Красное смещение или иллюзия Большого взрыва
Ни по одной теме физики нет такого количества материалов, как по теме Большого взрыва. Обилие материалов уживается с их противоречивостью. Честно сказать, боялся касаться этой темы. Не знал – с какого краю к ней подступиться. Но понимал, что «трогать за вымя гражданина Корейко» рано или поздно придётся. Тема Большого взрыва соприкасается с самым таинственным, самым сакральным явлением – сотворением нашего мира. Или не было акта творения, и мир существовал всегда в том виде, в котором видим сегодня? Никто на этот вопрос ответить однозначно не сможет. Для значительной части учёных факт Большого взрыва не вызывает сомнений. Но есть учёные, вполне авторитетные и заслуженные, которые опровергают факт Большого взрыва, мол, можно обойтись и без него. Даже христианская церковь смирилась с идеей Большого взрыва, как с Божественным актом моментального творения всего из ничего. Но это от отчаяния. Разум же не может смириться с подобным фокусом Создателя. Физический мир материален, в нём работают законы, существует причинность. К сожалению, я не владею языком математики. Мне нужно попытаться изложить свои мысли обычным языком, но так, чтобы стать убедительным. И чтобы потом эти мысли можно было бы проверить математикой. Простите за банальность, но в науке физике сначала должна идти физика, а уж потом – математика, как проверка и подтверждение.
Идея Большого взрыва, как принято считать, началась с 1929 года, когда американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил особенность доплеровского «красного смещения» в видимом спектре света далёких галактик: чем дальше галактика – тем больше «красное смещение». Доплеровское смещение означает изменение частоты света (длины волны) при удалении от вас источника света или при приближении к вам. При удалении источника света – волна вытягивается, «краснеет»; при приближении источника света – волна сжимается, «синеет». Получается так, что все галактики ускоренно разбегаются в стороны из какого-то места, где когда-то они были вместе, в одной точке. Иначе говоря, всё вещество вселенной в виде атомов и излучения было сосредоточено в одной чудо-точке, которая по непонятным причинам вдруг взорвалась. Вот этот момент учёные и назвали Большим взрывом. И учёных как бы не сильно смущает то обстоятельство, что первичная сингулярность до взрыва по своей сути – антифизична! Там материя находится в состоянии бесконечной температуры и бесконечной величины плотности – факторов взаимоисключающих! Также возникает вопрос: когда и с какой скоростью успело оформиться пространство вселенной, ведь его тоже не было?! Удивителен и другой факт. «Красное смещение» света у далёких галактик наблюдается по всем без исключения направлениям, изотропно. Никаких аномалий, отклонений. Такое впечатление, что все далёкие галактики удаляются от нашей Солнечной системы, и что наша Солнечная система есть то место, где произошел Большой взрыв. Хотя наша Солнечная система сама находится в своей галактике, и движется вместе с нею со скоростью ста километров в секунду. Как подтверждение факта Большого взрыва, учёные приводят наличие так называемого реликтового излучения в дециметровом диапазоне, оставшееся как отголосок Большого взрыва. «Реликтовое» излучение также изотропно, одинаково со всех сторон без исключения. Позднее учёным удалось выявить незначительную анизотропию температуры реликтового излучения. Однако в большом масштабе – картина относительно однородна. Место Большого взрыва, по логике, – это центр вселенной. Но есть ли у вселенной центр и, тем более, если она бесконечна? Бесконечность антицентрична. Но в бесконечности могут быть центры силы, центры динамики. Удалённые галактики, как говорил, не просто разбегаются, но разбегаются с ускорением. Чтобы ускорять такие огромные массы вещества галактик – нужна совершенно невероятная энергия давления! Причём – по всем без исключения направлениям! Такого «расточительства» энергии давления во вселенной быть не может. Идея Большого взрыва, с какой стороны на неё не посмотри, несёт в себе неустранимые противоречия. А ведь с чего всё началось?! С «красного смещения»! Может быть, есть иные причины существования красного смещения? Может, причина – вовсе не в разбегании удалённых галактик?
