Глава VIII           БОЛЬШОЙ КОСМОЛОГИЧЕСКИЙ ТУПИК

Уже более полувека астрономы ищут решение задачи казалось бы умеренной сложности – они пытаются найти точное значение постоянной Хаббла, величины ускорения разбегающихся галактик. Вроде бы чего проще: скорость удаления известного небесного объекта разделить на расстояние до этого объекта и ответ готов.

Однако орешек оказался крепким.

Очередная серьезная попытка взять эту крепость предпринята американскими учеными («Космологическая драма», Крейг Хоуган, «Земля и Вселенная», № 3/95). Для определения постоянной Хаббла Пирс и его сотрудники на обсерватории Мауна-Кеа (Австралия) использовали большое скопление галактик в созвездии Девы - едва ли не самый далекий объект, расстояние до которого удалось определить достаточно надежно.

Расчет как будто безошибочный: чем дальше контрольный объект, тем выше точность искомой величины.

Казалось бы, полученный результат должен вызвать удовлетворение. Но не тут-то было! Количество вопросов не только не сократилось, но, похоже, возросло. Так, если верить полученному результату (Hо=87±7 км/с. Мпк), возраст наблюдаемой Вселенной, вычисленный через него,  снижается до половины возраста отдельных звезд первого поколения. Есть чему подивиться – мать оказывается моложе собственных детей …

В чем же все-таки причина значительного отклонения последнего результата от предыдущих вычислений? Ведь постоянная Хаббла уточнялась многократно. При этом опыты последних десятилетий обнадеживали: они создавали впечатление последовательного приближения к искомой величине. Правда, известны и другие, значительно меньшие значения постоянной. В свое время в печати приводилась такая величина: Hо = 52±9 км/с Мпк.

Если результат, полученный на Мауна-Кеа, и недалек от утвердившегося в последнее время среднего значения (Hо ср.=80±10 км/с. Мпк.), то между крайними значениями полученной в разное время постоянной Хаббла разброс очень велик.

Чем же объяснить эти расхождения? Только ли неизбежными погрешностями измерений? Пожалуй, нет. Объясняются они, видимо, тем, что такой постоянной вообще не существует в природе. Так называемая постоянная Хаббла на поверку оказывается величиной переменной. Отсюда и разброс. Мнимая постоянная, похоже, растет с увеличением расстояния до контрольного объекта. Потому-то для ближайших к нам Магеллановых облаков Hо=0, для относительно недалеких галактик Hо=52±9 км/с. Мпк., Hо ср.=80±10 км/с. Мпк., а для скопления в Деве, объекта, находящегося от нас на расстоянии 15 Мпк., Hо=87±7 км/с. Мпк. На графике зависимости постоянной Хаббла от расстояния (рис. № I) этот рост очевиден и просматривается абсолютно недвусмысленно.

Возникают новые вопросы. Если в измерениях и расчетах ошибок нет, тогда что бы означало непостоянство постоянной Хаббла? Возможно ли оно?

Для ответа полезно вернуться к искомой величине и уточнить ее сущность.

По представлениям, решительно доминирующим в 20-м веке, Вселенная расширяется. Согласно господствующей ныне теории ее расширение является следствием так называемого Большого Взрыва, который произошел предположительно около 15 млрд. лет назад. В результате этого Взрыва вещество, первоначально сосредоточенное в точечно малом объеме, стало разлетаться во всех направлениях, образуя наблюдаемую ныне картину. Считается, что чем дальше от наблюдателя находится объект, тем с большей скоростью он удаляется. При этом по заданному условию (разбегание из одной точки) скорости удаляющихся объектов растут прямо пропорционально расстоянию от наблюдателя. Постоянная Хаббла как раз и призвана выражать эту зависимость.

