Уравнения движения в расширяющейся Вселенной

14.1. Закон Хаббла в формализме ОТО
В предыдущих разделах мы использовали уравнения движения сверхновых и других объектов в расширяющейся Вселенной, из которых выводятся уравнения закона Хаббла. Уравнениями движения мы называем зависимость удалённости некоторого объекта от наблюдателя и его скорость в расширяющейся Вселенной.
Можно сказать, что закон Хаббла и эти уравнения взаимосвязаны, то есть, буквально выводятся друг из друга. Изначально закон Хаббла выводится в общей теории относительности из базового уравнения для масштабного фактора и параметра Хаббла...

... Считается, что гипотеза о Большом Взрыве возникла после того, как было обнаружено расширение Вселенной. Обратив этот процесс в обратном направлении времени, учёные обнаружили, что примерно 13,7 млрд. лет назад все объекты Вселенной находились в одной точке. Однако это не совсем верно. Закон Хаббла, который выводится из приведённого выше уравнения ОТО, приводит к несколько иным выводам. Действительно, приведём это уравнение к виду обычного дифференциального уравнения...

... Строго говоря, масштабный фактор является довольно абстрактной величиной, размерность которой явно не просматривается, хотя производный от него параметр Хаббла определённо имеет размерность, обратную времени. Считая для определённости масштабный фактор безразмерным, придадим уравнению (14.2) принудительно вид современного закона Хаббла, с помощью дополнительного множителя χ, которому присвоим значение, например, 1 метр. Смысл этой манипуляции достаточно прост. Абстрактный масштабный фактор имеет смысл отношения пространственных интервалов в разные эпохи к некоторому исходному интервалу. Иными словами, этот параметр – масштабный фактор – относится ко всей Вселенной целиком. Поскольку сопоставляемые интервалы явно не обозначены, то об их размерности говорить вряд ли уместно. Но эти отношения абстрактных "масштабных интервалов" можно перевести в реальные физические отрезки, имеющие реальную размерность – метры, километры, например, используя переводной множитель – χ. ...

... В наших уравнениях мы фактически задали, постулировали, что масштабный фактор – это количество единичных интервалов, пропорциональное масштабному фактору, то есть метрическое расстояние между объектами в некоторый момент времени, в зависимости от начального. Как видим, в начальный момент времени оно определённо не равно нулю и не может быть равным нулю в принципе, поскольку тогда никакого последующего удаления быть не может. Это не совсем соответствует гипотезе о Большом Взрыве из бесконечно малой точки. То есть, в начальный момент времени, в момент начала хаббловского расширения Вселенная, вообще говоря, уже имела бесконечно большие размеры.
Таким образом, мы можем записать окончательно три уравнения: два уравнения движения для объекта, удаляющегося от наблюдателя в расширяющейся Вселенной: для удалённости и для скорости удаления, и закон Хаббла...

... где:
H = H0 – параметр Хаббла, равный современному значению;
r0 – расстояние в момент начала расширения до объекта, удаляющегося от наблюдателя, либо расстояние между точкой пространства, где в будущем появится наблюдатель, Земля, и точкой пространства, где в будущем появится удаляющийся объекта – некоторая  звезда, сверхновая.
Заметим, что решение уравнения (14.1) мы получили, исходя из неизменного, постоянного значения параметра H. Из этого же условия можно получить решение и в более общем, но несколько завуалированном виде для переменного значения параметра. ...

... В космологии вместо реальных, физических скорости и удалённости используются соответствующие наблюдательные параметры – яркость удаленной галактики и её красное смещение. Яркость является математически тождественной величиной для удалённости. Определяя яркость стандартной свечи – сверхновой типа Ia, получают точное значение её удалённости. Чем ярче звезда, тем она ближе к нам. Второй параметр – красное смещение в точности соответствует скорости, с какой галактика удаляется от нас: чем больше смещение, тем выше скорость удаления. Иначе говоря, фактически в законе Хаббла присутствуют не скорости и расстояния, а красные смещения и яркости. Главным основанием для утверждений об ускоренном расширении Вселенной как раз и стал тот факт, что яркость дальних сверхновых типа Ia оказалась ниже, чем это должно следовать из закона Хаббла.

14.2. Закон Хаббла в физике Ньютона
Следует отметить, что закон Хаббла, полученный в формализме общей теории относительности, может быть выведен и средствами физики Ньютона. В интернете и в литературе нередко приводится условная иллюстрация расширения пространства на примере резинового шара с наклеенными на него монетками-галактиками. Раздувание шара приводит к тому, что расстояние между монетами возрастает, причём каждая из них может считать себя центром, от которого удаляются все остальные.
Используем эту аллегорию для получения закона Хаббла без использования уравнений общей теории относительности. Действительно, резиновый шар – вполне реальный физический объект, к которому применимы все положения физики Ньютона.
Вырежем из этого шара достаточно большого размера, диаметра узкую полосу, шнур с монетами-галактиками. Закрепим один конец полосы, то есть, формально перейдём в систему отсчёта галактики, находящейся на этом конце шнура. Галактику на противоположном конце начнём оттягивать, растягивая полосу. ...

