Эффект Допплера и природа космологического красного смещения

,

что в целом не противоречит существующим оценкам величин соответствующих параметров. Например, если масса покоя протона составляет , то его радиус должен быть равен (при условии что ), хотя по официальным данным, исходя из комптоновской длины волны, он на порядок меньше:

что может быть связано с особенностями неизвестной нам пока внутренней структуры данной частицы.

С другой стороны, стремление пространства к расширению путем «выдавливания» из себя элементарных частиц вещества при равенстве говорит о том, что площадь расширяющейся сферы видимой части Вселенной должна быть равна площади поверхности вещества, т.е. его элементарных частиц. Отсюда можно рассчитать количество вещества, находящегося в пределах видимой части Вселенной, и плотность его распределения в пространстве по количеству элементарных частиц вещества на данный момент времени.

В частности, площадь сферы видимой части Вселенной в настоящее время, т.е. при современной скорости света, равна:

Тогда, если площадь поверхности одной частицы вещества (любой массы) составляет то количество элементарных частиц вещества в пределах видимой части Вселенной равно:

Следовательно, масса вещества (или масса всего количества элементарных частиц) определяется выражением . Отсюда плотность распределения вещества в пространстве составит:

Понятно, что масса вещества относится к видимой части Вселенной, а плотность распределения вещества в пространстве можно распространить на всю Вселенную. Как видим, масса и плотность распределения вещества численно равны соответствующим параметрам пространства, что можно рассматривать как результат симметричного разделения первичной материи на вещества и пространство.

В свете изложенного, реликтовое излучение, интенсивность которого в некотором диапазоне частот одинакова во всех направлениях звездного неба и факт обнаружения которого считается главным аргументом в пользу гипотезы о некогда произошедшем большом взрыве (по причине того, что спектр этого излучения напоминает спектр излучения абсолютно черного тела, каким, по мнению космологов, должна была быть наша Вселенная в первые мгновения после своего рождения), можно рассматривать как результирующий эффект от излучения газообразной оболочки примитивного вещества, по-видимому, того же водорода, примыкающей к краю видимой части Вселенной. Это предположение основано на следующих соображениях.

Известно, что в спектрах звезд и относительно близких квазаров наиболее интенсивной является резонансная линия водорода Lб (Лайман-альфа) с длиной волны 1216 Е. Эта же линия присутствует и в спектрах поглощения межгалактического газа. Если эта линия соответствует максимуму реликтового излучения с длиной волны около , как и в спектре абсолютно черного тела, то область зарождения данного излучения должна иметь величину красного смещения:

При такой величине красного смещения скорость света на момент формирования реликтового излучения составляла:

условный возраст Вселенной был миллионов лет, а плотность пространства составляла .

Все другие серии водорода располагаются в длинноволновом участке спектра, вплоть до 10 см для основной линии 123718 Е серия Хэмпфри, что полностью соответствует диапазону волн реликтового излучения.

Очевидно, что со временем длина волн фонового излучения будет расти пропорционально увеличению скорости света и радиуса видимой части Вселенной. Таким образом, «шелест» реликтового излучения, по очень удачному определению этого явления американским астрономом Стивеном Мараном, отражает завершающую стадию формирования вещества на окраинах расширяющегося объема видимой части Вселенной, где это вещество по неизвестным нам причинам начинает взаимодействовать с пространством, и результат этого взаимодействия мы обнаруживаем в настоящее время. Установленное недавно явление анизотропии реликтового излучения, свидетельствует, по-видимому, о существовании в «доисторическую» эпоху Вселенной бесконечного количества доменов, «раскрытие» которых начиналось при различных плотностях пространства и с различными начальными скоростями распространения электромагнитных волн. При этом каждый новый домен «открывался» в соответствии с теми параметрами скорости света и плотности пространства, которые уже были достигнуты в соседних, более зрелых, доменах.

