Кульбеда В.Е.,
независимый исследователь, Москва.
Представление о расширяющейся конечной Вселенной лежит в основе современной стандартной космологии и успешно внедряется в массовое сознание. Последнее вызывает озабоченность. Расширение Вселенной - это все же гипотеза.
Прямым экспериментальным доказательством расширения Вселенной считаются наблюдаемые космологические красные смещения спектров электромагнитных излучений удаленных космических объектов. Теоретической же базой являются представления Общей теории относительности (ОТО), дифференциальные уравнения которой объединяют ход времени, пространство и тяготение. Решения уравнений ОТО с космологическим Λ - членом для конечной однородной Вселенной показывают, что радиус Вселенной со временем увеличивается, а ход времени при продвижении в прошлое замедляется. Однородность же Вселенной ( по крайней мере, по достаточно большим пространственным масштабам) составляет содержание основной космологической гипотезы.
К сожалению, наблюдаемые характеристики красных смещений и сопутствующих эффектов трудно или даже невозможно согласовать с представлениями стандартной космологии.
Первоначально красные смещения рассматривались как проявления эффекта Доплера из-за увеличения со временем расстояния между наблюдателем и излучающими объектами при расширении Вселенной. Действительно, при небольших красных смещениях относительный параметр z красных смещений спектров может быть представлен как
z=(λ-λ_0)/λ_0 =Hr/c , (1)
где λ - принимаемая длина волны, λ_0 - длина волны излучения в лабораторной системе координат, r - расстояние от наблюдателя до объекта, c - скорость света, H- некоторая постоянная, впоследствии получившая наименование постоянной Хаббла по имени астронома, впервые экспериментально открывшего зависимость (1) при z≪1.
Выражение (1) при z≪1 в точности совпадает с ожидаемым при эффекте Доплера, если предположить, что галактики удаляются от наблюдателя со скоростями
v = Hr (2)
Выражения (1), (2) являются математической формулировкой закона Хаббла для красных смещений, полученного им при обработке экспериментальных измерений.
С развитием экспериментальной техники стало возможным наблюдение объектов с большими красными смещениями (z>1). Оказалось, что в регистрируемых спектрах квазаров наблюдается лес водородных линий поглощения света газовыми облаками, расположенными на разных расстояниях от наблюдателя по лучу зрения на квазар. Это является экспериментальным доказательством того , что космологическое красное смещение не является одномоментным актом, обусловленным движением излучающих объектов, а происходит непрерывно в процессе распространения волн от объекта до наблюдателя.
По принятым в настоящее время в стандартной космологии представлениям расширение Вселенной есть расширение самого пространства. Расширение пространства обуславливает увеличение длин электромагнитных волн в процессе их распространения, что и приводит к красному смещению спектров излучения.
Особое внимание было уделено изучению красных смещений спектров Сверхновых 1а. Со времени пионерских работ Ф, Цвикки было установлено, что в момент максимума блеска магнитуды Сверхновых 1а примерно одинаковы. Это обстоятельство позволило экспериментально оценить динамику расширения Вселенной по измерениям красных смещений спектров Сверхновых 1а. Вопреки ожидавшемуся замедлению темпов расширения из-за влияния сил гравитации было установлено, что расширение Вселенной происходит с ускорением. Эти измерения наряду с результатами исследований микроволнового фона показали, что во Вселенной существует некая темная энергия, противоборствующая энергии гравитации. Эта темная энергия распределена в высокой степени однородно, а топология Вселенной в среднем близка к евклидовой. Дополнительный Λ - член в уравнениях ОТО и представляет в них эту темную энергию, которую с высокой вероятностью можно отождествить с энергией физического вакуума. Межгалактическое пространство не может больше рассматриваться как пустое пространство.
Дальнейшие исследования спектров Сверхновых 1а показали, что темпы нарастания красных смещений для ближних Сверхновых 1а (z≪1) и удаленных Сверхновых (z ~1) примерно одинаковы и не зависят от направления (эффект Хаббла - Сэндиджа). Между тем ближние Сверхновые находятся в области сильно неоднородного распределения гравирующих масс. Эти наблюдения ставят под сомнение влияние гравитации на космологическое красное смещение и, следовательно, на динамику расширения Вселенной.
