Циолковский и новая космология

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Циолковский и новая космология

С.Семиков

вселенная смещение циолковский излучение

Константин Эдуардович Циолковский, которому в 2007 году исполняется 150 лет, не только заложил фундамент космонавтики и ракетной техники, но и развил оригинальные мысли о строении, иерархии и развитии Космоса [1]. И хоть эти идеи учёного часто отвергают и замалчивают, ввиду их расхождения с принятой моделью мира, именно они теперь находят подтверждение на базе космических наблюдений последних лет. Взгляды Циолковского интересны уже потому, что в реальном, практическом плане он сделал для человечества неизмеримо больше, чем армии теоретиков, придумавших абстрактную модель мира.

Нынешняя космология опирается на гипотезу Большого взрыва, с которого якобы началось расширение некогда лопнувшей Вселенной, ныне раздувающейся, словно мыльный пузырь [2]. Автор этой гипотезы - американский астроном Эдвин Хаббл с говорящей фамилией: hubble-bubble по-английски означает "взрыв лопающихся пузырей, бульканье" (отсюда и название известной жвачки). Именно раздуванием Вселенной следовало по Хабблу объяснять открытые им красные смещения в спектрах галактик, растущие с их удалённостью.

Но против такого объяснения ещё в 1930-х годах выступили многие учёные, из которых первым был А.А. Белопольский. Он сразу понял, что сдвиг частоты вызван не доплер-эффектом от гипотетического разбегания галактик (расширения Вселенной), а неким иным эффектом постепенного изменения частоты и длины волны света по мере его движения к нам [3]. Вот почему красное смещение объектов тем больше, чем они от нас дальше.

Так же считал и Циолковский: "Если они [галактики] и двигаются, то неправильно, в самых разнообразных направлениях и с обыкновенными астрономическими скоростями - в десятки и сотни километров. Как же это примирить с несомненным указанием спектральных линий? Их перемещение указывает на увеличение длины световых волн, идущих от далёких, почти невидимых солнц. Но отчего может происходить это увеличение? Оно может происходить не только от движения небесных тел, но также и от других причин." В качестве вероятной причины этого эффекта Циолковский видел непостоянство скорости света [1, с. 286].

И точно, если скорость света C не постоянна, а вопреки Эйнштейну зависит от скорости источника света по классическому закону сложения скоростей, то вращение галактик приведёт к постепенному нарастанию длины волны л света пропорционально пройденному светом пути L [4]. Ведь ускорение a звёзд, вызванное вращением галактики, ведёт к изменению их лучевой скорости. Соответственно скорость испущенного ими света будет в каждый последующий момент времени меньше, чем в предыдущий, на величину убавки скорости звёзд. Поэтому волновые фронты, испущенные в разные моменты и имеющие разные скорости, будут всё более расходиться, наращивая по эффекту Ритца длину волны л'=л(1+La/C²) (рис. 1). Степень этого нарастания a/C, рассчитанная по формуле Ритца, оказалась близка к постоянной Хаббла H - коэффициенту при L в законе красного смещения л'=л(1+LH/C) [4].

Рис. 1. Вращение галактики рождает ускорение звезд а, направленное вдоль луча зрения r, приводя по эффекту Ритца к покраснении света.

Хотя в среднем ускорения в разных галактиках близки, они всё же не совпадают и потому величина H=a/C для них различна. Видимо, именно в этом причина колебаний учёных в выборе постоянной Хаббла: разные оценки дают сильно несхожие её значения. И до сих пор можно считать, что H заключено где-то между 50 и 100 км/с/Мпк. А принятое значение H=75 км/с/Мпк - это по большей части результат договорённости, а не точного измерения.

