Текст книги "Как рождалось Солнце"

4.10. Тёмная энергия и её источники

Некоторые учёные склоняются к тому, что тёмная энергия может стать пятой фундаментальной силой Вселенной (четыре уже известны: сильное и слабое взаимодействия, гравитация, электромагнетизм).

Профессору физики, космологу Майклу Кэрролу (специализируется на тёмной энергии и ОТО) задали вопрос: «Что такое тёмная энергия (ТЭ)?»

«Рад, что вы спросили! У тёмной энергии есть три главных свойства. Во-первых, она тёмная. Мы не видим её, и, насколько нам говорят измерения, она вообще не взаимодействует с материей (если взаимодействует, то это превосходит возможности наших наблюдений). Во-вторых, она равномерно распределена. Она не скапливается в галактиках и скоплениях, или же мы обнаружили бы её, изучая их динамику. В-третьих, она постоянна. Плотность тёмной энергии (количество энергии на кубический световой год) остаётся постоянной по мере расширения Вселенной. Она не рассеивается, подобно материи.

Два последних свойства позволяют нам называть её “энергией”, а не “материей”. Тёмная энергия не ведёт себя как частицы, обладающие локальной динамикой и рассеивающиеся по мере расширения Вселенной. Тёмная энергия – это что-то другое» [101].

Мне так понравился ответ уважаемого учёного, что невольно захотелось его процитировать и прокомментировать. «У тёмной энергии есть три главных свойства. Во-первых, она тёмная». Оказывается, одно из главных свойств тёмной энергии – быть тёмной! Англичане бы от восторга воскликнули: «Wow, cool!»

«Она вообще не взаимодействует с материей». Если тёмная энергия не взаимодействует с материей, то как она разгоняет галактики?

Второе главное свойство: «она равномерно распределена. Она не скапливается в галактиках и скоплениях». Очень интересное свойство – тёмная энергия не скапливается в галактиках, а размазана равномерно по всему пространству, как масляная краска на холсте художника. Если поверить Кэрролу и другим темнителям, то, получается, тёмная энергия статична, тогда как она двигает, ускоряет целые галактики?

В свете сказанного нет смысла задавать уважаемому специалисту следующий вопрос: что это за энергия, которая не рассеивается?

Процитирую ещё одну работу – В. А. Рубакова: «Однако для этого тёмная энергия должна обладать специальным свойством – отрицательным давлением. Это резко отличает её от обычных форм материи. Не будет преувеличением сказать, что природа тёмной энергии – это главная загадка фундаментальной физики XXI века» [102].

Из последней цитаты выявилось ещё одно свойство: отрицательное давление. Я не могу представить, как у энергии может быть отрицательное давление, т. е. антидавление. Тогда энергия должна быть антиэнергией, а работа, которую она совершает, являться антиработой. В этом случае, возникает полное противоречие – галактики разлетаются благодаря антиработе.

Из процитированных источников вытекает… Точнее, ничего не вытекает, т. к. тёмная энергия – это что-то, что должно существовать само по себе, и мы об этом не способны узнать, да собственно и незачем.

Пожалуй, на этой оптимистичной ноте закончу раздел о тёмной материи и энергии. Нет смысла пересказывать историю возникновения термина «тёмная энергия» с 90-х годов XX века. Такого термина и понятия просто не должно существовать, т. к. во Вселенной нет самой тёмной энергии, а есть только могучая и светлая!

Касаемо разбегания галактик – читаем следующую главу, раздел «Красное смещение и разбегание галактик».

4.11. Выводы

• Присутствие в природе тёмной материи и тёмной энергии равносильно привлечению Бога. На самом деле всё обстоит гораздо проще, ибо информация об этих тёмных призраках материи содержится в законе всемирного тяготения Ньютона.

• Не понимая в целом принцип действия гравитации, учёные пошли по ложному следу, отождествляя гравитацию с массой, которой явно не хватало в математических расчётах. После чего ввели термин «тёмная материя», таким способом пытаясь подправить саму Природу, вместо того чтобы исправить математику, т. е. сам закон.

