Universets masse, udstrækning og alder

kombineret med naturkonstanter

Omnia determinant omnia

Af Louis Nielsen

cand.scient. i fysik og astronomi

Lektor ved Herlufsholm

louis44nielsen@gmail.com

Forening af Makrofysik og Mikrofysik

Eksisterer der matematisk-fysiske sammenhænge mellem fysiske størrelser, der er karakteristiske for Universet som helhed, og størrelser der er karakteristiske for atomare partikler?

Med andre ord: Eksisterer der en sammenhæng mellem naturkonstanterne, der er karakteristiske for makrofysik og mikrofysik?

I det følgende vises, at ovenstående spørgsmål kan besvares med: Ja!

Det vises, at der gælder matematisk-fysiske sammenhænge mellem Universets totale masse, dets udstrækning og alder og kendte naturkonstanter, såsom Newtons gravitationskonstant, lysets hastighed, Plancks konstant og masserne af elektronen og protonen og deres geometriske udstrækninger.

Sammenhæng næppe en tilfældighed

Hvis man udregner brøkforholdet mellem massetætheden (dvs. masse pr. rumfangsenhed) af en elektron og den gennemsnitlige massetæthed af Universet, så får man et tal uden enhed af størrelsesordenen. Dette tal er så tæt på talværdien, der angiver styrkeforholdet mellem de elektriske kræfter og de gravitationelle kræfter mellem to elektroner, at man må formode, at det er dette brøkforhold der er tale om.

Hvis man udregner brøkforholdet mellem massetætheden af en proton og den gennemsnitlige massetæthed af Universet, så får man et tal uden enhed af størrelsesordenen. Dette tal er så tæt på talværdien, der angiver styrkeforholdet mellem de elektriske kræfter og de gravitationelle kræfter mellem to protoner, at der også her må antages at gælde lighed.

Massetæthederne af protonen, elektronen og Universet

Det må antages, at der gælder følgende meget interessante sammenhænge mellem de gennemsnitlige massetætheder af henholdsvis protonen, elektronen og Universet som helhed:

(1)

(2)

I ligning (1) er hvilemassen af en proton oger protonens gennemsnitlige radius (eller diameter). Protonens radius er målt til.

I ligning (2) er hvilemassen af en elektron og er elektronens gennemsnitlige radius (eller diameter).

M er den totale masse af Universet og R dets gennemsnitlige udstrækning (radius).

er lig med brøkforholdet mellem størrelserne af de elektriske kræfter og de gravitationelle kræftermellem to protoner.

er lig med brøkforholdet mellem størrelserne af de elektriske kræfter og de gravitationelle kræftermellem to elektroner.

og er defineret ved følgende

(3)

(4)

I ligningerne (3) og (4) er Coulombs konstant og er den numeriske elektriske ladning af en elektron og en proton.

Størrelsener Newtons gravitationskonstant i vor epoke.

Af ligningerne (1) og (2) ser vi, at massetætheden af en proton og en elektron er ligefrem proportional med Universets aktuelle gennemsnitlige massetæthed. Proportionalitetskonstanterne og angiver styrkeforholdet mellem de elektriske kræfter og de gravitationelle kræfter mellem henholdsvis to protoner og to elektroner.

Universets masse beregnet ved hjælp af atomfysiske konstanter

Fra ligning (1) kan vi isolere Universets masse M:

(5)

Universets udstrækning R er vurderet til at være af størrelsesordenen. Med denne talværdi for R fås:

Ifølge undertegnedes kvantekosmologi (se link) postuleres følgende sammenhæng at gælde:

(6)

I ligning (6) er Plancks konstant og er lysets hastighed.

Ved kombination af ligningerne (5) og (6) (og lidt regning) kan Universets totale masse M udtrykkes ved følgende atomfysiske størrelser:

(7)

Ligning (7) giver en kosmologisk fundamental sammenhæng mellem Universets totale masse M og kendte naturkonstanter, såsom massen af elektronen og dennes elektriske ladning, massen af protonen og dennes radius, Coulombs konstant, Plancks konstant, Newtons gravitationskonstant og lysets hastighed.

