Статьи журнала - Пространство, время и фундаментальные взаимодействия
Все статьи: 344
Модели динамики пылевидной материи в собственном поле тяготения
Статья научная
Рассматриваются модели динамики пылевидной среды с нулевым давлением в собственном поле тяго- тения. Решения строятся на основе метода гидродинамических подстановок, который является одним из вариантов метода функциональных подстановок, аналогичных подстановке Коула-Хопфа. Задача реша- ется для различных типов пространственной симметрии распределения параметров среды - плотности, потенциала тяготения и скорости потока. Приводятся конкретные примеры решений. Рассматриваются примеры моделей космологической динамики.
Бесплатно
Модели динамики самогравитирующего политропного газа
Статья научная
С помощью метода гидродинамических подстановок строится решение задачи о динамике самогравитирующего газа с баротропным уравнением состояния. Поток газа описывается законом Хаббла. Задача решается в рамках классической теории тяготения. Устанавливается связь с теорией Эмдена-Лейна звездных политроп.
Бесплатно
Модели с поправками по кривизне и квантовыми поправками в астрофизике
Статья научная
Для модели нелокальной гравитации с помощью алгоритма Ньюмена-Яниса получено новое решение вида “вращающаяся черная дыра” (ЧД). Показано, как можно учитывать квантовые гравитационные поправки при моделировании теней ЧД с использованием вращающихся метрик при независимом от модели подходе. Предложенный подход будет эффективным в будущем, при увеличении точности наблюдений, поскольку потребуется теоретическое обоснование новых результатов. Показано, что место введения новых полей и/или разложений по кривизне можно учитывать различные полевые поправки.
Бесплатно
Моделирование квазигравитационных полей на основе сверхзвуковых закрученных потоков газа и плазмы
Статья научная
В линейном приближении получено решение уравнений Эйнштейна для цилиндрически симметричного закрученного идеального газа с переменной угловой скоростью и ненулевым давлением для потенциала Ренкина, относящееся к типу I по классификации Петрова. При этом скалярная кривизна данного пространства отрицательна и пропорциональна абсолютной температуре газа. Уравнение состояния имеет более сложный вид, чем известные уравнения состояния теории вакуума. Намечены перспективы проведения экспериментального моделирования квазигравитационных полей.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена анализу слабых решений интегро-дифференциальных уравнений теплопроводности на промежутках времени локализации процесса релаксации электрета при экстремальных воздействиях. Показано, что слабое решение уравнений интегро-дифференциального типа определено на промежутках времени релаксации функций теплового потока и внутренней энергии. Существование решений уравнений скоростного типа теплопроводности при моделировании релаксации электрета определяется границами в смысле слабого решения при условии непрерывности функций распределения внутренних источников и функций релаксации, отвечающих за энергетические параметры материала.
Бесплатно
Моделирование потока релятивистских электронов на геостационарной орбите в магнитосфере Земли
Статья научная
Предложена новая математическая модель, описывающая аналитически (когда Кр const. или Кр ~ const) и численно (если Kp(t) = const) перпендикулярные дифференциальные и интегральные потоки релятивистских электронов с энергией больше 2 МэВ на геостационарной (геосинхронной) орбите (ГСО) в магнитосфере Земли, а также на любой круговой орбите в зависимости от местного времени (local time) LT на орбите и Кр - индекса геомагнитной активности. Используются наблюдения потоков релятивистских (>2 МэВ) электронов, усредненное по местному часу LT вдоль ГСО с 1995 г. по 2009 г., собранное КА “GOES”. Сделано сравнение модельного перпендикулярного (для питч-угла 90 градусов) интегрального потока релятивистских электронов с энергией больше 2 МэВ на ГСО, когда Кр ~ const, например, в течение одних суток, с усредненными экспериментальными данными КА “GOES” на ГСО. Получено хорошее согласие, особенно с 0000 LT до 1100 LT и с 1800 LT до 2400 LT. Получена аналитическая формула для определения модельного (прогнозируемого) отношения максимального интегрального потока (в полдень) к минимальному интегральному потоку (в полночь) в нелинейной зависимости от Кр индекса геомагнитной активности (0
Бесплатно
Модель аккреционного диска "польский пончик" в пространстве Гуцунаева - Манько
Статья научная
