Текст книги "Как рождалось Солнце"

5.6. E=mc² – неверная интерпретация

Когда нам говорят, что энергия после 10^-43 сек. после БВ стала превращаться в материю (массу), которая и окружает нас сегодня, то наши взоры сразу устремляются к ОТО, а там естественным образом всплывает та самая знаменитая формула E=mc² (а куда без неё?). Якобы данное «уравнение полностью меняет мир». Несмотря на то, что формула изобретена не Эйнштейном, его последователей это не смущает, и они по-прежнему твердят, что данную формулу вывел Эйнштейн. Бог им судья, пусть приписывают изобретение этого выражения своему кумиру, но меня в ней не устраивает только одно: как из минимальной покоящейся материи можно получить огромное количество энергии? К примеру, из 1 кг любого вещества получить энергию 9·10¹⁶ Дж, что эквивалентно 21 мегатонне в тротиловом эквиваленте!

До хиггсовского эксперимента, когда речь заходила о проявлении массы, релятивисты всегда прибегали к данной формуле. Видите, масса и энергия эквивалентны, вот по этой формуле и происходит превращение энергии в массу частиц и тел.

Кроме того, как пишет Л. Б. Окунь, «формула E=mc² является, пожалуй, самой знаменитой формулой в мире. В сознании сотен миллионов людей она связана с устрашающим атомным оружием. В сознании миллионов она является символом теории относительности» [113,114].

Релятивисты и вправду верят, что в ходе расширения и охлаждения ранней Вселенной энергия БВ превращается в материальные частицы.

Посмотрите на данную формулу глазами не релятивиста, а реалиста, и вы обнаружите, что при приближении к скорости света масса частицы, а следовательно и энергия, стремятся к бесконечности. В этом случае, как пишет Н. К. Носков, «электрон, разогнанный на циклотроне до скоростей близких к световой, попадая в мишень, разнёс бы мишень и сам циклотрон. Насколько нам известно, такого никогда не происходит» [115].

Природа не подстраивается под математику, у неё свои законы, и она их вершит по своим правилам. Ещё нигде массово не замечено, чтобы энергия превращалась в материю. А вот масса может переходить в энергию, например, при химическом процессе горения. После остаётся сухой остаток в виде золы. А теперь попробуйте снова превратить золу в энергию, может, у вас получится. Процесс идёт только в одну сторону, энтропия может только расти, т. е. невозможно нарушить второе начало термодинамики – холодное тело не может нагреть горячее.

5.7. Большой взрыв или большой разрыв

Если Большой взрыв создал Вселенную, то что создало БВ? Данную главу невозможно написать без многочисленных вопросов. Невероятно, во что готовы верить высокообразованные ученые, и это называется эпохой просвещения!

Большой взрыв, с предшествующей сингулярностью и последующим расширением самой Вселенной (большой разрыв), – это большой миф.

Несуществующая Вселенная до БВ не могла взорваться по четырём основным причинам:

1. Невозможно всё вещество Вселенной собрать в единый сгусток материи с бесконечной плотностью и энергией в бесконечно малом объёме.

2. Невозможно сжать вещество и получить планковскую температуру (1,4·10³² К) из-за критической температуры, превышающей её максимальное значение на 20 порядков (4,4·10¹² К) [32, с. 192]!

У многих учёных возникает вопрос: где она, критическая точка поднятия уровня энергии, после которой произошёл БВ? Эта критическая точка взрыва не может превышать максимальную температуру Вселенной ≈ 4,4 триллиона кельвинов. Отсюда становится ясно, что никакой сингулярности и в помине не было и не должно было быть. Если достичь максимальной температуры вещества, то это плазма, а в ней уже есть материя в виде протонов, нейтронов, электронов, кварков и т. п. Иначе отпадает смысл превращать энергию в материю, используя виртуальные поля Хиггса.

3. Ничто или не'что не превращается в энергию, а энергия не превращается в массу.

4. Гравитационная постоянная не является постоянной. Ничто или что-то, что находилось за дверью БВ, в какой-то момент вдруг стало собираться, стягиваться в одну точку в некотором месте, где ещё не было ни пространства, ни того самого места, ни времени. Неизвестно, какой силой это некое вещество можно было стянуть в бесконечно малый объём и превратить в энергию. В чём и чем всё это там должно было удерживаться?