Задолго до открытия Эдвина Хаббла, на свет появилась Общая теория относительности Альберта Эйнштейна (1915 г.), новая теория гравитации. В теории автор выводит ряд уравнений, требующих своего нетривиального (оригинального) решения. В 1922 году российский математик Александр Фридман нашел несколько решений уравнений, показывающих, что в любом случае плотность материи вселенной не может быть статичной: материя либо расширяется по радиусу вселенной, либо сжимается, либо пульсирует (сжимается и расширяется по радиусу вселенной). До Общей теории относительности у Эйнштейна в 1905 году появилась Специальная теория относительности, где автор отбрасывает представления о материальном эфире и оставляет в качестве материи лишь электроны, движущиеся относительно друг друга, и ими излучаемый свет. Всё! Представление о протонах появится лишь в 1919 году. Вот с таким ничтожно малым набором физических ингредиентов Эйнштейн взялся за решение проблемы гравитации. Что оставалось делать? Толковать гравитацию не как силу взаимодействия материальных объектов (единой среды, тел), а как кривизну пространства-времени. Появилась достаточно логичная, стройная теория, сугубо математическая, но где в математику удалось внедрить физические реалии в виде тензора энергии-импульса, подразумевающую массу, которая и «искривляет» пространство-время. Получился невероятный симбиоз математики и физики, который до сих пор не могут переварить даже сами учёные. Они не понимают здесь смысла, хотя теория странным образом работает, даёт результаты!
Попробуем коротко разобраться со смыслом. Где пространство соединяется со временем – там кончается математика и начинается физика. Потому что симбиоз пространства и времени есть динамика, движение, и только движение, ничего другого! Двигаться в физике может только материальный объект (частица, тело) или среда (совокупность частиц, поле). Всякое движение есть энергия. Энергия не берётся ниоткуда и не уходит в никуда. Чтобы нам что-то двинуть – нужно затратить энергию. Какая сила, какая энергия двигает с ускорением падающее на землю тело? Эйнштейн говорит, что это вовсе не сила, а кривизна пространства-времени (в переводе на язык физики – изменение движения, градиент силы, градиент энергии). На самом же деле вот этот градиент силы – есть градиент плотности и давления материальной среды, которую упразднил Эйнштейн! Сегодня эта среда зовётся квантовым физическим вакуумом. Среда эта обладает невероятной плотностью и давлением (энергией движения). В сущности, это бесконечный резервуар энергии движения, который сохраняет наш физический мир в единстве, в целости. Физики прошлого не были так глупы, чтобы не понимать фундаментальность динамики в материальных средах. В девятнадцатом веке австрийский учёный Генрих Шрамм, а в России – Николай Умов, развили целую теорию о движении энергии в телах и средах, где константой скорости была выбрана скорость света в эфире. Шрамм вывел формулу эквивалентности энергии и массы через квадрат скорости света, а Умов дал формуле дополнительное обоснование. Потом эти идеи получили развитие в трудах других учёных. Во всей красе формула эквивалентности «всплыла» в 1905 году, в работах А. Эйнштейна. На самом деле смысл формулы Шрамма-Умова намного глубже, чем думал Эйнштейн и его последователи. Дабы соблюдался закон сохранения живой силы (энергии движения), поток вектора Умова-Пойтинга, втекающий в некоторую замкнутую область, всегда равен вытекающему потоку. В сумме их живая сила (энергия движения) равна нулю. Достаточно в эту картинку внести идею колебательной динамики, где происходят радиальные колебания плотности элементов поля в пределах условной сферы, как мы получим модель частицы протон: продольные радиальные осцилляции элементов поля, где фаза сжатия сменяется фазой расширения (дыхание вакуума). Сингулярность в центре условной сферы – лишь фаза в колебании, а не застывшее во времени состояние. Подобный радиальный осциллятор порождает вокруг себя постоянное волновое поле такой же природы. Решения уравнений ОТО Александром Фридманом говорят как раз об этом. В среде квантового вакуума не может быть статичных состояний, лишь – колебательная динамика сжатий и расширений. Релятивистский интервал в пространстве-времени Минковского обозначается как s в квадрате. Мне думается, что правильней интервал представлять в кубе (третья степень), или, может быть, даже в удвоенном кубе (шестая степень). Тогда, вероятно, легче будет найти общий язык между квантовой теорией поля и полевой теорией гравитации. Надо добавить, что эта квантовая динамика среды связана с термодинамикой, с её энергиями лишь опосредованно, в развитии форм движения. То есть квантовая колебательная динамика к нынешней надуманной идее Большого взрыва никакого отношения не имеет. В отличие от термодинамики, где стрела времени имеет только одно направление, в квантовой колебательной динамике время обратимо. Сумма прямых и обратных движений равна нулю. Как уже не раз говорил ранее, здесь основа законов сохранения в физическом мире и исток симметрии. Вселенная – это спектр амплитуд дыхания вакуума. Но вселенных может быть множество.
