Текст книги "Как рождалось Солнце"

5.10. История космической дисперсии света

В начале XX века в изучении космоса остро встал вопрос о существовании межзвёздного газа: требовалось выявить его концентрацию, химический состав и насколько он влияет на прохождение света.

В статье Е. Я. Воробьёвой «История вопроса о космической дисперсии света» отмечается следующее: «Причиной тому были работы А. А. Белопольского, измерившего сдвиги спектральных линий, а также работы Г. А. Тихова и Ш. Нордмана, обнаружившие запаздывание синих лучей относительно красных при прохождении света от звёзд к наблюдателю. Данное явление они объяснили дисперсией света в космическом пространстве. На их открытие учёные откликнулись рядом исследований. Результаты этих исследований оказались самыми противоречивыми. Одни подтверждали наличие дисперсии в межзвёздном пространстве, другие отрицали» [125].

В лице главного ниспровергателя идей Белопольского и Тихова выступил известный физик П. Н. Лебедев: «Хотя это объяснение и весьма просто, однако оно имеет тот большой недостаток, что стоит в противоречии с положениями современной науки: мы не можем приписать эту дисперсию какому-либо газовому веществу, в котором дисперсия не была бы тесно связана с поглощением» [126, с. 157].

Как мы помним, в то время Лебедев проводил исследования по давлению света, сначала на твёрдые тела, а затем на газы. В обоих случаях он «подтвердил» гипотезу Д. Максвелла о существовании такого эффекта, как давление света[8]8
  На рубеже веков техника вакуумирования была только в зачаточном состоянии, поэтому Лебедеву не удалось до конца отстроиться от термодинамического хаоса в стеклянной кювете, в которой были установлены мишени. Таким образом, я считаю, Лебедев ошибся, и эта ошибка официальной наукой до сих пор не исправлена [32, с. 113].


[Закрыть].

В самом начале XX века ещё не шла речь о красном смещении, тогда откуда вдруг возникла проблема космической дисперсии?

Белопольский измерил сдвиги спектральных линий минимумов яркости двойных переменных звёзд. Феномен впервые замечен в 1905 году на спектрально-двойной звезде р Aurige и определён величиной, равной около 19 мин. для синих и фиолетовых лучей. Позднее, в 1908 году Г. А. Тихов в Пулкове и С. Нордман в Париже, независимо друг от друга, установили запаздывание этих эпох в так называемых затменных переменных звёздах (в звезде RT Персея и р Персея), характеризуемое соответственно 11 и 4 мин. для жёлтых и синих лучей.

Сама история существования межзвёздной среды переносит нас в ещё более ранний период, а именно к И. Ньютону. Его реально интересовала проблема распространения спектра света в межпланетном пространстве. Внимание было обращено к известным галилеевым спутникам, особенно к окрашенному спутнику Ио. С этой целью Ньютон в 1691 году обратился к Флемстиду с просьбой сообщить, не меняется ли окраска спутников в моменты их восхода и захода. Ответ астронома был отрицательным.

«Не подтвердилось также предположение Араго о возможном изменении цвета переменных звёзд. На основании этого получила распространение идея отсутствия дисперсии света в межзвёздном и межпланетном пространстве, которая просуществовала много лет» [125].

Волновая теория света развивалась, и новые лабораторные эксперименты с прохождением света через различные среды показывали, что дисперсия существует. Скорость света в различных средах была явно меньше, чем в вакууме. Были получены экспериментальные данные, подтверждающие зависимость скорости распространения света в среде от длины волны.

«В 1890 г. Г. А. Тихов, будучи ещё студентом, проводил наблюдения звёзд β Лиры, δ Цефея, η Орла. В результате была выявлена разность прихода лучей разной длины волны в спектре двойных звёзд – в лучах λ = 448,16 мкм наблюдалось раньше на 10 h, чем в лучах λ = 486,16 мкм. Данные эксперимента позволили Тихову предположить, что задержкой света является межзвёздная среда, которая затормаживает скорости лучей разных длин волн, заставляя их двигаться с разными скоростями» (там же).

В 1902 году А. Гнага в одной из своих статей отметил, что при изучении переменных звёзд можно было бы определять расстояния до них по разности фаз красных и синих лучей.