• Спиральные галактики потому и спиральные, что звёзды гравитационно взаимодействуют между собой напрямую без участия центра. Им не требуется ни гало, ни тёмная материя – они «цепляются» друг за друга, образуя спиральные образования. Вращение этих рукавов вокруг центра галактики со временем приводит ко всё большему отклонению спирали к центру. Рукава постепенно сближаются и в длительном эволюционном движении могут объединиться уже на ближних витках спирали. Постепенно границы спиралей стираются, и галактика превращается в шаровое скопление звёзд.

• Спиральные галактики – это галактики среднего возраста, самая большая группа галактик. Шаровые галактики – это более старые, с солидным возрастом.

• Не следует автоматически переносить (сравнивать) галактики с Солнечной системой. В галактиках слишком велики расстояния до энергетического центра (ядра) гравитации, там все звёзды равноправны и демократичны.

• В центрах галактик нет чёрных дыр и нет центрального, единого гравитационного управления, там полная демократия. Спиральная форма галактик образуется за счёт вращательного движения звёзд и их взаимного притяжения вокруг энергетического центра.

• Законы Кеплера работают только на планетарном уровне.

• Огромное количество наблюдений и искусственно построенных теоретических моделей очень хорошо работало на гипотезу Цвикки, но альтернативой может стать только одно – модернизация ньютоновского закона тяготения. Этот закон записан в частном виде для одного значения температуры.

• Никакой тёмной материи и тёмной энергии в природе не существует. Во Вселенной нет антигравитационной (отрицательной) расталкивающей силы и нет разбегания галактик. Во Вселенной нет недостающей массы и нет избыточной гравитации, там всё сбалансировано!

Глава 5
Большой взрыв

– Есть предположение, что Вселенная появилась в результате Большого взрыва.

– Неужели теракт?

5.1. Большой взрыв – это сотворение?

Так был ли на самом деле Большой взрыв (БВ)?

«Что за вопрос? Конечно был», – ответят созидатели и почитатели теории БВ. «Большой взрыв» — два слова, которые были иронично брошены британским космологом Фредом Хойлом в 1949 году. Несмотря на иронию авторитетного астрофизика, эта идея превратилась в теорию, которая продолжает шествовать и по сей день. Удивительно, но факт! Сам Хойл проповедовал «модель устойчивого состояния», или стационарной Вселенной. В интервью Би-би-си он сказал: «Причина, по которой учёным нравится Большой взрыв, заключается в том, что они затмеваются Книгой Бытия. Глубоко в душе большинства учёных верить в первую страницу Бытия» (Текст не совсем точно переведён на русский, но нам важна суть.) [103].

А что? Может, Библия действительно подсказывает, как произошло сотворение Мира. Сначала был хаос, потом большой бабах – и пошла гулять Вселенная. Единственное отличие библейского варианта от взрывного – это время. По Библии, сотворение произошло за 6 дней, а по взрывному варианту на рождение Вселенной хватило одной секунды. Церковнослужители прекрасно понимают, что библейский день равен огромной эпохе, длящейся миллионы лет, в то же время они приняли теорию БВ, где сотворение Мира (каждая эпоха) длилось доли секунды. Очередной парадокс!

Сама теория БВ фактически только формировалась, но в 1948 году космологи признали несостоятельность холодного точечного взрыва, после чего данная гипотеза была дополнена моделью масштабного взрыва в горячей Вселенной.

Прошло всего два года, и католическая церковь уже поддержала новую теорию. 22 ноября 1951 года Папа Римский Пий XII объявил, что теория Большого взрыва не противоречит католическим представлениям о создании Мира [104]. Вот, оказывается, где стали объединяться религия с наукой. Открывая законы мироздания, наука познаёт глубокие замыслы Творца.

Обычно церковь долго противится новым научным знаниям либо скромно о них умалчивает. Почему идея БВ так быстро получила от церкви добро, ясно из самой теории, где фактически признаётся творение – не длительная эволюция, а мгновенное творение 13,7 млрд лет тому назад. Естественно сотворить такое чудо, как Вселенная, мог только Бог, притом всемогущий.

