Гравитационная компонента красного смещения полностью определяется разностью интенсивностей гравитационных полей в зоне излучения и зоне приёма

Иначе говоря, всё пространство между гравитационными полями излучателя и приёмника, с гравитационной точки зрения, не должно вызывать никакого смещения спектральных линий. А то смещение спектральных линий, которое вызывается взаимными перемещениями соседних доминирующих масс и их полей, учитывается вариациями доплеровской составляющей, которые на протяжении пути также компенсируют друг друга, оставляя не скомпенсированным лишь взаимное перемещение излучателя и приёмника.

И всё-таки, у астрофизиков сложилось убеждение, что красное смещение накапливается именно во время путешествия луча света в просторах Космоса. Очень интересный и важный вывод! Такой вывод специалисты не могут подкрепить ссылками на конкретные эксперименты. Его скорее следует отнести к уровню интуиции. Но, как бы то ни было, эта мысль приходит к исследователям снова и снова.

В работе [Новиков, 1990] говорится: „Для объяснения красного смещения высказывались идеи о покраснении квантов за счёт потери энергии при их распространении в пространстве. Так как энергия кванта пропорциональна частоте по формуле E = hν (где h – квант действия или постоянная Планка, а ν – частота), то потеря энергии означает уменьшение частоты, т.е. увеличение длины волны – покраснение кванта.”

„Один из таких механизмов мог бы осуществляться при длительном распространении света в межгалактическом пространстве за счёт взаимодействия с межгалактическим веществом (или … с излучением). Но в этом случае при столкновении фотонов с частицами вещества … изменялась бы не только энергия, но и направление движения квантов. Взаимодействие носит характер рассеяния. Такой эффект привёл бы не только к покраснению квантов, но и к размыванию изображений галактик… Подобного не наблюдается. Этот эффект отпадает.”

Выше мы пришли к представлениям о круговороте материи, который соединил в общем пространстве и времени два мира – наш и невидимый „нейтринный” мир. Если не обнаруживается торможение фотонов на веществе нашего мира, то не значит ли это, что потеря энергии фотонов в полёте как-то связана с „нейтринным” миром? Нейтрино очень многочисленны во Вселенной, на единицу объёма их количество более, чем в миллиард раз превышает число протонов [Новиков, 1990].

Представим себе процесс столкновения нейтрино с фотоном. Выше, в главе 1. высказывалась мысль, что аномально малое „сечение взаимодействия” нейтрино при встречах с другими частицами объясняется его крайне малой массой покоя. Это усиливает проявление в нейтрино характерных особенностей квантового мира, в частности, зависимости взаимодействия от квантовой точности соударения. В подавляющем большинстве случаев эффект взаимодействия не достигает квантового порога – постоянной Планка – и соударения как бы вообще не происходят. Пороговый эффект достигается только в редчайших случаях особо точных встречных соударений, когда одновременно выполняются следующие три условия:

– отклонение траекторий частиц от параллельности не превышает кванта угла;

– несовпадение центров частиц в месте встречи не превышает кванта расстояния;

– отклонение фазы колебаний каждой частицы от нуля не превышает кванта времени.

Но можно предположить, что предельно малая масса нейтрино влечёт за собой ещё одно не известное ранее следствие. Если при столкновении с более массивными частицами наблюдается полное поглощение фотона, а затем переизлучение, то при встрече с нейтрино нельзя ожидать, что такая лёгкая частица сможет принять на себя более одного кванта взаимодействия. Согласно гипотезе, при исключительно редких точных соударениях фотонов с нейтрино фотон передаёт на нейтрино ограниченную порцию энергии, соответствующую одной постоянной Планка. Для объяснения реального космологического красного смещения квант зелёного света с длиной волны λ = 530 нм должен передавать на нейтрино один квант действия, в среднем, каждые 219 млн. км или каждые 12 минут 10 секунд полёта.

Поскольку взаимодействие фотона с нейтрино происходит только при центральном ударе и строжайшей параллельности траекторий, направление движения фотона не изменяется, и рассеяния света, ухудшения резкости изображений при красном смещении не происходит.

