Абрис новой возможной космологической картины мира.
В. Е. Кульбеда.
Космология предполагает изучение общих законов эволюции космических структур.
Касательно нашей Вселенной современная космология в высшей степени антропоморфна [ 1, 2 ]. Она постулирует одномоментное рождение нашей Вселенной путем Большого Взрыва ( БВ ) примерно
13,7 млрд. лет тому назад . В результате БВ появился некий сгусток , состоящий из свернутого пространства и сверхплотной кварк-лептонной материи , сверхвысокая температура которой обеспечивала существование свободных кварков.
Младенец рос не по дням и даже не по часам. За время ≈ 10^(-35) - 10^(-32) сек его размеры увеличились на 50 порядков ( инфляционное расширение ). Одновременно с расширением происходило охлаждение сгустка. Через примерно 3 мин кварки объединились в ядра атомов водорода ( и ,возможно , гелия). Еще через 300000 лет Вселенная остыла достаточно, чтобы электроны и ядра прочно объединились в атомы водорода ( и гелия). Примерно через 1 млрд лет начали формироваться первые звезды и первые галактики . Вселенная стала напоминать то , что наблюдается в наше время. Вселенная продолжала расширяться, порождая новые поколения звезд. Это расширение проявляет себя при наблюдениях как красное смещение спектров излучения удаленных космических объектов.
В 1929г Хаббл экспериментально обнаружил, что красное смещение спектров излучения звезд увеличивается пропорционально расстоянию к ним от наблюдателя, подобно эффекту Доплера при удаляющемся источнике излучения. Позже пришло понимание, что красное смещение спектров не привязано к источнику излучения, а обусловлено именно расширением пространства за время распространения волн излучения.
В 1933г Цвикки по наблюдениям скоростей вращения звезд в их скоплениях обнаружил темную материю. Оказалось, что видимая масса звезд в скоплениях недостаточна для удержания звезд на их орбитах при наблюдаемых скоростях вращения звезд .
В 1964г А. Пензиасом и Р. Вильсоном был экспериментально обнаружен изотропный микроволновый фон, который ныне трактуется как прямое следствие «горячего прошлого» нашей Вселенной (реликтовое излучение).
Сценарий расширения нашей Вселенной имеет солидную научную основу в виде общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна с включенным в ее уравнения Λ- членом, ответственным за эффект антитяготения (и, представляющим энергию вакуума) ,и найденных решений этих уравнений (А.А. Фридман и др.) для однородной в среднем (в масштабах порядка 100 Мпс) модели Вселенной. Однородность и изотропность Вселенной в названных масштабах подтверждается экспериментальными наблюдениями.
Широчайший диапазон изменения температур расширяющейся Вселенной способствовал возникновению своеобразного симбиоза космологии и физики элементарных частиц. Физика элементарных частиц поставляет для космологии энергетические вехи на пути охлаждения, а космология, в свою очередь, предоставляет материал для проверки гипотез физики элементарных частиц.
Несмотря на обилие «белых пятен» , представления современной космологии активно внедряются в массовое сознание, философию и культуру.
Прогресс в развитии средств наблюдения современной астрономии позволяет проведение исследований пространственных областей, близких к началу расширения. Так, обнаружены квазар J0313-1806 и галактика JADES-c3-z14 ( 2024г.,телескоп Джеймс Уэбб), отстоящие от момента БВ чуть более 0.5 млрд лет и 290 млн лет, соответственно. Теоретически, за такие сроки они не должны были бы сформироваться. Это порождает сомнения в самой концепции БВ и, в купе с другими спорными положениями современной космологии, стимулирует поиск альтернативной космологической картины мира. Возможный подход к решению этой проблемы представлен ниже.
1. Наша Вселенная является одним из доменов Мультивселенной.
Хотя представления о Мультивселенной относительно часто упоминаются в философии, религии и науке, они пока не нашли своего места в решении проблем нашей Вселенной. Расстояния между доменами, скорее всего, значительно превосходят размеры нашей Вселенной. Поэтому Мультивселенную можно представить как бесконечную в пространстве. Из этого следует предположение о бесконечности ее существования во времени ( из соображений о причинной связи между доменами). Домены рождаются и исчезают за космологически значимые промежутки времени.
2. Домены погружены в космическую среду малой плотности ( космический вакуум).
Поскольку наша Вселенная, в среднем, евклидова (отсутствует кривизна пространства), то можно предположить, что и космическая среда Мультивселенной , в среднем, также евклидова и состоит из физического вакуума и материи ( водорода и, возможно, гелия и темной материи).
Соотношение между плотностью физического вакуума и плотностью материи для пространства без кривизны рассмотрены в нашей работе [3]. Было найдено, что максимальное расстояние между двумя точками такого пространства достигается при соотношении между нормированными плотностями материи и физического вакуума, равном (3^(1/2)-1)^3, что приводит к значениям этих плотностей 0.2818 и 0.7182 . Эти значения хорошо согласуются с измеренными для нашей Вселенной.
