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    <journal-title>
     Journal of Modern Physics
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    2153-1196
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   <issn publication-format="print">
    2153-120X
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   <publisher>
    <publisher-name>
     Scientific Research Publishing
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   <article-id pub-id-type="doi">
    10.4236/jmp.2025.162015
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    jmp-140740
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     <subject>
      Articles
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    <subj-group subj-group-type="Discipline-v2">
     <subject>
      Physics 
     </subject>
     <subject>
       Mathematics
     </subject>
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   <title-group>
    Gravitational Collapse and Expansion in the Newton Theory and General Relativity
   </title-group>
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    <contrib contrib-type="author" xlink:type="simple">
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       Valery V.
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       Vasiliev
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       Leonid V.
      </surname>
      <given-names>
       Fedorov
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     aInstitute of Applied Mechanics of Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
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      January
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    <copyright-statement>
     © Copyright 2014 by authors and Scientific Research Publishing Inc. 
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    <copyright-year>
     2014
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    <license>
     <license-p>
      This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
     </license-p>
    </license>
   </permissions>
   <abstract>
    The paper is devoted to the study of the gravitational collapse within the framework of the spherically symmetric problem in the Newton theory and general relativity on the basis of the pressure-free model of the continuum. In application to the Newton gravitation theory, the analysis consists of three stages. First, we assume that the gravitational force is determined by the initial sphere radius and constant density and does not change in the process of the sphere collapse. The obtained analytical solution allows us to find the collapse time in the first approximation. Second, we construct the step-by-step process in which the gravitational force at a given time moment depends on the current sphere radius and density. The obtained numerical solution specifies the collapse time depending on the number of steps. Third, we find the exact value of the collapse time which is the limit of the step-by-step solutions and study the collapse and the expansion processes in the Newton theory. In application to general relativity, we use the space model corresponding to the special four-dimensional space which is Euclidean with respect to space coordinates and Riemannian with respect to the time coordinate only. The obtained solution specifies two possible scenarios. First, sphere contraction results in the infinitely high density with the finite collapse time, which does not coincide with the conventional result corresponding to the Schwarzschild geometry. Second, sphere expansion with the velocity which increases with a distance from the sphere center and decreases with time.
   </abstract>
   <kwd-group> 
    <kwd>
     Gravitational Collapse
    </kwd> 
    <kwd>
      Newton Gravitation Theory
    </kwd> 
    <kwd>
      General Relativity
    </kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
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 <body>
  <sec id="s1">
   <title>1. Introduction</title>
   <p>Gravitational collapse is widely discussed in the literature concerning spherically symmetric problem of general relativity <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-1">
     [1]
    </xref>-<xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-4">
     [4]
    </xref>. History and the state-of-the-art of the problem are presented in the review <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-5">
     [5]
    </xref> which contains brief descriptions of the results obtained by 400 authors working in this field. The traditional model is a pressure-free continuum which is described by the Schwarzschild geometry and is referred to the so-called co-moving coordinates introduced by Tolman <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-6">
     [6]
    </xref>. The first solution of the collapse problem was obtained in 1939 by Oppenheimer and Snyder <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-7">
     [7]
    </xref>. After some assumptions, they arrived at the following asymptotic expressions for the metric coefficients of the Schwarzschild metric form for the sphere surface 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <mi>
        r 
      </mi> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math>:</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          11 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mn>
        1 
      </mn> 
      <mo>
        + 
      </mo> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mo>
        , 
      </mo> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <mtext>
          