К мысли о Большом Взрыве и расширении Вселенной астрономов привело разбегание галактик, обнаруженное Э.Хабблом в 20-х годах прошлого столетия. Заключение о приближении или удалении галактик делается на основании спектрального анализа по искажениям линий спектров света, излучаемого контрольными объектами. Если линии спектра смещены в сторону самой коротковолновой фиолетовой составляющей, значит, объект приближается к наблюдателю. Если, наоборот, они смещены в направлении самой длинноволновой красной составляющей, объект удаляется. По величине смещения линий спектра судят о скорости приближения-удаления объекта. Обычно речь идет о скоростях удаления, почему это явление в литературе часто называется просто красным смещением или эффектом Доплера по имени автора открытия.

Спору нет, эффект Доплера объективно существует в природе. Его физический смысл состоит в том, что собственная скорость объекта деформирует световую волну. Имеются в виду очень высокие скорости, сопоставимые со скоростью света. За мгновение, в течение которого объект излучит одну полную, от гребешка до гребешка, световую волну, он сам успевает заметно переместиться в пространстве. Начало и окончание волны оказываются излученными из разных точек пространства, в результате чего волна в случае удаления объекта становится длиннее лабораторной (λо) и короче в случае его приближения.

λ=λо + ∆ S,

где λ – наблюдаемая длина волны.

         ∆ S – расстояние, на которое смещается сам, полагаемый точечным, источник света за период излучения одной полной волны.

В настоящее время определение скоростей далеких небесных объектов выполняется исключительно по эффекту Доплера. Всегда ли он дает безошибочные результаты? Во всех ли случаях красное смещение линий спектра следует принимать за эффект Доплера? Оказывается, не всегда и не во всех.

Помимо эффекта Доплера в природе существует по крайней мере еще одно явление, которое для наблюдателя имеет точно такую же форму выражения – форму красного смещения линий спектра излучения. Это явление я называю усталостью света.

Очевидно, мы несколько идеализируем свет, принимая его за некий абсолют, эталон неизменности и постоянства. Между тем это обычный физический процесс, на который распространяются все фундаментальные законы природы. Вопреки привычному нашему представлению световая волна не сохраняет бесконечно свою первоначальную структуру.

Все естественные процессы в природе протекают в направлении возрастания энтропии (второе начало термодинамики), в направлении снижения потенциала, переходя от сложных форм к более простым вплоть до полного исчезновения следов процесса.

Не является исключением и световая волна. Поскольку все свободные колебания в природе носят неизбежно затухающий характер, со временем (или с расстоянием, как угодно) начинается процесс затухания колебаний бегущей световой волны: ее амплитуда уменьшается, а длина соответственно увеличивается. Такова классическая схема затухания любых колебаний. Так изменяется волна на поверхности воды, так изменяется звуковая волна.

Изменение длины волны происходит по следующей формуле:

λ=λо + ∆ λ n ,

где ∆ λ n – естественное, самопроизвольное приращение длины световой волны на расстоянии n (Мпк).

Наблюдатель изменения световой волны воспринимает в форме знакомого нам красного смещения линий спектра и, коль скоро явление усталости света остается неизвестным, принимает это смещение за эффект Доплера.

Таким образом, в форме красного смещения проявляют себя два абсолютно разных явления: эффект Доплера, указывающий на скорость удаления объекта, и усталость света, по величине которой можно судить только о расстоянии до источника света и ни о чем больше.

Длину световой волны можно считать стабильной на расстояниях, измеряемых в килопарсеках (предположительно до 100 кпк), то есть в пределах местного скопления галактик. В этих границах красные смещения в спектрах излучения небесных объектов, очевидно, вызваны исключительно собственными скоростями этих объектов и представляют собой эффект Доплера в чистом виде. За пределами местного скопления галактик расчет скоростей небесных объектов через эффект Доплера не годится – в полученный результат включается методологическая ошибка, которая тем больше, чем дальше исследуемый объект. На расстояниях, измеряемых десятками, сотнями и тысячами мегапарсек, ошибка во много раз превосходит измеряемую величину и, разумеется, попытка вычислить собственную скорость столь далеких объектов через эффект Доплера утрачивает всякий смысл. Утрачивает смысл и вычисление постоянной Хаббла.

