ВОПРОСЫ ТЕОРИИ АБСОЛЮТА
Космология
гипотеза старения света
- красное смещение (ККС)
- Цвикки - Белопольский - Нернст - Хойл - Бонди - Голд - Альфвен
Литература: [23]
- - - - - - - -
Q[question].C021. Свидетельствует ли ККС о расширении Вселенной? [2011.02.07]
A[anser].C021. "…Фотографирование спектров слабых (далёких) источников для измерения К.с., даже при использовании наиболее крупных инструментов и чувствительных фотопластинок, требует благоприятных условий наблюдений и длительных экспозиций. Для галактик уверенно измеряются смещения z ~ 0,2, соответствующие скорости u ~ 60 000 км/сек и расстоянию свыше 1 млрд. пс. При таких скоростях и расстояниях закон Хаббла применим в простейшей форме (погрешность порядка 10%, т. е. такая же, как погрешность определения Н). Квазары в среднем в сто раз ярче галактик и, следовательно, могут наблюдаться на расстояниях в десять раз больших (если пространство евклидово). Для квазаров действительно регистрируются z ~ 2 и больше. При смещениях z = 2 скорость u ~ 0,8с = 240 000 км/сек. При таких скоростях уже сказываются специфические космологические эффекты - нестационарность и кривизна пространства - времени; в частности, становится неприменимым понятие единого однозначного расстояния (одно из расстояний - расстояние по К.с. - составляет здесь, очевидно, r= u/H = 4,5 млрд. пс). Красное смещение свидетельствует о расширении всей доступной наблюдениям части Вселенной; это явление обычно называется расширением (астрономической) Вселенной."
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 4 изд., М., 1962, § 89, 107; Наблюдательные основы космологии, пер. с англ., М., 1965. [23[2, ст. Красное смещение ]]
Ошибка: Поскольку данная статья БСЭ рассматривает различные теории для объяснения ККС, то чтобы утверждать, что ККС свидетельствует о расширении Вселенной, требуется доказать, что все возможные альтернативные гипотезы не верны. Это доказать невозможно, так как всегда могут существовать неизвестные ещё гипотезы.
Поставим вопрос о свидетельсве ККС иначе: Если в другой теории, отличной от БВ (например - в СЭТ), также должно существовать ККС, то получается, что эффект ККС будет "свидетельствовать в пользу" двух НЕСОВМЕСТИМЫХ теорий? Чтобы избежать подобного абсурда, нужно понять, что ни один факт не может "свидетельствовать в пользу" какой-либо физической теории. Факты могут "свидетельствовать против", то есть, опровергать теорию, но не подтверждать её; и факты могут "не противоречить" одной или нескольким теориям.
Таким образом, термин "Свидетельсвовать о" не применим к теориям и предположениям. В частности, применение его в судах чаще всего связан с логической ошибкой и приводит к судебным ошибкам. А адвокаты именуются "хорошими", только если умеют выявлять эти ошибки. И именно на ошибочных выводах из термина "cвидетельсвует о" построены все детективы.
В предыдущих двух цитатах также указано на существовавшую в XX веке проблему с определением расстояний до объектов в рамках господствующей теории, расстояния в которой существенно зависят от космологических параметров, к тому же разные методы давали разные расстояния в силу, возможно, разных траекторий измерения этого расстояния в искривленном пространстве Вселенной. В частности, до 10 раз различались расстояния, определяемые по светимости далёких объектов, и расстояния, вычисляемые по их красному смещению. Но теперь расчёт расстояний упрощается вследствие того. что практически все исследования привели к выводу: "Наблюдаемая Вселенная в целом плоская" [23[7]], так как, в частности, в рамках теории БВ, плотность вещества во Вселенной близка к критической. "Современные измерения дают параметр плотности 1.02+/-0.02 -это сильный аргумент в пользу плоской модели." [23[8]].