Характерной чертой регистрируемого красного смещения является его внутренняя согласованность – все линии спектра сдвигаются на одинаковую относительную величину. В лучах от конкретной далёкой галактики, чем длиннее волна излучения, тем, пропорционально, сильнее она удлиняется. Это в равной степени касается не только световых лучей, но и радиоволн. В случае потери энергии фотонов на нейтрино, такая пропорциональность возникает потому, что зависимость акта взаимодействия от строгого совпадения нулевых фаз колебаний связывает вероятность взаимодействий с частотой фотона – чем ниже частота, тем реже синусоида проходит через ноль, создавая возможность нужного события.

Гипотеза о взаимодействии фотонов с нейтрино пока не имеет подтверждений. Но она хорошо согласуется с идеологией квантовой теории и с концепцией стационарной Вселенной. Она гораздо менее фантастична, чем представления о точке сингулярности, Большом Взрыве или отрицательной массе вакуумной энергии.

Поскольку речь идёт о передаче энергии от фотонов частицам нейтринного газа, т.е. о рассеянии (диссипации) энергии, повышающем температуру нейтринного пула, такой механизм красного смещения целесообразно назвать диссипативным. Сформулируем его так:

Диссипативная составляющая космологического красного смещения обусловлена очень редкими актами передачи минимальных дискретов энергии от квантов электромагнитного излучения к частицам нейтринного пула.

Нужно думать, что в космологическом красном смещении именно диссипативная составляющая является основной. Тогда колебания плотности нейтринного пула должны непосредственно отражаться на величине постоянной Хаббла.

В общем случае космологическое смещение спектральных линий является суммой трёх составляющих – диссипативного, доплеровского и гравитационно-разностного. Из них диссипативное смещение всегда остаётся красным, гравитационно-разностное – в большинстве случаев тоже красное, а истинно доплеровское может быть и фиолетовым (в зависимости от расширения или сжатия конкретных участков Вселенной), но на общем фоне красных смещений это никогда не приводит к результирующему фиолетовому смещению.

Космологическое смещение спектральных линий, представленное как эквивалент лучевой скорости, выразится формулой:

Z = Z_grav + r · H_dis + Z_Dop;

где Z – общее космологическое смещение спектральных линий в км/с; Z_grav – гравитационно-разностная составляющая смещения в км/с; r – расстояние до наблюдаемого объекта в мегапарсеках; H_dis – диссипативная составляющая в км/с на один мегапарсек; Z_Dop – доплеровская составляющая смещения в км/с.

С гравитационно-разностным смещением спектральных линий астрофизики более всего сталкиваются при наблюдении ядер далёких галактик и квазаров. В таких случаях излучатель (фотосфера ядра галактики) оказывается в мощном гравитационном поле ядра, а приёмник – в значительно более слабом гравитационном поле Земли. Соответственно, для вычисления Z_grav нужно учитывать разность интенсивностей этих двух гравитационных полей.

Если, очень грубо, считать гравитационные поля разных галактик и квазаров равными по интенсивности, то можно использовать в расчётах одну и ту же величину гравитационной компоненты красного смещения. Прикидочные расчёты показывают, что в первом приближении может быть использована величина:

Z_grav = 20 км/с.

Диссипативную составляющую можно принять приблизительно:

H_dis = 72 км/с на мегапарсек.

С позиций тройственной природы красного смещения в корне меняются представления о динамике Космоса. Рушатся прежние представления о доминировании доплеровского эффекта и об ускоряющимся с расстоянием расширении Вселенной. Основной причиной красного смещения становится нейтринный пул, о существовании которого давно было известно, но возможность воздействия которого на фотоны не рассматривалась.

С учётом диссипативного покраснения, разброс квазаров на графике Хаббла должен трактоваться как существование областей Вселенной и с красной, и с фиолетовой доплеровской составляющей, или, другими словами, областей расширения и областей сжатия. Но скорости расширения (как и скорости сжатия) оказываются довольно низкими, очень далёкими от скорости света. Конечно, пока наука не принимала всерьёз давно стучавшийся в двери „нейтринный” мир, не могла возникнуть и мысль о диссипативной составляющей красного смещения, а значит, и об истинной динамике Вселенной.

Теперь Вселенная предстаёт не только вечной в своём круговороте материи, но и несравненно более стабильной, устойчивой. Безудержное расширение Космоса с красным смещением спектров далёких галактик, превышающим шестикратную скорость света, теперь воспринимается лишь как иллюзия, как болезненное видение напуганного разума.