      </mtext> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          44 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          11 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <msup> 
       <mtext>
         e 
       </mtext> 
       <mrow> 
        <mo>
          − 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
         </mrow> 
         <mo>
           / 
         </mo> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msup> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mo>
          + 
        </mo> 
        <msup> 
         <mtext>
           e 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            − 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mi>
              c 
            </mi> 
           </mrow> 
           <mo>
             / 
           </mo> 
           <mrow> 
            <msub> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
            </msub> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </msup> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math></p>
   <p>in which t is time and</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mi>
          G 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         / 
       </mo> 
       <mrow> 
        <msup> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
        </msup> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math> (1)</p>
   <p>is the so-called gravitational radius which is expressed in terms of the sphere mass m, the classical gravitation constant G and the velocity of light c. As can be seen, 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          11 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mi>
        ∞ 
      </mi> 
     </mrow> 
    </math> and 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mn>
          44 
        </mn> 
       </mrow> 
      </msub> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          → 
        </mo> 
        <mi>
          ∞ 
        </mi> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
      <mo>
        → 
      </mo> 
      <mn>
        0 
      </mn> 
     </mrow> 
    </math>. The Oppenheimer-Snyder solution is discussed by Burghardt <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-8">
     [8]
    </xref>.</p>
   <p>An alternative solution of the collapse problem was presented by Weinberg <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-3">
     [3]
    </xref> who arrived at the following expression for the collapse time (in the notations of the current paper):</p>
   <p>
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msubsup> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ( 
         </mo> 
         <mi>
           W 
         </mi> 
         <mo>
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </msubsup> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mfrac> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <msub> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </msub> 
       </mrow> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </mrow> 
      </mfrac> 
      <msqrt> 
       <mrow> 
        <mfrac> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mn>
             0 
           </mn> 
          </msub> 
         </mrow> 
         <mrow> 
          <msub> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </msub> 
         </mrow> 
        </mfrac> 
       </mrow> 
      </msqrt> 
     </mrow> 
    </math> (2)</p>
   <p>in which 
    <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
      <msub> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </msub> 
      <mo>
        = 
      </mo> 
      <mi>
        R 
      </mi> 
      <mrow> 
       <mo>
         ( 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          = 
        </mo> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </mrow> 
       <mo>
         ) 
       </mo> 
      </mrow> 
     </mrow> 
    </math>. The Weinberg solution is also discussed by Burghardt <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-9">
     [9]
    </xref>. More recent results are presented in <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-10">
     [10]
    </xref>.</p>
   <p>In the present paper, the solution of the collapse problem is based on the special model of the four-dimensional space <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-11">
     [11]
    </xref> which is Euclidean with respect to space coordinates and Riemannian with respect to time. Preliminary, the solution corresponding to the Newton gravitation theory is considered.</p>
  </sec><sec id="s2">
   <title>2. Gravitational Collapse and Expansion in the Newton Theory</title>
   <sec id="s2_1">
    <title>2.1. Governing Equations</title>
    <p>The behavior of continuum within the framework of the Newton gravitation theory is described by motion and compatibility equations which have the following form in spherical coordinates <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-12">
      [12]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           p 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             v 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             ∂ 
           </mo> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mfrac> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (3)</p>
    <p>in which p, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </math> and v are pressure, density and velocity, whereas 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        φ 
      </mi> 
     </math> is the Newton gravitational potential that satisfies the Poisson equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mtext>
          d 
        </mtext> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             φ 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mtext>
             d 
           </mtext> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         4 
       </mn> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (4)</p>
    <p>In the general case, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        ρ 
      </mi> 
     </math> depends on r and t. However, we further use the special model of the continuum which consists of a system of isolated and not non-interacting particles such that the pressure is zero. In this case, it is natural to assume that the density which is initially uniform, i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, does not depend on r in the process of gravitational collapse. Thus, we take 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Using equations for the sphere mass for the current time and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> (5)</p>
    <p>and taking into account that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we arrive at the following conditions:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math> (6)</p>
    <p>Now, we can integrate Equation (4). Applying Equations (1) and (5) to eliminate G, we can present the first integral of this equation as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           φ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (7)</p>
    <p>and write the first equation of Equations (3) in the following form:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (8)</p>
    <p>As follows from Equations (7), a = a(t), i.e. in the process of collapse, the sphere radius decreases, the density increases and the gravitation force depends on time.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_2">
    <title>2.2. First Approximation</title>
    <p>To obtain the solution in the first approximation that can be useful for the further more rigorous analysis, assume that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> which means that the gravitation force does not depend on time and corresponds to the initial parameters of the sphere. Then, Equation (8) takes the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (9)</p>
    <p>Assume that the solution of this equation is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         f 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (10)</p>
    <p>Then, Equation (9) yields</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          f 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mo>
            ⋅ 
          </mo> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This is the Riccati equation <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-13">
      [13]
     </xref> whose solution allows us to find the velocity</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (11)</p>
    <p>Using the initial condition 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we finally get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (12)</p>
    <p>Now, the second equation in Equations (3) takes the form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and has the following solution:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (13)</p>
    <p>Using the initial condition 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we arrive at</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (14)</p>
    <p>Finally, Equation (6) allows us to determine the sphere radius</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (15)</p>
    <p>Collapse results in concentration of the sphere mass at a point and an infinitely high density. As follows from the foregoing solution, this happens if 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Substituting 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> from Equations (9), we get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (16)</p>
    <p>Equations (12) and (15) allow us to obtain the following useful result:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (17)</p>
    <p>As an example, consider the sphere with the parameters analogous to Sun, i.e., 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.96 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          8 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         m 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2960 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         m 
       </mtext> 
      </mrow> 
     </math>. For this sphere, Equation (16) yields 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         2500 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sec 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. Dependence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> (line 1).</p>
    <fig id="fig1" position="float">
     <label>Figure 1</label>
     <caption>
      <title>Figure 1. Dependences 

