О недостатках модели Большого взрыва

Вид материала

Документы

Содержание D световых лет, т. е. свет от нее дойдет от нас через D D световых лет, т. е. свет от нее дойдет от нас через D

Подобный материал:

• Законы эволюции вселенной часть критика теории большого взрыва, 624.41kb.
• Модель большого взрыва и расширяющейся вселенной содержание, 113.55kb.
• Несостоятельность теории большого взрыва, 76.32kb.
• Сингулярность в теории Большого взрыва, 607.4kb.
• Законы эволюции вселенной часть ретроанализ модели большого взрыва, 779.95kb.
• «Рождение и эволюция вселенной (Теория Большого Взрыва)», 3066.43kb.
• Сценарий Большого взрыва, 833.26kb.
• Космическая революция, или "звёздные войны. Эпизод 0" Сегодня у нас и за рубежом многие, 43.84kb.
• Основы физики рациональной (безмодельной) завершены, 112.73kb.
• Реферат. "Возникновение и эволюция вселенной" Содержание, 340.99kb.

О недостатках модели Большого взрыва


Чтобы представить себе наглядную модель теории расширяющейся Вселенной, используем описание, данное сторонниками этой модели, в частности, фрагменты из популярной книги Беркли Джозефа Силка – Большой взрыв.

Представим себе резиновый шар с большим числом беспорядочно распределенных металлических бусинок, вкрапленных в резину. Предположим, шар постепенно надувают. Когда шар надувают, расстояния между бусинками увеличиваются, но собственные размеры бусинок остаются неизменными. Если вообразить себе, что Вселенная заключена в поверхности шара, то мы имеем двумерную модель закрытой расширяющейся Вселенной. Наблюдатель, расположенный на поверхности шара, в состоянии сделать обзор лишь части площади шара.

Рассмотрим галактику, отстоящую от нас на рас- стоянии в D световых лет, т. е. свет от нее дойдет от нас через D лет. Следова- тельно, мы сможем уви -деть эту галактику только после того, как расшире- ние Вселенной продлится больше D лет. В более раннюю эпоху свет от нее не успел бы дойти до нас. И галактика была бы абсолютно недоступна нашим наблюдениям, как бы мы их не проводили. Мы говорим, что галактика впервые оказывается внутри нашего горизонта только после того, как время расширения Вселенной сравняется со временем, которое затрачивает свет на путь от этой галактики до нас.

Галактики, которые мы наблюдаем, как только они попадают в пределы горизонта, обладают большими красными смещениями. Скорости их удаления от нас близки к скорости света (в противном случае они были бы наблюдаемы задолго до этого). Любая галактика остается абсолютно недоступной нашим наблюдениям, полка не оказывается внутри нашего горизонта. Расстояние до наблюдаемого горизонта наиболее просто выразить через расстояние, которое успевает пройти световой сигнал за время, прошедшее с момента Большого взрыва.

В более реалистичной модели Вселенной учитывается замедление галактик под действием тяготения. Следовательно, темп расширения нашего горизонта на самом деле превышает темп разбегания галактик друг от друга. Это означает, что в ранней Вселенной в пределах горизонта произвольного гипотетического наблюдателя заключалось очень много вещества. Прослеживая эволюцию в прошлое – к моменту Большого взрыва, мы видим, что рано или поздно горизонт охватывает вещество, заключенное внутри одной единственной галактики, затем внутри одной - единственной звезды … в нескольких атомах.


Замечания


«Предположим, шар постепенно надувают».


Всякая модель должна быть физически корректной. Если шар надувают, следовательно, в нем изменяется плотность газа.

Но в масштабах Метагалактики нет перепадов плотности. Поэтому в расширяющейся модели Вселенная расширяется по инерции. Ее расширение есть следствие некоторых начальных условий – больших скоростей, которые вещество имело на ранней стадии развития Вселенной. Причина этого начального расширения не известна. Известные науке источники энергии не могут дать характеристик наблюдаемого расширения. Большинство ученых связывает причину расширения с неизвестными свойствами вещества в сверхплотном состоянии, когда известные нам физические законы неприменимы.

Изменение плотности газа в шаре происходит за счет притока массы (энергии) газа из окружающего пространства или внешнего резервуара. Однако в модели расширяющейся Вселенной нет внешнего пространства, вообще ничего нет.

Как пишет И. Д. Новиков в предисловии к книге Б. Д. Силка:

Расширение Вселенной нельзя рассматривать как расширение очень плотной вначале материи в окружающую пустоту, ибо окружающей пустоты нет. Вселенная – это все существующее, вне ее нет ничего, в том числе и пустоты. Причины начала расширения Вселенной связаны с квантовыми эффектами, возникающими в поле тяготения при огромных плотностях материи. Эти эффекты еще далеко не ясны: современная наука только начинает их исследовать.