Белопольский, Тихов и другие исследователи продолжали получать новые данные, подтверждающие дисперсию, что привлекало к данной теме ещё больше астрономов и астрофизиков. Только присутствие межзвёздной среды давало возможность доказательства дисперсии.

В 1904 году Гартманом был открыт Са в межзвёздном газе, а в 1909 году подтверждён Слайфером. В 1926 году Эддингтон представил убедительные доказательства существования больших газовых облаков. В эти годы в межзвёздном пространстве были обнаружены молекулы СН+, CN, атомы Na, K, Ca, Ti, Fe. В 1937 году О. Струве и К. Эльви открыли межзвёздный водород и кислород.

Современные методы исследования существенно расширили линейку химических элементов и их соединений, составляющих межзвёздный газ, что однозначно подтверждает наличие межгалактической среды. Луч света от далёких галактик на своём пути проходит через разное количество облаков, что приводит к его дисперсии и, соответственно, к смещению в красную область.

5.11. Планковская температура и БВ – что объединяет?

В качестве заключения главы о Большом взрыве вспомним о планковской температуре, которая равна 1,4·10 ³² К.

Релятивисты очень лихо пристроили планковскую температуру к своему детищу – БВ, обозначив целую эпоху с невероятной длительностью 10^-43 сек., где плотность вещества достигала бессмысленного значения 10⁹³ г/см³. В принципе слово «бессмысленное» с тем же успехом можно отнести как к самой планковской эпохе, так и к температуре с 32-мя нулями.

Планковская температура – это экзотическая температура, полученная из набора постоянных. Учитывая, что G (гравитационная постоянная) не является постоянной, максимальную температуру нельзя вычислить по планковской формуле, потому такой температуры в природе быть не может! Планковская температура – это математический формализм. Данная температура была получена искусственно, чтобы хоть как-то ограничить бесконечность температурной шкалы. С развитием гипотезы БВ её связали с температурой Вселенной, что якобы она имела такое значение в первый момент после взрыва в пространстве, которого не существовало до тех пор, пока его не создали на бумаге.

Электромагнитное излучение предохраняет любую звезду от физического взрыва. Любое тело, ещё не достигнув, но приблизившись к максимальной температуре 4,4 триллиона градусов, готово взорваться. Поэтому температура, имеющая значение с 32-мя нулями, говорит о недостижимости и некорректности такого значения, будь то Big Bang (большой взрыв) или Little Bang (малый взрыв).

Сам БВ и построенная на его основе теория расширяющейся Вселенной не физичны. Данная теория не может обойтись без искусственно введённых подпорок в виде тёмной материи и тёмной энергии, которые завели науку в тупик. Ложная теория БВ отбросила науку назад с большими затратами технических, умственных сил для беспочвенного поиска несуществующей тёмной материи и тёмной энергии.

Глава 6
Реликтовое излучение

Не всякий фотон может

дожить до преклонного возраста.

6.1. «Теплота» Большого взрыва

В качестве основного доказательства Большого Взрыва космологи предъявляют мировому сообществу реликтовое излучение (РИ) – космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ) (the cosmic microwave background (CMB)). Реликтовое излучение от латинского relictum – остаток.

РИ соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2,72 К, максимум которого приходится на частоту 160,4 ГГц, что соответствует длине волны 1,9 мм [127].

Интересная тема, связанная с обнаружением этого излучения, затем подтверждения и, наконец, сомнительного утверждения того, что это именно то самое излучение, которое зародилось на заре появления самой Вселенной после БВ.

Нет сомнения в существовании СМВ, но сразу напрашивается вопрос: как это излучение связано с БВ? Очевидно, самым простым способом: после взрыва выделилось тепло, это тепло и рассеялось по Вселенной. Почему нет, вот пример статьи, опубликованной на сайте «Новая наука» [128]: «Этот статический микроволновой узор известен как космический микроволновой фон (реликтовое излучение), и обычно считается остатком тепла от Большого взрыва».

