Новая модель эволюции Вселенной

Давайте, акцентируем внимание на том, что этот объект не перемещается от Наблюдателя, а наблюдается как «удаляющийся». А значит, если рассматривать на комплексной плоскости, то Объект М из точки Р переместился в мнимом направлении (перпендикулярно действительному направлению, то есть вертикально) вверх в точку Р*. Здесь, как мы видим, что Объект М совершил мнимое перемещение S*=(PP*) и наблюдаемое расстояние S от Объекта до Наблюдателя, находящегося в точке О будет уже геометрической суммой Действительного расстояния R=(OP) и мнимого перемещения S*= РР*

 или S=

Проведем дугу с центром в точке О и радиусом S = (OP*) до горизонтальной прямой, на которой лежит отрезок (ОР) и найдем, таким образом, положение

точки Р1 .

Наблюдатель «видит», как Объект М «переместился» из точки Р вдоль луча зрения в точку Р1 и теперь этот Объект «видится» от Наблюдателя на расстоянии S. Еще раз, акцентируем внимание на том, что этот Объект так и остался на Действительном расстоянии - R от Наблюдателя, но наблюдаться стал «дальше» - на расстоянии - S. В отношении Объекта М - мы имеем два расстояния - Действительное R и Наблюдаемое - S, а также Мнимое перемещение - расстояние «удаления» S*=(PP*).

Важные заметки. Как было выше отмечено, что в абстрактных теоретических построениях, мы можем показать то, что Объект «удалился» вдоль луча зрения от Наблюдателя, но на практике, как правило, мы не можем видеть перемещение Объекта от Наблюдателя, даже если наблюдения будут продолжаться веками, что даже из самых мощных телескопов невозможно реально увидеть движение галактик от нас. Картины, которые мы видим неподвижны. Мы можем фиксировать то, что красное смещение в спектре излучения Объекта увеличилось. Это увеличение красного смещения, да и само красное смещение в рамках гипотезы «Расширения Вселенной» трактуется как удаление Объекта от Наблюдателя.

А теперь обратим наше внимание на «новых» свойствах пространства-времени, о которых мы все время пытаемся рассказать. Более подробно рассмотрим, от каких факторов зависят эти свойства.

Начнем с того, что красное смещение в спектрах излучения может быть вызвано следующими причинами:

· Движением источника излучения от Наблюдателя, то есть проявлением эффекта Допплера.

· Движением света против гравитационного поля, когда он частично теряет энергию и испытывает красное смещение.

Подсчитаем величину гравитационного красного смещения на основе неоклассических представлений. Масса фотона, излученного с поверхности некоторой звезды:

Энергия, затраченная фотоном на преодоление гравитационного притяжения звезды:

где М - масса звезды, r0 - её радиус, G - гравитационная постоянная. Эта же энергия изменит частоту фотона от v до v0.

Подставляя в и приравнивая , мы можем найти после некоторых преобразований выражение для относительного изменения частоты спектральной линии

Это выражение таково:

Подставляя в численные данные для Солнца, найдём, что красное смещение для него составит 2·10-6.

Такой причиной может быть ранее неисследованное свойство пространства-времени. Изучению, которого и посвящена данная работа. Забегая вперёд отметим, что красное смещение, как оказалось, зависит от мощности излучения, точнее, от относительной мощности.

Выше было высказано следующее: «Вследствие того, что все Объекты во Вселенной излучают энергию, вокруг этих Объектов пространство-время меняет свои свойства…». Давайте здесь рассмотрим систему, состоящую из физического тела (Объекта), который излучает энергию, и окружающего это тело пространство. Раз тело излучает энергию, то энергия всей этой системы явно зависит от времени. Поэтому к функции Лагранжа, определяющей движение этой системы, прибавляется ее частная производная по времени, то есть

Тогда, в итоге, получим следующее:

Заметим, если система не явно зависит от времени, то её частная производная равна нулю , то функция Лагранжа, определяющая состояние системы имеет тогда вид:

Возьмём эту формулу и сравним её с вышеприведённой формулой.

В этих формулах следующие обозначения:

где - ускорение (вторая производная изменения координаты по времени) частицы, находящейся в этой области пространства.

- обобщённые скорости движения частиц, где индексы i, j, k - принимают значения i, j, k = 1,2,3.

- ускорение частицы, под воздействием стационарного искривления пространства-времени, вокруг большого скопления Масс Вещества. Соответственно, - связность (символы Кристоффеля) - определяющие искривленность пространства-времени под воздействием фактора скопления Масс Вещества.

- дополнительное ускорение частицы, которое она приобрела под воздействием фактора изменения энергии в этом объёме пространства-времени. Соответственно, - связность - определяющая искривленность пространства-времени.

Анализ и сравнение этих формул качественно показывает нам что, если тело начало излучать энергию, то вокруг него (этого тела) пространство-время одновременно начинает менять свои свойства - появляется дополнительная связность. (Здесь была дана оценка «качественно», производить какие-либо практические вычисления с этими формулами не представляется возможным).

А теперь уточним высказанную ранее формулировку «новых» свойств пространства-времени: «…если тело излучает энергию, то есть совершается процесс выделения энергии, и чем мощнее процесс выделения (или поглощения) энергии идёт в этой точке (области) пространства, тем более заметнее становятся изменения свойств пространства-времени в этой точке (области), то есть все изменения свойств пространства-времени напрямую зависят от относительной мощности происходящей в этой точке (области) пространства энергетического процесса…». Уточним, что «относительная мощность» (обозначим её как Н) - это отношение мощности процесса выделения энергии (излучения) N находящейся в этой области пространства, к полной энергии - Е, имеющейся в этой же области (объёме) пространства.

, где - мощность процесса излучения (выделения) энергии:

Е - энергия (Дж), находящаяся в этой области (объёме) пространства.

