Всем известна Гипотеза Большого Взрыва, с которого началась-де жизнь нашей Вселенной. Люди интересующиеся мало-мальски Космологией, давно уяснили себе суть этой гипотезы, и внутренне приняли её во всей её красоте и стройности. Признаю и я, что ознакомившись в детстве-отрочестве с этой гипотезой, и узнав, что с ней согласно большинство научного мира, как человек, далёкий от проблем Космогонических и интересующийся астрономией и астрофизикой просто из любопытства, так же принял её как нечто само собой разумеющееся, как и подавляющее большинство обывателей. Конечно, это не оправдание, а всего лишь попытка объяснить себе, почему могла стать общепринятой Гипотезой, можно сказать даже уже не Гипотезой, а Теорией, именно такая модель Мира.
Итак, по порядку. Гипотеза Большого Взрыва была высказана как естественная попытка объяснить так называемое Красное смещение, и непреложным (вроде бы) образом следующее из этого факта (а Красное смещение - это, несомненно, факт) явление разбегания галактик. Причем, во все стороны от нас, одновременно, и чем на более далёком от нас расстоянии находится Галактика, тем больше её относительная (относительно нас) скорость движения. И при этом, помня, как заблуждались Древние, помещая в Центр Мира сначала Землю, затем Солнце, чтобы уже не повторять подобную глупость, Современные учёные-космологи сразу отсекли идею о том, что именно в окрестности нашей Галактики Млечный Путь находится центр Большого взрыва. По этой Гипотезе, "взрыв" произошёл сразу во всём бесконечном пространстве... Хотя нет, регулярно приходится слышать как неотъемлемую часть популярного изложения взрывной гипотезы фразу о том, что плотность пространства была в начальный момент времени to настолько велика, что Вселенная была сжата в точку. Позвольте, в математическую точку? Т.е., в такую точку, у которой нет размерности ни по ширине, ни по высоте, ни по глубине? Неувязочка какая-то получается. Ведь для того, чтобы нуль превратился в не-нуль, а тем более в бесконечность, даже в такой абстрактной науке, как математика, приходится выполнять весьма нетривиальные математические операции. Ладно, сойдемся на том, что "в точку" сжата была лишь наблюдаемая нами сейчас часть Вселенной, сфера радиусом эдак около 13 млрд. световых лет. При этом рядом с этой "точкой", в непосредственной близости, то есть даже вовсе непрерывно, располагалось бесконечное множество таких точек, и каждая такая точка превратилась за 13 млрд. прошедших лет в сферу такого же радиуса, как наша сфера. И в результате взрыва бесконечная Вселенная как была бесконечной, так бесконечной и безграничной и осталась, просто катастрофически уменьшилась её плотность.
Кроме того, что Гипотеза эта прекрасно объясняет факт Красного смещения, она еще и великолепно подтверждается астрономическими наблюдениями: чем дальше от нас наблюдаемый объект, тем на более ранней стадии развития он находится. Это и логически понятно, ведь из более отдалённых от нас галактик свет, то есть нынешнее изображение этих объектов, начал путешествовать в более ранние времена. Подозреваю только, что для очень далёких объектов, для которых практически невозможно измерить параллакс, дистанция теперь вычисляется именно на основании величины Красного смещения. Впрочем, я не специалист, и допускаю, что у астрономов есть и другие (независимые) методы для подтверждения дальних дистанций до квазаров и цефеид (слова-то какие красивые, аж дух захватывает). Если "смотреть" вдаль, то по мере "приближения" к видимой границе Вселенной обнаруживаются всё более удивительные объекты, равномерно дистанцированные от нас как от наблюдателей такого захватывающего явления. То, что ближе к нам таких объектов, идентифицируемых как сгустки материи на начальных этапах формирования галактик, не обнаруживается, иначе и объяснить-то никак невозможно, кроме как тем фактом, что вся Вселенная сформировалась практически одновременно и развивается практически по одним и тем же законам во всех своих частях, как бы далеки они друг от друга ни были.