       <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
  
         <mrow>
   
          <mrow> 
    
           <mi>
            
     R
    
           </mi>
    
           <mrow>
     
            <mo>
              ( 
            </mo> 
     
            <mi>
              t 
            </mi> 
     
            <mo>
              ) 
            </mo>
    
           </mrow>
   
          </mrow>
   
          <mo>
           
    /
   
          </mo>
   
          <mrow> 
    
           <msub> 
     
            <mi>
              R 
            </mi> 
     
            <mn>
              0 
            </mn> 
    
           </msub> 
   
          </mrow>
  
         </mrow> 
 
        </mrow>

       </math> corresponding to the first approximation (1), step-by step solutions with 20 (2) and 80 (3) steps, numerical solution for the Newton theory (4) and GR solution (5).</title>
     </caption>
     <graphic mimetype="image" position="float" xlink:type="simple" xlink:href="https://html.scirp.org/file/7505540-rId98.jpeg?20250221034958" />
    </fig>
   </sec>
   <sec id="s2_3">
    <title>2.3. Step-by-Step Solution</title>
    <p>Now recall that the foregoing solution does not take into account that parameter a in Equation (8) depends on t which means that the gravitational force does not change in the process of the sphere collapse. To allow for this change, we use the following step-by-step procedure. Divide the collapse time 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> into a system of increments 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mo>
         ⋯ 
       </mo> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and assume that the foregoing solution corresponding to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         a 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is valid for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Then, for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we have the expressions following from Equations (12), (14) and (15), i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (18)</p>
    <p>For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         ≤ 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>, we change 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and Equation (8) becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The solution is specified by Equation (11), i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Constant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is determined from the following condition: 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is specified by Equations (18). The result is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           tan 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           tan 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           tan 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           tan 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mi>
           tan 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The second equation in Equations (3) yields</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msub> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         tan 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The solution is similar to Equation (13), i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            B 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Constant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> can be found from the condition 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> in which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is specified by Equations (17). The result is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          B 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mi>
             cos 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The sphere radius for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> can be found from Equation (6) which takes the form 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. Finally, we get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           cos 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <msub> 
            <mi>
              a 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         cos 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            a 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The described step-by-step process proceeds until 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> becomes zero which corresponds to the collapse time 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. The results of calculation for the sphere with parameters of Sun are presented in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         20 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (line 2) and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         n 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         80 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (line 3). The collapse times are 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             20 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1880 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sec 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             80 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1825 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sec 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
   </sec>
   <sec id="s2_4">
    <title>2.4. Exact Solution</title>
    <p>The foregoing results allow us to conclude that the sequence of collapse times 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> obtained by step-by-step calculation converges in the Newton gravitation theory to the collapse time 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mi>
          N 
        </mi> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. To determine this time, return to Equation (8) and transform parameter 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> using Equations (1) and (5) for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mi>
        m 
      </mi> 
     </math>. The result is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          a 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and Equation (8) reduces to</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         π 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (19)</p>
    <p>Applying Equation (6), we get</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         . 
       </mo> 
      </mrow> 
     </math> (20)</p>
    <p>Substituting this result in the second equation of Equations (3), we have</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           v 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mfrac> 
        <msup> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (21)</p>
    <p>Now, assume that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is specified by equation similar to Equation (17), i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mo>
            ′ 
          </mo> 
         </msup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (22)</p>
    <p>Substituting Equation (22) in Equation (21), we can conclude that this equation is satisfied identically. Finally, substituting Equations (20) and (22) in Equation (19), we arrive at</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ″ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>This is the well-known equation which describes the free-fall motion and has the following first integral <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-11">
      [11]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              C 
            </mi> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mn>
               2 
             </mn> 
             <msubsup> 
              <mi>
                k 
              </mi> 
              <mi>
                n 
              </mi> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </msubsup> 
             <msub> 
              <mi>
                ρ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (23)</p>
   </sec>
   <sec id="s2_5">
    <title>2.5. Collapse Problem</title>
    <p>For the collapse problem, we should take sign “−” in Equation (23). As follows from the foregoing analysis, in this case we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> which means that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Then, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msup> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (25)</p>
    <p>Integration yields the following implicit expression for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mover accent="true"> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ¯ 
          </mo> 
         </mover> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mover accent="true"> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ¯ 
            </mo> 
           </mover> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (26)</p>
    <p>Determine the collapse time 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> corresponding to the Newton theory. Taking into account that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <msubsup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, using Equations (10) and (19) and applying Equation (26), we get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          π 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (27)</p>
    <p>Equations (22) and (25) allow us to determine the velocity as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            n 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mn>
              1 
            </mn> 
            <mover accent="true"> 
             <mi>
               R 
             </mi> 
             <mo>
               ¯ 
             </mo> 
            </mover> 
           </mfrac> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> which means that the static initial state exists for the collapse problem in the Newton theory.</p>
    <p>As an example, consider as earlier the sphere with parameter of Sun. For this sphere, calculation yields 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1766 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> sec. Numerical solution of Equation (26) for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> (line 4)</p>
    <p>It should be noted that the forgoing formulation of the collapse problem in the absence of pressure is not realistic since pressure can prevent the collapse. This scenario is supported by the existence of the known static solution of Equations (3) for the constant pressure which is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          p 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <msup> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msup> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s2_6">
    <title>2.6. Expansion Problem</title>
    <p>Now return to Equation (23) and take sign “+”, i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msubsup> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo>
             ¯ 
           </mo> 
          </mover> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (28)</p>
