Читать книгу Динамическая Вселенная - Юрий Иовлев - Страница 3

Человечество с незапамятных времён интересовал вопрос о строении мироздания, в котором мы живём. Это мироздание в настоящее время обозначается словом – Вселенная. В Большом энциклопедическом словаре Вселенная определена, как «Весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве, и бесконечно разнообразный по формам, которые материя принимает в процессе своего развития. Вселенная, изучаемая астрономией, – часть материального мира, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню развития науки (иногда эту часть Вселенной называют Метагалактикой)».

1 Большой взрыв

В начале 20-го века доминирующее место заняла тория о возникновении и эволюции нашей Вселенной в результате «Большого взрыва». Общепринятая, на данный момент, научная теория, это модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно – то, что Вселенная постоянно расширяется. Считается, что перед этим она находилась в точке в сжатом состоянии [72].

Рис.1. Эволюционная модель Вселенной в результате «Большого взрыва»

На рис.1 показана общепринятая эволюционная модель (горячее расширение Вселенной), описывающая раннее развитие Вселенной, начало её развития, перед которым она находилась в сжатом до точки, так называемом, сингулярном состоянии. Экстраполяция, как официально считается, расширения Вселенной назад во времени приводит, при использовании общей теории относительности и некоторых других альтернативных теорий гравитации, к бесконечной плотности и температуре в конечный момент времени в прошлом. Размеры Вселенной тогда равнялись нулю – она была сжата в точку. Это состояние называется космологической сингулярностью (часто космологическую сингулярность образно называют «рождением» Вселенной). Невозможность избежать сингулярности в космологических моделях общей теории относительности была доказана, в числе прочих теорем о сингулярностях, Р. Пенроузом и С. Хокингом в конце 1960-х годов.

Теория Большого взрыва не даёт никакой возможности говорить о чём-либо, что предшествовало этому моменту, потому что наша математическая модель пространства-времени в момент Большого взрыва теряет применимость. Для того, чтобы хоть как-то объяснить этот парадокс, некоторыми учёными (в частности, Стивеном Хокингом) для решения этой проблемы была предложена идея комплексных координат пространства-времени, где измеряемому нами времени соответствовала бы мнимая координата.

Но, несмотря на значительные успехи, теория горячей Вселенной сталкивается с рядом трудностей. Если бы Большой взрыв вызвал расширение Вселенной, то в общем случае могло бы возникнуть сильное неоднородное распределение вещества, чего не наблюдается. Теория Большого Взрыва также не объясняет расширение Вселенной, она принимает его как факт [29]. Есть также некоторое число наблюдательных фактов, плохо согласующихся с изотропностью и однородностью наблюдаемой Вселенной наличие преимущественного направления вращения галактик, неоднородности в распределении галактик на наибольших доступных масштабах, ось зла [80].

С развитием наблюдательной астрономии, появлением всё более мощных телескопов, позволяющих заглянуть вглубь Вселенной, возникает всё больше вопросов к общепринятой космологической модели и к физическим принципам, на которой она базируется. В связи с этим возник ряд теорий, которые пытаются объяснить строение и развитие Вселенной с других точек зрения.

2 Альтернативные теории

Одной из известных и серьёзных теорий является теория, не отрицающая расширения Вселенной, – теория стационарной Вселенной, разработанная в 1948 году Ф. Хойлом, Томасом Голди и Германном Бонди. Суть теории в том, что между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя и таким образом космологический принцип соблюдается не только в пространстве, но и во времени. Но у Хойла нет внятного объяснения: откуда берётся эта материя? Нет и физических принципов её возникновения. Справедливости ради, нужно сказать, что она не очень хорошо согласуется и с астрономическими наблюдениями [64].

Существует так же теория А. Линде о том, что Вселенная бесконечна и заполнена очень плотной энергией, а наша видимая часть возникла расширением (инфляцией) небольшой части в «пузырёк» (как возникают пузырьки в плотном сыре) [20].

Теория Ли Смолина о том, что Вселенные возникают от взрыва «сингулярности» внутри чёрных дыр [31].

Теория Нейла Турока о рождении Вселенных в результате столкновения «бран» (многомерных мембран в теории струн) [58].