Наблюдаемая нами часть Вселенной естественным образом определяется как сфера с практически одинаковым во все стороны радиусом, равным приблизительно 13 млрд. световых лет. Самое примечательное и любопытное для меня обстоятельство заключается в том, что никто даже не пытается сопоставить вместе Три Кита, на которых стоит выстроенная картина мироздания, а именно: радиус наблюдаемой Вселенной, фактор Красного Смещения и скорость света. Хотя, может быть, мы, простые смертные, не в курсе, а для астрофизиков данный момент предельно ясен и очевиден, и даже обсуждать тут нечего. А именно: если принять, что скорость разбегания галактик увеличивается при удалении на 1 парсек на 50 км/с2 (о точном значении астрономы всё еще не договорились окончательно, но приведённый здесь расчёт ненамного будет отличаться и в случае, если эта величина равна 70 или 80 км/с2), то умножая эту величину на радиус наблюдаемой Вселенной, переведенный в парсеки, мы получим величину, очень близкую к... скорости света!
Это ещё более важное подтверждение (практически) общепринятой Гипотезы расширяющейся Вселенной. Посудите сами: если относительная скорость разбегания объектов растёт линейно с увеличением дистанции до них, то естественным образом она, рано или поздно, достигнет скорости света в вакууме - вполне конечной и известной величины, равной 300 000 км/с. И превзойдёт её. И самое примечательное (жаль, что не примечено ранее, ну, или не объявленное всем-всем-всем через громкий рупор) то, что происходит этот переход как раз на границе наблюдаемой Вселенной. Здесь, правда, возникает некая накладка: согласно Теории Относительности Альберта Эйнштейна, скорость распространения электромагнитного сигнала, и света в частности, не зависит от относительной взаимной скорости источника и приёмника сигнала, и всегда должна быть равна - опять же - скорости света в вакууме. Однако, в данном случае наблюдается как раз такое явление, что при переходе взаимной скорости приёмника и источника через величину -c (знак минус характеризует то обстоятельство, что источник и приёмник движутся в противоположные стороны) обнаруживается некий "горизонт событий", который не может быть преодолён световым излучением.
Почему я говорю о "горизонте событий"? Было бы очень странно, и даже маловероятно, чтобы скорость взаимного разлёта, вычисленная на границе наблюдаемой Вселенной исходя из фактора Красного смещения, приблизилась как раз и именно к скорости света просто случайно. Скорее всего, отсутствие более далёких наблюдаемых объектов свидетельствует как раз не о том, что дальше вообще ничего нет, а о том, что видео-информация в виде света или любых других электромагнитных волн просто не может пересечь эту границу, удаляющуюся от нас со скоростью света. С другой стороны, в CТО ничего не говорится о существовании какого-либо горизонта событий. Следует либо внести поправку в CТО, добавив в неё такой "горизонт событий" для случая взаимной скорости источника и приёмника света, равного или большего -c. Либо предположить, что никакого горизонта нет, и за видимой границей наблюдаемой материи ничего не наблюдается только потому, что свет от тех объектов до нас еще действительно не дошёл (но когда-нибудь всё-таки дойдёт).
Взрывники утверждают именно то, что свет из этих областей до нас еще не дошёл, потому как до Взрыва света как физического явления еще не существовало, а в момент взрыва только он и появился, вот так, значит, и никак не иначе. То есть, тот факт, что в момент "нуль" расстояние от наблюдаемого нами сейчас края вселенной было практически равно нулю, а края "точки" двигались от её нынешнего центра (и двигаются сейчас, можете сами посчитать) со скоростью, равной скорости света, как раз и воспрепятствовали тому, чтобы свет, двигаясь к нам из тех краёв со своей постоянной скоростью 300000 км/с, достиг нас намного раньше, чем прошли эти 13 млрд. лет. Бедный Эйнштейн, формулируя свою Теорию Относительности, и не предполагал, что скорость света, оказывается, складывается со скоростью движущихся источника и приёмника света, и даже напротив, утверждал как раз совершенно обратное! Вот так две великих гипотезы начинают противоречить друг другу.