Полагаю, что просвещённые читатели очень удивятся, прочтя данную фразу. Со дня БВ прошло всего каких-то 13,8 млрд лет, а тепло до сих пор согревает Вселенную. Вот бы нам сейчас вместе с Европой такой теплоизолятор в каждый дом – заготовил семь берёзовых поленьев, натопил осенью печь, и она всю зиму греет. Зачем дорогой газ, когда от вязанки дров тепла хватает на год? Увы, несбыточная мечта землян.

Если подходить строго, то реликтовое излучение должно быть той же частоты-энергии, что и излучение на ранней стадии Вселенной. Космологи говорят, что это излучение зародилось в инфляционную эпоху с исходящей температурой 3000 К, когда Вселенной было отроду около 379000 лет [129]. То есть жёлтые фотоны, излучённые реликтовой плазмой, не теряя своей энергии, должны долететь до Земли спустя 13,8 млрд лет. Поскольку Вселенная расширялась, то их количество в каждой единице объёма уменьшалось. Сейчас наука насчитывает около 411 фотонов в кубическом см. Это действительно низкая концентрация, сравните с Солнцем – 2,2·10¹⁹ фотонов/см³ (видимый спектр λ = 5,5·10^-7 м) [130]. Вот это должны быть истинно реликтовые фотоны, но из-за большой энергии их невозможно было бы отфильтровать.

В 1965 году А. Пензиас и Р. Вильсон (об этом читаем ниже) обнаружили космическое микроволновое фоновое излучение, соответствующее температуре близкой к абсолютному нулю, около 3 К. В дальнейших исследованиях температуру уточнили, сейчас её значение равно 2,725 К. Такое значение температуры было предсказано в середине XX века: «В 1948 году реликтовое излучение было предсказано Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Германом на основе созданной ими первой теории горячего Большого взрыва» [131, стр. 76].

Предсказали и открыли! Космологи утверждают, что это и есть то самое реликтовое излучение, которое зародилось в инфляционную эпоху сразу после БВ.

Приведу ещё один источник, где говорится, во сколько раз и насколько были растянуты реликтовые фотоны. «Значение температуры этих фотонов тоже понятно: если рекомбинация произошла в момент, когда температура фотонов во Вселенной была около 3000 К (это теоретическое предсказание), а масштабный фактор был 1/1100, нетрудно посчитать, что сегодня температура этих же фотонов должна быть примерно 2,7 К» [132].

Не мудрствуя лукаво, разделили начальную температуру (которая никому неизвестна) на конечную, а потом представили 1/1100 как константу – масштабный фактор. (Бурные аплодисменты!)

Теория Большого взрыва стала настолько общепринятой, что подпадает под модное слово мейнстрим (популярное в данный момент направление). Но не все учёные единодушны и готовы принять эту противоречивую теорию. Следует вспомнить открытое письмо научному сообществу, опубликованное Э. Лернером в New Scientist 22 мая 2004 года.

Письмо – своеобразный протест против засилья «взрывников», которые фильтруют развитие альтернативных направлений через предвзятый БВ. Изотропное космическое фоновое излучение не является следствием инфляционной эпохи после БВ.

«Растущее догматическое мышление, чуждое духу свободного научного исследования». Сегодня практически все финансовые и экспериментальные ресурсы в космологии направлены на изучение Большого взрыва».

Письмо обновлено 18 января 2022 г., подписано 34-мя физиками мира. Среди них только один российский астроном из Санкт-Петербурга Юрий Барышев [133].

И что изменилось за 19 лет?

Фотонное излучение при расширении Вселенной, безусловно, должно быть менее концентрированным, менее интенсивным, но сам фотон, будучи корпускулой (частицей) или волной, он не резиновый и не может растянуться. Да будь хоть резиновым, чем его растянуть, временем, что ли? Времени, конечно, предостаточно, только у него нет никаких сил и возможностей для силового или иного воздействия. Естественно, время тут ни при чём, а при чём то самое расширяющееся пространство? Но опять, как пространство может повлиять на безмассовую частицу-волну, не связанную с ним физически и летящую со скоростью света?

Если сравнить количество реликтовых фотонов (411) с количеством солнечных фотонов (2,2·10¹⁹), то число совершенно не бьётся с масштабом (1100) – в частном получим 5,35·10¹⁶, т. е. реликтовых фотонов должно быть неизмеримо больше.