Da de to første faktorer i udtrykket (7) er ubenævnte størrelser (rene tal), så angiver sidste faktor en masse.

Den eneste størrelse på højre side af ligning (7) som er målt med nogen usikkerhed er protonens udstrækning. Men som nævnt er den cirka . Hvis denne værdi benyttes i formel (7), så bliver sidste faktor i udtrykket meget tæt på hvilemassen af en proton, og vil da være identisk med den såkaldte Compton-bølgelængde.

Universets masse

Talværdien af Universets totale masse M kan beregnes af formel (7). Vi får:

(8)

Universets udstrækning

Af ligning (6) kan vi beregne Universets udstrækning R:

(9)

Talværdien af R i (9) er i overensstemmelse med beregninger foretaget i andre kosmologiske modeller af Universet.

Den Kosmiske Embryoton. Det Embryonale Koordinat-system

Universet begyndte sin dynamiske kvante-udvikling med alt stof og energi koncentreret i en uhyre lille ’partikel’ som vi kan kalde den Kosmiske Embryoton, en betegnelse for den foster-tilstand, hvor alt stof og energi var koncentreret inden for en udstrækning, der definerer den fysisk mindste afstand, afstands-kvantet givet ved:

(10)

Universets kvante-udvikling er forgået ved successive delinger af den oprindelige Kosmiske Embryoton. De dannede stof-/energi-kvanter har siden ved forskellige typer rekombinationer dannet alle de ’partikler’ der eksisterer i det aktuelle Univers.

Den Kosmiske Embryoton kan definere et abstrakt matematisk embryonalt reference-system med et absolut centrum for det udviklende Univers. Positioner og bevægelsesforhold for alle dannede stof-/energi kvanter kan, i princippet, henføres og beregnes i forhold til det embryonale kosmologiske koordinatsystem, Embryoton-systemet.

Invariant og absolut hastighed c

Den kosmiske embryotons første kvante-delings proces dannede stof-/energi-kvanter, der bevægede sig af sted med hastigheden c, målt i forhold til det Embryonale koordinatsystem. Hastigheden c, der er lig med den kendte hastighed af lys, er bestemt af brøk-forholdet mellem afstands-kvantet og tids-kvantet . Dvs. der gælder:

(11)

Da både og er absolutte og invariante størrelser, så gælder dette også hastigheden c, dette helt i overensstemmelse med målinger af lysets hastighed, der viser at det er en absolut, ikke-relaviv, størrelse. Forklaringen på denne ikke-relative hastighed af c er således forklaret i ligning (11).

Universets alder

De efterhånden dannede stof-/energi-kvanter har med farten c og indtil vor epoke tilbagelagt en strækning lig med Universets aktuelle ’radius’ R.

Universets alder T siden dets ’fødsel’ kan således beregnes af:

(12)

Den her, meget simpelt, beregnede værdi af Universets alder er, ganske interessant, lig med den alder der (for tiden) regnes med i den etablerede kosmologi!

Tids-kvantet eller tids-atomet

Ved benyttelse af ligning (6) kan Universets alder T skrives:

(13)

’Tiden-forløbet’ angiver det mindste fysiske tidsinterval, tids-kvantet eller tidsatomet, givet ved:

(14)

Elektronens udstrækning

Af ligning (2) kan vi beregne elektronens udstrækning:

(15)

Målinger af elektronens udstrækning er stadig usikre, men de giver en værdi, der er af størrelsesordenen som teoretisk beregnet i ligning (15).

Holisme-princippet. Omnia determinant omnia. Evolution af Naturlovene

I øvrigt: Det er den totale stof og energimængde i Universet, der er den afgørende og mest fundamentale fysiske størrelse. Vi kan kalde det ’Holisme-princippet’ eller ’Det Holistiske Princip’.

Størrelsen af Universets totale masse er bestemmende for talværdierne af naturkonstanterne, hvoraf nogle af dem varierer efterhånden som Universet udvikler sig.

Naturlovene er også underlagt kosmisk evolution.

’Omnia determinant omnia’. ’Alt bestemmer alt’.

Louis Nielsen

21/6-2008