Парадоксы космологии Большого Взрыва

Сообщение №7883 от Петров В.В. 21 ноября 2002 г. 20:44
Тема: Парадоксы космологии Большого Взрыва

В.В.ПЕТРОВ

ПАРАДОКСЫ КОСМОЛОГИИ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА

В статье рассматриваются космологические парадоксы, выдвинутые против возможности существования Вселенной, бесконечной в пространстве и во времени. Указывается, что эти парадоксы возникают именно в конечной Вселенной, исключая тем самым возможность существования такой Вселенной.

В основе космологии Большого взрыва лежит несколько априорных предположений, основным из которых является предположении о конечности Вселенной: Вселенная конечна, но безгранична; конечна в том смысле, что и размеры Вселенной в любой момент времени, и количества вещества в ней могут быть выражены какими-то, пусть и очень большими числами.
Известно, что основные возражения против возможности существования бесконечной во времени и пространстве Вселенной заключаются в следующем:
1. "В 1744 г. швейцарский астроном Ж.Ф.Шезо первым усомнился в правильности представления о бесконечной Вселенной: если количество звезд во Вселенной бесконечно, то почему все небо не сверкает, как поверхность единой звезды? Почему небо темное? Почему звезды разделены темными промежутками?" (И.А.Климишин. Релятивистская астрономия. Москва, Наука, 1983). Как полагают, такое же возражение против модели бесконечной Вселенной выдвинул немецкий философ Г. Олберс в 1823 г. "Контраргумент Олберса состоял в том, что свет, идущий к нам от далеких звезд, должен ослабляться из-за поглощения в находящемся на его пути веществе. Но в таком случае само это вещество должно нагреться и ярко светиться, как звезды". (С.Хокинг. От большого взрыва до черных дыр. Москва, "Мир", 1990). Однако так оно и есть в действительности! Согласно современным представлениям, вакуум не есть "ничто", но представляет собой "нечто", обладающее вполне реальными физическими свойствами. Тогда почему не предположить, что свет взаимодействует с этим "нечто" таким образом, что каждый фотон света при движении в этом "нечто" теряет энергию пропорционально пройденному им расстоянию, вследствие чего излучение фотона смещается в красную часть спектра. Естественно, что поглощение вакуумом энергии фотонов сопровождается повышением температуры вакуума, вследствие чего вакуум становится источником вторичного излучения, которое можно назвать фоновым. Когда расстояние от Земли до излучающего объекта - звезды, галактики - достигает некоторого предельного значения, излучение от этого объекта получает настолько большое красное смещение, что сливается с фоновым излучением вакуума. Поэтому, хотя количество звезд в бесконечной Вселенной бесконечно, количество звезд, наблюдаемых с Земли, и вообще из любой точки Вселенной, конечно. Вместе с тем, на частоте фонового излучения все небо сверкает как поверхность единой звезды, что и наблюдается в действительности.
Как известно, экспериментальным подтверждением теории Большого взрыва является открытое английским астрономом Хабблом так называемое "красное смещение". Хаббл установил, что частота света, идущего от далеких галактик, смещается в красную часть спектра пропорционально расстоянию до галактик. Зависимость величины смещения от расстояния, безусловно, является законом, строго соответствующим наблюдательным данным, однако зависимость величины смещения от скорости движения галактик является произвольной интерпретацией, объясняющей, как полагают, причину этого смещения как Доплеровского. Действительно, если Вселенная является абсолютно пустой, не заполненной никакой средой, тогда объяснение красного смещения как Доплеровского оказывается единственно возможным. Однако, согласно современным представлениям, Вселенная заполнена некоторой средой, обладающей вполне реальными физическими свойствами, неважно, назовем ли мы эту среду эфиром или же физическим вакуумом. Тогда красное смещение можно объяснить как результат взаимодействия фотонов с вакуумом, в результате которого фотоны теряют энергию пропорционально пройденному ими расстоянию. Вследствие потери энергии частота фотона смещается именно в красную часть спектра. Энергия, которую теряют фотоны в результате такого взаимодействия, идет на "нагревание" вакуума, вследствие чего температура вакуума оказывается выше абсолютного нуля. Вакуум становится источником излучения, соответствующего его температуре, что и наблюдается в действительности. Таким образом, так называемое "реликтовое излучение" оказывается собственным излучением вакуума, действительно фоновым излучением. Так как величина красного смещения зависит от расстояния, пройденного фотоном, оно оказывается одинаковым для всех галактик, находящихся от наблюдателя на одинаковом от него расстоянии, вследствие чего наблюдатель видит себя как бы в центре расширяющейся из этого центра Вселенной.