Если говорить о старении фотонов, то мы должны прийти к поглощению и переизлучению, но тогда нет смысла вспоминать слово «реликтовое».

Давайте логически поразмыслим: могли ли фотоны добраться за столь огромный промежуток времени (13,8 млрд лет) через «дебри» космического пространства в первозданном, хоть изрядно рассеянном виде до нынешней эпохи? Ясно, что нет! Фотоны – довольно уязвимые частицы, на каждом препятствии они теряют свою энергию, т. е. полностью поглощаются. Поэтому они не могли проскочить через огромное космическое пространство в первозданном, в реликтовом наряде – они должны переизлучиться тысячи и более раз. Но в этом случае мы бы вообще не обнаружили от тех фотонов никакого фона, вообще! При любом поглощении у вновь излучённого фотона энергия уменьшается, т. е. излучение переходит в более длинноволновой спектр. Отсюда следует вывод: реликтовых фотонов не то что в помине нет, их никогда не было! Согласно модели Большого взрыва, излучение неба исходит от сферической поверхности, называемой поверхностью последнего рассеяния. А где эта поверхность находится? За морями, за долами, за высокими горами, отделённая 14-ю миллиардами лет.

Микроволновое излучение имеет стабильную температуру – оно изотропно, а галактики рассеяны неравномерно, что прямо указывает не в пользу БВ.

Ещё раз обратимся к открытому письму здравомыслящих физиков [133]: «Большой взрыв не предсказывает гладкое, изотропное космическое фоновое излучение».

Тогда откуда этот низкоэнергетический микроволновый фон, который обнаруживают радиоантенны и телескопы? Начинаем разбираться, как его случайно открыли.

6.2. Открытие микроволнового излучения

В 1965 году американские радиоастрономы А. Пензиас и Р. Вильсон при настройке радиометра с согласованной антенной впервые обнаружили космическое микроволновое излучение (СМВ). Это СМВ – фоновое излучение, представляет собой спектр, который соответствует спектру излучения абсолютно чёрного тела с температурой 2,72 К.

Традиционный оптический телескоп в пространстве между звёздами, кроме темноты, ничего не обнаруживает. Однако чувствительная антенна или радиотелескоп улавливают слабый фоновый шум – излучение, почти изотропное (характеризуется одинаковостью физических свойств во всех направлениях).

Меня настораживает только одно: как это излучение докатилось до наших дней спустя 13,8 млрд лет? Такое ощущение, что оно родилось в реликтовом лесу, где заблудилось и до сих пор там плутает, постепенно добираясь до опушки, где его случайно обнаружили Пензиас и Вильсон с помощью рупорно-отражательной антенны.

Следует коснуться этого открытия, результаты которого были оценены Нобелевским комитетом в 1978 году.

Сама антенна имела весьма внушительные размеры: длина 15 м, апертура 6×6 м², колесо вращения вокруг горизонтальной оси 9 м, вес 18 т. Положение антенны изменялось по азимуту и углу возвышения от привода сервомоторов, и с помощью них могла быть направлена в любую часть небесного свода. Рупорно-отражательная антенна связана с мазером, который выполнял первую ступень усиления. Для тарировки антенны и измерений использовался источник опорного сигнала, имеющий температуру жидкого гелия.

Здесь для читателя важно понять, зачем нужна очень низкая температура. С целью увеличения соотношения сигнал ⁄ шум при проектировании радиотелескопов применяют малошумящие усилители, для чего приёмники охлаждают жидким азотом или жидким гелием. В этой связи измерения наиболее выгодно проводить в космосе: холод окружающего пространства – это естественный холодильник.

В научном журнале (Astrophysical Journal, № 142, 1965 год) Пензиас и Вильсон писали «об измерении эффективной шумовой температуры антенны, направленной в зенит» [134]. Они обнаружили, что некая составляющая температуры антенны, по-видимому, обусловлена излучением, принимаемым из космического пространства. При калибровке антенны обнаружилось, что антенна имеет избыточную шумовую температуру в 3,5 К.

Экспериментаторы меняли направление и углы направленности антенны, но шумовое излучение шло отовсюду, и этот побочный радиошум трудно было объяснить.