Такому повороту событий способствовало ещё одно обстоятельство – среди учёных-физиков имелось немало верующих. Сразу отметим Жоржа Леметра, бельгийского священника, космолога, астрофизика, математика, одного из авторов теории Большого взрыва. В его сознании религия и наука не конфликтовали, тем более когда речь зашла о сотворении Вселенной.

«С верхушек башен крепости науки видны величайшие деяния Божии», – так выразился лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года Джозеф Джон Томсон. В научных курилках можно услышать и такое: «Из гипотезы Большого взрыва выглядывают уши Ватикана».

Удивительно, но все конфессиональные направления были фактически единодушны в признании новой теории БВ. Мало того, они в своих талмудах находили «подтверждение» факту творения в подобной форме.

Не будем углубляться в данную тему, т. к. религия – это вера, а наука должна базироваться на доказательствах, поэтому будем искать истину.

5.2. Большой взрыв – это миф или реальность?

Большой взрыв или маленький взрыв – это катастрофа. Если бы действительно произошёл БВ, то это была бы вселенская катастрофа. Да и откуда он мог возникнуть? И как осуществить такой взрыв во вселенских масштабах?

В 1916 году А. Эйнштейн явил миру общую теорию относительности (ОТО), в ней были представлены 10 уравнений поля и новая идея гравитации, где мировое пространство представлялось в виде некой сетки-ткани. Массивные тела продавливали эту сетку-ткань, тем самым искривляя пространство-время вокруг себя. Менее массивные тела, попадая на склон искривления, должны были скатываться и падать на массивное тело, что должно было явиться причиной возникновения гравитации. Почему происходит искривление, Эйнштейн не мог ни доказать, ни физически объяснить.

В 1922 году в решение уравнений Эйнштейна включился А. Фридман, по его выкладкам Вселенная должна расширяться, и при наблюдении должно присутствовать красное смещение, пропорциональное расстоянию. В 1929 году Хаббл на основании астрономических наблюдений установил закон зависимости красного смещения от расстояния до галактик z = Hr ⁄ с (Н – коэффициент пропорциональности – постоянная Хаббла; г – расстояние до галактики; с – скорость света; z – красное смещение). Это выражение послужило свидетельством расширения Вселенной.

Двумя годами ранее Ж. Деметр впервые заметил, что расширяющуюся Вселенную можно проследить во времени до исходной точки, которую он назвал «первобытным атомом» [105].

Деметр с помощью общей теории относительности проследил путь расширения Вселенной к её началу. Применив экстраполяцию в прошлое наблюдаемого расширения Вселенной, теоретики пришли к выводу о бесконечной плотности и температуре в начальный момент времени. При этом кривизна пространства-времени достигала неопределённо огромного значения. Это состояние назвали космологической сингулярностью.

Что кроется за понятием сингулярность? Оказывается, размеры Вселенной в этот момент, а точнее, чуть раньше БВ, практически равнялись нулю, т. е. Вселенная была сжата в точку! Единственное, где остановились теоретики, – так они не стали отрицать возможность существования чего-либо до этого самого взрыва.

По вопросу Большого взрыва в мировой науке нет дефицита информации. О нём написано огромное количество статей и книг. Почему так много сторонников собралось под флагом Большого взрыва? Большой взрыв – это конёк оригинальной теории, якобы доказывающей разбегание галактик.

Непонятно одно: почему со временем сила этого взрыва не уменьшается, а по каким-то причинам увеличивается, т. к. разбегание галактик происходит с ускорением? Нам объясняют: да всё просто, в работу включилась тёмная энергия, вот она растягивает пространство и растаскивает галактики с ускорением. Но откуда вдруг появилась эта совсем тёмная энергия, и в таком огромном количестве? Вопрос повис в воздухе, вернее – в пространстве.

5.3. Сингулярность, коллапс и планковская эпоха

Что, по мнению физиков, произошло в первые 3 минуты после Большого взрыва? На сей счёт много единодушия, «взрывники» обычно пишут следующее: «Вскоре после Большого взрыва первым возникшим периодом была эпоха Планка. В этот конкретный период времени температура Вселенной была 10³² К, настолько высока, что все четыре фундаментальные силы (гравитационная сила, электромагнитная сила, слабая сила и сильная сила) природы существовали вместе как одна суперсила. Эта эпоха длилась 10 '⁴³ секунды».