2. В 1850 г. немецкий физик Р.Клаузиус "... пришел к выводу, что в природе теплота переходит от теплого тела к холодному... состояние селенной должно все больше изменяться в определенном направлении... Эти представления развил английский физик Уильям Томсон, согласно которому все физические процессы во Вселенной сопровождаются превращением световой энергии в теплоту" (И.А.Климишин). Следовательно, Вселенную ожидает "тепловая смерть", поэтому бесконечное существование Вселенной во времени невозможно. В действительности, это не так. Согласно современным представлениям, в "световую энергию" и "теплоту" вещество превращается в результате термоядерных процессов, идущих в звездах. "Тепловая смерть" наступит, как только все вещество Вселенной "сгорит" в термоядерных реакциях. Очевидно, однако, что в бесконечной Вселенной и запасы вещества также являются бесконечными, следовательно, все вещество Вселенной "сгорит" за бесконечно большое время. Когда кто-нибудь справится с таким делом, как счет от минус бесконечности до плюс бесконечности, тогда пусть он рассчитает, когда именно наступит "тепловая смерть" бесконечной Вселенной. "Тепловая смерть" угрожает скорее именно конечной Вселенной, поскольку запасы вещества в ней ограничены. Впрочем, справедливости ради нужно сказать, что и в случае конечной Вселенной ее "тепловая смерть" не является обязательной. Еще Ньютон сказал примерно следующее: "Природа любит превращения. Почему бы в ряду различных превращений не могут быть такие, в которых вещество превращается в свет, а свет - в вещество". В настоящее время такие превращения хорошо известны: с одной стороны, вещество превращается в свет в результате термоядерных реакций, с другой - фотоны, т.е. свет, при определенных условиях превращаются в две вполне материальных частицы - электрон и позитрон. Таким образом, в природе осуществляется кругооборот вещества и энергии, что исключает "тепловую смерть" Вселенной.
3. В 1895 г. немецкий астроном Х.Зелигер "... пришел к выводу, что представление о бесконечном пространстве, заполненном веществом при конечной его плотности, несовместимо с законом тяготения Ньютона... Если в бесконечном пространстве плотность вещества не бесконечно мала, а каждые две частицы по закону Ньютона взаимно притягиваются, то сила тяготения, действующая на любое тело, была бы бесконечно большой, и под ее воздействием тела получили бы бесконечно большое ускорение" (А.И.Климишин). Суть этого возражения сводится к следующему. Пусть Вселенная равномерно заполнена веществом с некоторой ненулевой плотностью. Выделим сферу некоторого радиуса R. "...Внутри сферы... нет сил тяготения... " (И.Д.Новиков. Эволюция Вселенной. Москва, Наука, 1983). Поместим на поверхности выделенной сферы пробное тело. Со стороны сферы на это тело действует сила тяготения, пропорциональная массе вещества внутри сферы. Будем увеличивать радиус сферы так, чтобы пробное тело оставалось на поверхности сферы. Так как масса вещества внутри сферы увеличивается, увеличивается и сила тяготения сферы на пробное тело, вследствие чего тело на поверхности сферы будет стремиться двигаться к ее центру - сфера будет сжиматься тем сильней, чем большее количество вещества в ней заключено. В действительности это не так: если Вселенная бесконечна, то любую сферу сколь угодно большого радиуса с пробным телом на ее поверхности можно окружить сферой еще большего радиуса так, что и ранее выделенная сфера, и пробное тело на ее поверхности окажутся внутри другой сферы, равномерно заполненной веществом. Внутри этой новой сферы "нет сил тяготения", следовательно, на пробное тело, лежащее на поверхности сферы, находящейся внутри другой сферы, не действуют никакие силы тяготения; следовательно, в бесконечной Вселенной, равномерно заполненной веществом, величина сил тяготения в любой точке Вселенной равна нулю. Именно в этом и заключается подлинный смысл так называемого гравитационного парадокса. Справедливым является и обратное утверждение: в бесконечной Вселенной, в которой действуют только силы тяготения, вещество распределено более или менее равномерно, что и наблюдается в действительности. Однако, если Вселенная конечна, тогда на пробное тело на "поверхности" этой Вселенной действует сила тяготения, величина которой пропорциональна массе вещества, заключенного во Вселенной. Под действием этой силы тело будет двигаться к центру Вселенной. "Ньютон понимал, что по его теории тяготения звезды должны притягиваться друг к другу и поэтому, казалось бы... должны упасть друг на друга, сблизившись в какой-то точке... Ньютон говорил, что так (здесь и далее подчеркнуто мной - В.П.) действительно должно было бы быть, если бы у нас было лишь конечное число звезд в конечной области пространства. Но... если число звезд бесконечно и они более или менее равномерно распределены по бесконечному пространству, то этого никогда не произойдет, так как нет центральной точки, куда им нужно было бы падать. Эти рассуждения - пример того, как легко попасть впросак, ведя разговоры о бесконечности. В бесконечной Вселенной любую точку можно считать центром, так как по обе стороны от нее число звезд бесконечно. (Тогда можно - В.П.) ... взять конечную систему, в которой все звезды падают друг на друга, стремясь к центру, и посмотреть, какие будут изменения, если добавлять еще и еще звезд, распределенных приблизительно равномерно вне рассматриваемой области. Сколько бы звезд мы ни добавили, они всегда будут стремиться к центру" (С.Хокинг). Таким образом, чтобы не "попасть впросак", мы должны выделить из бесконечной Вселенной некоторую конечную область, убедиться в том, что в такой конечной области звезды будут падать по направлению к центру этой области, после чего распространить этот вывод на бесконечную Вселенную и заявить, что существование такой Вселенной невозможно. Вот пример того, как "... на вселенную в целом..." переносится "... как нечто абсолютное такое состояние, ...которому ... может быть подвержена ... только часть материи" (Ф.Энгельс. Антидюринг), например, отдельно взятая звезда или скопление звезд. В действительности, так как "в бесконечной Вселенной любую точку можно считать центром", количество таких точек бесконечно. По направлению к какой же из этого бесконечного множества точек будут двигаться звезды? И еще: если даже вдруг обнаружится такая точка, то бесконечное количество звезд будет двигаться в направлении этой точки бесконечное время и сжатие в этой точке всей бесконечной Вселенной произойдет также за бесконечное время, т.е. никогда. Иное дело, если Вселенная конечна. В такой Вселенной существует единственная точка, которая и есть центр Вселенной - это точка, из которой началось расширение Вселенной и в которой опять сосредоточится все вещество Вселенной, когда ее расширение сменится сжатием. Таким образом, именно конечная Вселенная, т.е. Вселенная, размеры которой в каждый момент времени и величина сосредоточенного в ней вещества могут быть выражена какими-то конечными числами, обречена на сжатие.
Итак, все возражения, направленные, как считают, против возможности существования бесконечной во времени и пространстве Вселенной, в действительности направлены против возможности существования именно конечной Вселенной. В действительности, Вселенная бесконечна и в пространстве, и во времени; бесконечна в том смысле, что ни размеры Вселенной, ни количество заключенного в ней вещества, ни время ее жизни не могут быть выражены никакими, сколь угодно большими числами - бесконечность, она и есть бесконечность. Бесконечная Вселенная никогда не возникала ни как результат внезапного и необъяснимого расширения и дальнейшего развития некоторого "доматериального" объекта, ни как результат Божественного творения.
Надо полагать, тем не менее, что приведенные выше доводы покажутся сторонникам теории Большого взрыва абсолютно неубедительными. Как считает известный ученый Х.Альвен "Чем меньше существует научных доказательств, тем более фанатичной делается вера в этот миф. Похоже на то, что в теперешней интеллектуальной атмосфере огромным преимуществом космологии "Большого взрыва" служит то, что она является оскорблением здравого смысла: credo, quia absurdum ("верю, ибо абсурдно")" (Цитируется по книге В.Л.Гинзбурга. О физике и астрофизике. Москва, Наука, 1985). К сожалению, с некоторых пор "фанатичная вера" в ту или иную теорию является традицией: чем больше появляется доказательств научной несостоятельности таких теорий, тем более фанатичной становится вера в их абсолютную непогрешимость.