... уравнение Ньютона имеет такое же простое решение, которое в точности совпадает со стандартным законом Хаббла для расстояний: ...

... То есть, известный релятивистский закон Хаббла является одновременно и рядовым законом физики Ньютона для найденного закона увеличения расстояний между объектами, закреплёнными на растягиваемом резиновом шнуре: ...

... С учётом этого можно дать этому закону другое, более общее название – закон Ньютона-Хаббла. В физике Ньютона этот закон можно назвать законом растяжения резинового жгута или пружины. Если край жгута вытягивается с некоторой, в частности, переменной скоростью, то величина скорости каждой точки жгута пропорционально её удалённости от неподвижной точки, точки крепления. В традиционном законе Хаббла роль жгута исполняет пространство-время.

14.3. Закон Хаббла в философии
Анализируя релятивистский и ньютоновский законы Хаббла, можно обнаружить более фундаментальное описание истории расширяющейся Вселенной в рамках философии диалектического материализма, формирующее непротиворечивый механизм расширения пространства.
Здесь мы обязаны вспомнить довольно спорное высказывание одного известного физика примерно такого вида: там, где начинается философия, физика заканчивается. Однако то, что во фразе названо физикой, по мнению одного из интернет-авторов является "мифофизикой". Другой великий астрофизик пошёл ещё дальше, заявив, что философия мертва. Однако отказ от философского надзора неизбежно ведёт к таким открытиям, как кротовые норы, нелокальность, переходы между измерениями, Большой Взрыв и машины времени, которые мы однозначно относим к мистическим, или, в лучшем случае, к загадочному промыслу Творца.
В этой физико-философской модели Основой, первоосновой всего Сущего, Бытия является одна единственная субстанция: вечная и бесконечная Материя. Хотя "материя" и переводится как "вещество" мы рассматриваем их как две разные субстанции, категории.
Материя несотворима и неуничтожима, безгранична и бесконечна, при этом она сплошная, неразрывная, не дискретная, поскольку иначе следовало бы допустить существование чего-то ещё, заполняющего промежутки между дискретами Материи. Из этого сразу же следует вывод, что ни пространство, ни время как таковые, как некие субстанции изначально не существуют.
Только Материя обладает фундаментальным качеством – существовать. Всё прочее является её свойствами, характеристиками, атрибутами. Существование Материи проявляется в её способности изменяться или, тождественно, двигаться, взаимодействовать.
На одном из этапов своего развития, изменения Материя перешла в одну из своих бесчисленных форм – вещественную, что и проявилось как наша Вселенная. Непрерывные изменения в этой её форме, вещественной, одной из её бесчисленных форм, мы воспринимаем как течение времени. С другой стороны изменчивость материи проявляется в её локальных неоднородностях, что, в свою очередь, воспринимается нами как пространство.
Материя в процессе, схожем, например, с конденсацией пара в камере Вильсона, сконденсировалась, веществолизировалась, образовав вещество Вселенной. Произошло это в некоторый момент времени, 14 млрд. лет назад по нашим часам, когда Материя в наблюдаемой области пространства как бы сконденсировалась, перешла в одну из своих бесчисленных форм – вещественную, веществолизировалась. Как произошел именно этот, вещественный переход, неизвестно, но сейчас это для нас и не особо важно.
Процесс преобразования материи в вещество прошел не одномоментно, а на протяжении некоторого времени, обозначаемого ныне как время инфляции. В этот очень короткий, как считается, период образовалась основная масса вещества Вселенной в виде частиц и излучения. Возникшее вещество сформировало протяженное пространство. Пространство вещественное, пространство нашей реальности возможно только благодаря наличию вещественных объектов. Далее процесс конденсации замедлился и в свободных от вещества областях Материя продолжает создавать теперь уже только "атомы пространства", элементы физического вакуума.
Вероятно, что конденсация, веществолизация Материи могла начаться в какой-то определенной точке, что можно рассматривать как некое подобие известного космологического Большого Взрыва, когда по всему объёму Вселенной пробежала своеобразная волна, как при обычном взрыве. Этот процесс мог начаться так же и в нескольких, вплоть до бесконечного количества, точках её материального пространства. В этих процессах мог возникнуть соответствующий сферический (многомерный) фронт или множество пересекающихся фронтов веществолизации.
В конце этого процесса, очевидно, образовалась та самая ранняя сильно разогретая Вселенная, основная масса вещества Вселенной в виде частиц и излучения. В дальнейшем все процессы можно рассматривать в рамках существующих представлений: образование микроволнового фона, формирование молодых галактик и всего остального.
Возникшая таким образом Вселенная в этом случае может либо иметь убегающую границу, либо быть ничем не ограниченной и простираться до бесконечности, как бесконечна сама Материя.
Проблема её изотропии не возникает: состояние материи перед её веществолизацией полностью однородно, изотропно, поэтому нет никаких оснований производной от неё вещественной форме иметь разные свойства на бесконечных удалениях друг от друга. Это же объясняет и плоскостность Вселенной: бесконечно протяженное пространство, как принято считать, по определению – плоское, радиус кривизны равен бесконечности. Главное, что рассматриваемая