Дополним картинку другими общеизвестными чёрточками из Гипотезы Взрыва, чтобы прояснить ситуацию. Самое главное, на чём хотелось бы сейчас заострить внимание, это на предположении о более-менее постоянной изотропности получившейся расширяющейся Вселенной. Эта изотропность заключается в том, что в какую бы точку Вселенной (сколько угодно от нас удалённую) не был бы помещён наблюдатель, снабжённый телескопом, он обнаружил бы практически тот же самый эффект Красного смещения, с высокой степенью точности одинакового во всех направлениях, и подтверждающего Гипотезу Большого взрыва во всей её восхитительной простоте и ясности. А теперь, Уважаемый читатель, я предлагаю провести эксперимент. Мысленный, разумеется: у нас пока что нет физической возможности взять да и переместиться на расстояние в несколько млрд. световых лет (у нас и на один-то световой год прыгнуть пока что нет возможности). Посмотрите, пожалуйста, на картинку слева. На картинке изображён двухмерный срез видимой нами сферы Вселенной. Разумеется, мы находимся в центре этой сферы, но согласно Гипотезе, вовсе не потому, что наше местоположение близко к исходной точке Взрыва, а просто потому, что остальную часть Вселенной мы не можем наблюдать. Линии, расходящиеся радиально из центра круга во все стороны - это вектора относительной скорости разбегания объектов в точках начала этих векторов - относительно нас, любознательных наблюдателей. Чем дальше от нас, тем линии длиннее. Красная окружность условно отмечает границу видимой нами Вселенной, на которой скорость разбегания достигает скорости света.
А теперь посмотрите направо (ниже). Наблюдатель мгновенно "перемещён" в другую точку наблюдаемой вселенной. Для того, чтобы вычислить вектора скорости тех же самых объектов относительно нового неподвижного (относительно самого себя, конечно) наблюдателя, достаточно применить простое сложение (точнее, вычитание) векторов, известное всем из курса обычной школы. А именно, нужно из всех векторов скоростей разбегания вычесть один и тот же вектор, равный скорости новой точки наблюдения относительно старой. Полученная картинка гарантированно обрисовывает ту ситуацию, которую будет наблюдать наш изумлённый исследователь из нового своего положения. Разумеется, у него будет своя собственная граница его наблюдаемой Вселенной, но мы оставим прежний круг, поскольку нас интересуют новые значения тех же векторов скоростей, что нарисованы компьютерной программой выше.
Рисунок справа очень напоминает картинку слева. По мере удаления от новой точки наблюдения, значения векторов скорости так же равномерно (или почти равномерно) увеличиваются. Но вот радиальности скоростей как раз и не наблюдается нашим изумлённым наблюдателем (этим-то он и изумлён, как и я). И даже если у него не найдётся средств обнаружить такое искривление "силовых" линий его Красного смещения, уже сам факт такого искривления ставит крест на всей Гипотезе равномерного расширения трехмерной Евклидовой Вселенной по всем направлениям. Почему? Потому что можно отодвинуть наблюдателя еще дальше, и еще дальше, и обнаружить, что картина мира, наблюдаемая им, может совпадать с нашей только в некоторой (хотя бы и достаточно большой) окрестности от некоторого фиксированного центра Мира. Что разрушает немедленно представление о том, что Вселенная бесконечна и в ней нет никакого выделенного центра, от которого всё расширение и идёт.
