na velkých kosmických vzdálenostech. Později svůj člen zase odvolal a považoval jej za svůj největší vědecký omyl.
V roce 1929 formuloval americký astronom Edwin P. Hubble svůj zákon. Hubbleův zákon říká, že rychlost vzdalování galaxií nacházejících se vně Místní skupiny galaxií je přímo úměrná jejich vzdálenosti. Parametrem rovnice je Hubbleův přírustek rychlosti. Rudý posuv ve spektru galaxií potvrzuje, že cizí galaxie jsou od galaxie Mléčné dráhy různě vzdálené.
Otázka budoucnosti vesmíru je dosud v kosmologii založena na tzv. kritické hustotě vesmíru. Má se za to, že vesmír se rozpíná setrvačností na základě energie velkého třesku. Rychlost rozpínání hmotného vesmíru se má zmenšovat, neboť všechny galaxie se navzájem přitahují gravitační přitažlivou silou.
Nechť existuje pátá interakce, rozpínavá síla , která je nepřímo úměrná kvadrátu stáří vesmíru. Celkem se změní chování všech velkých objektů ve vesmíru. Dříve než přistoupím k odvozování zákona pro pátou interakční sílu, chci se krátce zastavit u metodologie deduktivních věd [ 1 ] polského vědce minulého století Alfreda Tarského. Jeho metodologie zde hraje zásadní roli.
2. METODOLOGIE DEDUKTIVNÍCH VĚD
Alfred Tarski v knize [ 1 ] říká: “Aplikace deduktivní metody dává žádoucí výsledky jen tehdy, když všechny definice a důkazy splňují svou úlohu úplně, t.j., když plně objasňují význam všech obsažených termínů“.
Podívejme se z tohoto hlediska na Newtonův 2. pohybový zákon o síle. Tento zákon říká “Velikost působení síly tělesa je dána součinem hmotnosti m tohoto tělesa a velikosti jeho zrychlení a“. Krásný zákon a z hlediska metodologického také dokonalý:
….....................................F = m x a …..[ kg x m / s2 ].................................................................( 1 )
,kde F je síla, m je hmotnost jako základní jednotka, a je zrychlení jako odvozená jednotka. Ale Newtonův gravitační zákon již tento dokonalý pohled na vzorec síly neposkytuje:
….....................................-F1,2 = G x ( m1 x m2) x 1 / R2............................................................( 2 )
Nemůžeme vlastně vůbec určit co je ve vzorci ( 2 ) hmotnost m a co je zrychlení a. Pak také může několika generacím vědců uniknout, že ve vzorci je hmotnost obsažena celkem třikrát. Třetí hmotnost je zakomponovaná přímo v Newtonově gravitační konstantě G. Tou třetí hmotností je hmotnost našeho slunce ms. G nemůže být všeobecnou gravitační konstantou, poněvadž závisí na hmotnosti našeho slunce.
Při odvozování Bičanových gravitačních zákonů jsou dodržována metodologická pravidla. Například o gravitační přitažlivé síle F1,2 vím: “Je přímo úměrná rozhodné hmotnosti m, vázané proměnné B a nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti R“:
…...................................... F1,2 = - m x B / R2.............................................................................( 3 )
Z rovnice rozměrů můžeme vypočítat rozměr vázané proměnné B [ m3 x s-2 ]. O vázané proměnné B jsem v práci [ 2 ] dokázal, že B je konstantou. Ve vzorci ( 3 ) jasně vidíme, co je hmotnost m a co je dostředivé zrychlení d. Dostředivé zrychlení d tvoří výraz B/R2, mající rozměr [ m x s-2 ].
….........................................d = B / R2........[ m x s-2 ]................................................................( 4 )
3. PÁTÁ INTERAKČNÍ ROZPÍNAVÁ SÍLA
Odvození vzorce pro „Pátou interakční rozpínavou sílu F “ je elegantní a krásné. To proto, že se zde snoubí metodologický přístup a fyzikální vhled. O této síle vím, že je přímo úměrná redukované hmotě mr, vázané proměnné třeba A , a vzdálenosti galaxií R:
......................................F1,2 = mr x A x R.....[ kg x m x s-2 ] …......................................................( 5 )
,odkud A má rozměr [ s-2 ] , a je tedy převrácenou hodnotou kvadrátu času.
.......................................................A = T-2 ....[ s-2 ] .......................................................................( 6 )
kde T [ s ] je stáří vesmíru v sekundách.
Po úpravě je vzorec pro výpočet Bičanovy páté interakční rozpínavé síly F mezi dvěma velkými objekty vesmíru ( galaxiemi ) následující:
.....................................F1,2 = + mr x R x T -2 ….[ kg x m x s-2].........................................................( 7 )
Bičanův zákon o páté interakci a druhý Bičanův gravitační zákon zní:
„Pátá interakční rozpínavá síla působící mezi středy dvou velkých hmotných objektů ve vesmíru je přímo úměrná redukované hmotnosti, vzdálenosti mezi objekty a nepřímo úměrná kvadrátu stáří vesmíru“.
Ve vzorci ( 7 ) mr je redukovaná hmotnost:
..............................................................mr = m1 x m2 / ( m1 + m2 ).....[ kg ] ..................................( 8 )
a je rozpínavé zrychlení:
..............................................................a = R / T2 [ m x s-2 ].........................................................( 9 )
Všimneme si, oproti názoru A. Einsteina, že rovnice ( 7 ) pro pátou interakční rozpínavou sílu ve vesmíru neobsahuje vůbec žádnou kosmologickou konstantu.