Протон, являясь трёхмерным продольным устойчивым колебанием среды, при рождении обретает инерционную массу. Чтобы изменить его положение в пространстве – нужно приложить силу. Протон – это та частица, которая противостоит колоссальной плотности и давлению квантового вакуума. Когда такие частицы со своими волновыми полями собираются в тела, в массу, то эти тела изменяют, деформируют плотность окружающего квантового вакуума, создавая вокруг себя градиент плотности и давления. Это то, что мы называем гравитационным полем. Минимум плотности и давления вакуума – на поверхности тела и в ближайших недрах. С удалением от тела плотность и давление вакуума пропорционально растут. Гравитация есть не притяжение, а выдавливание с ускорением более лёгких тел в направление минимума плотности и давления квантового вакуума. Квантовый вакуум в звёздных системах, в центрах галактик, можно назвать горячим вакуумом. Квантовый вакуум далеко от галактик, в межгалактических областях, можно назвать холодным вакуумом, где плотность и давление его максимальны. Свет далёких галактик, проходя сквозь этот холодный плотный вакуум, теряет свою энергию, длина волны увеличивается, свет «краснеет». Возникает эффект доплеровского красного смещения. И чем дальше от нас галактика, тем «покраснение» света больше. Никакого ускоренного разбегания галактик нет. Хотя движение галактик существует всегда и везде. Но это инерционное движение, полученное при возникновении звёздных островов, как инерционное движение планет вокруг центрального светила. Холодный вакуум межгалактических областей и есть та пресловутая тёмная материя и тёмная энергия, о которой там много говорят в последние годы. Идея Большого взрыва – экстраполяция на основе неверных знаний о природе и эволюции материи во вселенной. В сущности, материя – одна. Но формы её движения, формы динамик очень разнообразны: от простой колебательной динамики дыхания вакуума до мыслящего мозга человека. Мироздание может оказаться более фантастичным, чем нам кажется. Вселенных может быть множество, разного диаметра; не только статичных по месту в пространстве космоса, но и блуждающих…
Мысль о том, что «красное смещение» света далёких галактик может быть не доплеровской природы, – высказывалась неоднократно и до меня. Ничего нового тут нет. Но существует множество толкований природы красного смещения. Я просто хотел обратить внимание на самую естественную, очевидную причину красного смещения. Природа квантового вакуума, вероятно, величайшая загадка физического мира. Трудно поверить в его колоссальную плотность и давление. Но не будь их – наш мир не смог бы существовать. Огромная сила вакуумного давления соединяет физический мир в единое целое. Скорость света, скорости квантовых вакуумных колебаний, невероятные энергии звёздного космоса – всё отсюда, всё из чудесной природы вакуума. Физический вакуум прозрачен, мы не можем видеть его, потому что так называемое электромагнитное излучение проходит в нём как звуковая волна сквозь атмосферу. Цвет голубого неба над нашей головой обусловлен толщиной слоя земной атмосферы. Различной длины волны солнечного света рассеиваются молекулами и атомами воздушной атмосферы. Но сильнее рассеиваются здесь волны с короткой длиной – синие. Их мы и видим. На закате Солнца, у горизонта, особенно там, где много в атмосфере влаги или пыли, Солнце и само небо в этой части краснеют. Получается своего рода красное смещение. Волнам света при низком Солнце приходится пройти более длинный путь в атмосфере Земли. Волны света с короткой длиной как раз тут поглощаются атмосферой, задерживаются, а волны с большей длиной (красные) проходят легче. Можно сказать, доплеровский эффект без доплеровского эффекта.