- размерность относительной мощности.

Было найдено, что само изменение свойств пространства-времени проявляется как уменьшение объёма этого тела, то есть его сжатием. А это потому, что изменения объёма единичного параллелепипеда, составленного из определителя метрического тензора пространства-времени, также прямо пропорционально зависит от относительной мощности происходящего в этой области пространства энергетического процесса. (Вывод этой формулы помещён в приложении # 3)

Замечание 1. Объём единичного параллелепипеда, по определению равен корню квадратному из модуля определителя.

Замечание 2. Было упомянуто выражение - «метрический тензор» (чтобы не отпугнуть читателя от продолжения чтения этой статьи), поясним что «страшное слово» - «метрический тензор» 4-х мерного пространства-времени, по определению, представляет собой квадратную таблицу из 16 чисел, расставленных особым образом, или 9 чисел для обычного 3-х мерного пространства. Метрический тензор состоит из постоянной составляющей и его переменной части , которая является отклонением метрического тензора от галлилеевского вида.

.

В свою очередь гij можно представить в виде произведения производной от метрического тензора по времени на время.

;

Или в общем, виде:

Или обычными словами: - « Если тело излучает энергию, то вокруг этого тела, пространство-время претерпевает изменения, то есть эта область пространства сжимается (уменьшается в объёме), а значит и сжимается и само тело, занимающий этот объём пространства».

В символьном виде эта зависимость показана:

или

или , где - выражает изменение свойств пространства-времени, то есть изменение объёма единичного параллелепипеда по времени, составленного из компонент метрического тензора. Знак «-» (минус) при выражении показывает, что объём уменьшается, а вместе с уменьшением объёма, уменьшаются линейные размеры тела (протяженность).

А вот далее нужно обратить особое внимание: Общая Теория Относительности (ОТО) строится на принципе - «сохранения постоянства интервала ». Если изменяются пространственные компоненты интервала, то и временная компонента интервала, так же не остаётся без изменений.

, или ,

где - временная компонента интервала.

Скажем обычными словами: - «Объём уменьшается, а время увеличивается». Увеличивается время прохождения сигнала от Объекта до Наблюдателя. Это увеличение времени прохождения сигнала проявляется как смещение спектра излучения в красную сторону. На наличие этого явления указал еще А. Л. Зельманов в своей работе: «Хронометрические инварианты и сопутствующие координаты в Общей Теории Относительности». Доклады Академии Наук СССР,1956, том 107, № 6, с.815 (смотрите приложение # 4)

Дословно - «…этот нерелятивистский эффект аналогичен эффекту Допплера, вызываемому деформацией системы отсчета…»

Вообще то получается такая длинная «цепочка» причинно-следственных связей - «…что какой-то объект излучает энергию

- вследствие чего, вокруг этого объекта, меняются свойства пространства времени

- изменение свойств пространства времени в частности проявляется как увеличение времени прохождения сигнала от Объекта до Наблюдателя,

- а это увеличение времени - Наблюдатель зафиксирует как проявление красного смещения в спектре излучения этого объекта…».

Само собой возникает закономерный вопрос - «А есть ли такая формула, которая бы показывала, как влияет излучение объекта непосредственно на его же этого объекта красное смещение в спектре излучения»? Такая формула нашлась (её вывод помещён в приложении # 5).

Вот она:

, где - расстояние от Объекта

до Наблюдателя, с - скорость света в вакууме,

- относительная мощность, - циклическая частота,

- красное смещение, определённое в терминах смещения в длине (частоте) волны. В этой формуле показана, что красное смещение - прямо пропорционально относительной мощности

,

а также, что величина в первом приближении пропорционально расстоянию от Объекта до Наблюдателя.

А теперь проделаем с этой формулой следующие «хитрые» преобразования:

Выразим через ф:

, a напишем как Н,

то есть ; через z. В свою очередь мы знаем, что - есть «Лучевая скорость» объекта (в концепции расширяющейся Вселенной).

В итоге получим .

Далее продолжим преобразование: заменим на и умножим обе части на r, получим и, меняя местами обе части - окончательно получим выражение:

, которое показывает, что - «Лучевая скорость объекта , измерённая с помощью красного смещения, прямо пропорциональна расстоянию r до Объекта, а также прямо пропорциональна относительной мощности Н излучения этого Объекта.

А теперь сравним её (эту формулу) с законом Хаббла, который показывает, что - «Лучевая скорость V*, любой Галактики (Объекта), измеренная с помощью красного смещения пропорциональна расстоянию r до неё» - то есть .

Не правда ли очень схожи эти формулы? Как будет показано ниже - постоянная (параметр) Хаббла есть усреднённое значение относительной мощности всех Объектов во Вселенной, то есть, представляя собой среднюю относительную мощность Вселенной, в чем и заключается трудность её точного вычисления.

Однако в разные годы разные учёные получали много различных величин постоянной Хаббла. В 1929 - году величина постоянной Хаббла была 500. В 1931 году она была равна 550. В 1936 году она была равна 520 или 526. В 1950 году она была дана как 260, то есть значительно упала. В 1956 году она упала до 176 или 180. В 1958 году она упала, ещё дальше вниз, до 75, но в 1968 году она подпрыгнула обратно до 98. В 1972 году она, по большому счёту, простиралась от 50 вплоть до 130. Сегодня, постоянная Хаббла приняли как 55. Но и сейчас различные наблюдатели получают различные величины для постоянной Хаббла. Тамманн (Tammann) и Сандадж (Sandage) дают 55 плюс или минус 5. Абель (Abell)и Эстмонд (Eastmond) приходят к 47 плюс или минус 5. Затем Ван ден Берг (Van den Bergh) вычислил между 93 и 111. Хейдманн (Heidmann) для своей картины дал 100. Де Вакулеуре (de Vaucoulers) пришел к 100 плюс или минус 10. (Постоянная Хаббла выражается в километрах в секунду на мегапарсек).