Столь же просто эффект Ритца объясняет все парадоксы красного смещения. В частности, необъяснимо большое красное смещение квазаров, которые по всем данным должны находиться много ближе, чем следует из закона Хаббла, может быть следствием малости их размеров R, а значит больших ускорений a=V²/R. Так что найденное для квазаров значение H=a/C выйдет больше принятого, то есть даже на малом расстоянии их красные смещения окажутся много больше, чем у галактик с тем же удалением. Этим объясняется и факт неравенства красных смещений у компонентов парных галактик или пар галактика-квазар [2, 3, 5]. Прежде это несоответствие пытались объяснить гравитационным сдвигом частоты. Но потом оказалось, что красные смещения квазаров так объяснить невозможно, ибо тогда б они обладали столь большой массой и плотностью, что были бы крайне нестабильны [5, с. 140].

Впрочем, были возражения и против трактовки красного смещения с позиций эффекта Ритца. Так, звёзды обращаются не только вокруг центра галактики, но также и вокруг своей оси и по орбитам, обладая при этом ускорениями много большими галактических. Соответственно больше вышла б и постоянная Хаббла. Но надо учесть, что все галактики погружены в облака очень разреженного межзвёздного газа, крутящиеся вместе с галактиками. Переизлучение света газом и приводит к тому, что существенным (влияющим на скорость идущего к нам света) оказывается только общее движение звёзд вместе с галактикой, тогда как их индивидуальные движения нивелируются газом и становятся незаметны. Поэтому в других галактиках мы наблюдаем явления (движения звёзд, вспышки цефеид, сверхновых) в том же виде, как если б они происходили в нашей, с той только разницей, что все спектры смещены в красную сторону за счёт общего движения звёзд. Так же и в звёздных атмосферах беспорядочные движения отдельных атомов, как было показано в статье [6], оказываются несущественны: атмосфера звезды сглаживает различия в скорости света, испущенного разными излучателями. Во всех случаях существенно только общее движение источников света.

Связано это с тем, что свет, проходя через газовые среды и атмосферы, постепенно переизлучается, рассеивается их атомами со скоростью равной C уже относительно среды. (Не зря в зеркале или призме мы видим источник не там, где он реально расположен, а в совсем ином направлении: мы наблюдаем свет не самого источника, а свет, переизлучённый атомами отражающей и преломляющей среды, см. рис. 2). Скорость света от подвижного источника постепенно приводится средой к скорости C относительно среды. Как показал Дж. Фокс в 1965 г., происходит это тем легче, чем плотней среда и чем толще пройденный светом слой вещества [7]. И хотя межзвёздный газ в галактиках крайне разрежен, огромная протяжённость галактик и облаков газа всё же приводит скорость света к C. Для электромагнитных волн разного диапазона толщина переизлучающего слоя различна. Вероятно, именно в этом причина некоторых различий красных смещений, найденных для одной и той же галактики оптически и радиоастрономически, что невозможно по хаббловской теории расширения [3].

Рис. 2 При прохождении света через среду мы видим не прямой (исходный) свет источника (его гасит интерференция), а вторичное изучение среды, переизлучившей свет.

Наличием газовых атмосфер, окружающих галактики, можно объяснить и то, что эффект Ритца не приводит к заметному уширению спектральных линий далёких галактик. А ведь ритц-эффект сдвига частоты пропорционален лучевому ускорению, и если рассмотреть яркое сферическое ядро галактики, то по центру лучевая составляющая центростремительного ускорения будет максимальной, а на краях - нулевой (рис. 1). Соответственно одни звёзды дадут сильный сдвиг в красную сторону, другие - почти нулевой, а третьи - промежуточный. Это вело бы к сильному размыву, уширению линий, отсутствующему у галактик.