3. Поскольку движение есть форма существования материи, то космическая среда ( ее материальная составляющая) должна иметь некоторую температуру и, следовательно, фоновое электромагнитное излучение. Это излучение для нашей Вселенной соответствует температуре ≈ 2.7 К.
4. Наша Вселенная родилась из гигантского облака космической среды, перенасыщенной материей.
Очевидно, такое облако подвержено гравитационной неустойчивости. Образуются области (центры ) конденсации материи, в которых растут масса и температура ( за счет энергии
гравитации ).Возможно, примерно 13.7 Млрд. лет тому назад в областях конденсации материи создались условия для включения ядерных реакций. Появились первые звезды и галактики нового домена – нашей Вселенной. Это означает, что близко к этому сроку могут существовать объекты разной конфигурации. Это означает также , что никакого БВ не было, пространство не расширяется. Космические объекты совершают пекулярные движения, обусловленные локальными условиями.
5. А что же является причиной красного смещения спектров излучения удаленных космических объектов? Как и в стандартной космологии, взаимодействие излучения со средой распространения электромагнитных волн ,но по другому сценарию. Именно, космическая среда обладает слабой наведенной (индуцированной) квадратичной нелинейностью по отношению к электромагнитным волнам ( высокочастотный эффект Керра в газовой среде). В такой среде возможны трехволновые параметрические процессы взаимодействия электромагнитных волн с частотами f1>f2.>f3. В условиях частотного резонанса f1-f2=f3 и при соответствующих фазовых соотношениях происходит перекачка энергии от волны с частотой f1 к волнам с частотами f2 и f3. В нашей работе [4] рассмотрен случай, когда f1≈f2>>f3, причем волны с частотами f1 и f2 принадлежат одной и той же спектральной линии излучения, а волна с частотой f3 принадлежит микроволновому электромагнитному фону. Длина взаимодействия волн определяется их начальными фазами и направлениями распространения. На длине распространения от космического источника до наблюдателя случайным образом складывается множество триад волн. Оказалось, что частота первой из волн уменьшается по закону
f=f(0)exp(-Hr/c) . ( 1 )
Параметр красного смещения z в этом случае равен
z=exp( Hr/c ) – 1, ( 2 )
а расстояние от наблюдателя до источника равно
r= ( c/H)ln( 1+z ). ( 3 )
Здесь
H=1.5 c n <η A>, ( 4 )
где c- скорость света; n , A- погонная плотность и амплитуда волн электромагнитного фона , η - коэффициент наведенной нелинейности космической среды.
Отожествляя параметр H с постоянной Хаббла H=1.6 10^(-18)/ сек, n≈400/cm , получим оценку для меры нелинейности космической среды
<η A> ≈10^(-31). ( 5 )
Столь малое значение этой величины вселяет некоторую уверенность в справедливости изложенных выше представлений. Постоянную Хаббла H можно рассматривать как меру нелинейности космической среды
В процессах параметрических взаимодействий происходит некоторое ослабление общей интенсивности волн ( уменьшение числа квантов излучения в потоке волн). В представлении о буггеровском характере ослабления, нами, путем численных экспериментов с использованием банков данных по магнитудам Сверхновых типа SN 1a , был определен показатель этого ослабления, который оказался равным 0.2 H/c ( 20% на Хаббловской длине распространения ) [ 5 ]. Это ослабление, возможно, являемся одним из источников нагревания космической среды. С учетом этого эффекта поток излучения в месте расположения наблюдателя равен
Ф = L/ (4 π (1+z)^2.2 (с/H) ^2 ( ln(1+z))^2 ) . ( 6 )
Использование формулы ( 6 ) для вычисления ожидаемых магнитуд звезд SN 1a нашей Вселенной показало удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными.
Очерченная выше космологическая модель в отношении нашей Вселенной в значительной мере избавлена от «белые х пятен» и налета антропоморфности стандартной космологии. Важная ее часть - объяснение красного смещения спектров волн излучения удаленных космических объектов параметрическими процессами - может быть проверена в лабораторных условиях.
Литература.
1. А.В. Власов, К.А. Постнов. Общая астрофизика. Учебное пособие МГУ. Фрязино, 2018.
2. И. В. Архангельская, И. Я. Розенталь, А.Д. Чернин. Космология и физический вакуум. URSS, 2020
3.В. Е. Кульбеда. Размер Вселенной и соотношение между космологическими константами. Newtheory.ru/astronomy. Dec.2016
4. В. Е. Кульбеда. Нелинейность вакуума, красное смещение и необратимость процессов в природе. Newtheory.ru/astronomy, 27 Jun. 2015
5. В. Е. Кульбеда. Космология и красное смещение. Newtheory.ru/astronomy, 06 Aug. 2018
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