Подведем предварительные итоги и ответим на ранее заданный вопрос

- «Как проявляются «новые» свойства пространства-времени; и от каких факторов они зависят»?

· Эти «новые» свойства пространства-времени начинают проявляться тогда, когда в какой-либо области пространства идёт энергетический процесс, то есть тело (Объект) излучает (или поглощает) энергию;

· Сторонний Наблюдатель «видит», что тело (Объект) начинает сжиматься, то есть уменьшается в объёме, а также уменьшается видимый поперечный размер тела d;

· Время прохождения сигнала ф от этого Объекта до Наблюдателя увеличилось;

· В спектре излучения Объекта появилось красное смещение;

· Сопоставляя два последних наблюдения - «увеличение времени прохождения сигнала» и «увеличение красного смещения» Наблюдатель делает вывод, что этот Объект «удалился» от него;

· Все эти вышеописанные свойства прямо пропорциональны относительной мощности энергетического процесса, проходящего в этой области пространства, то есть относительной мощности излучения Объекта и времени воздействия этого фактора .

Заметим, что все эти изменения «идут» с нарастающим итогом, накапливаясь и суммируясь. Само по себе эти изменения свойств пространства-времени столь незначительны, что только по прошествию длительного времени (миллионов и миллиардов лет) оказываются заметными они.

Кстати, этим и объясняется (способностью накапливаться и суммироваться) такой феномен как - «ускоренное расширение Вселенной». Выше были приведены следующие высказывания:

· Уменьшается видимый поперечный размер тела d;

· Время ф прохождения сигнала от Объекта до Наблюдателя увеличилось;

Как подсчитать эти изменения? Для этого из вышеприведённой формулы выразим.

Нам также известно, что .

Найдём отношение двух скоростей .

В Специальной Теории Относительности (СТО) есть формулы связывающие изменения времени интервалов прохождения сигнала от скорости движения , где коэффициент в - является отношением скорости движения V к скорости света с. .

Подставим значения z вместо в и получим следующее:

,

а если вместо r подставить выражение , тогда получим замечательную формулу,связывающую два измерения времени t и , где t - выступает как «возраст Объекта», а ф - временной интервал.

Кстати астроном Хельтон Арп (Halton Arp) в своих трудах высказывал следующее (но без какого либо математического обоснования):

· Что красное смещение не является проявлением эффекта Допплера;

· Что красное смещение связано с реальным физическим состоянием Объектов;

· А также в своей космологической модели Хельтон Арп прелагал брать в качестве входного параметра возраст галактики.

Quasars, Redshifts and Controversies by Halton Arp Interstellar Media Cambridge University Press, 1987.

Seeing Red: Redshifts, Cosmology and Academic Science by Halton Arp Apeiron, Montreal, 1999.

Соответственно приведем формулы для определения поперечного размера тела d:

и .

Проверка последних формул осложняется тем, что в астрономии, поперечные размеры тел практически не наблюдаются, а вычисляются косвенным путём.

Для обоснования правильности вывода данной формулы (то есть её проверки), давайте «взглянем» на эти «новые» свойства пространства-времени под другим «углом зрения». Что же получается? Объёмы уменьшаются, а время увеличивается. То есть здесь мы «видим» все признаки «деформированного» пространства, которое выступает по отношению к «обычному», «недеформированному» пространству как более плотная оптическая среда. Поясним, что коэффициент преломления n - есть отношение скорости движения света в вакууме к скорости движения в более плотной оптической среде.

Иными словами, в более плотной оптической среде свет движется медленнее, чем в вакууме. То есть, такое же расстояние свет в более плотной оптической среде преодолеет за более длительное время. А значит, мы можем коэффициент преломления представить как соотношение двух промежутков времени

,

где ф0 - промежуток времени, который бы потребовался свету, чтобы преодолеть какое-то определённое расстояние, если бы он (свет) двигался в вакууме. Тогда ф - будет в более плотной оптической среде.

А сейчас совершим небольшой исторический экскурс. «Вытащим на свет» тот триумфальный опыт, в котором английский астроном Артур Стенли Эддингтон наблюдал полное солнечное затмение в 1919 году и подтвердил правильность выводов Общей Теории Относительности (ОТО).

«… Одним из способов проверки выводов ОТО об искажении пространства-времени вблизи массивных тел является изучение отклонения светового луча, проходящего вблизи Солнца. Одну фотографию звёздного неба делают во время солнечного затмения, а другую через полгода этого же участка неба. Затем фотографии совмещают и определяют видимое смещение звёзд.

Были измерены смещения положений несколько сотен звёзд, и в среднем отклонение света оказалось равным 2". Общая Теория Относительности предсказывает для него значение 1,75"».

Этот опыт конечно же подтвердил правильность ОТО, но остались ещё 0,25" отклонений луча света, которые не нашли тогда своё объяснения, в то время, когда проводился сей эпохальный эксперимент. (Так вот, автор этой статьи со своей теорией, которую Вы уважаемый читатель, читаете в данный момент времени, со всей серьёзностью претендует на эти «премиальные» 0,25").

Вспомним так же из школьного курса физики, что коэффициент преломления также является отношением синуса угла падения к углу преломления.

Как нам найти эти углы? Будем считать, что на поверхности и непосредственно вблизи от неё у нашей ближайшей звезды, то бишь Солнца, находится это «деформированное» пространство, и луч света от той далёкой звезды, проходя непосредственно вблизи к поверхности Солнца, касательно к нему, то есть под углом 900. (Если луч света входил бы перпендикулярно к поверхности, то есть по нормали, то угол был бы равен 00 (нулю)). Входит, значит так, луч света под углом 900, а выходит под немного меньшим углом, чем 900. И эту разницу углов мы сейчас и подсчитаем. Синус угла 900, как нам известно, равен 1.