Поскольку мы не можем непосредственно измерить расстояния до далёких объектов, то вынуждены исходить из различных предположений и теорий. Нам лишь ясно, что мы сегодня наблюдаем события, происходившие с этими объектами в нашем далёком прошлом, в силу ограниченной скорости распространения излучения от этих объектов. Реально мы не знаем, какие физические законы действуют в далёком космосе, какие там были значения параметров и констант в предшествующее время. Мы безусловно переносим на далёкий космос наши законы, а ведь эти законы выведены для Земных условий и проверены с некоторой точностью, достаточной для Земных лабораторий. Однако полёты космических аппаратов к границе Солнечной системы показали, что мы в своих Земных законах не учитываем какие-то эффекты (не известные нам, или дающие в Земных лабораториях слишком малый вклад и поэтому не включённые в общий вид расчётных формул), и, возможно, поэтому господствующая теория не срабатывает даже в Ближнем космосе, если вообще она применима ко всей Вселенной.
- - - - - - - -
Q.C022. Почему Теории старения света являются альтернативой Большому Взрыву? [2011.02.07]
A.C022. Несмотря на успехи ОТО, достаточно большое количество физиков не могло принять на веру гипотезу о расширении пространства (поскольку экспериментальные доказательства расширения пространства отсутствуют), и в качестве альтернативы объяснению ККС в ОТО Ф. Цвикки [23[9]] в 1929 году, А. А. Белопольский [23[10]] в 1930 году, Нернст [23[11]] в 1937 году, предложили концепцию потери энергии фотоном, которую позднее назвали "Старение света" (также Утомлённый свет, англ. Tired light). Очевидно, что если эффект старения света достаточно велик, то доля эффекта расширения пространства в общем ККС будет отсутствовать, следовательно, в этом случае пространство Вселенной не может расширяться.
- - - - - - - -
Q.C023. В чём заключается «гравитационное увлечение света» Цвикки?[2011.02.07]
A.C023. Фриц Цвикки (Fritz Zwicky) [23[9]] ещё в 1929 году попытался рассмотреть причины КС: он исключил влияние Комптон-эффекта на свободных электронах из-за углового рассеяния света, и изменение энергии фотонов при разности гравитационного потенциала источника и приёмника из-за отсутствия зависимости от расстояния. Цвикки предложил механизм для объяснения ККС, он предположил, что фотоны теряют энергию из-за гравитационного "увлечения" пролетающего света окружающими массами (кластерами), но делал расчёт потерь энергии тела массы m, двигающегося со скоростью V<<c, заведомо неверным методом: исходил из формулы запаздывания потенциала Ф(x,y,t)=f*m/(1-V_r/c) , не выполняющейся для света, а затем подставлял в полученную формулу скорость V=c и "массу фотона" m=hv/c^2.[23[9]] Считается, что в этой статье впервые говорится о потере энергии фотонами, что является признаком гипотезы "старения света", но в 1929 году Цвикки ещё не использовал термин "старение".
- - - - - - - -
Q.C024. В чём заключается старение света по Белопольскому?[2011.02.07]
A.C024. В нашей стране впервые о потере энергии фотоном задумался А. Белопольский: "…гипотеза о “старении” фотона была высказана А. А. Белопольским в 1930 г. и у многих учёных нашла поддержку. Смысл этой гипотезы состоит в том, что энергия кванта hv во время его распространения в Метагалактике уменьшается, и тем больше, чем дальше от наблюдателя находится та или иная галактика. В результате получается красное смещение." [23[3]]
Привлекательность идеи А. Белопольского заключалась в отсутствии конкретных механизмов старения фотона и причин общекосмологического сдвига спектра. Здесь рассматривалась не одна модель Вселенной. Пространство могло расширяться, галактики могли разбегаться, и наряду с этим фотон должен был терять энергию.
"Итак, расстояние светящегося источника оказывает какое-то влияние на световую волну, увеличивая ее длину; иными словами, на расстоянии утрачивается некоторое число колебаний.
