Аннотация
Показано, что полная масса планковской Вселенной равна нулю.
Показано, что гипотеза нулевой массы "современной" Вселенной из-за учета гравитационной энергии несостоятельна.
Приведены две гипотезы, замещающие версию темной матери: космическая пыль и нарушение принципа эквивалентности.
На примере звезд типа Солнца, Млечного Пути, пульсаров и черных дыр показано, что во Вселенной нет объектов с нулевой или отрицательной массой, обусловленной отрицательной гравитационной энергией.
Получено условие возникновения отрицательной полной массы.
Получен график зависимости вклада гравитационной энергии объекта от его плотности, получена приближенная формула.
Указано, что в общем раскладе составляющих массы вселенной, массы вещества, массы темной энергии и массы темной материи, не учтена масса гравитационной энергии.
Ключевые слова: гравитация, вакуум, радиус Шварцшильда, звезды.
Введение
В рамках гипотеза нулевой энергией Вселенной количество положительной энергии во Вселенной в виде
обычной материи уравновешивается отрицательной гравитационной энергией [1 - 4].
Впервые гипотеза была выдвинута в 40-е годы в отношении звезд, которые могут иметь нулевую суммарную массу, см. [5, 6].
Было также доказано, что гравитационная энергия отрицательна по отношению к массе покоя вещества [6].
Математические расчеты впервые были произведены Фейнманом, см. [7]. В законченном виде гипотеза была сформулирована в [8]. Идея была развита в [9].
В [10] описан частный случай замкнутой вселенной. В [11] показано, что полная энергия равна нулю в любой вселенной с метрикой Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера. То же самое было доказано для пространства Минковского [6].
Эксперименты показывают, что гравитационная энергия видимой материи составляет 26-37 % от наблюдаемой общей плотности массы-энергии [12]. Следовательно, чтобы полная масса вселенной была равна нулю, необходимы другие источники отрицательной энергии. Этим источником часто считается темная материя [13].
Альтернативные версии темной материи
В таком случае, отрицательная гравитационная масса Вселенной могла бы претендовать на составную часть темной материи.
Однако экспериментальные данные могут быть интерпретированы, как утверждается, исключительно как наличие положительной массы темной материи.
Из равенства потенциальной и кинетической энергий скорость планеты, вращающейся вокруг Солнца - ν = sqrt(GM/r), где G — гравитационная постоянная, M –масса центрального объекта, r – расстояние между центральным телом и планетой. С удалением спутника его скорость должна уменьшаться как 1/ sqrt(r) Оказалось, что для галактик это не так.
Плоские кривые вращения галактик показывают отсутствие убывания скорости вращения на периферии звёздных дисков, что может быть обусловлено наличием у галактик массивных невидимых гало, окружающих галактики и дающих большой вклад в их массы.
Если же темная материя имеет положительную массу, то отрицательная гравитационная масса должна составлять примерно 2,4% общей массы Вселенной. Таким образом, динамика галактик определяется обычной массой, темной материей, гравитационной энергией и отрицательной массой космологического вакуума.
Однако возможны и другие версии.