    <p>This solution corresponds to the sphere expansion. The applied pressure-free model of continuum looks more realistic for the expansion problem than for the collapse problem considered above. For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Then, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in Equation (28) and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <msqrt> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Integration yields</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <msup> 
        <mover accent="true"> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mo>
           ¯ 
         </mo> 
        </mover> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Taking into account that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we get 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mover accent="true"> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ¯ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
                <mi>
                  n 
                </mi> 
               </msub> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 6 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math> (29)</p>
    <p>In the second part of this equation coefficient 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is substituted from Equation (19). Using Equations (20) and (26), we can find the density, i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 6 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (30)</p>
    <p>Finally, Equations (22) and (29) allow us to determine the velocity as</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (31)</p>
    <p>Note that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         ≠ 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, which means that the initial static state in the expansion problem does not exist. For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         v 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> which corresponds to an infinite homogeneous static space.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s3">
   <title>3. Gravitational Collapse and Expansion in General Relativity</title>
   <sec id="s3_1">
    <title>3.1. General Solution</title>
    <p>The study is undertaken within the mechanical interpretation of general relativity as a phenomenological theory based on the traditional model of space as a homogeneous isotropic continuum whose physical microstructure is ignored. The collapse and the expansion problems are considered further for the special four-dimensional space which is Euclidean with respect to space spherical coordinates 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         φ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and Riemannian with respect to the time coordinate only <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-11">
      [11]
     </xref>. To introduce the special geometry, consider first the metric coefficients corresponding to the Newton gravitation theory <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-14">
      [14]
     </xref>, i.e.</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           22 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>As can be seen, the space coefficients 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           22 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> belong to the Euclidean space, whereas the Riemannian space appears only in the time coefficient 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> which is associated with gravitation. Indeed, in the absence of gravitation 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and the space becomes Euclidean. Thus, the space is Euclidean with respect to the space coordinates and is Riemannian with respect to the time coordinate only. The idea is to extend this result to the general case. Undertake the following virtual experiment. Assume that we observe in a traditional three-dimensional Euclidean space a solid body loaded with self-balanced forces inducing a certain stressed state inside the body in the absence of gravitation. As known, the general relativity equations contain differential operators acting on a metric tensor of a Riemannian space in the left-hand sides and the so-called energy-momentum tensor in the right-hand sides. The energy-momentum tensor, in general, consists of the stress tensor and kinematic terms <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-15">
      [15]
     </xref>. Thus, the general relativity equations describe the Riemannian space which is induced inside the body by the stresses only. However, such situation is not possible in Riemannian geometry, the dimension of the Euclidean space ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>) in which the Riemannian space with 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> dimensions can exist is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              n 
            </mi> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
           </msub> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-16">
      [16]
     </xref>. Taking 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, we get 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          n 
        </mi> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. However, the stresses solid is in a three-dimensional Euclidean space which means that in the absence of gravitation, the space is Euclidean, whereas gravitation induces the Riemannian space associated with time only. So, we arrive at the special model of the four-dimensional space in which the space is Euclidean with respect to space coordinates and Riemannian with respect to time. This model allows us to study the problems which cannot be solved within the traditional Riemannian space model. One of such problems is associated with gravitation in solids. For static problems in elastic solids, the system of general relativity equations includes three conservation equations which are actually the equilibrium equations. These equations contain, in general, six components of the stress tensor which cannot be found from three equations. In the theory of elasticity <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-17">
      [17]
     </xref>, the equilibrium equations are supplemented with compatibility equations which require the stressed space to be Euclidean and do not exist in the Riemannian space. Thus, a paradoxical situation occurs, the gravitational stresses in solids which are traditionally found in the classical solid mechanics cannot be determined in the theory of relativity. In the proposed space model, the space is Euclidean with respect to space coordinates, compatibility equations exist and the problem can be solved <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-18">
      [18]
     </xref>. Moreover, this model allows us to overcome some principal problems of general relativity in the traditional Riemannian space. As known <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-2">
      [2]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-3">
      [3]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-14">
      [14]
     </xref>, the system of the field equations is not complete in this space and should be supplemented with additional coordinate conditions. In the proposed model the number of the unknown metric coefficients is less than in the general Riemannian space and no additional conditions are required. This property of equations is demonstrated further for a spherically symmetric problem.</p>
    <p>The line element for the proposed four-dimensional space in spherical coordinates has the following form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-11">
      [11]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mn>
         2 
       </mn> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          θ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          φ 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (32)</p>
    <p>Here, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> depends on r and t. In contrast to traditional coordinate frames, space is not “orthogonal” to time in the four-dimensional space corresponding to Equation (32). The metric form in Equation (32) was derived in 1921-22 by Gullstrand and Painleve <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-19">
      [19]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-20">
      [20]
     </xref> from the Schwarzschild form</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (33)</p>
    <p>by coordinate transformation. Indeed, identical transformations in Equation (32) allow us to reduce it to</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          s 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               44 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          Ω 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 14 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mn>
                 44 
               </mn> 
              </mrow> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               r 
             </mi> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <mtext>
               d 
             </mtext> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mtext>
         d 
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (34)</p>
    <p>In static problems, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and Equation (34) reduces to Equation (33) in which</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>In dynamic problems, the derivative 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> is not known and direct reduction of Equation (32) to Equation (33) is not possible. Here, Equation (32) is not the results of coordinate transformation and follows from the proposed model of a four-dimensional space.</p>
    <p>For the line element in Equation (32), the Einstein field equations are</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          [ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <msub> 
            <msup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mn>
               44 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ] 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (35)</p>
    <p>
     <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"> <mtable> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <msubsup> 
          <mi>
            E 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <msup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msup> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             4 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               44 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
           <msub> 
            <msup> 
             <mi>
               g 
             </mi> 
             <mo>
               ′ 
             </mo> 
            </msup> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msup> 
          <mrow /> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ″ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mtd> 
       </mtr> 
       <mtr> 
        <mtd> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mtext>
             