Рассматривается модель нейтрального аккреционного диска “польский пончик” в пространстве, описываемом решением Гуцунаева - Манько. Это аксиально симметричное и асимптотически плоское решение уравнений Эйнштейна - Максвелла может быть интерпретировано как поле источника, обладающего магнитным моментом. Вещество аккреционного диска в модели “польский пончик” описывается тензором энергии-импульса идеальной жидкости, а собственная гравитация диска считается пренебрежимо малой. Исходя из релятивистского уравнения Эйлера, для данной модели возможно построить поверхности постоянного давления, не задавая уравнение состояния вещества диска. Полученная таким образом структура диска зависит от распределения его момента импульса. Мы рассматриваем два вида распределений момента: постоянное, типичное для теории аккреции на черные дыры, и распределение, монотонно растущее от нуля на поверхности звезды до кеплеровского момента на больших расстояниях от нее, характерное для аккреции на нейтронные звезды. При реалистичных значениях параметров влияние магнитного поля оказывается крайне малым, тогда как экстремально большие значения магнитного момента или компактности источника могут приводить в том числе и к качественным изменениям структуры аккреционного диска
Бесплатно
Модель атома водорода бора - решение уравнения Шредингера
Статья научная
Дается краткий вывод условия стабильности кватернионной алгебры при конформном растяжении базовой спинорной поверхности; будучи записанным в физических единицах длины и времени, это условие точно совпадает с уравнением квантовой механики Шредингера. Разделение условия стабильности на действительную и мнимую части приводит к системе «универсальных» уравнений механики, эквивалентных уравнению Шредингера, но в то же время имеющих формат закона сохранения массы и уравнения Гамильтона-Якоби классической механики. Показано, что точным решением «универсальных» уравнений является решение, описывающее модель атома водорода Вора без привлечения постулатов квантования.
Бесплатно
Модель внутреннего источника райспера-повдстрема
Статья научная
Исследуется обобщение ранее найденного точного внутреннего решения уравнений Эйнштейна-Максвелла для статического шара, заполненного электрически заряженной идеальной жидкостью. Уравнения тяготения сведены к уравнению типа Штурма-Лиувилля, к которому применен метод Дарбу.
Бесплатно
Модель открытой Вселенной с космологической постоянной как задача о движении частицы в силовом поле
Статья научная
Рассмотрена возможность нахождения точных космологических решений уравнений Эйнштейна с космологической постоянной для открытой модели вселенной путем сведения проблемы к эквивалентной задаче о движении массивной частицы в силовом поле. Взятая космологическая модель заполнена материей в приближении идеальной жидкости с отличными от нуля давлением и космологической постоянной, вообще говоря. Метрика четырехмерного пространства-времени берется в форме Фока как метрика, конформная метрике Минковского с зависимостью от одной переменной, квадрат которой есть произведение опережающего и запаздывающего времен. Использование механической интерпретации для уравнений тяготения приводит к возможности рассмотрения различных силовых полей, в частности потенциальных, с последующей физической интерпретацией получаемых точных космологических решений. Прежде всего, рассматривается движение свободной частицы единичной массы (механическая сила отсутствует), то есть частица движется по инерции. Конформный множитель космологической конформно-плоской метрики есть четвертая степень найденного закона движения. Этот случай при отсутствии космологической постоянной соответствует точному космологическому решению без давления, совпадающему с известным решением Фридмана для открытой Вселенной. Затем рассматривается силовой потенциал в виде линейной функции. Полученное точное космологическое решение, асимптотически описывает как некогерентную пыль, так и ультрарелятивистскую материю, которую можно было бы интерпретировать как равновесное излучение. Далее в качестве потенциала выбирается квадратичная функция без линейного члена и постоянной. Такой потенциал можно интерпретировать как потенциал свободного осциллятора отвечающего линейной по смещению силе (силе Гука). Решение соответствующего уравнения движения записывается в виде функции косинуса с некоторой начальной фазой, связанной с отношением параметров, определяющих пылевидную и ультрарелятивистскую материю. Этот вывод становится очевиден после асимптотического рассмотрения давления и плотности энергии. Космологическая модель оказывается обобщением решения Фридмана с равновесным излучением и веществом, которые заполняют вселенную. Рассмотрены примеры моделей при наличии космологического члена.