Тогда

Н¤ - относительная мощность нашего Солнца.

Н¤ = 2,141·10-211/сек

Дt¤ - время «жизни» Солнца.

Дt¤ = 3600Ч24Ч365Ч4,5·109 = 1,41912·1017 секунд.

б = 0,21Ѕ есть то самое искомое отклонение, которое ранее не находило своё объяснение.

А теперь покажем, как эти «вновь открытые» свойства пространства-времени «находят свое отражение» при наблюдении за Объектами во Вселенной. А для пущей наглядности, последующего повествования, изобретём такие термины как: - «горячие» и «холодные» Объекты.

«Холодными» Объектами, мы будем именовать Объекты, имеющие относительную мощность, подобное нашему Солнцу. А «горячими» Объектами, мы будем именовать объекты, имеющие относительную мощность, подобную квазарам, например квазару 3С273.

На примере нашего светила - Солнца, проделаем следующее: разделим численное значение светимости Солнца L в ваттах на массу Солнца M в килограммах, то есть найдём удельную мощность - N*. Как видно, значения этой удельной мощности небольшие - бытовые электронагревательные приборы имеют намного более высокие значения её. Эту удельную мощность можно сопоставить с мощностью, которую выделяют гниющие листья в кучах мусора, собранного после осеннего листопада.

Для сравнения, приведём характеристики одного хорошо известного Квазара (3C 273): масса - МQ ~ 108 масс Солнца, светимость - LQ ~ 1039 Ватт. Так же как и в примере выше, найдём его удельную мощность.

Далее, если значения удельной мощности умножить на множитель, равный обратному квадрату скорости света

равный

то получим значение относительной мощности Н

,

так как и ,

то размерность относительной мощности -

минус секунда

.

Удельная и относительная мощности различаются

только постоянным множителем .

Для Солнца относительная мощность Н,

для Квазара (3С 273) относительная мощность НQ.

А теперь, рассмотрим постоянную (или параметр) Хаббла. В среднем, постоянная Хаббла имеет численное значение:

.

Разделим километры/секунды на Мегапарсеки, получим

. Размерность - минус секунда.

Сопоставляя ранее полученные

значения относительной мощности для нашего Солнца, Квазара (3С 273) и постоянной Хаббла, можно смело предположить, что постоянная Хаббла, в своей глубинной сути, выражает среднюю относительную мощность Вселенной.

Так что же это такое - «среднее значение относительной мощности Вселенной»? Для этого проведём «поверхностные», прикидочные расчёты, которые, ни в коем случае, не нужно считать точными. Пусть х - количество «холодных» объектов во Вселенной, подобных нашему Солнцу, имеющих относительную мощность - Н. А у - количество «горячих» объектов во Вселенной, подобных Квазару (3С 273), имеющих относительную мощность НQ.

Составим пропорцию из этих значений:

.

Тогда постоянная Хаббла будет представлять собой среднее значение этой «смеси» «холодных» и «горячих» объектов.

Из вышеприведённой пропорции найдём численное соотношение между количеством объектов, подобных нашему Солнцу и объектов, подобных Квазару (3С 273).

Тогда

или , .

По этим предварительным подсчётам видно, что количество квазаров (и «горячих» объектов, подобных квазарам) во Вселенной должно составлять не менее 3% от всех объектов в ней. А астрономические наблюдения показывают, что таких объектов значительно меньше.

Тут в пору самим изобретать «Тёмную Массу». В чём же дело? Дело в том, что эти «горячие», а они же и «сверхмассивные» объекты, перестали быть видимыми»! Парадокс - объект излучает громадное количество энергии, а не видим! Как это понять! Чтобы объяснить этот парадокс используем такой метод как аналогию. Для этого приведём вывод формулы скорости «кажущегося» удаления V*. Для этого в Законе Хаббла, который показывает, что - «Лучевая скорость V* любой галактики (объекта) измеренная с помощью красного смещения пропорциональна расстоянию r до неё - то есть », заменим значение r на выражение cДt, то есть - и подставим в эту формулу, а вместо постоянной Хаббла подставим значения относительной мощности H, в итоге получим:

.

Выпишем также ещё одну формулу из школьного курса физики. Это известная простенькая формула, связующая значение скорости движения с ускорением этого тела

,

где V - скорость, - ускорение, а Дt -время.

Как нам, в нашем случае найти ускорение? Для этого умножим значение относительной мощности Н на множитель с (с - скорость света в вакууме) и получим то самое мнимое ускорение, с которым объект «удаляется» от наблюдателя.

,

где V* - лучевая скорость мнимого удаления объекта от наблюдателя,

мнимое ускорение.

Для нашей, уже известной, тройки эти значения будут следующие:

А теперь зададимся таким вопросом - сколько времени потребуется объекту «двигаться» с таким «ускорением» для достижения значения скорости света? Ведь достигнув скорости света, как мы знаем, этот объект станет недосягаемым для наблюдения, т. е. он «исчезнет» из «поля зрения».

Для нахождения значения времени - поделим значение скорости света на ускорение

 тогда

Как видно из расчетов, это время равно величине обратной относительной мощности. Для нашей «тройки» объектов произведём следующие подсчёты.

Внимательнее посмотрим на последнее выражение - ТХаббла. Перед нами ничто иное как «возраст» Вселенной, вычисленный исходя из данных гипотезы «Большого Взрыва»! Далее, для нашей тройки объектов найдём «горизонт видимости» D, для этого умножим значение времени Т на скорость света в вакууме - с. Снова взглянем на последнее выражение - DХаббла. Это «протяжённость» Вселенной - согласно гипотезе «Большого Взрыва»!