         </mtext> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <msup> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ′ 
           </mo> 
          </msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mn>
           4 
         </mn> 
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          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mover accent="true"> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
           <mo>
             ˙ 
           </mo> 
          </mover> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ln 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> (39)</p>
    <p>Here, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo stretchy="false">
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <msup> 
        <mo stretchy="false">
          ) 
        </mo> 
        <mo>
          ′ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mo stretchy="false">
           ( 
         </mo> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo stretchy="false">
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mo stretchy="false">
         ( 
       </mo> 
       <mo>
         ⋅ 
       </mo> 
       <mover accent="true"> 
        <mo stretchy="false">
          ) 
        </mo> 
        <mo>
          ˙ 
        </mo> 
       </mover> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mo stretchy="false">
           ( 
         </mo> 
         <mo>
           ⋅ 
         </mo> 
         <mo stretchy="false">
           ) 
         </mo> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. We use mixed tensor components because in spherical coordinates they coincide with physical components. Einstein tensor is proportional to the energy-momentum tensor, i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            4 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (40)</p>
    <p>In the absence of pressure, the energy momentum tensor has the following form <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-16">
      [16]
     </xref>:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> (41)</p>
    <p>Consider briefly the empty space surrounding the sphere <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-11">
      [11]
     </xref> for which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          T 
        </mi> 
        <mi>
          i 
        </mi> 
        <mi>
          j 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> and Equations (35)-(39) are homogeneous. Equation (39) in which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          E 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> allows us to conclude that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> do not depend on time. This result is analogous to the Birkhoff theorem in the Schwarzschild solution <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-15">
      [15]
     </xref>. Then, Equations (15) and (17) yield</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <msub> 
        <msup> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>The solution of these equations is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msub> 
         <msub> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Here, index “e” corresponds to the external space. Integration constants 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          C 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> can be found from the asymptotic condition according to which the obtained solution must reduce for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> to the Newton theory, i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>where 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is given by Equation (2). The final solution becomes</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (42)</p>
    <p>As can be seen, the obtained solution specifies two spaces corresponding to signs “+” and “−” in the first of these equations. It is important for the further analysis that</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mi>
              e 
            </mi> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (43)</p>
    <p>Parameter g has a simple geometrical meaning, the determinant of the metric tensor in the four-dimensional space is 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         D 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          4 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           sin 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mi>
         θ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>As can be proved <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-11">
      [11]
     </xref>, the escape velocity for the sphere with radius R is specified by the following equation:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (44)</p>
    <p>which means that for the sphere with radius 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> the escape velocity 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and the sphere becomes invisible. Such object is analogous to a black hole, but the Schwarzschild singularity does not appear and the space inside the sphere is Euclidian with respect to space spherical coordinates.</p>
    <p>Consider the internal space for the sphere with radius R. Equations (37), (40) and (41) yield</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mi>
             r 
           </mi> 
           <msubsup> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
            <mrow> 
             <mn>
               14 
             </mn> 
            </mrow> 
            <mn>
              2 
            </mn> 
           </msubsup> 
          </mrow> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (45)</p>
    <p>As in the Newton theory, we assume that in the absence of pressure 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>. The solution of Equation (45) is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            k 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </msub> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
         <mo>
           + 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mi>
            C 
          </mi> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> (46)</p>
    <p>The integration constant 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         C 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Otherwise, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> becomes singular at the center of a sphere with any dimensions. Taking into account that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, we finally get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         k 
       </mi> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (47)</p>
    <p>Consider Equations (39), (40) and (41) which yield</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mi>
         ln 
       </mi> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             44 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Substituting Equations (47) and taking into account Equation (29) for k, we arrive at</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (48)</p>
    <p>Applying Equations (38), (40) and (21), we have the following equation</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mn>
             14 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mo>
          ∂ 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>which yields</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <msup> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
         <mo>
           ′ 
         </mo> 
        </msup> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           g 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              k 
            </mi> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             ρ 
           </mi> 
           <mi>
             g 
           </mi> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (49)</p>
    <p>Thus, Equations (47), (48) and (49) allow us to express 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> in terms of two functions 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Now, introduce the basic assumption of this analysis. For the sphere with radius R, the metric coefficients must be continuous and satisfy the following boundary conditions on the sphere surface:</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> (50)</p>
    <p>However, in the collapse problem, R depends on t. So, the right-hand parts of Equations (32) should be written as <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-3">
      [3]
     </xref></p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         ± 
       </mo> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mi>
          e 
        </mi> 