Сейчас я попытаюсь сам себя опровергнуть. Ведь не может же такого быть, чтобы 7 миллиардов жителей планеты оказались одураченными просто потому, что не захотели вспомнить курс геометрии, когда читали главу учебника о гипотезе Большого Взрыва! (Ну, пусть не 7 миллиардов, а хотя бы даже 70 миллионов тех, кто на нашей планете мог бы успеть задуматься на тем, что находится вне ее, хотя бы раз в жизни).
Итак, возражение №1. А что, если наша Вселенная не-евклидова? На это можно ответить тем, что астрономам пока что не удалось обнаружить не-евклировость нашей Вселенной хотя бы на сколько-нибудь малую величину (хотя они и старались). Но даже если это и так, и не-евклидовость имеет место на дистанциях, значительно больших, чем наблюдаемый нами фрагмент мироздания, это никак не поможет объяснить появление столь существенных искажений картины для перемещённого условного наблюдателя. И заодно объяснить то, каким образом поблизости от нашей Галактики таких искажений не обнаружено.
Возражение №2. Пусть наше пространство не трех-мерное. А, к примеру, четырёхмерное. И расширение происходит именно в четырёх измерениях. Но, как видно из примера, искажение наблюдается уже на двухмерном срезе Вселенной, а Красное смещение обнаруживает разбегание галактик на трёх. Чем может помочь введение четвёртого или пятого пространственного измерения, я не знаю. Как житель трёхмерного мира, для описания которого четырёхмерность не требуется, я просто не смогу вообразить себе, каким образом четвёртое измерение сможет объяснить наличие искажений или устранить такие искажения.
Возражение №3. Замкнутость Вселенной. Если Вселенная бесконечна, но не безгранична, то есть замкнута сама на себя, например, её противоположные концы склеены наподобие листов ленты Мёбиуса или бутылки Клейна, то это еще могло бы как-то исправить ситуацию с бесконечным отодвиганием точки условного наблюдения всё дальше и дальше от нас. Сначала искажения росли бы и росли, но потом точка наблюдения, описав полный "круг" в бесконечности (?) стала бы приближаться к исходной точке с противоположной (например) стороны, и искажения опять исчезли бы. Данный ответ страдает тем недостатком, что всё-таки обозначает некий центр мира, поблизости от которого оказалась наша Метагалактика, причём, совершенно "случайно". И поблизости от которого искажений не обнаружено.
Возражение №4. Так как речь идёт о скоростях, сравнимых со скоростью света, то простое вычитание скорости вектора при переходе от нашей точки наблюдения к некоторой другой - в корне неверно. Отвечаю. Можно попробовать применить и релятивистское сложение скоростей. Думаю, результат не будет сильно отличаться. Одна беда: чем объекты дальше, тем меньше изменится их скорость при таком сложении. А это значит, что для отнесённого наблюдателя картина Вселенной ещё больше исказится.
На этом я, пожалуй, перестану пытаться опровергать себя, а просто позволю себе прямо сказать: не было никакого Большого Взрыва. И нет никакого равномерного расширения Вселенной. Но есть Красное смещение, которое требует объяснения без привлечения гипотезы о разбегании галактик и прочей материи в разные стороны по какой бы то ни было уважительной причине.
Вопрос 1. Если не было Большого Взрыва и момента, с которого всё началось быть, то стало быть, Вселенная существует вечно. Тогда следует объяснить загадку, которую как раз очень хорошо разъясняет модель Большого Взрыва. А именно: почему наблюдаемые нами объекты оказывается тем "моложе", чем дальше они от нас находятся? Не свидетельство ли это того, что свет в виде излучения фотонов возник одновременно во всей Вселенной как акт Творения (ибо чем еще тогда, кроме Провидения, скомандовавшего сразу во всех самых удалённых уголках Вселенной "Да будет свет!", можно было бы объяснить одновременность возникновения потоков света, идущих в разные стороны?).