С точки зрения квантовой интерпретации света можно прийти к заключению, что если источник света испускает квант hv (h — постоянная Планка, v – число колебаний в секунду), то наблюдатель на расстоянии r воспринимает квант hv', где v' – некоторая функция расстояния." [23[10]]
- - - - - - - -
Q.C025. В чём заключается старение света в светоносном эфире Нернста? [2011.02.07]
A.C025. Вальтер Нернст (Walther Nernst) [23[11]], в 1937 году в модели Стационарной (Статической) Вселенной, в которой эволюция идёт только в виде: "Звёзды формируются, светят и остывают", предположил в качестве объяснения ККС существование поглощения энергии излучения светоносным эфиром (luminoferous ether). Именно его многие считают автором термина "старение света".
- - - - - - - -
Q.C026. В чём заключается идея о Стационарной Вселенной Хойла, Бонди, Голда? [2011.02.07]
A.C026. По пути Белопольского пошли Фрэд Хойл, Герман Бонди и Томас Голд, [23[12]], которые в 1948 году в модели вечной Вселенной предполагали пространство Стационарным в том смысле, что величина H0 была постоянной в пространстве и времени, но само пространство расширялось, заполняясь постоянно рождающимся веществом, чтобы плотность вещества была постоянной. Именно Хойл в шутку дал теории Большого Взрыва её название "big bang", что означает "большая хлопушка". Таким образом, ККС в этой теории получалось за счёт расширения пространства и за счёт старения света.
"В космологии Теория стационарной Вселенной (англ. Steady State theory, Infinite Universe theory или continuous creation) — модель, разработанная в 1948 году Fred Hoyle, Thomas Gold, Hermann Bondi и др. как альтернатива теории Большого взрыва. По этой модели, по мере расширения Вселенной, между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя. Таким образом, космологический принцип соблюдается. Эта модель имела довольно большую поддержку среди космологов в 50-е и 60-е годы, но открытие реликтового излучения резко уменьшило количество сторонников теории в конце 60-х годов. Сейчас сторонников у данной теории практически нет." [23[6, Постоянная_Хаббла ]]
Это был заведомо нежизнеспособный вариант теории БВ, поскольку потребовал постоянного нарушения закона сохранения энергии - возникновения вещества из "ниоткуда" в большем количестве, чем при БВ. Этому воспротивилось большинство физиков, которые могли допустить разовое нарушение этого закона в момент БВ (поскольку ещё непонятно, что же могло там быть), но если каждодневно, у всех перед глазами его нарушать, то, может быть, этот закон вообще не существует?
- - - - - - - -
Q.C027. В чём заключается Плазменная Вселенная Альфвена? [2011.02.07]
A.C027. В 1963 году прошлого века Ханнес Альфвен (Hannes Alfven) [23[14]] предложил модель плазменной Вселенной, на основании которой вывел существование ячеистой структуры Вселенной, открытой лишь в 1991 году. Его модель представляла нерасширяющуюся эволюционную Вселенную без начала и без конца. ККС в его модели получалось из-за взаимодействия фотонов с плазмой.
- - - - - - - -
Q.C028. В чём заключено влияние окружающей среды на ККС? [2011.02.07]
A.C028. В 1954 году Эрвин Финлей-Фрейндлих (Finlay-Freundlich) [23[13]] обратил внимание, что красные смещения части звёзд в галактике могут отличаться от красного смещения другой части звезд в той же галактике. Он предположил, что ККС может быть результатом потери энергии наблюдаемыми фотонами при прохождении ими поля излучения галактики.
В 1976 году Хэлтон Арп (Halton Arp) в препринте статьи [23[15]] описал корреляции свойств связанных галактик и квазаров. Особо он выделил случай источников радио и квазара, находящихся на линии эллиптической галактики, так как в этом случае разница красных смещений рассматриваемых объектов оказалась особенно велика, несмотря на примерно одинаковое расстояние до них, определяемое по светимости. Позже он в статьях [23[16]],[23[17]] добавил значительное количество связанных объектов с существенно разным КС, и обобщил свои выводы. В качестве объяснения эффекта Арп предположил существование в квазарах "внутреннего КС", причиной которого могла бы быть меньшая масса электронов в те далёкие времена.
