9. Oddziaływanie grawitacyjne w skali Wszechświata

Zakładam, że Wszechświat jest kulą utworzoną z cząstek przestrzeni, w której znajdują się obiekty utworzone z cząstek materii, przy czym w dużej skali materia i cząstki przestrzeni są rozłożone równomiernie. Grawitony są emitowane i absorbowane tylko przez cząstki znajdujące się w tej kuli. Poza tą kulą nie ma cząstek materii i przestrzeni.

 

Siły grawitacji są siłami wzajemnego odpychania między elementarnymi cząstkami materii oraz cząstkami przestrzeni.

Do cząstki materii , znajdującej się w środku Wszechświata, grawitony emitowane przez cząstki przestrzeni i cząstki materii dochodzą równomiernie z każdego kierunku i na cząstkę nie działa żadna siła. Z cząstką , znajdującą się w pewnej odległości od środka Wszechświata, oddziałuje więcej grawitonów od strony środka, ponieważ z tej strony jest więcej cząstek przestrzeni i materii emitujących i absorbujących grawitony niż ze strony przeciwnej. Pędy grawitonów oddziałujących z cząstką nie są zrównoważone; wypadkowy pęd przekazany przez grawitony do tej cząstki jest skierowany w stronę przeciwną niż środek Wszechświata. Na cząstkę działa siła grawitacyjnego odpychania, skierowana w przeciwną stronę niż środek Wszechświata. Ze wzrostem odległości cząstki od środka wartość tej siły rośnie. Analogiczne siły, pochodzące od cząstek materii i cząstek przestrzeni, działają na cząstki przestrzeni. Te siły powodują rozszerzanie się Wszechświata.

Jeżeli ciała i znajdują się niedaleko od siebie, to siły grawitacyjnego odpychania powodują jednakowy wzrost prędkości tych ciał i ich względna prędkość jest bliska zeru. Różnica między siłami grawitacyjnego odpychania działającymi na te ciała jest niewielka i prawie nie wpływa na ich względny ruch. W tym przypadku działają na nie siły „przyciągania” określone prawem powszechnej grawitacji Newtona. Siły „przyciągania” działają jeszcze, jak wynika z obserwacji astronomicznych, w skali gromady galaktyk.

Jeżeli ciała i znajdują się daleko od siebie, to siły „przyciągania” są słabe lub zerowe i siły grawitacyjnego odpychania powodują, że zwiększają się odległości między tymi ciałami, ponieważ Wszechświat się powiększa, przy czym prędkość ich oddalania wzrasta w miarę upływu czasu. Ze wzrostem odległości między ciałami wzrasta różnica między siłami odpychania działającymi na te ciała. Gromady galaktyk oddalają się od siebie, przy czym prędkość ich oddalania rośnie wraz z odległością.

Ze względu na siły grawitacyjnego odpychania, działające zarówno na cząstki materii jak i na cząstki przestrzeni, Wszechświat może się tylko rozszerzać z coraz większą prędkością, zachowując odległości ciał w mniejszej skali w wyniku ich grawitacyjnego „przyciągania”.

Prędkość rozszerzania Wszechświata wzrasta, wobec tego czas jego istnienia jest większy, niż wynika z obliczeń przyjmujących, że rozszerzanie zachodzi ze stałą prędkością (taką jak obecnie) lub malejącą.

Galaktyki, ogromne skupiska miliardów gwiazd, są otoczone kulą przestrzeni o gęstości większej niż średnia. Taka kula może być znacznie większa niż galaktyka. Na gwiazdy, znajdujące się w centrum galaktyki, działają siły „przyciągania” zgodne z prawem powszechnej grawitacji, ponieważ kula przestrzeni absorbuje i emituje grawitony równomiernie dla każdego kierunku. Na gwiazdy znajdujące się dalej od centrum, oprócz siły wynikającej z oddziaływania grawitacyjnego z materią, działa dodatkowa siła wynikająca z ich oddziaływania z kulą cząstek przestrzeni, o zwiększonej gęstości, otaczającej galaktykę. Ta dodatkowa siła rośnie, w stosunku do siły „przyciągania” materii, wraz ze zwiększaniem odległości gwiazdy od centrum galaktyki. Jeżeli gęstość przestrzeni jest dostatecznie duża, to siła działająca na gwiazdy znajdujące się na obrzeżu galaktyki może być znacznie większa, niż wynika to z prawa powszechnej grawitacji Newtona. Również siły grawitacyjnego „przyciągania” między galaktykami mogą być większe, niż wynika to z oddziaływania samej materii. Planety poruszają się dookoła Słońca zgodnie z prawem powszechnej grawitacji Newtona. Oddziaływanie planet z kulą przestrzeni o zwiększonej gęstości otaczającej Słońce jest znikome i może nie być brane pod uwagę.

Słońce i planety krążące dookoła niego są częścią naszej Galaktyki (Drogi Mlecznej). Siły grawitacyjnego odpychania działające na ciała, znajdujące się w Galaktyce, nadają tym ciałom niemal jednakowe przyspieszenie i Galaktyka porusza się jako całość, z pewną wzrastającą prędkością, w stosunku do środka Wszechświata. Ten ruch jest analogiczny do swobodnego spadku ciała na Ziemię. Galaktyka spada swobodnie w stronę brzegu Wszechświata. Od strony środka Wszechświata z Galaktyką oddziałuje więcej grawitonów niż ze strony przeciwnej. Część tych grawitonów zmienia pęd ciał w Galaktyce, tak jak gdyby Galaktyka stanowiła jedną całość. Pozostałe nie wpływają na ruch Galaktyki; pędy przekazywane przez nie równoważą się. Układ odniesienia poruszający się razem z Galaktyką jest z dobrym przybliżeniem układem inercjalnym. Nie liczą się te grawitony, które zmieniają równomiernie pęd ciał w Galaktyce.

 

Wygląda to tak, jak gdyby Układ Słoneczny znajdował się w środku kuli o promieniu , z której grawitony dochodzą do niego równomiernie z każdego kierunku. Taką kulę nazywam kulą oddziaływanie grawitacyjnego. Kula oddziaływania grawitacyjnego powiększa się równomiernie w każdym kierunku od jej środka. Grawitony oddziałujące z Układem Słonecznym oraz materią i prze­strzenią Wszechświata, znajdującą się poza kulą oddziaływania grawitacyjnego (ciemniejsza część na rysunku), przekazują do Układu Słonecznego niezerowy pęd. To oddziaływanie grawitacyjne nadaje ciałom Układu Słonecznego jednakowe przyspieszenie skierowane przeciwnie do środka Wszechświata, niezauważalne przez obserwatora znajdującego się w Układzie Słonecznym.

Gromady galaktyk znajdujące się w kuli oddziaływania grawitacyjnego oddalają się od siebie, ze względu na rozszerzanie się Wszechświata. Dla obserwatora znajdującego się na Ziemi te gromady oddalają się od niego, w przybliżeniu równomiernie w każdym kierunku. Prędkość oddalanie wzrasta proporcjonalnie do odległości tych gromad od Ziemi. Równocześnie z powiększaniem promienia Wszechświata, proporcjonalnie powiększa się promień kuli oddziaływania grawitacyjnego.

Oddziaływanie grawitacyjne w skali całego Wszechświata powoduje wzajemne „odpychanie” ciał materialnych znajdujących się w dostatecznie dużej odległości, natomiast to samo oddziaływanie grawitacyjne powoduje wzajemne „przyciąganie” ciał, w skali galaktyki lub gromady galaktyk.

© Copyright 2009-2017 by Ryszard Wałek