Пол Стейнхардт, один из физиков, заложивших основы инфляционной космологии, предпринял попытку развить теорию «Большого взрыва» дальше. Учёный, который возглавляет Центр теоретической физики в Принстоне, совместно с Нэйлом Тьюроком из Института теоретической физики «Периметр» изложил альтернативную теорию в книге «Endless UniverseBeyond the Big Bang» («Бесконечная Вселенная: За гранью Большого взрыва»). Модель Стейнхардта и Тьюрока утверждает, что Большой взрыв произошёл в результате столкновения нашей браны с другой браной – неизвестной нам вселенной. По этому сценарию столкновения происходят бесконечно. Согласно гипотезе Стейнхардта и Тьюрока, рядом с нашей браной «плавает» ещё одна трёхмерная брана, отделённая крошечным расстоянием. Она также расширяется, уплощается и пустеет, но через триллион лет браны начнут сближаться и в конце концов столкнутся. При этом выделится огромное количество энергии, частиц и излучения. Этот катаклизм запустит очередной цикл расширения и охлаждения Вселенной. Из модели Стейнхардта и Тьюрока следует, что эти циклы были и в прошлом и обязательно повторятся в будущем. С чего эти циклы начались, теория умалчивает.

Существующая инфляционная теория была предложена в 1981 году Аланом Гутом. Однако ключевой вклад в её создание внесли советские и экс-советские астрофизики Алексей Старобинский, Андрей Линде, Вячеслав Муханов и ряд других. Эта теория предполагает рождение множества вселенных вследствие неких инфляционных процессов, правда, как и теория Большого взрыва, просто постулирует этот факт, но не может объяснить физику этих процессов [25].

Альтернативой Большому взрыву может быть Большая заморозка. Команда физиков из Мельбурнского университета во главе с Джеймсом Кватчем представила модель рождения Вселенной, которая больше напоминает постепенный процесс заморозки аморфной энергии, чем её выплеск и расширение в трёх направлениях пространства. Теория Большой заморозки ставит под сомнение принятое в настоящее время утверждение Альберта Эйнштейна о непрерывности и плавности пространства и времени. Не исключено, что пространство имеет составные части – неделимые стандартные блоки наподобие крошечных атомов или пикселей в компьютерной графике. Эти блоки настолько малы, что их невозможно наблюдать, однако, следуя новой теории, можно обнаружить дефекты, которые должны преломлять потоки других частиц.

Учёные из Института теоретической физики «Периметр» считают, что наша Вселенная возникла благодаря коллапсу звезды в некой четырёхмерной вселенной. Результаты их исследования опубликовал журнал Scientific American. Ниайеш Афшорди, Роберт Манн и Рази Пурхасан говорят, что наша трёхмерная Вселенная стала подобием «голографического миража» при схлопывании четырёхмерной звезды. В отличие от теории Большого взрыва, согласно которой Вселенная возникла из чрезвычайно горячего и плотного пространства-времени, где не применяются стандартные законы физики, новая гипотеза о четырёхмерной вселенной объясняет как причины зарождения, так и её стремительного расширения.

Такое большое число различных теорий показывает, что, на данный момент, не существует стройной теории, удовлетворительно объясняющей астрономические наблюдения и космологические измерения в наблюдаемом пространстве. Наоборот, возникают всё новые парадоксы, которые трудно поддаются объяснению. Например, парадокс, обусловленный тем, что в процессе наблюдений за «разбегающимися» галактиками ни разу не было зафиксировано угасание (причем быстрое, мгновенное) галактик в ходе наблюдений за этими галактиками. Такое должно было бы происходить хотя бы с некоторыми из этих галактик вследствие того, что «убегающие» галактики должны были бы «уходить» за световой горизонт. Это соответствует условию, когда свет уже не доходит до нас, наблюдателей, вследствие наличия некоторого порога возможного наблюдения, за которым скорость убегания галактик уже больше (или, по крайней мере, равна) скорости света. Ничего подобного никогда не наблюдалось и не могло быть зафиксировано по причине отсутствия факта «разбегания» галактик. Красное смещение должно быть объяснено действием иного механизма.

Еще одно соображение, вынуждающее нас внимательнее присмотреться к модели Большого взрыва, связано с нарушением космологического принципа. Это нарушение неизбежно проявилось бы хотя бы в краевых областях расширяющейся Вселенной, так как именно эти области расширяются не только с гораздо большими скоростями, чем те, в которых находится наша Галактика, но и расширяются с нарастающим ускорением. Это означает, что движение галактик в этом случае совершенно неоднородно, зависит от места наблюдения. Следовательно, космологический принцип не может сохраняться в таких условиях. Но у нас нет никаких оснований, ставить под сомнение сам космологический принцип. Таким образом, и с этой точки зрения модель Большого взрыва не отвечает условиям корректности научной модели.

Теория также предполагает, что соотношение числа частиц и античастиц на первоначальной стадии было таким, что дало в результате современное преобладание материи над антиматерией. Можно предположить, что вначале Вселенная была симметрична – материи и антиматерии было одинаковое количество, но тогда чтобы объяснить барионную асимметрию необходим некоторый механизм бариогенеза, который должен приводить к возможности распада протона, чего также не наблюдается. В современной общепринятой модели расширения космологическая постоянная положительна и существенно отлична от нуля, то есть на больших масштабах возникают силы антигравитации. Природа таких сил неизвестна, теоретически подобный эффект можно было бы объяснить действием физического вакуума, однако ожидаемая плотность энергии оказывается на много порядков больше, чем энергия, соответствующая наблюдаемому значению космологической постоянной [29].