       </msubsup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (51)</p>
    <p>As follows from Equation (43) and (51), 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for the external space and for the boundary of the internal space. Thus, it is natural to assume that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> for the whole internal space. Taking 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         g 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> in Equations (47), (48) and (49), we get</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (52)</p>
    <p>As can be seen, at the sphere center 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, the space is Euclidean and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>Now, return to the field equations, Equations (35)-(39). To obtain the solution in Equations (52), we used Equations (37), (38) and (39). For one unknown function 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, we have two remaining equations, Equations (35) and (36). Substituting Equations (52) in Equations (35) and (36), we arrive at one and the same equation for density</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         ∓ 
       </mo> 
       <mn>
         3 
       </mn> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mi>
         c 
       </mi> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mi>
           k 
         </mi> 
         <mi>
           ρ 
         </mi> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> (53)</p>
    <p>Thus, the system of the field equation turns out to be complete and reduces to Equation (53). The solution of this equation which satisfies the initial condition 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               ∓ 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
              <mn>
                2 
              </mn> 
             </mfrac> 
             <mi>
               c 
             </mi> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <msub> 
                <mi>
                  k 
                </mi> 
                <mi>
                  r 
                </mi> 
               </msub> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>Taking into account Equation (46) for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> and Equations (1), (5), (40) for 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          m 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we find</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          k 
        </mi> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
          <mo>
            / 
          </mo> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mi>
         χ 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           8 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <msup> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            r 
          </mi> 
          <mi>
            g 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
         <msubsup> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
          <mn>
            3 
          </mn> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>and finally arrive at</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               ∓ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 6 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               ∓ 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    0 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (54)</p>
    <p>The sphere radius follows from Equations (6) and (56) which yield</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               ∓ 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 6 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               ∓ 
             </mo> 
             <mfrac> 
              <mrow> 
               <mn>
                 3 
               </mn> 
               <mi>
                 c 
               </mi> 
               <mi>
                 t 
               </mi> 
              </mrow> 
              <mrow> 
               <mn>
                 2 
               </mn> 
               <msub> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </mfrac> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mfrac> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    r 
                  </mi> 
                  <mi>
                    g 
                  </mi> 
                 </msub> 
                </mrow> 
                <mrow> 
                 <msub> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mn>
                    0 
                  </mn> 
                 </msub> 
                </mrow> 
               </mfrac> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
      </mrow> 
     </math> (55)</p>
    <p>Now check the boundary conditions. Taking 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         r 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> in Equations (54) and using Equations (56), (57), we arrive at Equations (53) for the external space which means that the boundary conditions on the sphere surface are satisfied. The velocity follows from Equations (34) and (56), i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             ∓ 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mn>
               6 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                ρ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           ∓ 
         </mo> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <mn>
             3 
           </mn> 
           <mi>
             c 
           </mi> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mn>
             2 
           </mn> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
             </msub> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msub> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (56)</p>
    <p>As follows from Equations (55) and (56), sign “−” corresponds to the sphere collapse under gravitation forces, whereas the solution with sign “+” describes the sphere expansion which can start from the collapsed sphere under the action of internal forces the nature of which is not discussed here.</p>
   </sec>
   <sec id="s3_2">
    <title>3.2. Collapse Problem</title>
    <p>To study the collapse problem, we should take sign “−” in the forgoing solution. Then</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               − 
             </mo> 
             <mrow> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mo>
                / 
              </mo> 
              <mrow> 
               <msubsup> 
                <mi>
                  t 
                </mi> 
                <mi>
                  c 
                </mi> 
                <mrow> 
                 <mrow> 
                  <mo>
                    ( 
                  </mo> 
                  <mi>
                    R 
                  </mi> 
                  <mo>
                    ) 
                  </mo> 
                 </mrow> 
                </mrow> 
               </msubsup> 
              </mrow> 
             </mrow> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <mo>
           , 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mo>
         − 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mo stretchy="false">
             ( 
           </mo> 
           <mi>
             R 
           </mi> 
           <mo stretchy="false">
             ) 
           </mo> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mrow> 
            <mi>
              t 
            </mi> 
            <mo>
              / 
            </mo> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                t 
              </mi> 
              <mi>
                c 
              </mi> 
              <mrow> 
               <mrow> 
                <mo>
                  ( 
                </mo> 
                <mi>
                  R 
                </mi> 
                <mo>
                  ) 
                </mo> 
               </mrow> 
              </mrow> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (59)</p>
    <p>in which</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           c 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <msqrt> 
        <mrow> 
         <mfrac> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <msub> 
            <mi>
              r 
            </mi> 
            <mi>
              g 
            </mi> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </mfrac> 
        </mrow> 
       </msqrt> 
      </mrow> 
     </math> (60)</p>
    <p>is the collapse time. It is interesting to note that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
         <mo>
           = 
         </mo> 
         <mn>