Бесплатно
Модель фотона: электромагнитное поле или концепция дальнодействия
Статья научная
Объективное существование фотона должно быть связано с его индивидуальным существованием. В этой связи рассматриваются особенности поведения фотонов, как индивидуальных квантовых частиц в раз- личных экспериментальных ситуациях. При наблюдении трехлучевой интерференции оказывается, что до момента фотодетектирования в световом поле (если оно существует) одновременно должны присутствовать и однофотонное, и двухфотонное состояния, хотя энергии на их существование вдвое меньше требуемой. Возникающая парадоксальная ситуация вряд ли может быть описана какой-то наглядной ло- кальной моделью. Приходится использовать некую эмпирическую нелокальную модель фотона, позволя- ющую предсказать его нетривиальное поведение. С ее помощью рассмотрены варианты интерференции одиночного фотона во времени и возможности формирования им стоячей волны с мертвыми зонами на пути его распространения, т.е. фактически с прерывистой траекторией (опять же, если она существует). Интересна также ситуация самоинтерференции еще не рожденного одиночного фотона в резонаторе. Все это ставит трудные вопросы на пути поиска адекватной интерпретации квантовой теории и все более склоняет к принятию концепции дальнодействия.
Бесплатно
Модель хиггсовской инфляции и наблюдательные данные
Статья научная
Мы рассматриваем хиггсовскую инфляцию в картинах Йордана и Эйнштейна. Получены новые решения в режиме медленного скатывания для хигссовской инфляции с неминимальной связью с гравитацией. Эти решения при определенных ограничениях согласуются с наблюдательными данными. Также получены решения в случае слабого поля в картине Эйнштейна.
Бесплатно
Модификация кватернионного метода описания поворотов с помощью ортогональных проекций
Статья научная
Кватернионы являются достаточно новым инструментом физических исследований, которые позволяют решить ряд новых задач (например, в описании спиноров в квантовой механике). В работе рассматривается важная для физики задача - задача описания поворотов векторов в трехмерном пространстве вокруг заданной оси. Известный метод описания поворотов с помощью кватернионов модифицируется путем разложения поворачиваемого вектора на его проекцию на ось вращения и ортогональную составляющую. Такой подход значительно упрощает вычисления, позволяет избежать двойного умножения на кватернион, вычисления обратного кватерниона и не требует использования половинного угла вращения. Преимущества метода демонстрируется с помощью параллельного решения одной и той же задачи двумя методами.
Бесплатно
Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) и ее возможные интерпретации
Статья научная
Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) призвана описать кривые вращения галактик и ряд других астрофизических явлений без привлечения гипотезы «темной материи», которая испытывает па сегодняшний день серьезные трудности. Будучи весьма простой и содержательной по своим следствиям, она оставляет ряд вопросов относительно того, какая физика лежит в ее основе. В частности, остается пока неясной природа «фундаментального ускорения» и его связь с постоянной Хаббла. В данной работе после краткого обзора двух вариантов MOND предлагается третий путь обоснования отклонений от ньютоновской теории, осповаппый па изменении классических пространственно-временных представлений па больших расстояниях. В рамках предложенного подхода рассмотрен эффект отклонения лучей света массивным телом.
Бесплатно
Мониторинг электромагнитных полей инфранизкочастотного диапазона пограничного слоя атмосферы земли
Статья научная
Электромагнитное поле Земли (ЭМПЗ) представляет собой высокочувствительный вид переносчика информации о процессах земных и космических. Исследования в инфранизкочастотном диапазоне различных процессов требуют разнесенного в пространстве мониторинга электромагнитных полей, так как для достоверного обнаружения изучаемого ИНЧ процесса в таком частотном диапазоне его необходимо зарегистрировать на ряде разнесенных в пространстве (на сотни и тысячи километров) станциях. Цели проводимых и обсуждаемых в данной статье исследований связаны с изучением структуры сигналов, вызванных такими геофизическими процессами в электромагнитном поле пограничного слоя атмосферы как лунно-солнечные приливы, сейсмические процессы.