* * *

Выше упоминалось, что элементы гипотезы о круговороте материи взаимосвязаны. Теперь к ним примкнули представления о диссипативной природе красного смещения и о новой динамике Вселенной. С такой точки зрения, „ткань” Вселенной, сотканная в виде „пчелиных сот”, непрерывно „дышит”, колеблется, но в этом вечном движении сохраняет неизменной основную структуру и важнейшие параметры. Расширение одних групп ячеек совпадает с сокращением других, и этот процесс волнообразно прокатывается по Вселенной.

Расширение полостей ячеек Вселенной, как отмечалось, увеличивает время пребывания в них вытесненного газа и повышает вероятность перехода материи из нашего мира в „нейтринный”. Оптимальные размеры ячеек определяются процессами трансмутаций частиц, потому что их превышение уже не усиливает процессы перехода и лишь напрасно расходует энергию нейтринного пула, питающего излучения галактик. Всё же, инерционность нейтринного пула может продлевать расширение далее оптимума, делая ячейки гипертрофированно большими. И наоборот, истощение нейтринного пула и снижение активности галактик может привести некоторую область к перевесу сил притяжения над реактивными силами отталкивания. В соответствующих ячейках начнётся сжатие. Эти процессы завязаны в единую систему автоматического регулирования. Данные наблюдений позволяют предположить, что цикл расширения-сжатия начинается со всплеска активности ядер галактик и появления в данной зоне (примерно на два миллиарда лет) аномально большого количества квазаров.

Истощению нейтринного пула и аномальному сжатию ячеек противодействует также поток нейтрино от процессов ядерного синтеза и распада. Его вклад резко возрастает по мере сжатия. Дело в том, что суммарная масса вещества и энергии нашего и „нейтринного” мира в большой области пространства должна быть (исходя из упоминавшегося постоянства плотности) более или менее стабильна. Поэтому истощение нейтринного пула означает автоматическое увеличение массы вещества в нашем мире. Если масса невидимой материи сегодня, как полагают, в 20 раз больше массы её видимых форм, то небольшое истощение невидимой материи, например, от 100% до 95% (реальные колебания значительно меньше), означало бы увеличение массы материи нашего мирапримерно вдвое! Настолько же увеличилось бы количество звёзд и планет, возросла бы суммарная мощность термоядерного синтеза и распада радиоактивных элементов, рождающих нейтрино. Кроме того, возросшая мощность ядерных процессов в звёздах должна напрямуюусиливать излучение галактик, увеличивать выброс газа в пустоту ячеек, и помогать перевесу сил реактивного отталкивания стенок ячеек над силами гравитационного притяжения противоположных стенок.

* * *

Одним из сильнейших доводов в пользу Большого Взрыва многие космологи считают так называемое „реликтовое излучение”, т.е. приходящее со всех сторон, в высокой степени равномерное (изотропное) микроволновое радиоизлучение, соответствующее излучению абсолютно чёрного тела с температурой 2,73 К. Предполагается, что это излучение возникло в момент Взрыва, а после того длительно путешествовало по Вселенной, многократно отражаясь от её краёв, и постепенно теряя энергию.

В октябре 2003 г. в Интернете появилась информация под кричащим заголовком „Наша Вселенная мыльный пузырь?.. Крах доминирующей теории о бесконечной Вселенной. Она … ограничена и довольно мала по размерам.” В статье рассказывалось о результатах работы космического аппарата НАСА Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).

По мнению авторов публикации, „Вселенная предстаёт относительно маленькой, замкнутой зеркальной системой, вызывающей иллюзорный эффект того, будто бы пространство простирается в бесконечность... Компьютерные обработки результатов наблюдений, которые моделировали рождение микроволнового фона, показали возможность наблюдений таких картин только в ситуации, когда наблюдались сотни отражений первичного излучения микроволнового фона от какого-то препятствия... Сфера Вселенной имеет радиус всего в 11 миллиардов световых лет... ”

Конечно, данные спутника рассматривались только с позиций гипотезы о Большом Взрыве. Оправдалась поговорка рыбаков: „какую рыбу положишь в котелок, такой и будет уха; из щуки получится только щучья уха”. В этом смысле информация спутника WMAP не дала чего-то нового. И без того было ясно, что излучение, якобы возникшее при Большом Взрыве, может приходить отовсюду с такой высокой равномерностью только в немыслимом случае, если Вселенная помещена внутрь таинственной зеркальной сферы. Не ясно лишь, как исследователи могли придти к „сотням отражений” внутри сферы диаметром в 22 млрд. св. лет за время, прошедшее, по их мнению, после Большого Взрыва – не более 20 млрд. лет.