А это как довесок. Недавно для себя сделал интересное открытие: формула закона Ома имеет удивительное подобие с формулой второго закона Ньютона. Оказывается, сюда же можно добавить третью формулу – формулу Шрамма-Умова (Эйнштейна)!
Второй закон Ньютона: a = F/m
Закон Ома: I = U/R
Формула Шрамма-Умова: m = E/c2
В числителе всех трёх формул стоит величина, обозначающая силу, напряжение, энергию, что тождественно с общим понятием «давление». Величина ускорения тела напрямую зависит от силы давления (удар, напор). Величина тока напрямую зависит от силы давления (противоборство электронной и позитронной зарядовой плотности). Величина массы напрямую зависит от силы давления. Вот тут с природой давления надо разбираться. В знаменателе формул: масса, сопротивление, квадрат скорости света. Если инертную массу тела ещё как-то можно отождествить с сопротивлением движению, то вот квадрат скорости света вызывает сомнение… Если инертная масса тела и сопротивление – величины изменяющиеся, то квадрат скорости света – величина неизменная. Следовательно, масса частицы (!) зависит только от силы (энергии) давления! В случае с массой частицы протон – это амплитуда колебания квантового вакуума, которое совершается в прямом и обратном направлении со скоростью света в среде с давлением (дыхание вакуума). В этом – эквивалентность (в случае частицы протон) массы и энергии через квадрат скорости света (E = mc2), формула, известная как уравнение Эйнштейна. Хотя Эйнштейн на авторство этой формулы никогда и не претендовал. Что претендовать, если формула была известна учёным Европы с 1872 года (Г. Шрамм)! Эйнштейн нашел лишь свой оригинальный и достаточно спекулятивный путь к пониманию этой эквивалентности. К слову сказать, противники приоритета формулы эквивалентности массы и энергии через квадрат скорости света Шрамма-Умова говорят о том, что идеи их были предварительными, сомнительными, без чёткого понимания сути. На самом деле и Шрамм, и Умов достаточно ясно понимали суть эквивалентности. В 1874 году Умов написал в своей диссертации фразу об эквивалентности массы и энергии, которую в двадцатом веке дословно повторит Эйнштейн. Корни идеи об эквивалентности массы и энергии движения уходят глубже, к Фарадею и Максвеллу. Фарадей представлял частицу материи (массу) как устойчивое волновое колебание эфира. И эти волновые частицы взаимодействуют между собой по волновым же законам. Идеи Фарадея сегодня находят своё подтверждение. Среда квантового вакуума (по старому – эфир) – среда с колоссальной плотностью и давлением. Частицы вещества, известные нам, как протоны, не инородные квантовому вакууму образования, а лишь колебательная динамика вакуума в малом объёме (дыхание вакуума). Колебания диполя протона в атоме рождают вихревые квазичастицы – электроны и позитроны. Электроны и позитроны, аннигилируя, рождают так называемые электромагнитные волны. Никакие волны не могут распространяться в средах без потерь энергии; и чем дальше источник – тем больше потери энергии. Так что «красное смещение» волн света далёких галактик – вполне закономерное, обычное физическое явление. Но самое невероятное здесь то – как может существовать в бесконечности пространства среда с такой колоссальной плотностью и давлением! Кажется, такое давление можно создать лишь в ограниченном объёме с толстенными стенками…