«После эпохи Планка фундаментальная сила гравитации отделилась от трёх других фундаментальных сил Стандартной модели. Более того, к концу этой эпохи температура упала до 10 ²⁹ К с 10³² К» [106].

Далее наступила эпоха «космической инфляции (вспучивание), когда Вселенной было всего 10 ~³³ секунды. Во время инфляции Вселенная расширялась в геометрической прогрессии и выросла от размера протона до размера, эквивалентного кулаку. Во время инфляции вселенная расширялась со скоростью, превышающей скорость света, однако точная физика этого интенсивно ускорившегося расширения до сих пор не ясна» (там же).

Получается, что в этот временной промежуток гравитация действовала как антигравитация и вместо затормаживания расширения Вселенной она ускоряла её расширение.

В течение трёх минут существования зародившейся Вселенной прошло ещё несколько эпох, после чего температура упала до 1 млрд градусов.

Вот такие немыслимые пертурбации якобы произошли в начале рождения нашей Вселенной, при использовании формальной экстраполяции в прошлое. Как в это поверить, не нарушая логическое мышление?

Что характерно, когда появились негативные высказывания думающих людей о невозможности собрать вещество в одной точке, сторонники БВ начали его рассредоточивать по всему пространству. Тогда уже они говорили, что взрыв был, но он произошёл одновременно повсюду во всей Вселенной. Повсюду чего? Пространства? Но его же не было. А если оно уже образовалось, то как его подорвать во всех точках одновременно?

Подводя некий итог о БВ, вспомним о КПД. Если всё вещество, энергия или нечто до БВ стянулось в точку, то КПД такой системы явно и многократно должен превышать единицу.

Абсолютная аналогия с температурой: температура БВ оказалась на многие порядки выше ещё до его возникновения, что явно противоречит закону сохранения энергии. Поэтому теория, описывающая возникновение такой Вселенной, явно входит в противоречие с указанным законом. Отсюда вопрос: зачем мировая наука тратит на теорию ОТО столько энергетических и умственных ресурсов?

5.4. О взрыве Большом замолвите слово

Как вообще могла родиться гипотеза Большого взрыва, которой уже давно присвоили статус научной теории? Может, от безысходности, что не нашли более достойных идей, или для оригинальности? Пожалуй, последнее больше привлекает и притягивает солидных учёных к этому вопросу. Вот, к примеру, научно-популярный фильм под названием «Большой взрыв. Рождение вселенной», выложенный на YouTube (транслируется на научно-популярном канале Discovery с 2016 года).

Героями фильма являются известные американские физики во главе с Michio Kaku. Что они транслируют: «Всё, из чего позже возникает Вселенная, разлетается из точки, которая в миллионы раз меньше булавочного укола. Начинается отсчёт времени. За секунду закладывается проект всего мироздания» [107].

Если галактики разбегаются, то вначале они были все вместе. Это понятно всякому, непонятно другое: как возможно упаковать все галактики даже не в объект, а в одну точку, «в миллионы раз меньше булавочного укола»? В указанном фильме авторитетные физики утверждают, что эта точка – сгусток сверхплотной энергии, из которой за какие-то секунды и возникла Вселенная.

«В начале не существует ничего: ни материи, ни энергии. Нет даже пустого пространства, потому что пространство не существует. Нет течения времени, потому что нет такого явления, как время. В пустоте появляется огненный шар меньше атома. Он в десять триллионов раз горячее солнечного ядра… Материя возникла из чистой энергии» (там же).

Счёт идёт на микросекунды, тут бульон из кварковых частиц, тут и встреча материи с антиматерией, после чего должен последовать аннигилирующий взрыв. Но нам повезло – антиматерии оказалось несколько меньше или она распадалась быстрее материи. После этой битвы «осталось небольшое количество материи, из неё и состоит Вселенная, в которой мы живём сегодня» (там же).

Единственное, что непонятно астрофизикам, так это то, как появилась масса, а без массы никуда – это основа жизни. Без массы, как вы понимаете, в космосе было бы одно излучение.