Анализируя эти значения, можно предположить, что если величина «горизонта видимости» меньше, чем значения «горизонта видимости» для Вселенной, то такой объект не «видим», или становится «невидимым»! Парадоксально! Представьте себе, есть сверхмощный и сверхмассивный «горячий» объект, который излучает огромное количество энергии, и этот объект становиться «невидимым»! А сравнительно небольшие и «холодные» объекты никуда не «исчезают»! Ниже представлено одно из («шуточных» доказательств смотрите приложение #6) А те немногочисленные квазары, которые ещё продолжают открывать, как раз и наблюдаются на границе видимой части Вселенной, поэтому нам видна только её «холодная» ограниченная часть. Но это ещё не всё. Свет, то есть излучение объектов Вселенной, оставшейся за «горизонтом видимости», всё же нам доступен. Фотоны, в силу своих квантовых свойств, преодолевают этот барьер - «горизонт видимости». Реликтовое излучение и есть «свет» той Вселенной, прорвавшегося через «горизонт видимости». А пока этот эффект ждёт своих открывателей.

Для дальнейшего объяснения нам потребуется несколько формул, для вывода которых используем такой метод как аналогию. Для этого используем из школьного курса физики формулы ускоренного движения тела.

и ,

где V - скорость,

б - ускорение,

R0 - первоначальное удаление,

S - пройденное расстояние,

t - промежуток времени движения.

Преобразуем эти формулы так, чтобы в них присутствовали скорость и ускорение (они нам доступны для измерения).

.

Выше было показано, как найти мнимое ускорение.

; .

Тогда получим на комплексной плоскости

- где «удаление» объекта то есть его перемещение в мнимом направлении по вертикали.

S - наблюдаемое расстояние.

R0 - первоначальное удаление объекта от наблюдателя (действительное расстояние)

.

А сейчас проделаем «мысленный» эксперимент # 1. Целью, которого будет показ, как возникает иллюзия «расслоения Вселенной». Ведь почему такие сверхмощные Источники Энергии как квазары «наблюдаются» на краю «видимой» части Вселенной, к тому же «удаляющимся» от нас с гигантскими скоростями?

Почему же их (квазаров) нет поблизости? Ведь космологический принцип гласит, что Вселенная однородна и изотропна. Откуда же такое «расслоение», неоднородность появляется?

«Мысленный» эксперимент # 1. Поместим Наблюдателя в центре. Вокруг него, на каком-то одинаковом расстоянии R1 = R0 (Действительном расстоянии) разместим «горячие» объекты, сверхмощные Источники Энергии (на схеме они обозначены под номерами # 1) на дальнем плане, пусть на удвоенном расстоянии R2 =2R0 находятся «холодные» объекты (на схеме эти объекты обозначены под номерами # 2). Тогда по истечению какого-то продолжительного времени, пространство-время вокруг всех этих объектов изменится. В окрестностях «горячих» объектов произойдут бульшие изменения, нежели вокруг «холодных» объектов. То есть «горячие» объекты «удаляются», как мы выяснили раньше, значительнее «дальше», нежели их «холодные» «соседи». Наш Наблюдатель «увидит» следующее: «холодные» объекты «окажутся» на переднем плане, а «горячие» - на заднем плане. Так как Н1 > Н2, то V1* > V2*, значит S*1 > S*2, следует S1 > S2 . Наблюдаемое расстояние S1 больше наблюдаемого расстояния S2 . По истечению еще какого-то продолжительного времени, наш Наблюдатель не обнаружит «горячих» объектов, а затем очередь «скрыться» подойдёт и «холодным» объектам. Вот оно объяснение тому, почему квазары и другие «горячие» Источники Энергии наблюдаются на краю видимой части Вселенной!

Картина, которая представляется Наблюдателю через некоторое время.

А теперь проделаем еще один «мысленный» эксперимент # 2, целью которого является попытка дать объяснение аномальному красному смещению из наблюдений Хельтона Арпа,

- «который сообщает, что нашел Объект с большим красным смещением в непосредственной близости от другого, имеющего малое красное смещение. Согласно стандартной теории расширяющейся Вселенной, Объект с малым красным смещением должен быть относительно ближе к нам, а Объект с большим красным смещением дальше. Таким образом, два объекта, находящиеся близко к друг к другу, должны иметь примерно одинаковые красные смещения. Однако Арп приводит следующий пример: Спиральная Галактика NGC7603 связана с соседней галактикой при помощи светящегося моста, и, тем не менее соседняя галактика имеет красное смещение на 8000 километров в секунду больше, чем спиральная галактика. Если судить по разнице их красных смещений, галактики должны быть в значительных расстояниях друг от друга, определенно, соседняя галактика должна находиться на 478 миллионов световых лет дальше - уже странно, ведь две галактики достаточно близки для физического контакта. Сравнения ради, наша Галактика отстоит от ближайшей «соседки», галактики Андромеды М31 (NGC224), всего на 2,9 миллиона световых лет. Вот еще одно спорное открытие Арпа: квазар Makarian 205, вблизи спиральной галактики NGC4319 визуально связан с галактикой посредством светящегося моста. Галактика имеет красное смещение 1 700 километров в секунду, соответствующее расстоянию около 107 миллионов световых лет. Квазар имеет красное смещение 21 000 километров в секунду, который должен означать, что он находится на расстоянии 1,24 миллиарда световых лет. Но Арп предположил, что объекты определенно связаны. (For example, the disturbed galaxy NGC4319 and the nearby quasar Makarian 205 have very different redshifts (cz = 1,700 and 21,000 respectively), get anyone can see from the photographs that they are connected. Thus the quasar is close to the galaxy in space, not at its redshift distance according to the Hubble law. Despite much criticism, this result, which plainly contradicts conventional assumptions, has been confirmed by several independent lines of evidence».

