Космологическое красное смещение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Космологическое красное смещение

И. В. Ефимов

Аннотация

Представлена формула, по которой можно определять расстояние между объектами, движущихся друг за другом в процессе равноускоренного движения, что позволило обосновать принципиально новую гипотезу, объясняющую явление, именуемое Космологическое красное смещение. В заключении высказано предположение об источниках фонового излучения, получившего название «Реликтовое»

Общеизвестно, что если два объекта движутся друг относительно друга по одной прямой с постоянной одинаковой скоростью, то расстояние между ними является величиной постоянной.

При равноускоренном движении всё обстоит иначе.

Рассмотрим равноускоренное движение без начальной скорости, когда первый объект начинает движение по прямой с ускорением, а затем через промежуток времени Т за ним начинает движение второй.

К началу движения второго объекта первый объект пройдет расстояние

S1 = 0,5аТ^2 и приобретет скорость V1 = аТ. Таким образом по завершении первого периода Т расстояние л между объектами составит ту же самую величину: л = 0,5аТ^2

При дальнейшем движении через n-ное количество периодов:

- первый объект преодолеет расстояние Sn = 0,5а(n·Т)^2

- второй объект - расстояние S(n-1) = 0,5а((n-1)·Т)^2.

В этом случае расстояние лn между объектами с течением времени будет возрастать, и это расстояние можно будет рассчитать по формуле

лn = Sn - S(n-1) = 0,5(2n - 1)аТ^2 (1)

При большом значении n формула (1) принимает вид:

лn = nаТ^2 (2)

Учитывая общеизвестную формулу V = аt, отметим, что в подобной ситуации скорость первого объекта всегда выше, чем второго по той причине, что в движении первый находится более длительное время

На следующем этапе нашего исследования перейдем от кинематики к основам квантовой механики.

Исходя из того, что постоянная Планка является величиной наименьшего действия, которое только возможно в природе, и принимая во внимание, что в физическом смысле действие - это произведение энергии на время, то применительно к порциям световых волн (фотонам), запишем:

h = Еф · Т (3)

где: Еф - энергия фотона; Т - длительность процесса испускания этого фотона космологическое красное смещение равноускоренный

Из чего следует:

Т = h : Еф (4)

Для дальнейших расчетов примем к сведению, что значение постоянной Планка составляет 4,135 667669 х 10^-15 эв·с

Рассмотрим вышесказанное на примере линии б серии Лаймана в спектре атомов водорода.

При нормальных условиях длина этой линии составляет 1215,67А, или же 1,21567х10^-13 метров, энергия фотона Еф равна 10,199эв. Исходя из формулы (3) рассчитываем период, или же, другими словами, длительность испускания этого фотона:

Т = 4,135 667669 х 10^-15 эв·с : 10,199эв = 4,055х10^-16 с

Существует несколько гипотез, на основании которых пытаются пояснить причину явления, называемого космологическим красным смещением.

Предпримем попытку выдвинуть ещё одну версию, продолжая рассматривать линию серии Лаймана, которая при нормальных условиях наблюдается в ультрафиолетовой области, но свет, поступающий из отдаленных галактик, обнаруживает сильное красное смещение, в результате чего эта линия оказывается в видимой и даже инфракрасной части спектра.

Современная космология оценивает возраст Вселенной в 13,8 миллиара лет. Если исходить из того, что это близко к действительности, то мы имеем возможность наблюдать световые волны, преодолевшие расстояние до 13,8х10^9 световых лет включительно

При дальнейших расчетах расстояние в один световой год примем равным 9,46х10^15 метрам. Таким образом, расстояние в 13,8 миллиардов световых лет составит 1,30548х10^26 метров

По некоторым данным, свет от наиболее отдаленных галактик поступает с космологическим красным смещением Z, достигающим значения 9. Поскольку в дальнейших расчетах использовать параметр Z не совсем удобно, то примем к сведению, что если Z = 9, то относительное увеличение длинны волны составит величину z = 10, и при расчетах будем руководствоваться именно этой величиной, определяемой по формуле

z = лn : л1 (5)

где л1 - длина волны, изначально излученной атомом, а лn- длина волны, прошедшей расстояние в течение времени t, составляющего n-ное количество периодов, то есть:

t = nТ (6)

Исходя из того, что расстояние в 13,8 миллиардов световых лет составит 1,30548х10^26 метров, а длина волны б серии Лаймана равна 1,21567х10^-13 метров, получаем количество периодов Т, имевших место в течение этого времени:

n = 1,30548х10^26 м : 1,21567х10^-13 м = 1,073877 х 10^39

Формула (6) позволяет нам определить длительность 13,8 миллиарда лет в секундах:

t = nТ = 1,073877 х 10^39 х 4,055х10^-16 = 4,35457 х 10^23 с

Для дальнейшего обоснования предлагаемой гипотезы вернемся к формуле (2) и выскажем предположение, что 13,8 миллиарда лет назад скорость света была несколько ниже, но с течением времени происходило её увеличение и к настоящему времени имеем величину, называемую константой с и равную 2,99793х10^8 м/с.

Если исходить из того, что волна б серии Лаймана, излученная 13,8 миллиарда лет назад получила относительное увеличение длины z = 10, то к настоящему времени её длина лn составит 12,1567х10^-13 метров.

Исходя из формулы (2), получаем:

лn = 1,073877 х 10^39 ·а ·(4,055х10^-16)^2 = 12,1567х10^-13 м

В итоге получаем, что за прошедшие 13,8 миллиарда лет это ускорение в среднем составляло:

а = 12,1567х10^-13:(1,073877х10^39х(4,055х10^-16)^2)= 6,8846 х 10^-21 м/с^2

Из вышесказанного можно предполагать, что 13,8 миллиардов лет назад скорость света с₀ была меньше и для расчета этого значения предложим формулу

с = с₀ + аt (7)

Руководствуясь формулой (7) можно подсчитать, что

с₀ = с - аt = 2,99793х10^8 - 6,8846 х 10^-21 х 4,35457 х 10^23 =2,9979х10^8м/с

Таким образом, фотоны, преодолевая расстояния галактических масштабов, двигались с ускорением, в процессе чего фронт волны всегда имел несколько большую скорость, чем конец, и именно этот фактор приводил к увеличению длин волн, что и проявляется в космологическом красном смещении.

В заключение следует упомянуть и о фоновом излучении, которое принято называть реликтовым

В природе волновые процессы, независимо от их природы, происходят с потерей энергии. Исключение составляют процессы, на которые оказывается дополнительное энергетическое воздействие.

Фотоны, излученные атомами, в процессе движения дополнительного энергетического воздействия не получают и в следствие этого должны терять свою энергию. Будет логичным полагать, что именно энергия, утраченная фотонами в процессе перемещения в пространстве, и является вышеупомянутым фоновым излучением.

Следует заметить, что потеря энергии фотонами составляет относительно небольшую величину, поэтому в вышеприведенных расчетах эти потери не учитывались

Литература

1. Э. Шмутцер. Теория относительности. Современное представление. Издательство «Мир», М. 1981

2. Р. Спроул. Современная физика. М. Наука, 1974

3. И. В. Ефимов. Квантовый иллюзион Нильса Бора. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013 г. ISBN-13: 978-3-65936-500-3

Размещено на Allbest.ru