БВ – это настолько противоречивая теория, что кажется невероятным, как физики почти столетие продолжают ставить давно заезженную пластинку и танцевать под неё с неослабевающим темпом и амплитудой. «Взрывники» в качестве доказательства БВ тут же парируют и отправят сначала к Эйнштейну, а потом укажут на красное смещение.

В конце XX столетия ОТО Эйнштейна подверглась серьёзной ревизии группой А. А. Логунова, которая установила, что инертная масса тела зависит от выбора системы координат, а в ОТО система координат криволинейная. Поэтому основной постулат о равенстве тяжелой и инертной масс в этой теории не выполняется. Гравитационная масса тела никогда не равна нулю, но инертная масса может иметь любые значения, в том числе нулевые и отрицательные.

Физическое несоответствие теории Эйнштейна заключается в том, «что законы сохранения (массы, энергии, импульса и др.) каждый в отдельности в общей теории относительности не выполняются. В ОТО постоянное значение могут иметь только некоторые комбинации величин массы, энергии, импульса и т. д., но не каждая из этих величин в отдельности» [116].

5.8. Красное смещение и разбегание галактик

Темп расширения Вселенной космологи связывают с постоянной Хаббла, которая меняется со временем. Эту зависимость от времени можно получить, подбирая величину эйнштейновской постоянной Λ (лямда), которая вносит вклад в скрытую плотность Вселенной. Эту часть скрытой массы стали отождествлять с тёмной энергией (см. гл. 4). Сам коэффициент Λ – это очередная поправка для увязывания ОТО с расширяющейся Вселенной. И. Ермоленко в статье «Самая большая ошибка в истории физики» [117] указывает следующее: «Опять-таки существуют мнения, что проблема во многом надумана. Например, если тщательно учесть все тонкие эффекты (шутка ли, девять сотен формул отборной теории поля), то самая большая ошибка физики приблизится к 54 порядкам». (Автор ссылается на статью Жерома Мартина (Jerome Martin) с оригинальным названием «Всё, что вы всегда хотели знать о проблеме космологической постоянной, но боялись спросить»)

Математика по-прежнему рулит, уравнения Эйнштейна перелопачены вдоль и поперёк и умножены на порядки, теперь математики серьёзно взялись за исследования космологической постоянной. Её называют энергией вакуума, также известной, как вакуумная катастрофа. Статьи, посвящённые космологической постоянной, появляются с завидной регулярностью.

У меня возникает ассоциация с гравитационной постоянной. Космологическая постоянная или гравитационная постоянная – это подгоночные коэффициенты, и они никоим образом не решают проблемы ни разбегания галактик, ни гравитации. Проблемы нужно сначала решать в самой физике, а математика встроится автоматом.

В настоящее время большинство астрономов и многие физики придерживаются доплеровской интерпретации красного смещения. В таком толковании сразу подразумевается, что принцип Доплера неограничен в просторах Метагалактики и показывает такие же истинные результаты, что и в лаборатории. Стоит усомниться в таком предположении и объяснении, здесь ещё много неясного, также имеются трудности со шкалой времени.

На ранней стадии обнаружения, в начале XX века смещение в красную область спектра базировалось на эффекте Доплера и однозначно трактовалось как разбегание галактик, что косвенно подталкивало теоретиков в обратном направлении к Большому взрыву. Но не все были единодушны, к примеру, один из основоположников открытия красного смещения Эддингтон не верил в разбегание галактик. Для такого действия требовалось огромное количество энергии, а для ускоренного расширения Вселенной и разбегания галактик её требовалось неизмеримо больше. Поэтому теоретикам потребовались космологические подпорки в виде тёмной энергии. Но откуда брать её в таком огромном количестве и что её генерирует, никто не знает и никогда не узнает, поэтому остаётся одно – постулировать. Но такие постулаты тоже «ржавеют» и требуют замены, иначе нужно возвращаться к реалиям, к реальным наблюдениям и объективным объяснениям.