Для объяснения, применим ту же схему, состоящую из Наблюдателя, «горячего» и «холодного» объектов. Раз так, что эти две галактики соединены светящимся мостом, то есть находятся в физическом контакте, то по всей видимости они находятся от нас (Наблюдателя) на одном и том же Действительном расстоянии. И повторяя все вышеприведенные суждения - Наблюдатель, через какое-то продолжительное время увидит следующую картину, что эти две галактики удалены друг от друга на значительном расстоянии. Точно такой же вывод можно предложить в качестве объяснения наблюдаемой картины - галактики NGC4319 и квазара Makarian 205.

Эти примеры, со всей очевидностью, показывают различия Наблюдаемого и Действительного расстояний от Объекта до Наблюдателя. Целью написания этой статьи и была необходимость устранения путаницы между двумя этими расстояниями. О том, как «подмена», Действительного расстояния Наблюдаемым, привела к появлению иллюзии «нехватки» материи, то есть к гипотезе «Тёмной Массы» и пойдёт дальнейшее повествование. Чтобы понять суть проблемы, давайте вернёмся к предыстории её появления. Как ранее мы отмечали, что превышение Наблюдаемого расстояния над Действительным, начинает сказываться только в Межгалактических масштабах. Кстати, там, то есть, в этих же межгалактических масштабах. Фриц Цвикки (1933) (Fritz Zwicky) «нашел» свою «Тёмную Массу», а Мордехай Мильгром (1987) предложил вводить поправки к закону Ньютона.

Многие годы учёные были в большом затруднении в объяснении динамики движения галактик в терминах закона гравитации. Ян Оорт (Jan Oort) (1933) заметил, что звёзды нашей галактики, движутся слишком быстро, для того, чтобы взаимное притяжение не позволило им разлетаться. Фриц Цвикки (Fritz Zwicky) и Синклер Смит (Sinclair Smith) измеряли скорости галактик в скоплении в созвездиях Волосы Вероники и Девы. Согласно орбите, полученной из предполагаемых скоростей, галактики должны быть намного более массивными. Для объяснения отсутствующей массы тел, не принося в жертву законы гравитации, астрономы предполагают существование громадной невидимой тёмной материи. Некоторые говорят, что 90% массы Вселенной невидима.

Фриц Цвикки (1933) (Fritz Zwicky) изучал вращение отдаленной галактики вокруг скопления других галактик. Упрощенно эту систему, в которой удаленная галактика вращается вокруг центра масс скопления других галактик, можно свести к Кеплеровой задаче, в которой одно тело (Объект) М2 вращается вокруг более массивного тела М1. Fин - центробежная сила инерции движения по окружности малого тела массой М2 вокруг массивного тела М1, уравновешивается силой их взаимного притяжения Fгр - по закону Ньютона.

; ;

Где G - гравитационная постоянная, R - расстояние (Действительное) между этими двумя телами, V - скорость движения тела М2.

В своих наблюдениях Фриц Цвикки обнаружил, что эти две силы не равны (как бы сказали бухгалтеры - не сошелся баланс - дебет с кредитом). В чем проблема? И как её решать? Ранее мы показали, что значение Наблюдаемого расстояния (а только его мы и можем наблюдать) представляет собой комплексную величину, что и породило эту проблему, но в то же время в ней содержится ключ к её решению. В этих двух формулах

;

в знаменателе присутствует значение расстояние R. А как ранее мы намекали, что всё дело в том, что произошла «подмена» Действительного - R расстояния - Наблюдаемым. - S расстоянием, которое всегда заведомо больше. Если в эти формулы подставить вместо значений Действительного расстояния - R , значения Наблюдаемого расстояния - S, то для баланса сил в числителе также нужно будет увеличивать значение масс М1.

.

А где эту дополнительную массу взять? Эти значения масс М1 и М2 находятся из диаграммы «Светимость - Масса», из которой сверх того больше, чем наблюдается, то есть светится, ничего дополнительно взять нельзя. Вот тогда-то и появляется так называемый «дефицит светящегося вещества» - проблема «Тёмной Массы», которая, как, оказалось, обладает удивительными свойствами - сама не наблюдается, но гравитационно взаимодействует со всеми Объектами во Вселенной.

Дополним наш рисунок, поместим Наблюдателя, а от него к объектам М1 и М2 проведём отрезки Действительных расстояний - R1 и R2 .

А теперь представим, что плоскость этого рисунка - R, представляет собой наше Действительное трёхмерное пространство. Перпендикулярно плоскости этого рисунка будут располагаться мнимые направления перемещений - расстояний «удаления».

Проведем комплексную плоскость перпендикулярно плоскости этого рисунка через точку О, в которой находится Наблюдатель и точку Р1, в которой располагается Объект М1. А теперь повторим все те доводы, которые мы делали для подобных построений - то есть - «…вследствие того, что Объект излучает энергию - вокруг этого Объекта меняются свойства пространства - времени - и так далее…». В этой комплексной плоскости Q1, перпендикулярно действительной плоскости R из точки Р1 проведём перпендикуляр - отрезок - мнимого перемещения объекта М1.