Как энергию превратить в материю? Мы же видим вокруг себя чистую материю. Вот здесь вспомнили о Хиггсе. Он ещё в 1964 году предположил, что в первую секунду по всей Вселенной распространилось невидимое силовое поле (поле Хиггса), которое даёт частицам массу.

5.5. Засеешь поля Хиггса, пожнёшь массу

«Материя возникла из чистой энергии», что противоречит природе, но об этом подумали позже. В 1905 году А. Эйнштейн якобы вывел самое знаменитое уравнение в мире: E=mc². По Эйнштейну, масса (т) и энергия (Е) являются разными формами одного и того же явления. Формула подсказывает: материя и энергия могут переходить друг в друга. Но появились трудности: на бумаге всё прекрасно, а как физически превратить энергию в массу?

Свято место в теориях не пустует, и тут на страже материального мира появилось поле Хиггса, из которого, при взаимодействии с излучением, возникла вдруг материя. Но для этого астрофизикам нужно было установить статус самого бозона Хиггса. Для подтверждения на практике теории БВ понадобилось строительство огромного тучезатратного инструмента под названием Большой адронный коллайдер (БАК), на котором смоделировали БВ. Найти одну частицу Хиггса – это вам не иголку в стоге сена искать, задачка посложнее. Эта частица не только мала в размерах, ещё и продолжительность её жизни ограничена. Можно с уверенностью сказать, что она вообще не живёт, по расчётам время её существования 1,56 10^-22 секунды. Очевидно, поэтому журналисты нарекли её частицей Бога, т. к. увидеть или отыскать такую частицу не просто, как встретиться с самим Богом. Не живущую частицу можно отыскать только по следу, но мы-то знаем – был бы след, а охотники с соБАКами найдутся.

Вооружившись суперсовременными компьютерами, ну и ВАКом, естественно, учёные разогнали протоны почти до световой скорости в 27-километровой трубе и ударили встречно. Получили small explosion (маленький взрыв), после чего начали искать хиггсовские следы и… нашли! Энергия на экранах мониторов каким-то немыслимым образом конденсировалась, образуя частицы.

С какой целью были приложены громадные научные и материальные ресурсы для проведения такого эксперимента? Оказывается, бозон Хиггса – это последняя частица в наборе Стандартной модели, и она неотъемлемый элемент данной теории. Захотели и открыли! Открытие бозона Хиггса подтверждало механизм приобретения фундаментальными частицами массы. Такими частицами в Стандартной модели являются кварки, лептоны и частицы, являющиеся переносчиками силы. (Стандартная модель в физике – теоретическая конструкция элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия всех элементарных частиц [108].)

4-го июля 2012 года руководители экспериментов ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере дружно отрапортовали об обнаружении новой частицы с массой 125,0 ГэВ ⁄ с². А в марте 2013 года в свете обновлённых результатов ЦЕРН объявил, что новая частица действительно является бозоном Хиггса на уровне достоверности 5 сигма. В том же году двум физикам-теоретикам, предсказавшим существование бозона Хиггса в Стандартной модели, Питеру Хиггсу и Франсуа Энглер были вручены Нобелевские премии по физике.

«Эксперимент представляет собой сотрудничество с участием около 3000 физиков из 180 учреждений в 40 странах» [109].

Бозон Хиггса моментально распадается по нескольким каналам, но это уже физические тонкости, которые нам будут только мешать. Гораздо важнее узнать, как же всё-таки частицы в хиггсовском поле приобретают массу.

В статье «Бозон Хиггса» [ПО] приводится следующая аналогия: «Представьте себе пространство, заполненное полем Хиггса, как вечеринку спокойно общающихся между собой физиков с коктейлями… В какой-то момент входит Питер Хиггс, который создает волнение, двигаясь через комнату и притягивая группу поклонников с каждым шагом… До того, как войти в комнату, профессор Хиггс мог двигаться свободно. Но после захода в комнату, полную физиков, его скорость уменьшилась. Группа поклонников замедлила его движение по комнате; другими словами, он приобрёл массу. Это аналогично безмассовой частице, приобретающей массу при взаимодействии с полем Хиггса».