Для звёзд внутри галактики соотношение красного и синего смещений в среднем одинаково. Но для галактик вне локальной группы почти все объекты имеют красное смещение, и величина его линейно растёт с увеличением расстояния.

«В наблюдаемой Вселенной это отношение составляет примерно 100 % красного смещения к 0 % синего смещения. В наблюдаемой Вселенной не менее 10¹¹ галактик, только около 100 из них смещены в сторону синего, так что процент синего смещения составляет менее 0,0000001 %» (In the observable universe that ratio is approximately 100 % redshift to 0 % blueshift) [118].

Ничтожно малая доля синего смещения не может быть прямым доказательством разбегания галактик за счёт расширения Вселенной по причине БВ, и не только поэтому. Сами галактики разбросаны и движутся по божьей воле, т. е. хаотично. Но почему тогда наблюдения показывают одно красное смещение? Здесь астрономам и космологам стоит задуматься. Ответ следует искать в среде, через которую пробивается свет и его замедление скорости в процессе переизлучения. Если была бы возможность поставить такой опыт в абсолютно прозрачной среде, то мы бы увидели примерно равное распределение смещения между красным и синим. Поскольку в космосе реальная среда является препятствием, хотя и преодолимым до определённого расстояния, то она постепенно «гасит» синее смещение, превращая его в красное.

Известны исследования Хальтона Арпа (Halton С. Arp), в которых приводятся космические объекты – галактики и квазары, имеющие различные красные смещения, но при этом визуально близко расположенные и взаимодействующие. На рис. 5.1 спиральная Галактика NGC7603 (z = 0.029) связана с соседней галактикой (z = 0.059) при помощи светящегося моста, из чего следует, что обе галактики физически связаны и, следовательно, находятся от нас на одном расстоянии.

Рис. 5.1. Две взаимосвязанные радиогалактики, но с противоречивой удалённостью до huxcz = 0.34 uz = 0.75. (Изображение позаимствовано с сайта проекта «Астрогалактика» [119])

Если же судить по разнице их красных смещений, то соседняя к NGC7603 галактика должна находиться на 436 миллионах световых лет дальше неё. Для сравнения: наша галактика отстоит от ближайшей галактики M31 (Туманность Андромеды) всего на 2,9 миллиона световых лет. Понятно, что красные смещения z = 0,029 и z = 0,059 двух связанных соседок никак невозможно объяснить расширением Вселенной по закону Хаббла z = Hr/с, так как расстояние г до обеих галактик по космическим меркам должно быть одинаковым.

В своё время Циолковский хотя и отрывался в своих мечтах и проектах от Земли, но весьма скептически отнёсся к появлению экзотической теории относительности Эйнштейна. Он писал: «Очень огорчает увлечение учёных такими рискованными гипотезами, как эйнштейновская теория, которая теперь поколеблена фактически» [120].

Циолковский считал, что красное смещение является следствием других причин. В частности, он объяснял его замедлением скорости света в космической среде, вызванным «препятствием со стороны всюду рассеянной в пространстве обыкновенной материи», указывая при этом на зависимость: «чем скорее кажущееся движение, тем дальше туманность (галактика)».

Впервые гипотеза о «старении» фотона была высказана А. А. Белопольским в 1930 году [121], и тогда она нашла поддержку у многих учёных. Если подходить строго, то фотоны не стареют, а теряют энергию и краснеют вследствие комптоновского рассеивания на частицах преодолеваемой среды. В данный период гипотеза о старении света не поддерживается по причине того, что в процессе рассеивания фотонов меняется их траектория, потому нет возможности их наблюдения в основном потоке излучения.

Должен сказать, что это не совсем так. По существу, происходит поглощение фотонов атомами, а затем излучение новых фотонов с более длинной волной. Это называется переизлучением фотонов в длинноволновую область спектра. При этом часть новых фотонов вписывается в направление светового потока, идущего к наблюдателю. Как это может быть? Дело в том, что атомы в возбуждённом состоянии отстреливают световые волны преимущественно в область наименьшей энергии, т. е. в теневую, противоположную сторону от источника. (Подробнее о данном эффекте читайте в гл. 6 «Реликтовое излучение».)