Если гипотетический наблюдатель находится на поверхности шара, он видит у себя «под ногами», т. е. внутри шара, всю «начинку» Вселенной с ее пространством и всеми ее звездами и галактиками. Но стоит ему повернуть голову на 180º (посмотреть «вверх»), как все вдруг исчезает. Можно, конечно, заставить наблюдателя смотреть исключительно вдоль поверхности шара или под ноги, где при надувании шара увеличивается пространство. Но 1) это можно сделать только «из под палки», поскольку для всякого нормального человека в состоянии естественного любопытства было бы интересно увидеть то чего нет, 2) эта модель расширяющейся Вселенной недолговечна, она действует только до тех пор, пока не лопнул шар, или пока не лопнула сама теория расширяющейся Вселенной, 3) любая космологическая теория исходит из равнозначности всех направлений в пространстве, а этого то и нет в предлагаемой сторонниками Большого взрыва модели.

Таким образом, сторонники расширяющейся Вселенной должны либо предоставить нам для рассмотрения действующую (в рамках известных физических законов) модель, либо признать, что предложить такую модель они не могут.


«Когда шар надувают, расстояния между бусинками увеличиваются, но собственные размеры бусинок остаются неизменными».


Из сказанного следует, что свойства пространства (или физического вакуума) нисколько не зависят от материи (вещества) Вселенной и в разных ее частях различны. Пространство (вакуум) имеется между галактиками, но оно имеется и внутри галактик. Поскольку расстояние между бусинками (галактиками) увеличиваются, то должны меняться и свойства вакуума между галактиками.

В общей теории относительности материальные тела искривляют пространство-время. Структура пространства-времени в окрестности больших материальных тел становится неевклидовой. Представим себе плоский кусок резины (рис. 2), натянутый на прямоугольную рамку. Апельсин, положенный на этот кусок, создает впадину. Мраморный шарик, помещенный вблизи апельсина, будет скатываться к нему. Апельсин не «притягивает» шарик. Он создает поле (впадину) такой структуры, что шарик, выбирая путь наименьшего сопротивления, скатывается к нему. Примерно так в общей теории относительности пространство-время искривляется в присутствии больших масс, таких, как Солнце. Это искривление и есть поле тяготения. Планета, движущаяся вокруг Солнца, движется по эллипсу не потому, что Солнце притягивает ее, а благодаря особым свойствам поля; в этом поле эллипс представляет собой наиболее прямой путь, по которому планета может двигаться в пространстве-времени.

Такой путь называется геодезичес- кой линией. На евклидовой плоскости, такой, как ровный лист бумаги, наиболее прямая линия между двумя точками есть прямая линия. Она является также кратчайшим расстоя- нием. На поверхности шара геодезии- ческая линия между двумя точками есть дуга большого круга. Если натянуть веревку между этими точками, она отметит геодезическую линию. Последняя также представляет собой наиболее прямое и кратчайшее расстояние между двумя точками.



Теперь представим, что мы имеем дело не с резиной, натянутой на рамку, а с резиновым шариком, где рис. 2. представляет собой фрагмент этого шара с вкрапленной в резину бусинкой. Бусинка создает впадину в шарике – поле тяготения. Когда шарик надувают, расстояние между бусинками увеличивается. При этом поле тяготения между бусинками уменьшается, поскольку радиус впадины, создаваемый каждой бусинкой при этом не увеличивается – увеличивается только расстояние между бусинками. Уменьшается и поле тяготения внутри бусинок, поскольку уменьшается амплитуда (глубина) впадины под самой бусинкой при надувании шара.



Если вакуум обладает свойствами деформации, как резина в шарике при надувании, то он еще в самом начале расширения Вселенной должен «лопнуть», как и резиновый шарик (рис. 3). В этом случае никакой гравитационной или иной связи между галактиками быть не может.

В статической модели Вселенной впадины, образованные различными телами или их системами, смыкаются, образуя единое гравитационное поле (рис. 4). В квантовом случае можно наглядно показать, что размер впадины, создаваемой элементарной частицей, пропорционален длине волны де Бройля для этой частицы. Таким образом, поверхность шара (в статической космологической модели) можно представить в виде суммы площадей впадин, образованных частицами или их системами (звездами, галактиками). Поскольку площадь каждой впадины можно представить в виде волнового пространства, пропорционального массе создающих ее частиц, то и общую площадь поверхности Вселенной можно представить в виде волнового пространства всех составляющих ее частиц.

И масса Вселенной и ее пространство (площадь поверхности) в статической модели имеют постоянные значения. В частном случае эти величины численно равны между собой. Если в частном случае мы возьмем тело массой 1 кг, то оно создает в пространстве Вселенной «впадину», площадь которой равна 1 м² . Если мы возьмем стабильную элементарную частицу, то создаваемая ею «впадина» также равна массе этой частицы, но в этом случае вводятся дополнительные коэффициенты, смысл которых позволяет глубже понять процессы, происходящие в мире элементарных частиц. Когда мы вычисляем массу и площадь статической Вселенной, то эти величины также оказываются численно равными. В последнем случае для определения сферической поверхности Вселенной применяется объемный коэффициент. Все связанные с приведенным выше описанием математические расчеты даны в разделе «Волновое пространство».