Я, являясь отъявленным материалистом, категорически возражаю против любой попытки описать Сотворение мира как результат деяния неких внешних сил, которые якобы придумали Законы Мироздания, и столь замечательно воплотили их в материю. А если бы согласился, то для меня настала бы тогда самая страшная пытка в тщетном непонимании того, кто же тогда создал Создателя? Я завидую людям Верующим, которым не нужно решать такие головоломки, а проще принять сказку, придуманную для детей взрослыми (и почему бы тогда не оставить мир стоять на трёх слонах, а тех - на трёх китах, а тех в ещё одном океане, который опять на Земле, которая опять на трёх слонах или ослах, и так далее - верующих людей подобные казусы не смущают).
Попытаюсь выдвинуть по крайней мере одну гипотезу. А именно: на больших расстояниях наши инструменты в первую очередь фиксируют молодые, яркие, и сильно излучающие в каком-нибудь электромагнитном диапазоне объекты (галактики, прото-галактики, плотные облака материи и прочее), а более тёмные, "современные" близким к нам по возрасту объекты просто не замечают. И это вполне естественно, если учесть, что расстояния действительно очень велики. Наши телескопы заглядывают уже за край вселенной, а некоторые тёмные планетки нашей Солнечной системы или соседние с нами тусклые звёздочки обнаруживаются только сейчас, и зачастую - случайно. И эта тенденция такова, что чем дальше к краю, тем менее заметны галактики или материя, оставшаяся после смерти галактик. Так что, вполне возможно, что Вселенная не только не расширяется, но и не требует для своего существования какой-либо начальной или конечной точки на луче времени: материя и энергия постоянно взаимодействуют, осуществляя вечный круговорот, постоянно образуются новые галактические скопления, зажигаются новые звёзды, гаснут старые, и мир стоит без края и границы во времени и пространстве, не замечая нас, бабочек-однодневок.
Вопрос 2. Что за Красное смещение? Почему, чем дальше объект, тем больше уменьшается частота излучения, как будто сам свет в процессе своего распространения "затормаживается"?
Раньше, еще до появления гипотезы Большого Взрыва, высказывались так же гипотезы об "усталости" света, признанные несостоятельными. Мне, как дилетанту, совершенно неизвестно, почему, кстати. Что, был проведён эксперимент, доказавший отсутствие такой усталости? И сколько он длился, миллион лет? Что, если при очень далёком путешествии изначально заданная длина волны электромагнитного излучения постепенно увеличивается, и это зависит только от начальной длины волны и пройденного расстояния? Что, если заметить такой эффект возможно только при действительно больших расстояниях, сравнимых с межзвёздными и межгалактическими? Физики ведь до сих пор мало что объяснили нам, простым смертным, как устроен и функционирует фотон, или волновая ипостась светового луча. Лично мне нравится такая модель фотона, в которой он представляет собой что-то вроде гантели, вращающейся и летящей по геодезической кривой (близкой к прямой - в обычных условиях). Скорость вращения гантели задаёт частоту (т.е. длину волны, или цвет), а наклон плоскости вращения к линии полёта - поляризацию. Затормаживание собственного вращения гантели можно было бы объяснить... да хотя бы приливными силами между частями этой гантели в процессе взаимного обращения!
Это всё, конечно, примитивизм, с точки зрения современно физика-ядерщика, и я должен доверять официальной модели. Но вот беда - нет такой, официальной, версии. И что самое забавное, что если замедление частоты света сколько-нибудь заметное происходит только на протяжении многих световых лет полёта, то опытным путём зафиксировать такое замедление невозможно, просто потому, что придётся очень долго ждать. Единственный доступный нам экспериментальный результат, предоставленный самой матушкой-Природой, это как раз и есть то самое пресловутое Красное смещение, которое надо бы объяснить. Замкнутый круг получается. Хотя и непротиворечивый внутренне.