В результате комптоновского сдвига свет краснеет. Известно, что две галактики Туманность Андромеды и Магелланово облако сближаются с нашей галактикой Млечный Путь. Столкновение и слияние прогнозируется где-то через 4–5 млрд лет. Следовательно, в спектрах Туманность Андромеды и Магелланово облако должно присутствовать фиолетовое смещение, что противоречит концепции разбегающейся Вселенной, возникшей в результате Большого взрыва. Если близлежащие галактики сближаются, то почему остальные, удалённые, разлетаются? В Метагалактике для всех обитателей законы должны быть одинаковыми, тогда красное смещение следует рассматривать под иными углами зрения.

Есть и другие идеи обхода эффекта Доплера, позволяющие объяснить красное смещение. «Красное смещение излучения галактик объясняется двумя физическими явлениями: аккрецией межгалактического газа на центр масс галактики и флуктуациями фона ночного неба. Аккреция – это падение вещества на космическое тело из окружающего пространства… В процессе аккреции газ излучает эмиссионный спектр. Излучение аккрецирующего газа пропорционально скорости аккреции частиц, которая растёт с уменьшением расстояния до центра галактики. Вследствие этого на непрерывный спектр галактики будут накладываться яркие эмиссионные линии аккрецирующего газа. Так как по отношению к наблюдателю аккрецирующий газ удаляется, то линии спектра газа будут смещены в красную сторону» [122].

Для стандартной спиральной галактики радиус аккреции приблизительно в полтора раза больше радиуса галактики.

Некоторые космологи возвращаются к старой гипотезе старения света в процессе длительного полёта, отсюда возникает красное смещение. Иногда это объясняется следующим образом: во время полёта через расширяющееся космическое пространство с ним расширяется и волновой пакет, что изменяет длину его волны. Предполагают, если за время полёта светового луча пространство расширилось в два раза, то и длина волны в волновом пакете увеличивается так же в два раза. При этом приводят пример с надуванием шарика, на поверхности которого предварительно рисуются точки – условные галактики.

На мой взгляд, данная трактовка старения света не верна. Фотон-волна на световой скорости летит в вакуумном пространстве, прокладывая себе дорогу по всевозможным векторам-направлениям, но фотон не привязан к расширяющемуся пространству ни физически, ни масштабно – он внутри этого пространства. То есть фотон летит не по поверхности раздувающейся Вселенной, а внутри неё, поэтому к нему не прикладывается никакая сила и он не растягивается, его волна не меняет частоту и скорость – скорость света.

С другой стороны, растягивание световой волны означает потерю какой-то части энергии, и куда она девается, если фотон в полёте не совершает никакой работы? Может, хватается за канат и помогает растягивать пространство, в котором он перемещается? Другое дело, когда фотон встречает на своём пути вещественную преграду в виде газовых облаков и пылевых частиц. Часть фотонов будет поглощаться данной средой и переизлучаться, смещая спектр в красную область.

Призовём логику, чтобы понять «поведение» красного смещения. Чем дальше от наблюдателя находится та или иная галактика, тем больше красное смещение. Это совсем не означает, что дальние галактики должны разбегаться с большим ускорением. Вселенная одна, в ней работают одни и те же законы, что на дальних, что на ближних дистанциях, в ней нет попутных или встречных ветров – Вселенная в этом смысле стационарна. Оттенки красного смещения указывают только на удалённость или близость к наблюдателю объектов. Чем дальше находится галактика, тем длиннее путь проходит свет, преодолевая препятствия, становясь всё более красным. Это означает, что космологическое красное смещение, на котором основано расширение Хаббла, на самом деле не связано с эффектом Доплера.

Всматриваясь через окуляр телескопа, астрономы на окраине Метагалактики видят не само красное смещение, а его иллюзию. Красные смещения галактик и квазаров не следует истолковывать буквально, как следствие расширения Вселенной.

5.9. Красное смещение открыл Ньютон

Заголовок данного раздела может навести читателя на мысль о том, что автор, не зная окончательного ответа, решил в заключение прикрыться авторитетом Ньютона. А почему не Эйнштейном? Действительно, зачем уходить в Средневековье, когда есть кумиры помоложе? Кстати, Эйнштейном прикрываются многие, действуя по принципу: если произошла ошибка, то это не их вина – они пользовались уравнениями знаменитого физика. Подобный случай произошёл с первооткрывателями гравитационных волн (гл. 1).