Такое объяснение можно воспринимать как шутку физиков, но оказывается, всё на полном серьёзе. В ЦЕРНе проводился конкурс на самое удачное объяснение бозона Хиггса для гуманитариев, в том числе и для нас с вами, уважаемые читатели. Идея приведённой аналогии с коктейльной вечеринкой принадлежит профессору Дэвиду Дж. Миллеру из Университетского колледжа Лондона, который выиграл приз за доступное объяснение бозона Хиггса.

Мне кажется, что Миллер получил приз незаслуженно, т. к. профессор Хиггс, пробираясь с пустым бокалом к барной стойке, так и не приобрёл дополнительной массы от тесной толпы. Разве что получил массу ковидных вирусов, не более. Вот если бы поклонники из толпы подливали ему в стакан тот самый коктейль, а ещё материальней – давали ему глотнуть из своих бокалов, тогда масса Хиггса естественно проявилась бы, а от тяжести выпитого его шаги естественным образом должны замедлиться.

Открытие бозона Хиггса, как вещает тот же источник, для некоторых физиков было разочарованием из-за завершения Стандартной модели, поскольку им в дальнейшем оставалось с возрастающей точностью проводить измерения того, что уже открыто. Согласимся, рутинная работа и никакой науки.

Вот здесь, мне кажется, следует успокоить уважаемых экспериментаторов: на открытии бозона Хиггса Стандартная модель не завершается. Физики умолчали ещё о нескольких частицах: переносчиках тёмной материи-энергии и частице, переносящей всемирное тяготение, – гравитоне.

Что касается гравитона, о нём можно забыть из-за его неуловимости уже на протяжении трёх веков. А как уловить гравитон, который не существует? В природе у гравитона есть дублёр и настоящий переносчик гравитационного взаимодействия, который называется фотон. Не верите? Кто не верит, пусть проверит. Но что-то желающих почти не находится. Нашёлся один, наш соотечественник, я уже упомянул его в разделе «Гравитационный всплеск» (гл. 1) – это Владимир Егорович Костюшко. Он повторил опыт П. Н. Лебедева, которому сто лет в обед на современной базе. Его прибор был на два порядка точнее. Этим экспериментом Костюшко фактически доказал обратный эффект от «давления света».

«Вооружившись экспериментально полученными данными, мы получили возможность показать обратный эффект, то есть наглядно продемонстрировать, как вместо отталкивания светом освещаемой пластиночки происходит её притяжение светом» [111].

Удивляет другое – почему современной науке проще построить какой-нибудь новый ускоритель, циклотрон, подземный детектор тёмной материи, коллайдер с огромными бюджетами, чем профинансировать копеечный эксперимент и верифицировать опыт П. Н. Лебедева столетней давности. Бесспорно, пользы было бы не меньше.

«А зачем проверять то, что давно известно?» – спрашивают учёные-«взрывники». Мы будем добывать кварк-глюонную плазму, в состоянии которой находилась Вселенная в первые секунды после Большого взрыва. И что они собираются с ней, с этой глюонной плазмой, делать? Очевидно, разливать по полям Хиггса!

Фотон – самая распространённая частица, но Хиггс (частица Бога) её почему-то не замечает и не награждает массой, хотя фотон ему все глаза «выел». Поэтому снова возникает вопрос: как же всё-таки из поля Хиггса появляется масса?

Отвечу кратко: никак!

«Что значит никак? Мы с таким трудом эту частицу добывали, и она достойно вписалась в Стандартную модель». Согласен, в модель она вписалась, но её поле не сможет даже возникнуть из-за неустойчивости и моментального распада самого бозона. Уж очень мало время жизни ископаемой частицы – 1,5·10 ‘²² сек. (а был ли мальчик?). Вот поэтому и остаётся назойливый фотон, не обременённый массой.

P. S. В данный период у мирового сообщества физиков элементарных частиц появилась новая идея: а не построить ли специализированный ускоритель, этакую «фабрику Хиггса», чтобы штамповать бозоны в большом количестве [112]? Для чего, спросите вы. Могу только предположить – для исследования всхожести массы на полях Хиггса.