Добавлю ещё, что свет - это не единственный возможный объект для изучения. Как известно (или считается на данном этапе развития физики), свет является лишь разновидностью более общего явления - электромагнитного излучения. Никто не пытался сопоставить яркие, но достаточно удалённые, объекты вселенной, и "яркие" источники радиоволн? Наверное, такие сопоставления есть. А возможно ли измерить красное смещение радиоволн и светового потока от одного и того же физического объекта независимо друг от друга? И сопоставить? А если оно разное, то может быть, удастся найти закономерность степени красного смещения от длины волны, если такая зависимость есть. И вообще-то такую зависимость можно было бы попытаться обнаружить в уже замеренных многочисленных звездных объектах, и особенно тесных двойных звёздных системах с большой скоростью обращения, для которых легко выделить спектры обоих компонентов и сравнить их в фазах удаления и приближения, чтобы сделать выводы о том, зависит ли степень красного смещения от длины волны, и насколько.
Последнее время космическое агентство НАСА весьма озадачено неожиданными результатами измерения длины радиоволн, излучаемых аппаратами Пионер, путешествующих к границам Солнечной системы. Обнаруженный факт увеличения на тысячные доли процента длины волн может быть объяснён как раз тем обстоятельством, что на таком расстоянии для достаточно длинноволновых (по сравнению со световым диапазоном) излучений может наблюдаться та самая "усталость".
Вопрос 3. Если Вселенная безгранична, то почему мы не видим ничего дальше 13-15 млрд. световых лет?
Здесь ответ простой, если Красное смещение объясняется именно "усталостью", т.е. удлинением длины волны по мере прохождения больших расстояний. Свет с расстояния дальше видимой границы вселенной, доходя до нас, уже перестаёт быть светом, и становится радиоволнами. А так как радиоволны значительно лучше поглощаются межзвёздным газом, то большая часть этих радиоволн до нас либо не доходит, либо доходит в рассеянном виде, после поглощения и последующего ре-испускания этих радиоволн атомами межзвёздного водорода.
Есть и другие возможные объяснения, например, Новая Теория Относительности Мамаева (см., например, по этой ссылке: http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/books/superphisyc/r00_01.htm ). Кстати, меня эта теория просто покорила своей простотой (хм, человеку без математического образования с простотой там, всё-таки, как-то не очень...), и внутренней непротиворечивостью. Наличие в Природе сверхсветовых скоростей, для меня трагедией не является. Наличие противоречий и парадоксов в общепринятой СТО для меня гораздо более неприятно, чем зависимость заряда от скорости объекта в НТО. Жаль, конечно, взрывающихся новых и сверхновых, которые по НТО таковыми не являются.
Вопрос 4. Что такое тогда реликтовое космическое излучение, если не следы Большого Взрыва?
Здесь может быть даже несколько ответов. Это может быть поглощенное и переиспущенное электромагнитное излучение от межзвездного газа (водорода), которого хотя и мало, но он занимает огромные пространства. Существует еще такой вариант, что это свет самых далёких объектов с расстояния свыше видимой границы космоса, то есть с такого расстояния, на котором любой свет, доходя до нас, перестаёт быть светом, и становится радиоволнами.
Если кто-то дочитал до конца и всё еще сомневается в моих выводах, пусть попробует задуматься над парочкой приведённых картинок и дать объяснение, но не методом разведения рук в разные стороны, а аналитически, как можно еще обеспечить такое расширение Вселенной в трёхмерном пространстве (а другого не существует де-факто), чтобы для наблюдателя в любой точке вселенной все галактики разбегались от него радиально, без предпочтения каких-либо одних направлений другим.
А знаете, когда я сам себе всё это объяснил, на душе стало почему-то веселей. Не придётся нашим далёким потомкам спасать всю Вселенную от коллапса или тепловой смерти. Достаточно будет переехать в другую Галактику или Метагалактику, более новую, и жить себе-поживать... если кто доживёт.
Владимир Кладов, 27.06.2007г., Новосибирск.