Соединим точку О с точкой - получим таким образом, Наблюдаемое расстояние S1. Далее, проведем дугу от точки Р*1 с центром в точке О и радиусом равным расстоянию S1 до пересечения этой дуги с действительной плоскостью R, таким образом, найдём положение точки . Тот же самый порядок действий выполним и с Объектом М2, таким образом, найдём положение точки Р'2. А теперь между точками Р'1 и Р'2 проведем отрезок который будет представлять собой Наблюдаемое расстояние между Объектами М1 и М2. Как мы видим на рисунке, со всей очевидностью, что . Наблюдаемое расстояние больше Действительного. Снова повторим, что «дефицит светящегося вещества», то есть - проблема «Тёмной Массы» произошла вследствие «подмены» Действительного расстояния Наблюдаемым. Из-за проявления этих «новых» свойств пространства-времени - все размеры во Вселенной (в межгалактических масштабах) оказались завышенными. Встает закономерный вопрос - «Как теперь можно относиться к данным, полученным в ходе наблюдений? Можно ли «верить глазам своим»? Можно ли доверять значениям расстояний, полученных на основании красного смещения? Ответим однозначно - «Можно, но с учётом поправок.» Для решения этой проблемы, в качестве «наглядного пособия», снова приведём наш «треугольник»

,

где (снова повторим) S - Наблюдаемое расстояние.

R0 - Действительное расстояние,

S* - мнимое перемещение, расстояние «удаления».

Найдем R0, .

Выше мы приводили формулы для вычислений S* - мнимого перемещения, расстояния «удаления».

А само Наблюдаемое расстояние S - найдем как

,

где Н - относительная мощность,

с - скорость света,

V* - лучевая скорость.

Тогда Действительное расстояние R0 будет

 или

Выше было показано, что Лучевая скорость прямо пропорционально зависит от «возраста» Объекта , тогда эту формулу можно представить как

.

Анализируя эти формулы, можно прийти к следующим замечаниям (в рамках гипотезы «Расширяющейся Вселенной»), что превышение, Наблюдаемого расстояния Объекта над его Действительным расстоянием, увеличивается с возрастанием Лучевой скорости этого Объекта или по мере «старения» этого Объекта. Представленная поправка позволяет точнее определять, с учетом «индивидуальных особенностей» Объекта - его относительной мощности, расстояние до Объектов во Вселенной; нежели Закон Хаббла, используемый в гипотезе Расширения Вселенной», в котором постоянная Хаббла НХаббла - являлась усреднённым значением относительной мощности Вселенной, что и приводило к появлению иллюзии нехватки материи (гипотеза «Тёмная Масса») и другим «несуразицам» (аномальные наблюдения Хельтона Арпа).

А сейчас рассмотрим существующие в Космологии гипотезы. Для того чтобы обосновывать или опровергать те или иные гипотезы, приведём общеизвестные факты, на основании которых и будут строиться доводы в пользу той или иной гипотезы.

Эти факты следующие:

· В спектрах излучения Объектов во Вселенной присутствует красное смещение;

· Это красное смещение увеличивается со временем;

· Найдено микроволновое излучение, которое в концепции расширяющейся Вселенной, трактуется как остаточное «реликтовое» излучение.

В настоящее время имеются три объяснения феномену красного смещения:

1. существует гипотеза «старения» фотонов. Согласно ей - фотоны, многократно поглощаясь и излучаясь, преодолевая гигантские расстояния во Вселенной, «продираясь» сквозь облака межзвездной пыли и атомарного водорода - «обтрёпываются», то есть теряют часть энергии и вследствие всего этого «краснеют» и «стареют». Согласно этим представлениям, чем больше времени существует фотон, «летя» к нам через просторы Вселенной, тем «старее» и «краснее» он становится.

2. Следующее объяснение происхождения красного смещения - это общеизвестная гипотеза «Большого Взрыва». Красное смещение интерпретируется как проявление эффекта Допплера.

3. Автор выдвигает третье объяснение происхождению красного смещения. Красное смещение является внутренним свойство объектов излучения и причиной его является ранее неисследованное свойство пространства - времени, изучению которого посвящена данная статья.

Выскажем критические замечания по поводу гипотезы «Старения Фотонов». Французский астрофизик Жан Пьер Вигер (Jean Pierre Vigier) из института Генри Пуанкаре (Institute Henri Poincare) предложил, что существует некий сорт гипотетических частиц в межгалактическом пространстве, которые взаимодействуют со светом таким способом, что эти частицы отбирают часть энергии света.

· Если бы тот сорт гипотетических частиц, на которые ссылается Жан Пьер Вигер, которые отбирали энергию у фотонов света, существовал бы, тогда согласно

· законам Термодинамики - возрастала бы энтропия и это привело бы к «тепловой смерти» Вселенной.

· Согласно канонам квантовой механики - электромагнитное излучение испускается и поглощается порциями - квантами. Фотон как квант энергии испускается и поглощается полностью, то есть целиком и без всяких «остатков». (Уменьшается интенсивность излучения, но не длина волны (частота)). А значит он (фотон, квант электромагнитного излучения) неделим, а следовательно, не имеет внутренней структуры. Поэтому в нём (фотоне) нет тех «частей», которые могли бы отделяться от него.

· В 4х-мерном псевдоевклидовом пространстве - времени Минковского, на котором строится Специальная Теория Относительности (СТО), фотоны распространяются по 4х-мерным изотропным. Движение по этим изотропным, согласно свойств этого пространства-времени, происходит мгновенно, вне времени. А значит, у фотона нет той «бездны» времени, за которую он может «постареть» и «покраснеть».

· Изменение частоты излучения - есть такой хорошо изученный эффект в нелинейной оптике, показывающий проявление квантовых свойств фотонов. Этот эффект проявляется, например, при взаимодействии лазерного когерентного излучения с веществом, при этом возникают дополнительные линии в спектрах излучения, но не само красное смещение. Наблюдаются также изменение направления луча излучения.

· В рамках гипотезы «старения» фотонов нельзя найти объяснение тому, почему красное смещение возрастает со временем, а также объяснить те аномальные наблюдения Хельтона Арпа.

А сейчас, давайте, перейдём к гипотезе «Расширения Вселенной».