4. RYCHLOST VZDALOVÁNÍ GALAXIÍ
Bičanův zákon pro rychlost vzdalování galaxií:
Rychlost vzdalování galaxií je dána součinem přebytku zrychlení a stáří vesmíru T.
.......................................v = ( a - d ) x T.......[ m / s ]..................................................................( 10 )
kde a je rozpínavé zrychlení, d je dostředivé zrychlení.
,pro a značně větší než d pak platí :
.............................v = a x T .......[ m / s ].................................................................................( 11 )
Rychlost vzdalování galaxiií je přímo úměrná rozpínanému zrychlení a stáří vesmíru.
Rychlost vzdalování galaxií řešil také P. Hubble ve 30. letech minulého století. V jeho zákoně rychlost vzdalování galaxií roste přímo úměrně se vzdáleností objektů. Hodnota Hubbleova parametru H z jeho rovnice je neustále upřesňována, až do dnešních dnů.
Řešme dva příklady.
PŘÍKLAD 1:
Jakou rychlostí se nyní teoreticky vzdalují dvě galaxie z naší Místní skupiny galaxií.
Data:
-hmotnost galaxie Mléčná dráha m1 = 2,9805E+41 kg
-hmotnost galaxie Velký Magellanův oblak m2 = 1,9870E+40 kg
-vzdálenost galaxií R = 1,6087E+21 m
-stáří vesmíru T ( Palmerová ) = 1,0425E+18 s .
Výpočet :
redukovanou hmotnost mr =1,8628E+40 kg
rozpínavé zrychlení a = R / T2 = 1,4802E-15 m x s-2
dostředivé gravitační zrychlení d = B / R2 = 5,1273E-23 m x s-2
přebytek rozpínavého zrychlení ( a - d ) = 1,4802E-15 m x s-2
radiální rychlost vzdalování galaxií v = (a – d ) x T = 1543 m x s-1 = 1,5 km x s-1.
Můžeme říci, že obě galaxií leží v současné době těsně za hranicí vzdálenosti, od které neomezeně vládne ve vesmíru pouze Bičanova pátá interakční rozpínavá síla.
PŘÍKLAD 2
Vypočítejte z Bičanova a z Hubbleova zákona rychlost vzdalování kvazaru, který se nachází téměř na hranici hmotného vesmíru. Rychlost počítejte v km/s.
Data:
vzdálenost kvazaru ... R = 1,5429E+25 [ m ] = 1,5429E+ 22 [ km ] = 500 [ Mpc ],
stáří vesmíru ............ T = 33,04 mld [ roků ] = 1,0425E+18 [ s ],
Hubbleův parametr ... H = 29,6 [ km x s -1 x Mpc -1 ].
Výpocet podle Hubblea
radiální rychlost vzdalování kvazaru:
v = H x R = 29,6 x 500 = 14 800 [ km / s ].
Výpočet podle Bičana
radiální rychlost vzdalování kvazaru:
v = (a - d ) x T = (1,4197E-11) x ( 1,0425E+18) = 14 800 [ km / s ].
Příklad druhý ukazuje na to, že:
- Hubbleův zákon o rychlosti vzdalování galaxií spadá pod Bičanovu teorii o páté interakční rozpínavé síle.
- Je třeba z hlediska rychlosti a hranic rozlišovat " Hmotný vesmír " a " Světelný vesmír ".
4. ZÁVĚR
Rozpínavé zrychlení na hranicích hmotného vesmíru prudce klesá s druhou mocninou stáří vesmíru. Rozpínavé zrychlení se s časem snižuje, ale bude vždy větší než nula a vždy větší než dostředivé gravitační zpomalení. Náš hmotný vesmír se tedy rozpíná stále pomaleji, ale bude se rozpínat navždy.
Jestliže odvození Thaletovy věty o obvodovém úhlu nad průměrem kružnice je považováno za nejkrásnější matematický důkaz, pak "zákon o Bičanově páté interakční rozpínavé síle" je nejkrásnější fyzikální zákon a také druhým Bičanovým gravitačním zákonem, platným mezi velkými objekty hmotného vesmíru. V této jedinečné rovnici čas vystupuje od samého počátku zrození vesmíru přes dnešek až po věky věků. Je entitou postupující neustále vpřed oddělujíce minulost od budoucnosti vesmíru. Je entitou vnucující svou vůli hmotě.
Lze určit mezní vzdálenost mezi dvěma galaxiemi. Jsou-li galaxie vzdálené více než mezní vzdálenost, pak se obě galaxie od sebe vzdalují rychlostí vyplývající z Bičanova zákona o páté interakční rozpínavé síle.
Děkuji všem svým čtenářům za pozornost.
Copyright © 2005 by Rostislav Bičan. All rights reserved.
Následuje článek o současnosti, minulosti a budoucnosti našeho vesmíru :
Literatura:
[1] Tarski A.,Metodologie deduktivních věd, Academia Praha, 1969
[2] Bičan R., Bičanova všeobecná konstanta přitažlivosti, vl.vydání, Ostrava 2005
E-mail: BicanR@seznam.cz