           0 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msubsup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            c 
          </mi> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mi>
              R 
            </mi> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
         </msubsup> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math>, i.e., that the initial velocity is not zero which means that, as in the Newton theory, a static initial solution does not exist for collapse problem in General Relativity.</p>
    <p>As earlier, consider the sphere with the parameters of Sun for which Equation (60) yields 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         750 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sec 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>. This time is about one half of the result corresponding to the Newton theory ( 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1766 
       </mn> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         sec 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>). The obtained result does not coincide with Equation (2) presented in the literature <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-2">
      [2]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-3">
      [3]
     </xref> which gives the same collapse time that in the Newton theory, i.e. 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            W 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            N 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>. The difference is most probably associated with different metric forms used for analysis, the time 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            W 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math> is found from equations following from the Schwarzschild metric form presented in the co-moving coordinates in which 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>.</p>
    <p>The dependence 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mrow> 
        <mrow> 
         <mi>
           R 
         </mi> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
        <mo>
          / 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
       </mrow> 
      </mrow> 
     </math> corresponding to Equations (59) is shown in <xref ref-type="fig" rid="fig1">
      Figure 1
     </xref> (line 5). It should be emphasized that the scenario of the collapse with zero pressure, as it has been already noted, is not realistic. Pressure resists gravitational contraction and can prevent it. This scenario is supported by the existence of the static solution for the general relativity equations incorporating pressure <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-21">
      [21]
     </xref> <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-22">
      [22]
     </xref>. However, even in the absence of pressure, there is the effect that stops collapse. Indeed, as follows from Equation (46), the sphere radius cannot be smaller that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math>. Taking 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          r 
        </mi> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
       </msub> 
      </mrow> 
     </math> in the second equation of Equations (59), we can find the lower limit of time for which the foregoing solution exists</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ∗ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mfrac> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                r 
              </mi> 
              <mi>
                g 
              </mi> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
            <mrow> 
             <msubsup> 
              <mi>
                R 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
              <mn>
                3 
              </mn> 
             </msubsup> 
            </mrow> 
           </mfrac> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>For the sphere with the parameters of Sun, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ∗ 
        </mo> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> is rather close to 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math>, i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ∗ 
        </mo> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <mn>
           1 
         </mn> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           8.69 
         </mn> 
         <mo>
           × 
         </mo> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mn>
             10 
           </mn> 
          </mrow> 
          <mrow> 
           <mo>
             − 
           </mo> 
           <mn>
             9 
           </mn> 
          </mrow> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <msubsup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          c 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mi>
            R 
          </mi> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </msubsup> 
      </mrow> 
     </math></p>
   </sec>
   <sec id="s3_3">
    <title>3.3. Expansion Problem</title>
    <p>Now consider the second case corresponding to sign “+” in the forgoing equations which yield</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            ρ 
          </mi> 
          <mn>
            0 
          </mn> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 6 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mroot> 
        <mrow> 
         <msup> 
          <mrow> 
           <mrow> 
            <mo>
              ( 
            </mo> 
            <mrow> 
             <mn>
               1 
             </mn> 
             <mo>
               + 
             </mo> 
             <mi>
               t 
             </mi> 
             <msqrt> 
              <mrow> 
               <mn>
                 6 
               </mn> 
               <mi>
                 π 
               </mi> 
               <mi>
                 G 
               </mi> 
               <msub> 
                <mi>
                  ρ 
                </mi> 
                <mn>
                  0 
                </mn> 
               </msub> 
              </mrow> 
             </msqrt> 
            </mrow> 
            <mo>
              ) 
            </mo> 
           </mrow> 
          </mrow> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </mroot> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
         <msqrt> 
          <mrow> 
           <mn>
             6 
           </mn> 
           <mi>
             π 
           </mi> 
           <mi>
             G 
           </mi> 
           <msub> 
            <mi>
              ρ 
            </mi> 
            <mn>
              0 
            </mn> 
           </msub> 
          </mrow> 
         </msqrt> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mrow> 
          <mo>
            ( 
          </mo> 
          <mrow> 
           <mn>
             1 
           </mn> 
           <mo>
             + 
           </mo> 
           <mi>
             t 
           </mi> 
           <msqrt> 
            <mrow> 
             <mn>
               6 
             </mn> 
             <mi>
               π 
             </mi> 
             <mi>
               G 
             </mi> 
             <msub> 
              <mi>
                ρ 
              </mi> 
              <mn>
                0 
              </mn> 
             </msub> 
            </mrow> 
           </msqrt> 
          </mrow> 
          <mo>
            ) 
          </mo> 
         </mrow> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (61)</p>
    <p>This solution describes the sphere expansion. It looks more realistic than the collapse solution considered above because the absence of pressure is a reasonable assumption for the expansion problem. It is interesting to note Equations (61) coincide with Equations (29), (30) and (31) obtained in the previous Section for the Newton theory.</p>
    <p>Suppose that the initial density is infinitely high and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>. Taking 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          ρ 
        </mi> 
        <mn>
          0 
        </mn> 
       </msub> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> in the first and the last equations of Equations (61), we arrive at</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
        <mrow> 
         <mn>
           6 
         </mn> 
         <mi>
           π 
         </mi> 
         <mi>
           G 
         </mi> 
         <msup> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mn>
            2 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         , 
       </mo> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <mtext>
           