В своём основании эта теория предполагает, что в начале (или до начала, если хотите) вся материя во Вселенной была сконцентрирована внутри ничтожно малого объёма бесконечно большой температуры и давления. Затем, согласно сценарию, она взорвалась с чудовищной силой. Этот взрыв породил перегретый ионизированный газ, или плазму. Эта плазма однородно расширялась, пока не остыла до такой степени, что превратилась в обычный газ. Внутри этого охлаждающегося облака расширяющегося газа сформировались галактики, и внутри галактик рождались поколения звёзд. Затем вокруг звёзд сформировались планеты, так же как и наша Земля.

А теперь, давайте ретроспективно вернёмся к тем «поворотным» пунктам развития естествознания, где научная мысль «сделала» неверное направление, которое сейчас со всей остротой проявилось как тупиковое. Бегло расскажем, как формировалась концепция расширяющейся Вселенной.

В 1913 году Американский астроном Весто Мелвин Слифер (Vesto Melvin Slipher) начал изучать спектры света, проходящие из десятка известных туманностей, и заметил, что в спектрах галактик, линии определённых элементов были смещены в направлении красного конца спектра. Слифер объяснил красное смещение эффектом Допплера и решил, что галактики должны удаляться от нас. Следующий шаг, ведущий к убеждению в расширении Вселенной, был сделан в 1917 году, когда Эйнштейн опубликовал свою теорию Относительности. Согласно теории Эйнштейна, существует множество форм, которое может принимать пространство. Одна из них - замкнутое пространство без границ, похожее на поверхность сферы; другая - отрицательно искривлённое пространство, которое бесконечно простирается во всех направлениях. Сам Эйнштейн думал, что Вселенная статична, и он приспособил своё уравнение для этого. Но почти в то же время, датский астроном Вильям де Ситтер (Willem de Sitter) нашёл решение уравнения Эйнштейна, которое предсказывало быстрое расширение Вселенной. Такая геометрия пространства должна изменятся со временем.

Работа де Ситтера вызвала интерес среди астрономов всего мира. Среди них был Эдвин Хаббл (Edwin Hubble). Он присутствовал на конференции Американского Астрономического Общества (American Astronomical Society) в 1914 году, когда Слифер докладывал о своих оригинальных находках в движении галактик.

В 1928 году в обсерватории Маунт Вильсон (Mt. Wilson) Хаббл взялся за работу в попытке соединить теорию де Ситтера о расширяющейся Вселенной и наблюдений Слифера удаляющихся галактик.

Хаббл рассуждал примерно так: - «в расширяющейся Вселенной, вы должны ожидать удаление галактик друг от друга. И, более далёкие галактики будут удаляться друг от друга быстрее. Это должно означать, что из любой точки, включая Землю, наблюдатель должен видеть, что все другие галактики удаляются от него, и, в среднем, более далёкие галактики должны двигаться быстрее…». Он наблюдал, что в спектрах большинства галактик имеет место красное смещение, и галактики наибольших расстояниях от нас имеют бульшее красное смещение. Хаббл обосновал эту пропорциональную зависимость между расстоянием до галактики и степенью красного смещения в их спектре, известную сейчас как закон Хаббла.

Возникает, конечно, очень трудный и неприятный вопрос: - «Как же Хаббл мог узнать, насколько удалена от нас каждая данная галактика»? Это действительно очень трудный вопрос для Хаббла и до сих пор остается трудным для современных астрономов. В конце концов, не существует измерительной линейки, которая могла достичь звёзд. (Одной из заявленной целей написания этой статьи и была попытка «разобраться» с расстояниями).

Вернёмся к тому пункту, когда в 1913 году Весто Мелвин Слифер взял в качестве интерпретации найденных им красных смещений галактик эффект Допплера. В этой работе, мы показали, что подавляющее большинство красных смещений являются внутренним свойством излучения Объектов и не связано со скоростями движения. А эффект Допплера подразумевает наличие настоящего, не мнимого движения каких-либо Объектов между собой. Если движения реальны, а не мнимые, то мы сталкиваемся с фундаментальной проблемой - нарушением Законов сохранения. (В приложении #7 даны некие вычисления «отсутствующей мощности», которой «не хватает» для поддержания устойчивости Вселенной, исходя из представлений концепции расширяющейся Вселенной.) Гипотеза «Расширяющаяся Вселенная» столкнулась с этим, и для так сказать «ремонта» была придумана «заплатка» - гипотеза «Тёмной Энергии». А теперь, примем от противного (есть в математике такой способ доказательства), что все движения «удаления» реальны, а не мнимые. И посмотрим, что из всего этого получиться. Объекты во Вселенной (галактики, звезды, квазары, планеты и т.д.) обладают массой (реальной) и связаны между собой силами взаимного притяжения (по закону Ньютона), то есть находятся во всемирном Вселенском едином гравитационном поле. Сами эти Объекты играют «роль» зарядов в этом поле. Как мы сказали выше, движение «удаления» реальны, то есть эти «заряды» разносятся друг от друга (Вселенная то расширяется, как мы наблюдаем, галактики же разбегаются друг от друга), с различными скоростями (а по последним данным даже ускоренно). Так вот в физике известно, что для разведения зарядов друг от друга в потенциальном поле, в котором они находятся, нужно совершить работу. И нет, никакой принципиальной разницы в том, что эти заряды электрические и находятся в электрическом поле, или это гравитационные заряды, которые находятся в гравитационном поле. Всё равно нужно совершить работу. Пространственные масштабы и величины полей и зарядов не отметают необходимость совершения работы. Но для совершения работы нужна энергия! Откуда взять необходимую энергию для выполнения этой работы по разведению зарядов друг от друга? Где её источник? А иначе Закон Сохранения Энергии не будет выполняться! (Соблюдение Законов Сохранения и является той гранью, которая отделяет развитие научной мысли от мифотворчества).