Но вспомним, что индивидуальные движения звёзд в галактиках мало влияют на скорость идущего от них света: свет переизлучается облаками газа, кружащими возле галактик, и именно относительно газа имеет скорость C, а значит именно его ускорение даёт сдвиг частоты по эффекту Ритца. Если ж учесть, что радиус R таких облаков в несколько раз превосходит радиус r ядер галактик, то в той части облака, на которую проецируется изображение галактики и её ядра (на рис. 3 заштрихована), разница лучевых ускорений окажется ничтожна, а значит почти совпадут и красные сдвиги. Если отношение радиусов R/r=n, то относительная разница лучевых ускорений составит 1/2n². При отношении n=3 разница лучевых ускорений составит лишь 6 % от их величины, а при n=10 - вообще 0,5 %. Соответственно и уширение линий ничтожно. Даже для галактик, убегающих от нас, как считают, со скоростью в С/5= 60000 км/с, это уширение линий на 0,5 % будет соответствовать разбросу скоростей звёзд в 300 км/с, что сравнимо с реально наблюдаемым доплеровским уширением линий от обращения звёзд. А для не столь далёких галактик это уширение и вовсе незаметно.

Наличием газовых облаков, объемлющих галактики и кружащих вместе с ними, легко объяснить и то, что смещение именно красное и не зависит от наклона галактики. Свет от галактики идёт и переизлучается через центральную, ближнюю к нам часть облака, в которой ускорения направлены строго от нас, что и ведёт к снижению частоты света. Облака газа простираются от галактик довольно далеко, но они всё более разрежаются, и потому реально переизлучать способна лишь ближняя часть облака некого радиуса R. То есть переизлучение идёт с поверхности сферы, за которой плотностью облака можно условно пренебречь.

Рис. 3 Переизлучение вращающихся облаком газа света ядер дает сдвиг линий без уширения.

Впрочем, следы неравных ускорений звёзд всё же остаются. Так, у иных галактик некоторые линии излучения и поглощения дают разные красные смещения, не объяснённые космологией [3]. Объяснить их можно наличием просветов в межзвёздных облаках и тем, что части галактик и их спутники лежат вне облака, а ритц-эффект вызван их собственными ускорениями. Заметим, что облака газа влияют на сдвиг частот лишь от эффекта Ритца, но не Доплера, поскольку доплер-эффект зависит только от лучевой скорости источника, и переизлучение не меняет сдвига частоты. А ритц-эффект зависит как от лучевого ускорения, так и от удалённости. Это проявляется и при поглощении света. Так, если линию поглощения даёт не галактика, а облако газа где-то на пути к ней, то красное смещение линии будет пропорционально расстоянию до облака, ибо только с этого расстояния начнёт расти сдвиг линии поглощения. Такие линии поглощения межгалактического газа с промежуточными смещениями действительно найдены. Также межгалактический газ, несмотря на разреженность, может частично гасить изменения в скорости света, снижая найденную для сверхдальних галактик постоянную Хаббла. Такой эффект, поставивший в тупик космологию, действительно выявлен. Но космологи не нашли ничего лучше, как счесть Вселенную мало того что расширяющейся, так ещё и ускоренно, за счёт выдуманной ими тёмной энергии.

Кроме несоответствия наблюдениям теория расширяющейся Вселенной приводит и к абсурдным выводам об ограниченности мира в пространстве и времени. Ведь если Вселенная расширяется, то по значению постоянной Хаббла легко рассчитать, когда началось это расширение - когда мир был собран в одной точке. Так и возникла теория Большого взрыва, якобы случившегося 20 миллиардов лет назад, положив начало нашему миру. Как заметил Циолковский в своей статье "Библия и научные тенденции запада" [1, с. 284], это снова вернуло бы нас к тёмным суевериям о начале мира и акте его творения из ничего (из сингулярности), к Вселенной, ограниченной как бы хрустальной сферой Аристотеля. Всё это снова говорит о ложности, ненаучности теории Большого взрыва и расширяющейся Вселенной.