Бесплатно
Монотонная сплайн-интерполяция класса C2 на основе однопараметрических групп диффеоморфизмов
Статья научная
В работе обсуждаются вопросы построения сплайн-интерполянтов класса 𝐶2, сохраняющих монотонность исходных данных, с использованием однопараметрических групп диффеоморфизмов единичного отрезка [ 0, 1]. Выбор локальных интерполянтов в виде суперпозиций диффеоморфизмов, принадлежащих определенным однопараметрическим группам, гарантирует для строго монотонных данных сохранение монотонности получаемым интерполянтом. Как и в случае кубических сплайнов, для обеспечения повышенной (класса 𝐶2) гладкости интерполянта достаточно потребовать, чтобы выполнялись условия непрерывности второй производной интерполянта во внутренних узлах заданной сетки. В работе для интерполянтов рассматриваемого типа получен явный вид соответствующих уравнений и предложен способ их численного решения. При этом для одной разновидности таких интерполянтов уравнения оказываются нелинейными, но их можно легко решить методом Ньютона; другая же разновидность обсуждаемых интерполянтов вообще не требует решения каких-либо уравнений: достаточно вычислить требуемые значения пер- вой производной во внутренних узлах, используя метод среднего гармонического (HMM). Проведенные вычисли- тельные эксперименты подтвердили эффективность предложенного подхода.
Бесплатно
Статья научная
Нейтронные звёзды исследовались в различных модифицированных теориях гравитации. Цель данной работы - исследование конфигураций нейтронных звёзд в рамках теории гравитации с неминимальной кинетической связью скалярного поля и кривизны. В качестве уравнения состояния вещества было использовано не только модельное политропное уравнение, но и реалистичные уравнения состояния, относящиеся к подклассу BSk. Были изучены параметры звезд, в том числе получены диаграммы «масса- радиус» для различных значений параметра неминимальной связи ℓ.
Бесплатно
Некоторые геометрические следствия криволинейного равноускоренного движения
Статья научная
Исходным пунктом данной статьи является преобразование в криволинейно движущуюся равноускоренную систему отсчёта, которое было получено в предыдущей статье. С помощью этого преобразования определяется закон движения точек равноускоренной системы отсчёта s как функция лабораторного времени. Находится также скорость движения точек s. Вычисляется длина линейки её системы координат. Оказалось, что эта длина отличается от обычно принятой длины, вычисленной по формуле Фитцджеральда - Лоренца. Кроме того, находится уравнение траектории, по которой движется начало отсчёта s. Эта траектория оказалась гиперболой.
Бесплатно
Некоторые способы вычисления параметров криволинейного равноускоренного движения
Статья научная
Тремя эквивалентными способами вычислены параметры общего криволинейного движения в лабораторной системе S* равноускоренной системы отсчёта s. Один из этих способов есть буст из системы отсчёта, в которой s движется прямолинейно с сохранением ориентации. Другой способ заключается в решении уравнений обратной задачи кинематики. Третий способ состоит в решении уравнений движения тетрады. Тем самым показано, что уравнения обратной задачи кинематики и тетрадные уравнения можно считать обоснованными. Также в статье найдено в явном виде преобразование в криволинейно движущуюся равноускоренную систему отсчёта и доказано утверждение, что в системе отсчёта S* собственная прецессия Томаса и вращение Вигнера системы s противоположно направлены и компенсируют друг друга.
Бесплатно
Неминимальная теория поля: I. Расширение модели Эйнштейна-Янга-Миллса
Статья научная
Неминимальная теория поля призвана расширить идею геометризации моделей взаимодействия различных физических систем с полем тяготения за счёт введения новых перекрестных связей, в которых ключевую роль играет кривизна пространства-времени. В настоящее время данная наука рассматривается только как формальное объединение моделей неминимального взаимодействия скалярного, псевдоскалярного, векторного, электромагнитного и калибровочного полей с гравитационным полем, однако, на повестке дня уже стоит задача формирования фундаментальных принципов неминимальной теории поля как отдельной науки. В данной работе на примере теории калибровочных взаимодействий обсуждаются некоторые общие аспекты построения неминимальной теории поля и приводятся примеры, иллюстрирующие принципиально новые результаты, полученные авторами в рамках неминимальной модели Эйнштейна-Янга-Миллса.
Бесплатно