Введение гипотезы Большого взрыва означает, по сути, отказ от закона «Причины и Следствия», что вызывает неприятие у многих учёных. Вот симптомы этого.

22 мая 2004г. в интернете и журнале New Scientist было опубликовано «Открытое письмо к научному сообществу» за подписями тридцати трёх ученых с мировой известностью

15 марта 2014 г в Австралии вышел любопытный документ. В письме говорится о фундаментальных проблемах теории Большого взрыва и о неоправданном ограничении космологических исследований только рамками теории Большого взрыва. В документальном фильме «Что было до Большого взрыва», пять известных космологов попытались наметить выход из тупиковой научной ситуации, вызванной теорией Большого взрыва. Есть и другие примеры.

Ряд современных учёных, как в России, так и на Западе считает, что гипотеза Большого взрыва, действительно, вызывает очень много неразрешимых вопросов и приводит к тупиковой ситуации. Следующие понятия: стандартная модель, инфляция, тёмная материя, тёмная энергия, теории возраста звёзд, галактик и самой Вселенной, не согласующиеся с результатами астрономических наблюдений, и ряд других появились на свет вынужденно, для обоснования непротиворечивости теории Большого взрыва.

Одним из таких примеров, противоречия теории последним данным наблюдательной астрономии может служить недавно открытый объект R136a1 – звезда в компактном звёздном скоплении R136 в эмисионной туманности NGC 2070 (туманность Тарантул), расположенной в Большом Магеллановом Облаке (Рис.6).

Рис.6.Звезда R136a1

Эта звезда в 256 раз массивнее нашего Солнца и светит в 7,4 млн. раз ярче. Другими словами, это просто гигант. Ученые считают, что объект R136a1 сформирован из нескольких других звезд, но до сих пор не могут понять, почему он существует так долго [49].

С давних пор господствовало непоколебимое представление, что галактики и звезды произошли и происходят из газопылевой материи в процессе ее сгущения (конденсации). Рассуждения были просты: никаких других причин, кроме закона всемирного тяготения, во Вселенной нет, и все, что мы наблюдаем – это, в конечном итоге, результат действия этого закона. Почти все астрономы мира незыблемо придерживались этой теории сотни лет, расширяя и совершенствуя ее. Однако в пятидесятых годах прошлого столетия президент Международного астрономического союза, неоднократный лауреат государственных премий, действительный член 17-ти национальных академий иностранных государств, один из основоположников теоретической астрофизики, отмеченный рядом высших государственных орденов, академик АН СССР В. А. Амбарцумян (Рис.7) установил и неопровержимо доказал наличие совершенно противоположного процесса во Вселенной – повсеместного образования звезд и галактик из сверхплотной материи, которая катастрофически взрывается и распадается. При этом вещество переходит из сверхплотного состояния в менее плотное. Сделать такой вывод ему удалось благодаря доскональному изучению нестационарных процессов во Вселенной. Однако эта концепция длительное время упорно не принималась многими астрономами, пока бесчисленные наблюдательные данные, в том числе и собственные наблюдения, не убедили их в этом [60].

Рис.7. Академик Виктор Амазаспович Амбарцумян

До сих пор некоторые сторонники первого, так называемого классического направления, все еще упорно пытаются обнаружить во Вселенной процесс конденсации, сгущения и тем самым опровергнуть концепцию Амбарцумяна. Пока им этого не удается.

Драматическая битва идей продолжается и сегодня. Правда, по кантовскому определению, концепция Амбарцумяна уже прошла сквозь времена «не замечания» и опровержения и сейчас вошла в период улучшения и приспособления к теориям черных дыр и аккреции вещества: с поразительной беспринципностью все наиболее мощные активные ядра галактик Амбарцумяна (например, М87 и др.) переименовываются в черные дыры.

Отчетливый, гигантский выброс из ядра огромной галактики (NGC 4486, Дева А (Virgo A)) в свое время произвел на Амбарцумяна неизгладимое впечатление масштабностью процесса. Эта гигантская радиогалактика имеет в оптических лучах особенность, которая ее выделяет среди других эллиптических галактик: из нее исходит голубая струя со сгущениями, которые испускают поляризованное излучение. Тот факт, что струя исходит из центра, не оставляет сомнения в том, что здесь идет выброс из ядра галактики (Рис.8). С другой стороны, наличие поляризации излучения сгущений, измеренной Бааде, указывает на то, что механизм свечения, если не полностью, то частично аналогичен механизму свечения Крабовидной туманности. Это означает, что излучение выброса имеет нетепловое происхождение, а спектр сгущений является непрерывным.