И действительно, не только красное смещение в спектрах галактик, но и, скажем, реликтовое излучение, часто приводимое в подтверждение гипотезы Большого взрыва, можно легко истолковать с классических позиций. Ведь что такое реликтовое излучение? Это просто микроволновое фоновое излучение космического пространства, имеющее спектр в точности подобный спектру излучения чёрного тела с температурой в 2,7 кельвина. Космологи считают это излучение доказательством того, что Вселенная была некогда сжата и сильно нагрета, но в ходе расширения стала остывать и к текущему моменту охладилась как раз до тех самых 3 К - жалких следов некогда горячей Вселенной. Но фоновое излучения можно было предсказать и без гипотезы Большого взрыва. Ведь космическое пространство наполнено крайне разреженным межзвёздным газом. Что же странного в том, что этот газ, испокон веков нагреваемый идущим сквозь него излучением звёзд, обладает теперь некоторой равновесной температурой в те самые 3 К, на которых теперь и излучает поглощаемое тепло.

Космологи особенно упирают на то, что температура этого излучения во всех направлениях с большой точностью одинакова и равна именно 2,7 К, имея лишь незначительные флуктуации, что якобы возможно лишь в случае, если прежде Вселенная была собрана в одной точке, а при расширении равномерно остыла. Но с тем же основанием они могли б удивляться тому, что одинакова (также с небольшими отклонениями) температура воздуха во всех точках одной комнаты, хотя из этого никто не делает вывода о том, что весь воздух комнаты был собран в одном баллоне. Равенство температур газа во всех точках Вселенной (или комнаты) - это естественное следствие того, что газ находится в термодинамическом равновесии: его температура выровнялась. Естественно и то, что галактики распределены во Вселенной в среднем равномерно, как говорят, Вселенная однородна и изотропна. А потому в любой точке Вселенной газ получает и отдаёт в среднем одно и то же количество тепла.

Если фоновое излучение межзвёздного газа является равновесным, то легко рассчитать его температуру. Равновесие означает, что любой объём газа излучает ровно столько тепла, сколько получает его от звёзд и галактик. Если, как это принято в астрономии, считать излучающий объём газа абсолютно чёрным телом, то по закону Стефана-Больцмана он будет излучать в единицу времени с единицы поверхности энергию уT⁴, где постоянная у=5,67·10-⁸ Вт/м²K⁴, а T - температура газа, которую надо найти. Как было сказано, эта излучаемая энергия должна равняться энергии, поглощаемой газом, то есть энергии, приходящей в данный объём от всех звёзд, галактик, разбросанных по бескрайней Вселенной. Найдём эту энергию.

Известно, что любая галактика излучает в среднем одну и ту же мощность W=10³⁷ Дж/с [8]. Если выделить в пространстве вокруг объёма газа сферический слой толщины d и радиуса r, то он будет содержать k4рr²d галактик (где k - средняя концентрация галактик во Вселенной) и будет излучать полную мощность P=kW4рr²d. Из всей этой мощности к шарику газа с поперечным сечением S будет приходить мощность SP/4рr²=SkWd (рис.4). То есть мощность, поступающая в объём газа от сферического слоя, не зависит от радиуса слоя. Поэтому суммарную мощность излучения, поступающую к газу от всех слоёв, можно найти как SkWR, просто просуммировав толщину слоёв: положив d равным радиусу наблюдаемой Вселенной R=12·10⁹ световых лет (примерно 12·10²⁵ м), то есть расстоянию до самого далёкого наблюдаемого объекта [8]. Теперь осталось найти концентрацию k галактик:

k=n/(4рR³/3),

где n=10¹¹ - число галактик в наблюдаемой части Вселенной, а 4рR³/3 - её объём [8].

Рис. 4 Сферический объем газа, нагретый светом звезд, излучает приравновесной температуре Т.

В итоге найдём, что полная мощность, излучаемая сферическим объёмом газа, 4SуT⁴, должна равняться мощности, им поглощаемой, - 3SWn/4рR². Откуда для равновесной температуры этого объёма газа найдём T⁴=3Wn/16урR². А после подстановки всех значений получим T=2,9 K, что очень близко к реальной температуре реликтового, или правильней сказать, фонового излучения T=2,7 K. Итак, фоновое излучение - это обычное равновесное излучение межзвёздного газа, переизлучающего энергию, приходящую к нему в виде света от звёзд. И нет никакой надобности в принятии гипотезы Большого взрыва и расширяющейся Вселенной: красное смещение и реликтовое излучение не только оказываются необходимым следствием классических законов механики и термодинамики, но и дают точные значения постоянной Хаббла и температуры "реликтового" излучения, в полном согласии с наблюдаемыми.