А что, действительно, можно увидеть в самой дали вечной и бесконечной Вселенной? Сейчас лучшим космическим телескопом является „Хаббл” с зеркалом диаметром 2,4 метра. На смену идёт более крупный инфракрасный космический телескоп. Предположим, возможности наши беспредельны. Тогда какой диаметр зеркала выбрать для телескопа на Луне? Оказывается, для наблюдения максимально удалённых объектов нет смысла делать зеркало диаметром более 25 метров. Появляются ограничения совсем другой природы.

Нам трудно оценить в полной мере, как сложна Вселенная, уже находящаяся в пределах нашего видения. Между тем, если исходить из факта наблюдения галактики с красным смещением z = 6,56, расстояние до которой оценивается в 125 млрд. св. лет (правда, для бесконечной Вселенной сделанный подсчёт некорректен, так как основан на модели конечной Вселенной Эйнштейна – де Ситтера), то ячеек с поперечником в 300 млн. св. лет на этом радиусе уложилось бы более 400. Лучи, приходящие с такого расстояния, со значительной вероятностью подвержены микролинзированию [Бухмастова, 2001] – искривлениям пространства (по Эйнштейну) в районах гравитационных полей. По мнению астрономов-практиков, расстояние наблюдения может быть увеличено (с ростом зеркала телескопа) ещё в 3–5 раз, ну максимум, в 10 раз. При этом изображение уже настолько размоется микролинзированием, что заглянуть далее во Вселенную не удастся.

Но в целом, это для лучей не предел. Излучение из более далёких районов, „из бесконечности”, всё-таки придёт. Однако оно будет обладать непривычными свойствами. Для него будут характерны:

– отсутствие разрешаемых деталей изображений, высокая степень равномерности (изотропности) из-за микролинзирования объектами более близких областей;

– исключительно сильное красное смещение (из-за большой длины пробега луча) по сравнению с излучениями галактик в видимом, рентгеновском и гамма-диапазонах;

– отсутствие разрешаемых спектральных линий из-за наложения множества спектров и сходство с излучением абсолютно чёрного тела (АЧТ) с очень низкой температурой;

– при общем сходстве Вселенной с видимой частью Космоса – очень высокая равномерность излучения по всем направлениям;

– многократное превышение количества фотонов по сравнению с излучениями близких галактик.

Реально зафиксированная в экспериментах очень высокая равномерность этого излучения говорит о высокой стабильности, как средней интенсивности излучения, так и средней оптической плотности вещества вдоль луча зрения. Поскольку связь между средней интенсивностью излучения и средней оптической плотностью вещества нелинейна, то компенсация изменений одного параметра за счёт другого представляется маловероятной. Это приводит к очень серьёзному выводу о том, что действительная высокая равномерность микроволнового излучения является следствием высокой стабильности не отдельных параметров, а широкого комплекса свойств больших областей Вселенной в разных направлениях. Можно ожидать выявления небольших спектральных отклонений от теоретического спектра АЧТ, как отголосков различий средних мощностей сильно „покрасневших” излучений галактик в радиодиапазоне, в видимом, рентгеновском и гамма-диапазонах.

Таким образом, ожидаемые свойства приходящего „из бесконечности” излучения по всем пунктам очень точно совпадают со свойствами реального микроволнового изотропного излучения с температурой 2,73 К, неправильно называемого ныне „реликтовым”. Более подробно трактовка микроволнового изотропного излучения, как приходящего „из бесконечности”, изложена в работах [Zhuck, 2000; Жук, 2001]. Характерно, что при новой трактовке изотропного излучения, в отличие от концепции Большого Взрыва, не возникают проблемы с длительностью его существования и с его, якобы, стократными отражениями от удивительного сферического зеркала. Новая трактовка природы этого излучения, вероятно, вызовет всплеск интереса к нему, потому что теперь появились основания видеть в нём гонца из немыслимо далёких, „уходящих в бесконечность” областей Вселенной.