6.3. Проследим за словом «реликтовое»

Благо неподалеку, в Принстоне, оказалась группа (ребята из соседнего двора), которая уже давно готовилась получить нобелевские медали, разрабатывая систему по поиску некоего остаточного свечения после БВ.

После обсуждения с коллегами и фильтруя различные версии, экспериментаторы заключили, что шумовая температура антенны вызвана излучением, приходящим из космоса.

СМВ среди космологов сейчас твёрдо считается знаковым свидетельством происхождения Вселенной от Большого взрыва. Как и на основании чего они напрямую связали СМВ с БВ? Ответ на этот вопрос растиражирован во многих статьях и сводится к следующему: «В конце 1940-х годов Алъфер, Герман и Гамов пришли к выводу, что если бы произошёл Большой взрыв, то расширение Вселенной растянуло бы высокоэнергетическое излучение очень ранней Вселенной в микроволновую область электромагнитного спектра до температуры около 5 К. Оценка была несколько завышена, но у них была правильная идея. Они предсказали СМВ. Пензиасу и Уилсону потребовалось ещё 15 лет, чтобы обнаружить, что микроволновый фон действительно существует. СМВ даёт снимок Вселенной…» [135].

Волюнтаризм с реликтовым излучением западных предсказателей – в русскоязычной физике к ним присоединился советский астрофизик И. С. Шкловский, который и предложил термин «реликтовое». (Кстати, Жорж (Георгий) Гамов был тоже выходцем из России.)

В анналах физической науки я не нашёл убедительного доказательства ни прямой, ни косвенной связи реликтового излучения с БВ, кроме волюнтаризма. То есть это очередная подгонка под придуманную теорию БВ и ОТО Эйнштейна.

Здесь следует немного затронуть историю экспериментов, подтверждающих присутствие микроволнового излучения. Радиометры ставили на самолёты, они запускались на гелиевых шарах, и было получено первое подтверждение результатов Пензиаса и Вильсона, после чего теоретиками был поставлен вопрос об изотропности данного излучения. Для решения этой задачи следовало установить радиотелескопы в космосе и определить пространственную неоднородность (анизотропию) СМВ.

К решению данной задачи подключились и специалисты из СССР. 1 июля 1983 года советский спутник «Прогноз-9» был успешно выведен на расчётную эллиптическую орбиту с апогеем 727620 км. На его борту находились научные приборы для исследования солнечной активности, в том числе радиометр «Реликт». Из-за ограниченности места и веса радиометр был настроен на фиксированную частоту картографирования 37 ГГерц.

Полёт рассчитывался на полгода, но спутник проработал несколько дольше, до февраля 1984 года. За это время «Реликт» сделал около двадцати миллионов измерений, просканировал всю небесную сферу, причём ряд областей был просмотрен дважды [136]. Это был первый подобный эксперимент с использованием космических аппаратов.

В это время американцы готовились к запуску своего спутника по программе СОВЕ (Cosmic Background Explorer – космический исследователь фона), который конкурировал с «Реликтом» и готовился параллельно. Предполагался запуск космическим челноком, но в 1986 году произошла катастрофа «Челленджера», после чего полёты были приостановлены.

Спутник СОВЕ был запущен на орбиту 18 ноября 1989 года, спустя шесть лет после старта «Реликт-1». В 1990 году были опубликованы первые результаты СОВЕ. Удалось довольно точно определить спектр реликтового излучения. Он оказался как у абсолютно чёрного тела – 2,73 K [137].

Данные исследования показали, что геометрия Вселенной скорее плоская, чем искривлённая (в ниспровержение Эйнштейна). В 2006 году за работы по реликтовому излучению Нобелевская премия по физике была присуждена американским исследователям Джорджу Смуту и Джону Мэзеру.

Почему обошли российских исследователей? Как всегда, виновата наша нерасторопность – преподносим без помпы – или что-то опять со звёздами, которые встали не так. А может, шведы до сих обижены за поражение под Полтавой?

На этом исследования по космическим программам не закончились. В 2001 году NASA запустили радиотелескоп WMAP, который подтвердил исследования «Реликта-1», в частности – присутствие холодного пятна.