Надо лишь пояснить, что мы понимаем под наблюдаемой Вселенной и её радиусом R. Если Вселенная бесконечна, то она, разумеется, не может иметь ограниченного радиуса. Однако пропорциональные расстоянию красное смещение и поглощение межзвёздным газом приводят к тому, что мы не можем видеть объекты, удалённые на расстояние большее R: их излучение слишком ослаблено поглощением и смещением частоты в красную сторону (поэтому R можно также определить как расстояние L, на котором величина LH/C в хаббловском законе красного смещения f'/f=(1-LH/C) становится сравнима с единицей, приводя к заметному снижению частоты f и энергии света, т.е. R=C/H=3·10⁵/75=4000 Mпк= 12·10²⁵ м). Вот почему существенна лишь энергия, приходящая в данную точку из видимой части Вселенной. Так же решается известный парадокс Ольберса. Он заметил, что если излучение, приходящее от сферического слоя, не зависит от его радиуса (как показано выше), то бесчисленное множество таких слоёв дало бы бесконечную энергию, и даже ночью любой участок неба сиял бы так же ярко, как солнце днём. Но на деле мы видим свет лишь наблюдаемой части Вселенной, свет же далёких её частей добирается к нам в сильно ослабленной форме.

В настоящее время Космос преподносит всё новые доказательства того, что нынешняя абстрактная физика и космология ошибочны и всё больше свидетельствует в пользу их классических вариантов. Так, помимо перечисленных здесь и ранее загадок и парадоксов следует упомянуть наблюдения экзопланет, то есть планет, обращающихся в других звёздных системах. Оказалось, что орбиты этих планет имеют огромные эксцентриситеты - порядка 0,32 и более - совершенно не типичные для местных планет, будто солнечная система чем-то выделена. И очень возможно, что столь большие эксцентриситеты - это результат искажения видимого движения и спектра звёзд, перекоса кривой скоростей. А ведь именно такой эффект перекоса кривой скоростей и мнимого увеличения эксцентриситета ещё век назад предсказали как одно из следствий Баллистической Теории Ритца [6]. Но прежде таких эффектов не хотели замечать, хотя ещё астроном Фрейндлих указывал на них. Теперь же эти следствия для всех очевидны, их уже не спрячешь, и это означает скорую победу классических идей.

И пусть твердят сторонники теории Большого взрыва и расширяющейся Вселенной, что нет оснований для её пересмотра, вводя всё больше искусственных гипотез о тёмной энергии и массе, да только всем уже очевидна темнота самой теории, возвращающей, как подметил ещё Циолковский, к тёмным суевериям и геоцентризму [1, с. 285]. И подобно системе мира Коперника, в своё время победившей систему мира Птолемея, новая, а точней хорошо забытая старая космология Циолковского и Джордано Бруно, утверждающая беспредельность и вечность Вселенной, на каждом шагу бьёт нынешнюю тёмную космологию.

Литература

1. Циолковский К.Э. Очерки о Вселенной. Калуга: Золотая аллея, 2001.

2. Голдсмит Д., Оуэн Т., Поиски жизни во Вселенной, М.: Мир, 1983.

3. Недоплеровское красное смещение (в сб. "Некоторые вопросы физики космоса", 1974).

4. Семиков С. Ключ к загадкам Космоса // Инженер, 2006, №3.

5. Ходж П. Галактики. М.: Наука, 1992.

6. Семиков С. Из микромира в Космос // Инженер, 2007, №3.

7. J. Fox, Am. J. Phys., V.30, №4, 1962; V.33, №1, 1965

8. Альфа и омега. Краткий справочник, 1987.

Размещено на Allbest.ru