- - - - - - - -
Q.C029. В чём отличие терминов «разбегание галактик» и «расширение пространства»? [2011.02.07]
Если кратко, то : «разбегание галактик» - это передвижение галактик в нерасширяющемся пространстве от некоторого центра, «расширение пространства» - это изменение расстояний между неподвижными галактиками в силу изменения характеристик самого Пространства, в том числе функции "Расстояние", которая в этом случае зависит от времени, а источникам света приписывается мнимая "скорость", которая должна была бы быть у источника по эффекту Доплера, чтобы соответствовать величине красного смещения света от этого источника в нерасширяющейся системе отсчета наблюдателя.
A.C029. На этой разнице построены разные теории. Приведём классификацию гипотез о красном смещении в спектрах галактик, данную в статье [23[3]]:
"I класс – глобальные (в масштабе всей Метагалактики):
1) явление Доплера;
2) изменение фундаментальных постоянных (с, G, h и др.);
3) изменение структуры пространства и времени (метрики, замедление темпа времени и т. п.);
II класс – локальные:
1) рассеяние излучения (в том числе изменение с расстоянием показателя преломления межгалактической среды);
2) поглощение излучения;
3) гравитационные взаимодействия фотона:
а) с метагалактическим гравитационным полем;
б) с неоднородностями галактических гравитационных полей (влияние отдельных галактик, наличие поглощения или экранирования гравитационного поля);
в) испускание фотонов меньшей частоты;
4) взаимодействия фотона:
а) с электронами и др. тяжёлыми частицами;
б) с фотонами;
в) с нейтрино и антинейтрино;
5) структурность фотона:
а) электротоки;
б) пульсации;
в) испускание фотонов меньшей частоты;
г) испускание 2 нейтрино;
д) испускание нейтрино и антинейтрино;
е) испускание “гравитонов”;
ж) испускание “pi”-мезонов.
Вникая в эту чисто условную классификацию, мы видим, что в недоплеровских объяснениях красного смещения происходит всё большая конкретизация механизма взаимодействия фотона с другими частицами и возрастание роли предложений о структуре самого фотона и его эволюции."[23[3]]
Уже само наличие такого большого числа теорий для объяснения ККС говорит о том, что мы не знаем реальной его причины. Естественно, что это не единственный неизвестный вопрос в космологии. Поэтому создание новых космологических теорий продолжается, а вместе с ними продолжаются попытки объяснения ККС, в большинстве своём, альтернативные. Основной причиной этого является неудовлетворенность многих физиков господствующей космологической теорией, как её противников, так и сторонников. Теория расширения пространства постоянно модернизируется. Так, в 1995-2002 годах наблюдения за Сверхновыми звёздами типа Ia показали [23[18]],[23[19]], что расширение пространства (если оно есть!) происходит не с замедлением (из-за наличия гравитации), а с ускорением! Это был достаточно революционный вывод, но он сразу породил новые вопросы, так как именно гравитацией ранее объяснялось наблюдаемое отсутствие расширения галактик и более мелких объектов. Сейчас в рамках классического подхода активно продвигается теория струн.
- - - - - - - -
Q.C030. Какие имеются наблюдательные данные о ККС? [2011.02.07]
A.C030. Со второй половины XX века в связи с успехами в развитии космонавтики, средств связи, приборостроения, телевидения, радиоэлектроники, вычислительной техники и т.п., произошли резкие изменения в дальности и точности космологических наблюдений. С запуском телескопов и других измерительных приборов на орбиты Земли и Солнца наступила новая эра космологических измерений. Были открыты новые эффекты и объекты, классифицированы многие явления. Точность измерения ККС в некоторых случаях доведена до 0.00001. Число объектов с измеренным ККС превысило 1 миллион.
Результаты наблюдений, наиболее существенные для ККС – это данные по однородности МФИ, по зависимости скорости световых волн пульсаров от частоты, по независимости периодов квазаров от расстояния, о наличии тёмной матрии и тёмной энергии во Вселенной.
- - - - - - - -
К началу
<<---
Темы Вопросы --->>
Последняя коррекция 04.11.2011 08:53:18