Дело в том, что световая волна изменяется также не прямо пропорционально расстоянию. Это не прямолинейная зависимость. Если на расстояниях до 100 кпк.  световая волна практически неизменна, то там, где счет идет на мегапарсеки, увеличение ее длины происходит ускоренно.  Энтропия в процессе распространения света нарастает и все сильнее деформирует волну. Процент приращения длины волны на каждом последующем отрезке пути становится больше, чем на предыдущем. К тому же он накладывается на уже возросшую ранее длину волны. Таким образом, увеличение идет в прогрессирующем темпе, в определенной арифметической прогрессии.

[∆ λ1=f (λо)]< [∆ λ2=f (λ1 + ∆ λ1)] <...< [∆ λ n =f (λ n -1 + ∆ λ n -1)],

где ∆ λ1, ∆ λ2, …, ∆ λ n – приращения длины волны на равных, последовательно удаленных от наблюдателя отрезках пути.

Таким образом, на n-ном отрезке пути длина световой волны составит следующую величину:

λ n = λо + Σ ∆ λ,

где  Σ(i=1 до n) ∆ λ =∆ λ1 + ∆ λ2∆ + … + ∆ λ n.

По этой самой причине попытки вычислить постоянную Хаббла не приводят к успеху. Потому-то величина, именуемая постоянной Хаббла, и растет с увеличением расстояния до контрольных объектов.

Это означает также, что не только вычисление собственных скоростей далеких небесных объектов, но и вычисление расстояний до этих объектов по красному смещению линий спектров не представляется возможным. В последнем случае оно невозможно без применения коррегирующей формулы.

Надо полагать, расстояния до очень далеких галактик и квазаров, оцененные по красному смещению линий спектров в тысячи мегапарсек, на самом деле сильно завышены. Должно быть эти объекты находятся ближе к нам и ближе значительно. Ошибка, возможно, исчисляется в порядках от искомой величины.

На рис. № 2 приведена кривая зависимости красного смещения Z от расстояния до контрольного объекта. Она построена всего по нескольким точкам, не внушающим особого доверия, не отражает полной картины и показывает лишь тенденцию изменения зависимости указанных величин. Кстати, линия зависимости Hо от S (рис. № 1), будучи построена на достаточном наблюдательном материале, на поверку также окажется кривой, потому что постоянная Хаббла по существу отражает ту же зависимость, что приведена на рис. № 2.

Сегодня остроактуальной становится задача выработки формулы зависимости Z от S, что невозможно без накопления определенного наблюдательного материала (или без систематизации наработанного). Эта формула должна будет занять место постоянной Хаббла, уходящей в историю науки.

Очевидно, физики не все и не сразу примут изложенную гипотезу. Венцом теории является эксперимент. А на расстояниях в сотни и тысячи килопарсек, на которых усталость света только и начинает проявлять себя, эксперимент едва ли возможен. Есть однако методы косвенные.

Подтверждением явления усталости света, и подтверждением надежным, будет получение кривой зависимости Z от S, построенной на достаточно полном наблюдательном материале. Такая работа возможна уже сейчас. Если зависимость Z от S не прямолинейная, а действительно выражается в форме кривой, изображенной на рис. № 2, явление усталости света, присутствие этого явления в природе, можно будет считать доказанным.

В земной природе широко распространен способ самосохранения разных видов живых организмов методом маскировки под что-либо неодушевленное: червячка – под сучок такой же формы, жучка – под кору дерева., и т.п. Глядишь, птичка и не заметит хитреца. Этот вид маскировки называется мимикрией.

Так и усталость света, блистательно мимикрирующая под эффект Доплера, остается незамеченной до наших дней. Это заблуждение породило иллюзию расширения Вселенной, миф о Большом Взрыве и прочие фантазии. На самом же деле никакого разбегания галактик нет и никогда не было, как не было и Большого Взрыва. Крупномасштабная вселенная была и остается стационарной.

Статья написана 12.09.1995г. Не публиковалась. Размещается в Интернете без изменений и дополнений. 25.10.2007г. Копысов Г.Е.

   <<< назад                                               далее >>>