Другие важные результаты были получены при изучении кривых блеска Сверхновых 1а. Оказалось, что ширина кривых блеска звезд во времени в месте расположения наблюдателя увеличивается с увеличением расстояния к Сверхновым в (1+z) раз. Этот эффект был истолкован как непосредственное доказательство замедления хода времени при продвижении в прошлое. Действительно, согласно ОТО, в области расположения источника излучения с параметром красного смещения z должно иметь место замедление хода времени в (1+z) раз, что якобы и должно проявляться в растяжении во времени по часам наблюдателя взрывов Сверхновых и, соответственно, в уширении наблюдаемых кривых блеска Сверхновых. В этом суждении с очевидностью присутствует рецидив воззрения на красное смещение как на эффект Доплера и игнорируется влияние среды распространения излучения на спектр принимаемых сигналов.
Красное смещение спектров излучения нарастает непрерывно по мере распространения излучения. Все частоты из спектров излучения уменьшаются в (1+z) раз. Это означает, что ширина спектров уменьшается так же в (1+z) раз. Общие свойства волновых процессов таковы, что при этом длительность сигналов увеличивается в (1+z) раз, что и наблюдается экспериментально.
Наблюдаемое кажущееся увеличение длительности взрывов Сверхновых 1а целиком определяется масштабированием спектров излучения из-за их красных смещений в процессе распространения. Этот эффект никак не привязан к предсказываемому ОТО замедлению хода времени в месте расположения Сверхновых 1а. Наоборот, наблюдаемое растяжение во времени процессов взрыва Сверхновых 1а в (1+z) раз показывает, что ход времени в месте расположения наблюдателя и в месте расположения источников излучения одинаков. В противном случае зависимость ширины кривых блеска от параметра z была бы иной.
Стандартная космология единственной причиной космологического красного смещения рассматривает расширение пространства в процессе эволюции Вселенной. Но уравнения ОТО объединяют расширение пространства и ход времени в единое целое. Если ход времени одинаков во всех областях Вселенной, то нет и расширения Вселенной. Чем же в таком случае обусловлено красное смещение спектров, если расширение Вселенной отсутствует?
Как представляется, в основе красного смещения лежат процессы взаимодействия электромагнитных волн и космического физического вакуума [1,2]. Эти процессы идут во всем космическом пространстве, включая галактики и их скопления.
В работе [1] предполагается, что физический вакуум обладает слабой квадратичной нелинейностью по отношению к электромагнитным волнам. В этом случае при распространении излучения через космическое пространство имеют место стохастические трехволновые процессы взаимодействия электромагнитных волн через нелинейную часть поляризации физического вакуума, что приводит в триадах волн к стоку энергии от высокочастотной волны к двум другим волнам с меньшими частотами. Результатом указанных процессов является красное смещение спектра излучения объекта, а относительный параметр красного смещения экспоненциально зависит от пройденного излучением расстояния r:
z=exp(Hr/c)-1. (3)
В качестве триад волн следует рассматривать две волны из спектра излучения объекта и одну волну из спектра волн электромагнитного фона. Такой выбор волн обусловлен низкой погонной плотностью волн электромагнитного фона. Само же формирование триад носит стохастический характер. Поскольку в процессе распространения часть энергии излучения переходит к волнам электромагнитного фона, должно наблюдаться некоторое ослабление энергии излучения.
В работе [2] изложены результаты сравнительного анализа связки "красное смещение-звездная величина" (диаграмма Хаббла) для Сверхновых 1а на основе соотношения (3) и в стандартной космологии.
Анализ экспериментальных данных подтвердил существование космологического ослабления излучения в процессе его распространения с экспоненциальным показателем ослабления, равным
τ=0,2H/c (4).
Оказалось, что различия обеих версий во всем диапазоне доступных для измерений значений параметра z лежат в пределах ошибок экспериментальных измерений. В статистическом плане соотношение (3) c учетом ослабления излучения несколько лучше согласуется с экспериментальными данными.
Соотношение (3) не согласуется со стандартной космологией. Оно получено в предположении о Вселенной без границ, равновесие в которой поддерживается стохастическими процессами. И оно прекрасно согласуется с экспериментальными данными (с учетом (4)) , в том числе и с кажущимся "ускорением расширения" Вселенной, которая никуда не расширяется, поскольку у нее нет границ.
Так расширяется ли Вселенная? Или же Вселенная безгранична во времени и в пространстве?
Литература.
1.В. Е. Кульбеда. Нелинейность физического вакуума, красное смещение и необратимость процессов в природе. Newtheory.ru/astronomy, 27 June 2015
2.В. Е. Кульбеда. Космология и красное смещение.. Newtheory.ru/astronomy, 07 .Aug. 2018
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