       </mtext> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mn>
           2 
         </mn> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mn>
           3 
         </mn> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
      </mrow> 
     </math> (62)</p>
    <p>The limit version of the second equation in Equations (61) can be obtained if we use Equation (5) for the sphere mass which does not change in the process of expansion. The result is</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msup> 
        <mi>
          R 
        </mi> 
        <mn>
          3 
        </mn> 
       </msup> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </mfrac> 
       <mi>
         m 
       </mi> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <msup> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mn>
          2 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>As an example, consider the universe with the age 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          t 
        </mi> 
        <mi>
          u 
        </mi> 
       </msub> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         13.787 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mn>
          9 
        </mn> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> years <xref ref-type="bibr" rid="scirp.140740-23">
      [23]
     </xref>. Taking into account that 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         G 
       </mi> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         6.67 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           11 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> m<sup>3</sup>/kg sec<sup>2</sup> and using the first equation in Equations (62), we get 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mrow> 
        <mo>
          ( 
        </mo> 
        <mrow> 
         <msub> 
          <mi>
            t 
          </mi> 
          <mi>
            u 
          </mi> 
         </msub> 
        </mrow> 
        <mo>
          ) 
        </mo> 
       </mrow> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0.421 
       </mn> 
       <mo>
         × 
       </mo> 
       <msup> 
        <mrow> 
         <mn>
           10 
         </mn> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           − 
         </mo> 
         <mn>
           26 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msup> 
      </mrow> 
     </math> kg/m<sup>3</sup>. This result is in fair agreement with existing evaluations which have rather high scatter. The second equation in Equations (62) shows that the velocity is proportional to the radial coordinate which also corresponds to the existing observations. This equation describes a specific motion with zero coordinate acceleration, i.e.,</p>
    <p>
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mtext>
           d 
         </mtext> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           t 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         + 
       </mo> 
       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mfrac> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <msup> 
          <mi>
            v 
          </mi> 
          <mn>
            1 
          </mn> 
         </msup> 
        </mrow> 
        <mrow> 
         <mo>
           ∂ 
         </mo> 
         <mi>
           r 
         </mi> 
        </mrow> 
       </mfrac> 
       <mo>
         = 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math></p>
    <p>For 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         t 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math>, we have 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         ρ 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
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       <msup> 
        <mi>
          v 
        </mi> 
        <mn>
          1 
        </mn> 
       </msup> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <mi>
         R 
       </mi> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mi>
         ∞ 
       </mi> 
      </mrow> 
     </math> and 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           14 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         0 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math>, 
     <math display="inline" xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mrow> 
       <msub> 
        <mi>
          g 
        </mi> 
        <mrow> 
         <mn>
           44 
         </mn> 
        </mrow> 
       </msub> 
       <mo>
         → 
       </mo> 
       <mn>
         1 
       </mn> 
      </mrow> 
     </math> which corresponds to an infinite static Euclidean space.</p>
   </sec>
  </sec><sec id="s4">
   <title>4. Conclusion</title>
   <p>Gravitational collapse and expansion of a pressure-free sphere are analyzed within the framework of the Newton gravitation theory and general relativity. For the Newton theory, a step-by-step numerical solution on any step of which the gravitation force does not depend on time is constructed. The sequence of collapse times corresponding to solutions with various numbers of steps converges to the exact solution of the field equations which is determined analytically. For general relativity, the solution is found for the special model of four-dimensional space which is Euclidean with respect to space coordinates and Riemannian with respect to the time coordinate. This solution specifies two spaces: one of which describes the sphere collapse and the second corresponds to the sphere expansion. The first solution allows us to determine the collapse time which does not coincide with the result presented in the literature. The second solution specifies the expansion velocity which is proportional to the radial coordinate and decreases with time. At an infinite time, the space degenerates into the static Euclidean space with zero density and velocity.</p>
  </sec><sec id="s5">
   <title>Acknowledgements</title>
   <p>The study was conducted within the framework of the Russian Science Foundation Project No. 23-1100275 issued to Institute of Applied Mechanics of Russian Academy of Sciences.</p>
  </sec>
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