Литература
1. Дж.Силк. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. Москва, "Мир", 1982 (The Big Bang. The Creation And Evolution of The Universe. Joseph Silk. W.H. Freeman and company. San Francisco)
2. Л.Бриллюэн. Новый взгляд на теорию относительности. Киев, Наукова думка, 1975
3. И.А.Климишин. Релятивистская астрономия. Москва, Наука, 1983
4. С.Хокинг. От большого взрыва до черных дыр. Москва, "Мир", 1990
5. И.Д.Новиков. Эволюция Вселенной. Москва, Наука, 1983
6. В.Л.Гинзбург. О физике и астрофизике. Статьи и выступления. Москва, "Наука", Главная редакция физико-математической литературы, 1985

Петров Валерий Владимирович
пр-т Ленина,30, кв.9
54029 г.Николаев
Украина
E-mail: vvpetrov@mksat.net


Отклики на это сообщение:

Спасибо за интересный исторический экскурс. Теории инфляции излучения стали популярны сразу после точной формулировки парадокса Ольберса. Слабость предложенной Вами теории в том, что она предполагает бозоны неквантовыми объектами. То есть Вам необходимо объявить войну и квантовой физике. Если бы фотоны отдавали энергию вакууму, они делали бы это дискретно, пропорционально некоторому набору собственных чисел системы источник-вакуум-приёмник. Все спектры далёких галактик получились бы искажёнными. Это первое. Даже встав на антиквантовую позицию, пришлось бы опять столкнуться с парадоксом Ольберса во всей его силе. Пространство наполнилось бы сверхдлинными волнами, КОНЦЕНТРАЦИЯ, А НЕ ПЛАНКОВСКАЯ ФУНКЦИЯ которых была бы опять же пропорциональна 5000К со всех сторон звёздной сферы. На длинных волнах жариться ничуть не приятнее, чем на коротких. Единственное спасение Вашей теории - предположение о переходе энергии фотонов в энергию низкоэнергичных нейтрино, при одновременном предположении о неквантовой природе нейтрино, что формально "спасает" теорию, но делает её подлинным чудовищем для любителей размахивать отточенной бритвой Оккама. Вообще, тему Вы подняли интересную, желаю Вам и всем читателям Вашего сообщения успехов в её разработке и изучении. Спасибо.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100