Статьи журнала - Пространство, время и фундаментальные взаимодействия
Все статьи: 344
Сферически-симметричные T- и R-решения уравнений 5-мерной теории Калуцы-Клейна и её обобщений
Статья научная
Строятся решения 5-мерной (5D) теории типа Калуцы-Клейна, которая описываются лагранжианом, зависящего от параметра 𝜖. При 𝜖= 1 лагранжиан описывает теорию Калуцы-Клейна; при 𝜖= 1/√3 онпредставляет эффективный лагранжиан для низко энергетического предела теории суперструн; наконец, при 𝜖= 0, описывает теорию Эйнштейна-Максвелла с минимально связанным скалярным полем. Исходный 5D вариационный принцип Эйнштейна-Гильберта для метрики независящей от 5 координаты, после размерной редукции сводится к четырехмерному. Последующая ортогонализация и конформное отображение сводит действие к эйнштейновой форме, описывающей гравитационное, электромагнитное и скалярное взаимодействующие поля. Параметр 𝜖формально вставляется в экспоненту, определяющую тип контактного взаимодействие между скалярным и электромагнитным полями. Последующая редукция к сферической симметрии приводит к действию, описывающего искомые конфигурации.Мы ограничиваемся построением сферически-симметричных решений, полученных таким образом обобщённых 5D моделей, геометрия которых зависит только от временной (T-решения) или радиальной (R-решения) координаты. Для каждого случая мы переходим в конфигурационное пространство, получаем метрику этого пространства и уравнения Эйнштейна-Гамильтона-Якоби, с помощью которого находятся траектории в конфигурационном пространстве. Далее, восстанавливается эволюционная координата и строятся метрики и поля, рассматриваемых моделей, в координатном пространстве. Найденное T- решение соответствует космологической модели типа Кантовского-Сакса с топологией гиперцилиндра, со скалярным и электромагнитным полями, взаимодействующими между собой контактным образом. С другой стороны, при соответствующем выборе постоянных интегрирования, они отвечают внутренней области черной дыры. Оказывается, множество R-решений гораздо содержательнее T-решений, что приводит к необходимости построения соответствующей классификации R-решений. Изучается симметрия конфигурационного пространства R-моделей, строятся соответсвующие решения и приводится их краткий анализ.
Бесплатно
Статья научная
Мы исследуем сферически-симметричные решения киральной самогравитирующей модели 𝑓(𝑅, (∇𝑅)2) гравитации в квазиглобальных координатах. В работе представлено действие модели и метрика кирального пространства. Для данной модели представлены уравнения Эйнштейна и полей в сферически-симметричной метрике общего вида с потенциалом самодействия 𝑊, представлены уравнения модели в квазиглобальных координатах. В работе рассматривается специальный случай = 0. В рамках этого случая показано, что уравнения Эйнштейна сводятся к дифференциальному уравнению второго порядка, допускающего замену переменных для комбинации метрических функций. Получены точные решения для всех метрических функций. Исследуется возможность решения полевых уравнений для определения зависимости полей от радиальной координаты 𝑢. Получено нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка, позволяющее определить полевую функцию𝜒(𝑢).
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена исследованию поведения тонкостенной цилиндрической оболочки, подкрепленной по торцам шпангоутами и подвергающейся нагреву импульсным тепловым потоком от бесконечно удаленного источника излучения. Представлены асимптотические решения задачи теплопроводности, полученные операционным методом, описывающие распределение температур в конструкции при малых временах и интенсивном конвективном теплообмене с окружающей средой. Комплексным методом построено аналитическое решение линейной задачи термоупругости, описывающее напряженно-деформированное состояние конструкции. Представленные инженерные методики обеспечивают достаточную для практических рассчетов точность при анализе тонкостенных элементов конструкции авиационной техники.
Бесплатно
Тени черных дыр как источник проверки расширенных теорий гравитации
Статья научная
Первые изображения чёрных дыр открыли новые возможности для проверки расширенных теорий гравитации. В данной работе предложен и развит метод построения фона тени сферически-симметричных невращающихся черных дыр для случая 𝑔11 ̸= -𝑔-1 00 . Результаты анализа для расширенных теорий гравитации сравниваются с предсказаниями общей теории относительности (ОТО) при учете данных Event Horizon Telescope (глобальная сеть радиотелескопов, на которой было получено первое прямое изображение ЧД). После публикации статьи [1] проектом Event Horizon Telescope (EHT) было получено первое прямое изображение черной дыры в центре нашей галактики: Sagittarius A* [2]. Полученные в работе [1] результаты полностью согласуются с результатами наблюдений Sgr A* и M87* для следующих моделей: модель Хорндески с инвариантом Гаусса-Бонне, петлевая квантовая гравитация, скалярная модель бамбелби, модель Гаусса-Бонне. В конформной гравитации должны быть исключены большие значения 𝑚2 и 𝑄𝑠. В 𝑓(𝑄) гравитации наблюдения Sgr A* дополнительно ограничивают значения параметра 𝛼: -0, 025
Бесплатно
Тень кротовой норы Эллиса-Бронникова
Статья научная
В работе построены тени невращающейся и медленно вращающейся кротовых нор Эллиса-Бронникова, исследованы характеристики теней в зависимости от параметров кротовых нор, проведено сравнение размеров теней черной дыры Шварцшильда и невращающейся кротовой норы Эллиса-Бронникова и теней черной дыры Керра и медленно вращающейся кротовой норы Эллиса-Бронникова.