Возвращаясь к вопросу о природе красного смещения, заметим, что все три уравнения (4), (5) и (6), каждое из которых отражает однотипный характер течения соответствующих процессов во Вселенной, связаны между собой одним и тем же параметром - величиной космологического красного смещения:

Таким образом, физический смысл этого параметра (величину которого можно, что называется, «пощупать» - измерить на фотопластинке) состоит в том, что он отражает степень приращения скорости света, частоты излучения и скорости увеличения удельного объема пространства (за время прохождения светового сигнала до Земли) относительно исходных величин на момент отрыва светового сигнала от наблюдаемого нами космического объекта.

Уравнение распространения света в условиях ускоренного прохождения светового сигнала в пространстве от наблюдаемого объекта до Земли, при заданной частоте излучения, имеет следующий вид:

Заменив gt на , в соответствии с уравнением (4), получим , где - частота на приёмнике, что аналогично уравнению распространения света в случае удаления источника излучения от неподвижного наблюдателя при современной скорости света, т.е.:

Однако физический смысл этого уравнения в данном случае другой: здесь обратная зависимость между н и (или z) обусловлена не опосредованным уменьшением частоты излучения н в результате удаления источника излучения от наблюдателя, а естественным «омоложением» процесса генерации этого излучения и самого пространства по мере увеличения расстояния между наблюдателем (в данном случае Землей) и объектом его наблюдения (далекими от нас галактиками) - меньшими величинами н и с в более ранние эпохи существования Вселенной, внешний облик звездных скоплений которых (этих эпох) мы наблюдаем в настоящее время в виде дошедших до Земли через многие миллионы лет картинок звездного неба. Это же уравнение позволяет проверить достоверность наших рассуждений, в дополнение к рассмотренной выше зависимости (5), путем сравнения расчетных и замеренных частот излучения для конкретных длин волн в любой области z. Измеренная частота должна быть равна (понятно, что в каждом случае необходимо вводить соответствующие поправки на влияние гравитационного поля Земли):

Другой способ проверки предполагаемой модели устройства Вселенной заключается в определении расстояния до какого-нибудь источника излучения независимым способом и сравнении полученного результата с расчетной величиной:

Итогом наших размышлений о возможных причинах космологического красного смещения является следующее уравнение соотношений свойств вещества и пространства во времени:

в котором свойства всех трех субстанций Вселенной - вещества, пространства и времени - связаны в единое целое посредством соответствующих параметров - частоты излучения v, лучевой скорости распространения этого излучения с, скорости увеличения удельного объема пространства W и красного смещения z. Величина последнего отражает, с одной стороны, условный возраст Вселенной на момент отрыва светового сигнала от наблюдаемого нами объекта:

а с дугой стороны - длительность прохождения этого сигнала до Земли:

Изложенные выше представления об эволюции фундаментальных свойств вещества и пространства во времени позволяют дополнить физический смысл некоторых понятий новым содержанием. В частности, оказывается, что известное уравнение Планка для энергии фотона справедливо лишь на конкретный момент времени в истории Вселенной. Если это уравнение переписать в виде энергии электромагнитной волны, генерируемой одним атомом вещества, то получим прямую зависимость данной энергии от возраста Вселенной:

где h - постоянная Планка, g - постоянная Хаббла, с - скорость света на данный момент времени, t - условный возраст Вселенной, а множитель - скорость приращения энергии излучения для конкретной длины волны. При этом следует иметь в виду то обстоятельство, что увеличение энергии происходит не во время движения волны в пространстве, а в процессе ее генерации веществом, т.е. каждый новый акт излучения несет в себе большую энергию относительно предыдущего. Соответствующий рост энергии следует ожидать и в процессе поглощения электромагнитного излучения веществом. Это означает, что с течением времени вещество способно поглощать всё большее количество энергии на всех частотах. Изменение величины энергии излучения (поглощения) во времени подчинено той же зависимости, с которой изменяются скорость света, частота излучения и скорость увеличения удельного объема пространства:

где - скорость приращения количества испускаемой или поглощаемой одним атомом вещества энергии на конкретной длине волны, а t - некоторый промежуток времени между интересующими нас событиями. Относительное приращение энергии с течением времени определяется, как и в случае со скоростью света с, W и v, величиной красного смещения:

В рамках предполагаемой модели устройства Вселенной, так называемый фотометрический парадокс, который был сформулирован в 1744 г. Ж. Шезо в Швейцарии, а позже в 1826 г. Г. Ольберсом в Германии [1], можно объяснить следующим образом. При ускоряющихся во времени процессах генерации электромагнитных импульсов веществом и передачи их на расстояние, свет от очень далеких источников излучения, который по природе своей является менее частотным, чем тот, к которому мы привыкли, пройдя приличное расстояние за не менее приличный промежуток времени, оказывается смещенным в длинноволновый диапазон спектра и не воспринимается нашими органами зрения. Поэтому далее определенного горизонта, с «критической» для нашего зрения частотой излучения, мы ничего не видим, что и позволяет нам различать только ближайшие к Земле звезды на темном фоне ночного неба.

Однако главной причиной фотометрического парадокса, по-моему, является то обстоятельство, что наблюдаемая интенсивность свечения любого источника излучения убывает пропорционально квадрату расстояния от него. Физический смысл этого явления заключается в том, что интенсивность свечения объекта на расстоянии R от него определяется «количеством» света, приходящегося на единицу площади той сферы пространства (4рR²), где находится наблюдатель. В астрофотометрии это понятие носит название освещенности. Поэтому чем больше радиус сферы, на которой находится наблюдатель, - тем меньше «плотность света» на ее поверхности и тем менее ярким выглядит объект.

В заключение несколько слов о границах Вселенной. С точки зрения официальной науки этот вопрос решается исходя из предположения о том, что размеры Вселенной ограничены ее гравитационным радиусом и, следовательно, конечны. «Утверждение о конечности размеров Вселенной, которое при определенных условиях следует из общей теории относительности, означает, что все физические процессы замкнуты в конечном объеме и не выходят «наружу». В частности, лучи света не в состоянии покинуть этот объем» [3 стр. 194]. В этом контексте возникает естественный вопрос: а что же находится за пределами гравитационного радиуса, если там нет ни вещества, ни пространства? Официальная наука этот вопрос вообще не рассматривает.

С нашей точки зрения вопрос о границах Вселенной бессмыслен, поскольку Вселенная бесконечна. Тот объем пространства, который доступен наблюдению из любой точки Вселенной, в том числе и с Земли, и который мы обозначили как видимую часть Вселенной, ограничен примерно 14 миллиардами световых лет с учетом ускоренного распространения света в пространстве. С большего расстояния относительно Земли или какой-либо другой точки наблюдения световые сигналы не поступают в силу того, что в то время не было ни пространства, в котором эти сигналы могли бы распространяться, ни вещества, которое генерировало бы эти сигналы. Было НЕЧТО, что можно назвать первичной материей.

Заключение

На мой взгляд, целесообразно признать, что наблюдаемая нами Вселенная является саморазвивающейся системой, своеобразным генетически единым тандемом пространства и вещества, фундаментальные свойства которых - частота возбуждаемого веществом электромагнитного излучения и скорость распространения этого излучения в пространстве - имеют одно и то же ускорение, численно равное постоянной Хаббла. Движущей силой этого тандема является естественный, ускоряющийся во времени, процесс эволюции материального мира. Ключом к пониманию этого процесса служит гравитационная постоянная G, действительный физический смысл которой предстоит еще раскрыть. Формально же эту константу можно рассматривать, с одной стороны, как ускорение процесса увеличения удельного объема пространства, а с другой - как ускорение процесса сокращения удельного объема находящегося в этом пространстве вещества.

Литература

1. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие / Под. ред. В.В. Иванова. М.: Едиториал УРСС, 2001. С. 544.

2. Рофман В.М. К вопросу о существовании абсолютного верхнего предела скорости материальных частиц. Критика классических физических представлений. - «Самиздат», г. Темиртау, 1990.

3. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. С. 432.

Размещено на Allbest.ru