Смоделировать Вселенную

Михаил Близнецов
Гипотеза Большого Взрыва имеет наблюдательное подтверждение в виде красного смещения спектров удаляющихся галактик в результате эффекта Допплера. Но именно красное смещение спектров противоречит гипотезе БВ. Когда то из точки родилось пространство, время и материя и с тех пор пространство с материей и звездами расширяются. Но звезды тоже занимают пространство. Звезды состоят из атомов. Значит межатомные пространства и атомы тоже расширяются. Красного смещения не должно быть, меняется только масштаб.


Альтернативные гипотезы для объяснения красного смещения спектров появились сразу же после открытия Хаббла. Например, гипотеза «старения» фотонов. Фотоны теряют энергию при распространении в межзвездной среде и по известной формуле квантовой физики становятся более низкочастотными. Но экспериментально данный эффект не наблюдается. Более того, свет от галактики теряет энергию в результате геометрического или сферического расхождения. Но уменьшение энергии в результате геометрического расхождения не приводит к понижению частоты. Это проверяется экспериментально или моделированием распространения волн. Амплитуда волн с удалением от источника уменьшается, но частота не понижается. Альтернативные гипотезы для объяснения красного смещения спектров существуют теоретически и не имеют экспериментального подтверждения.


В 2003 году в Марселе была конференция под названием: «Where cosmology and fundamental physics meet».


Данную публикацию можно было назвать и так: «Где космология и сейсмология встречаются».


Сейсмолог Wieland из Швейцарии при моделировании задачи сейсмической томографии открыл следующий эффект. В однородной среде он размещал поочередно высокоскоростную, а затем низкоскоростную неоднородность. Высокоскоростная неоднородность в точке приема обнаруживалась уменьшением времени первых вступлений, а низкоскоростная неоднородность не обнаруживалась, потому что волны по более высокоскоростной среде огибают неоднородность и приходят в точку приема раньше, чем волна, прошедшая через неоднородность. Можно спросить, ну и что? А то, что такая ассиметрия есть причина еще одного вида затухания и смещения спектра, кроме поглощения и рассеивания волн.


Немецкие сейсмологи выполнили моделирование распространения волн в случайно неоднородной среде с известной средней скоростью. Было установлено, что в первые вступления приходят волны, распространяющиеся по наиболее высокоскоростным неоднородностям и вычисленная средняя скорость в модели больше известной теоретической. Этот эффект получил название velocity shift. Этот эффект они хотели назвать Wieland эффект, но оказалось, что советский геофизик Петерсен еще раньше установил такой эффект.


Сейсмологи обратили внимание только на эффект velocity shift. Но волной импульс распространяется также по среднескоростным и низкоскоростным неоднородностям, но уже с задержками во времени. Сейсмологам хорошо известно, что если суммировать один и тот же импульс с задержками во времени, то амплитуда импульса уменьшается, а главное, спектр смещается в сторону низких частот. Но в чистом виде такое затухание и смещение спектра в случайно неоднородной среде наблюдать невозможно, потому что рассеивание маскирует рассматриваемые эффекты. Чтобы значительно уменьшить рассеивание, можно было бы значительно уменьшить диапазон флуктуаций скорости распространения волн в модели, т.е выполнить моделирование в сверх слабо случайно неоднородной среде. Но для получения измеримого эффекта дополнительного затухания и смещения спектра, размер модели нужно увеличивать до гигантских величин. Не хватит ни памяти суперкомпьютера, ни времени для моделирования в таком объеме среды.


Причем здесь космология? Межзвездная среда Вселенной заполнена сверхразряжённым газом. Астрофизикам известен диапазон флуктуаций плотности этого газа, т.е. межзвёздная среда есть сверх слабо случайно неоднородная седа. Скорость радиоволн незначительно, но зависит от плотности газа. Плотность больше, скорость меньше и наоборот. Диапазон флуктуацией скорости распространения радиоволн, видимо, никто не оценивал. То, что этот диапазон флуктуаций ничтожный, подтверждает такой факт. Наиболее надёжно расстояния до звёзд и галактик измеряют методом параллактического смещения, но до удалений не более 100 световых лет. По меркам Земли и солнечной системы это гигантское расстояние, но на этих удалениях red shift или красное смещение спектров еще не обнаруживается. Но именно на сверхгигантских расстояниях Вселенной, заполненной сверх слабо неоднородным газом, эффект интерференции «быстрых» и «медленных» волн накапливается и наблюдается третий вид затухания волн и красное смещение спектров. Эффекты velocity shift и red shift имеют одну и ту же природу.


Но если моделирование в «лоб» сверх слабо неоднородной среды невозможно, то следует поискать решение в специальной модели. В модели не должно быть поглощения, рассеивания, преломления или рефракции волн. И такая модель была сконструирована. Результат моделирования сравнивали с однородной моделью. Источник волн расположен на краю модели, приемники вдоль прямой лини и с равномерным шагом удаляются от источника к другому краю модели. Время прихода волны, с увеличением расстояния источник-приемник, увеличивается по линейному закону. Амплитуда волны уменьшается по причине геометрического расхождения. Спектр не меняется. Это в модели с постоянной скоростью.


В неоднородной модели скорость распространения волн уменьшается от приёмной линии в сторону периферии модели по линейному закону. В такой модели половина френелевского объёма находится в однородной среде, а вторая половина в среде, с уменьшением скорости. Результат моделирования был для меня ошеломляющим. Во первых, в неоднородной модели средняя скорость распространения волн меньше, чем в однородной модели и времена первых вступлений должны быть больше, чем в однородной модели. Но времена первых вступлений были точно такие же, как в однородной модели, т.е. в первые вступления приходила волна на высокоскоростной половине френелевского объёма. Это же эффект velocity shift, обнаруженный немецкими геофизиками! Во вторых, наблюдается дополнительное затухание волн, по сравнению однородной моделью, потому что в низкоскоростной части модели волна получает дополнительные задержки, по сравнению с однородной моделью. И главное, с увеличением удаления источник-приемник спектр импульса смещается в стону низких частот. Это и есть red shift или красное смещение.


Затем линейный закон убывания скорости был уменьшен в два раза, но размер модели был увеличен в два раза. На максимальном удалении источник-приемник эффект red shift такой же, как на модели меньшим размером, т.е. эффект red shift накапливается с расстоянием. Можно закон убывания скорости установить ничтожным, а модель увеличить до гигантских размеров, то эффект red shift также будет наблюдаться, но только на гигантских удалениях источник-приемник.


Интерференция «быстрых» и «медленных» воле в неоднородной среде есть третий вид затухания волн. Первый ; это поглощение, второй – это рассеивание. Так вот, третий вид затухания волн решает парадокс Ольберса в бесконечной Вселенной. Мы обречены видеть конечную Вселенную.


Это популярное и упрощенное изложение статьи, которая еще не готова в «чистовом» виде и которую, наиболее вероятно, не опубликуют. Потому как сомневаться в гипотезе БВ означает сомневаться в ТО.