Бесплатно
Тень кротовой норы Эллиса-Бронникова и силуэт ее горловины
Статья научная
Есть две возможности “прямого” наблюдения кротовых нор: получение изображения тени кротовой норы и получение изображения ее горловины. Тень будет видна, когда наблюдатель и кротовая нора окружены светящимся фоном. Горловина кротовой норы сама по себе невидима, но ее силуэт можно получить, если предположить, что на кротовую нору падает множество светящихся зондов, а наблюдатель регистрирует сигналы, которые зонды испускают на горловине. В данной статье мы получаем выражение для радиуса силуэта горловины кротовой норы Эллиса-Бронникова и сравниваем его с радиусом тени кротовой норы.
Бесплатно
Статья научная
Теоретический аппарат вводимого реляционно-статистического пространства-времени позволяет описывать не только известные явления, но также и предлагать интерпретацию некоторых эффектов, требующих объяснения. Понятие темной материи занимает важное место в теории гравитации. Различные современные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что темная материя не является субстанцией, образованной из неизвестных частиц. Поэтому физическая теория нуждается в дополнении и уточнении для описания и таких явлений. Развиваемый вариант концепции реляционного статистического пространства-времени строится на основе теоретической модели фундаментальных приборов - часов и линеек и позволяет подойти к описанию понятия темной материи при рассмотрении закономерностей на космологических масштабах. Обсуждается получение выражения для классической теории гравитации из статистических принципов. Даются основные представления об обобщенном принципе Маха. Проясняется смысл так называемых космологических совпадений, впервые обнаруженных Вейлем. Показывается, как может быть интерпретировано проявление темной материи в рамках ньютоновского приближения теории гравитации. Приводимые оценки демонстрируют, что отношение (темная масса+видимая масса)/(видимая масса) соответствует опытным данным.
Бесплатно
Теоретическое и экспериментальное исследование суперротации атмосферы планеты Венера
Статья научная
Атмосфера Венеры была отдаленно изучена в течение приблизительно 100 лет и с космическими кораб- лями почти половины столетия. В результате была драматическая модернизация представлений. Главное открытие - обнаружение уникального явления - суперротация атмосферы. Впервые это обнаружено с орбиты в 1974 с космического корабля Mariner, и это - главный элемент атмосферной динамики. Исследо- вание супервращения проводилось в УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ диапазоне в высотах 65-69 км и в диапазоне IR 51-59 км, и также в ходе эксперимента с баллоном ВЕГИ на 53-55 км. В промежуточных высотах не были выполнены систематические измерения. Предложено ввести легкие зонды-баллоны в атмосферу в различных высотах, но с увеличенной длительностью полета. Оболочки сделаны из металлизированной PET фольги. Масса полезного груза на каждом зонде составляет 1 кг. Диаметр оболочки зависит от вы- соты, и в высотном диапазоне 50-70 км находятся в диапазоне 1-3 метров. Экспедиция должна продлиться приблизительно 30 земных дней. Также предложено продвинутое объяснение физического механизма су- перротации.
Бесплатно
Статья научная
Обзор посвящен представлению различных математических описаний пространства-времени. Это пространство-время Минковского, интуиционисткое пространство-время, некоммутативное пространство-время. Обсуждается смысл идеи о нефундаментальности понятия пространства-времени, о которой в литературе говорят как о возникающем пространстве-времени. Демонстрируется пространство-время петлевой квантовой гравитации. Кратко излагается механизм возникновения гравитации и пространства- времени в рамках 𝐴𝑑𝑆/𝐶𝐹𝑇-соответствия. Показано, как связность пространства-времени определяется мерой запутанности подсистем квантовой полевой системы.
Бесплатно
Термодинамическая модель эволюции нормальных звезд
Статья научная
В статье излагается упрощенный подход к описанию эволюции нормальных звезд на основе термодинамических соотношений равновесия звезды в целом. Звезда рассматривается как термодинамическая система эволюция, которой происходит за счет изменения ее внутреннего химического состава, обусловленного изменением молярного содержания в ней водорода и гелия. Это позволяет вычислить радиус звезды и ее среднюю температуру, соответствующие пересечению кривых равновесия и состояния звезды как целого на плоскости радиус температура. Рассмотрены некоторые основные элементы такой модели
Бесплатно
Термодинамическое равновесие в ускоренной вселенной недостижимо?