История осмысливания изотропного излучения довольно любопытна (далее использованы фрагменты из писем астронома Александра Владимировича Ющенко).

Еще до 1957 года астрофизиками было осознано, что элементы тяжелее водорода могут образовываться в звездах. Учёные прикидывали энергетический выход и получали, что Вселенная должна быть заполнена жестким излучением. Были предсказаны параметры этого излучения и сделаны попытки его обнаружения. Но ничего найдено не было. Это послужило дополнительным аргументом в пользу теории Большого Взрыва – недостающее количество элементов тяжелее водорода могло синтезироваться заранее, во Взрыве. Соответственно, жесткого излучения тогда должно быть намного меньше. А лет через 5 было открыто „реликтовое” излучение, которое и было объяснено как одно из следствий Большого Взрыва.

Бэрбиджами (Маргарет и Джорджем), Фаулером и Хойлом в начале 60-х годов было показано, что плотность энергии микроволнового фона по порядку величины совпадает с энергетическим выходом наиболее распространенной ядерной реакции в звездах – превращения водорода в гелий. Таким образом, интерпретация этого излучения как остатка Большого Взрыва больше не требовалась. Но в то время эти авторы не смогли указать механизм перехода от высокоэнергетичных продуктов ядерных реакций к фотонам микроволнового фона.

За дальнейшие 20 лет содержание работы Бэрбиджей, Фаулера и Хойла потихоньку появилось во всех учебниках. Большой Взрыв постепенно заполнил все журналы. В начале 80-х умер Фаулер. А с 1993 г. Бэрбиджи и Хойл, вместе с примкнувшим к ним индусом Нарликаром, стали развивать теорию, объяснявшую „реликтовое” излучение как излучение звезд, переработанное за счет нагрева межзвездной пыли, однако за время не меньше 10¹² лет, и при масштабах, в тысячи раз больше хаббловского радиуса. Это не очень удовлетворяло.

В 2001 умер Хойл. Но незадолго до смерти он вспомнил идею своей молодости – теорию расширяющейся Вселенной без Большого Взрыва, но с рождением вещества в ядрах галактик и других экстремальных точках – при этом средняя плотность сохранялась. Теория эта не противоречит наблюдениям, как и ряд других теорий. Объяснили открытые недавно мелкие флуктуации реликта. Было объяснено также происхождение гелия и легких элементов. Наконец, объяснили и красное смещение (ну какой же индус без индийской философии!) – Вселенная пульсирует, но без горячей фазы, т.е. без Большого Взрыва. На данной фазе идет расширение. Опубликовали уже более 30 работ. При чём многие из найденных ими положений подходят для других моделей Вселенной без Большого Взрыва.

Итак, двое пожилых Бэрбиджей с примкнувшим к ним чуть более молодым индусом продолжают строить модели стационарной Вселенной и „сеять ересь” на первых страницах Astrophysical Journal. А в это время почти весь остальной мир свято верит в то, что писали эти авторы, когда были молодыми. Исходя из старых представлений, определили и возраст Вселенной после Большого Взрыва – 13,7 ± 0,05 миллиардов лет. И химсостав – солнечный. Остальной мир считает, что рождение вещества в ядрах галактик или распад протонов за 10⁹ лет не слишком согласуются с законами сохранения. Вот Большой Взрыв – это просто и понятно. И законы сохранения там просто не к чему применять!

Последующие главы

[1] Критическая плотность ρ_крит, по представлениям астрофизиков, разделяет два состояния Вселенной – ведущее к последующему сжатию и ведущее к бесконечному расширению.

[2] Здесь туманностями Д.Х. Джинс называет галактики.

[3] Далее, на примере Солнца, будет показано, что реальный удельный вес этих процессов, вероятно, намного меньше его сегодняшней оценки.

[4] Пул – от англ. pool, буквально – общий котёл. Форма частного предприятия, где прибыль всех участников поступает в общий фонд.

Date: 2015-07-10; view: 377; Нарушение авторских прав