А теперь поближе к Ньютону, который, занимаясь усовершенствованием телескопов, обратил внимание на то, что изображение по краям линзы окрашивалось в цвета радуги. Это явление было известно и до него, но Ньютону нужно было быть Ньютоном, чтобы разобраться, как и откуда оно возникает. Солнечный свет, прошедший через призму, разлагался на цвета радуги. Картина на стене демонстрировала, что наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше – красные. Показатель преломления зависит от скорости света в веществе. Позднее некоторые интеллигенты того времени осуждали Ньютона за то, что тот «уничтожил всю поэзию радуги, разложив её на призматические цвета» [123].

В экспериментах с линзами выяснилось, что лучи разного цвета отклоняются по-разному, в результате изображения получались нечёткими, окружёнными цветным ореолом. Сейчас это называется хроматической аберрацией, которая возникает из-за разности преломления лучей с разной длинной волны.

Спасибо Ньютону, он показал нам дисперсию света, а далее остаётся только воспользоваться ей для объяснения красного смещения и того, как далёкие галактики иллюзорно обманывают астрономов.

А что с телескопом Ньютона? В1671 году Королевскому обществу был представлен телескоп, в котором вместо

линзового объектива Ньютон использовал параболическое зеркало, также собирающее свет в точку. Согласитесь, изготовить зеркало из металла значительно проще, чем равную ему по размеру линзу. Отражательный телескоп стал называться рефлектором, позднее появились книги с его описанием, что вызвало рост числа астрономов-любителей [124].

Известно, что скорость света в вакууме больше, чем в какой-либо среде. Это свойство отражает показатель преломления среды, который определяется по формуле: n = c/v, где c – скорость света в вакууме, v – в веществе. Вещество может находиться в твёрдом, жидком и газообразном состоянии. В данном случае нас больше интересует газообразная и твёрдая среды. Свет взаимодействует с атомами вещества, в результате теряет энергию и рассеивается. К примеру, фотоны солнечного света, не вступившие во взаимодействие с атомами среды, доходят до наблюдателя в первозданном виде. Поэтому, когда мы глядим на источник света, то видим преобладание белого (жёлтого) спектра, а когда смотрим на рассеянный свет от данного источника, то наблюдаем преобладание коротких волн синей части спектра.

Вот по этой причине для нас небо выглядит синим, а Солнце – бело-желтоватым. Когда мы смотрим рано утром на восход Солнца, а вечером на его закат, то видим красное светило и такого же цвета гало вокруг него, т. е. мы наблюдаем спектр излучения, из которого, за счёт рассеяния на атомах воздуха, удалена часть синих лучей, и белый спектр Солнца смещается в жёлто-красную область при прохождении через массивную часть атмосферы. Когда мы смотрим на дневное небо, то видим там рассеянный солнечный свет, где преобладают короткие волны синей части спектра.

Теперь подобным образом посмотрим на галактики. Там, по понятной причине, нет восхода и заката, но зато остаётся преломление и рассеяние света. Ньютон же показал, что у красного света фазовая скорость распространения в среде максимальна, а степень преломления – минимальна. У синего, наоборот, фазовая скорость распространения в среде минимальна, а коэффициент преломления – максимальный.

Теперь посмотрим на удалённую галактику и увидим смещение спектра в красную область за счёт того, что синие фотоны больше запаздывают и больше отклоняются на разных границах межзвёздных облаков. Синие фотоны больше рассеиваются, в результате чего основной спектр смещается в красную область. И чем дальше находится галактика, тем больше смещение в красную область, тем сильнее рассеивается (вымывается) синий спектр.

Галактики погружены в облака разреженного межзвёздного газа и пыли. В свою очередь переизлу-чение света газом уменьшает энергию фотонов, что дополнительно приводит к смещению в красную область. Этому способствует и межзвёздная пыль в виде кристалликов льда, вызывающая дисперсию и рассеяние синего света.

Основная причина красного смещения галактик – это космическая дисперсия света, а не разбегание галактик при расширении Вселенной от толчка Большого взрыва.