Статья научная
В статье рассмотрены неравновесные космологические сценарии в предположении восстановления скей- линга во взаимодействиях элементарных частиц при сверхвысоких энергиях выше унитарного предела. На основе точного решения уравнения энергобаланса получено строгое доказательство о принципиальной недостижимости термодинамического равновесия в ускоренной Вселенной. Представлены и проанализированы результаты численного моделирования построенной ранее строгой математической модели процесса восстановления термодинамического равновесия в изначально неравновесной ультрарелятивистской космологической плазме во Вселенной с произвольным ускорением в предположении восстановления скейлин- га во взаимодействиях элементарных частиц при энергиях выше унитарного предела. Найдены предельные параметры неравновесного распределения выживших реликтовых частиц. Выдвинуто предположение о принципиальной возможности детектирования «истинно реликтовых частиц», несущих информацию о самых первоначальных стадиях эволюции Вселенной.
Бесплатно
Топологическое описание образования кротовых нор в общей теории относительности
Статья научная
Описывается конструкция образования 3-мерных и 4-мерных кротовых нор в пространстве-времени за счет введения семейства топологий в 3-пространстве, использующего разрывы производных метрики.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается скалярно-тензорная теория гравитации с неминимальной кинетической связью скалярного поля с кривизной. Лагранжиан теории содержит слагаемое вида G ij и представляет собой частный случай общего лагранжиана Хорндески, приводящего к уравнениям движения второго порядка. В рамках рассматриваемой модели мы используем метод Ринальди для построения аналитических решений, описывающих сферически симметричные кротовые норы. Построенные кротовые норы имеют горловину, связывающую две асимптотические области с геометрией пространства анти-Де Ситтера с постоянной отрицательной кривизной
Бесплатно
Точные решения в космологии Фридмана со скалярными полями
Статья научная
В работе рассматривается метод точного анализа космологической динамики на ранней инфляционной стадии эволюции Вселенной Фридмана, которая определяется динамикой скалярного поля для случая минимального и неминимального взаимодействия поля и кривизны. Основу метода составляет приведение уравнений динамики к одинаковому виду для всех моделей. Предложенный подход позволяет сопоставлять модели, основанные на различных теориях гравитации.
Бесплатно
Точные решения в космологии на основе нелинейных сигма-моделей
Статья научная
В работе рассматривается метод точного анализа космологической динамики на ранней инфляционной стадии эволюции Вселенной Фридмана и на стадии повторного ускоренного расширения на основе исход- ных модели с квинтэссенцией и двухкомпонентных киральных космологических моделей. Основу метода составляет приведение уравнений динамики к виду, аналогичному для моделей с одним скалярным полем, посредством конформных преобразований внутренней метрики пространства полей.
Бесплатно
Статья научная
Продемонстрировано сведение проблемы моделирования эволюции открытой Вселенной для конформно-плоской метрики пространства-времени в форме Фока к эквивалентной ей задаче о механическом движении частицы единичной массы в некотором силовом поле. Путем введения ряда «механических» потенциалов получены точные космологические модели, начиная с решения Фридмана, заполненные материей и излучением в приближении идеальной жидкости.
Бесплатно
Статья научная
В рамках многомерного пространства-времени с одним временноподобным направлением рассмотрено получение конформно-плоских космологических моделей как точных решений уравнений тяготения для разных уравнений состояния с линейной связью между давлением и плотностью энергии. Утверждается, что такой подход приводит к выявлению некоторого дискретного набора уравнений состояния, для которых конформные множители тесно связаны с гармоническими функциями, являющимися решениями уравнений Лапласа в многомерных евклидовых пространствах целой размерности. Размерность этих пространств, в свою очередь, определяется конкретным уравнением состояния.
Бесплатно
Точные решения для конформно-плоской вселенной. III. Внутреннее решение
Статья научная
На основе ранее предложенного подхода, связанного с сведением эквивалентной задачи по движению массивной частицы в силовом потенциальном поле, строится один из вариантов открытой космологической модели, описывающей гравитационное поле вблизи начала Вселенной. Показано, что если эволюция открытой модели Вселенной начиналась с мира де Ситтера, то дальнейшее ее развитие,отвечающее убывающему квадратичному потенциалу, существенно неустойчиво с точки зрения теории катастроф. Чтобы мир эволюционировал устойчиво, необходима смена модели, соответствующая деформированному убывающему квадратичному потенциалу, что предполагает введение постоянной возмущающей силы, связанной с диссипацией или рождением частиц.
Бесплатно
Статья научная
Предложенный ранее подход, связанный с введением эквивалентной задачи движения массивной частицы в силовом потенциальном поле, позволяет сконструировать точное космологическое решение для открытой Вселенной с «бутылочным» потенциалом для эквивалентного уравнения Ньютона. Такая космологическая модель может описывать эволюцию Вселенной, начиная с мира де Ситтера, без введения скалярного поля. Как иллюстрация такого подхода приведен соответствующий график функции состояния для частных значений параметров.
Бесплатно