«Если вообразить себе, что Вселенная заключена в поверхности шара, то мы имеем двумерную модель закрытой расширяющейся Вселенной».


Энергия волны пропорциональна квадрату амплитуды: (a+b)² =a² +b² +2ab. Когда же амплитуды имеют разные знаки, то (a – b)² =a² +b² –2ab или при равенстве a = b в сумме имеем нуль.




В том случае, когда накладываются друг на друга некогерентные волны, интенсив- ности просто складываются, и освещенность двумя источниками равна сумме освещенностей от каждого источника в отдельности.

Теперь представим себе, что мы имеем дело с гравитацион- ными волнами, которые в вакууме возбуждают виртуальные частицы и античастицы. В невозбужденном состоянии можно допустить, что их энергия равна нулю. Но в возбужденном вакууме эта энер- гия отлична от нуля. В этом случае мы преобразуем алгебраическое уравнение для частиц и античастиц следующим образом: [a –(– b)]² =a² +b² –2a(–b) = a² +b² + 2ab. Для частиц и античастиц a = b. Следовательно, (а – а) = 4а². Если величина а определяет амплитуду (длину волны), тогда площадь поверхности (площадь «впадины»), характерная для частиц и античастиц S = 4а², что вполне вписывается в структуру четырехмерного пространства – времени общей теории относительности. Наглядная интерпретация такого четырехмерного пространства – времени изображена на рис. 5 а). С учетом спина гравитонов (s = 2) в квантовой теории пространство – время должно быть восьмимерным (рис. 5 b).

Чтобы получить четырехмерную систему координат, поместим в начало декартовой двумерной системы координат положительные и отрицательные заряды как показано на рис. 6 а). Положительные и отрицательные заряды притягиваются. Если это гравитационные заряды, то они, воздействуя на виртуальные частицы вакуума, должны искривлять само пространство – время (рис. 6 b).





Стивен Хоукинг пишет, что он не только не может представить четырехмерное, но даже с трудом представляет себе трехмерное пространство. Математики обычно выходят из положения, распро- страняя понятия, связанные с двумерными поверхностями на трехмерное и четырех- мерное пространство. Как видно из нашей интерпретации четырех – и восьмимерного пространства такое отбрасывание «лишних» координат, должно давать вполне коррект- ные результаты.


«Рассмотрим галактику, отстоящую от нас на расстоянии в D световых лет, т. е. свет от нее дойдет от нас через D лет. Следовательно, мы сможем увидеть эту галактику только после того, как расширение Вселенной продлится больше D лет. В более раннюю эпоху свет от нее не успел бы дойти до нас. И галактика была бы абсолютно недоступна нашим наблюдениям, как бы мы их не проводили. Мы говорим, что галактика впервые оказывается внутри нашего горизонта только после того, как время расширения Вселенной сравняется со временем, которое затрачивает свет на путь от этой галактики до нас».




Мы исходим из дискретной структуры пространства. Если бы Вселенная расширялась, рождались бы новые кванты пространства – времени. В статической модели в объеме V, ограниченном поверхностью Вселенной, поток квантов пространства – времени вытекающий наружу через поверхность равен потоку, втекающему вовнутрь поверхности. Таким образом, в статической модели суммарный поток квантов пространства – времени равен нулю. Можно представить себе, что этот поток циркулирует вдоль «поверхности» Вселенной по всем направлениям, в том числе и по направлению к гипотетическому наблюдателю. Поскольку этот поток пространства – времени пропорционален массе вещества Вселенной, то чем дальше мы заглядываем во Вселенную (расширяя горизонт видимости), тем большую массу вещества видим. Но мы можем видеть только конечную массу вещества, следовательно, и горизонт Вселенной имеет конечную величину. Если сложить вместе все горбы и все впадины, образованные всеми частицами вещества, то мы получим один большой горб и одну большую впадину, которые при наложении и дадут нам поверхность (горизонт) Вселенной (рис. 7).


«Галактики, которые мы наблюдаем, как только они попадают в пределы горизонта, обладают большими красными смещениями».


Красное (гравитационное) смещение в статической модели Вселенной есть результат поперечного Доплер – эффекта.


«Расстояние до наблюдаемого горизонта наиболее просто выразить через расстояние, которое успевает пройти световой сигнал за время, прошедшее с момента Большого взрыва».


В статической модели расстояние до горизонта видимости известно, оно равно расстоянию, которое проходит световой сигнал за время, равное отношению заряда виртуальных электронов и позитронов, ответственных за искривление пространства – времени, к их массе: R = c (e/m) = ct.