Отсюда следует, что в сгущениях струи источником излучения являются не только звезды, но и диффузное вещество, находящееся в том же состоянии, что и вещество Крабовидной туманности.

Рис.8. Мощный джет, исходящий из ядра галактики М87

Иными словами, в этих сгущениях можно предполагать значительное количество электронов высокой энергии. Вскоре стало понятно, что источники радиоизлучения расположены по всему объему самой галактики. Возможны два предположения:

1. Релятивистские электроны были непосредственно выброшены из ядра галактики.

2. Из ядра выброшены объекты, которые являются источниками релятивистских электронов столь высокой энергии, что их синхротронное излучение сосредоточено в оптической области.

Ограничиться первой гипотезой невозможно, поскольку в этом случае нельзя будет понять сосредоточение оптического излучения в малом объеме сгущений. Поэтому надо думать, что источники, испускающие электроны высокой энергии сосредоточены в самих этих сгущениях. Таким образом, Амбарцумян еще в 1950-х годах приходит к пониманию природы рассматриваемых сгущений на джете. Они являются конгломератами облаков релятивистских электронов газовых облаков и нестационарных звезд. Причем, нужно заметить, что выброшенная из ядра материя в короткий срок превращалась в подобные конгломераты. Эмиссионная линия, наблюдаемая в области ядра М87, дает, по-видимому, представление о скорости выбросов из ядра. Амбарцумян оценивает порядок сроков, в течение которых могут происходить подобные превращения. Они оказываются порядка 3∙10⁶ лет. Отсюда Амбарцумян делает важный вывод: наряду с делением ядер галактик в природе могут происходить процессы выбросов из ядер галактик относительно небольших масс. Эти выброшенные массы могут в короткие сроки превращаться в конгломераты, состоящие из молодых нестационарных звезд, межзвездного газа и облаков частиц высокой энергии.

Галактика М87 с отчетливым выбросом из ядра и, особенно со сгущениями на джете, представляла блестящую демонстрацию нестабильности и активности ее ядра. Возможность выброса масс из ядер, предсказанная Амбарцумяном, удивительным образом подтвердилась спустя 50 лет: на космическом телескопе Хаббл в 2002—2006 годах был зарегистрирован колоссальный взрыв сгущения, ближайшего к ядру галактики М87. За шесть лет светимость на этом сгущении возросла в 90 раз! К сожалению, Амбарцумяна уже не было в живых, и он не смог обрадоваться воплощению своего предвидения [67].

Приведенные наблюдательные факты (Арп, Амбарцумян) подтверждают: из ядер (центров) галактик и собственно квазаров происходит выброс мощных, коллимированных джетов: например, рис.8 «Взрыв на джете галактики М87». Здесь можно усмотреть относительно «неподвижное» сгущение, которое увеличилось в размере и светимости в 90 раз за 6 лет! Причем очевидна связь динамичного развития сгущения с распространением строго коллимированного джета. Усматривается также (на фото М87) импульсный, прерывистый характер выбросов – джетов.

Ясно, что сгущения – взрывы на джете обязаны своим происхождением свойствам самого джета. Невозможно представить строго коллимированный (не расплывающийся) джет состоящим из сжатого вещества в любой форме: пыль, газ, плазма. Упомянутыми свойствами, включая образование сгущений – «конгломератов облаков релятивистских электронов, газовых облаков и нестационарных звезд» может обладать только джет в полевой форме. На эту роль может претендовать гамма-джет, состоящий из коллимированных, когерентных гамма-лучей. Цилиндрическая поверхность гамма-джета, обладающая экстремальной напряженностью электрического поля, создает на границе с физическим вакуумом вещество, начиная с нейтронов, которые распадаются (через 15 минут) на протон, электрон и антинейтрино. Рождению ЭЧ – элементарных частиц сопутствует образование сплошного спектра ЭМ излучения широкого диапазона, включая оптическое (что-то похожее на сплошной спектр «тормозного излучения»). Зона сплошного спектра перемещается с джетом со скоростью света. Облака релятивистских электронов «выдают» синхротронное излучение при криволинейном движении вокруг «силовых линий» магнитного поля как по ходу движения (джета), назад и в других направлениях (почти подобно полоидальному вращению вокруг вихревого кольца) (Рис.9).

Рис.9. Мощные выбросы из ядра радиогалактики в Лебеде А

Все эти факты ставят под сомнение, что виновниками данных процессов являются чёрные дыры, находящиеся в ядрах этих космических объектов. Исходя из современной теории образования и развития чёрных дыр, они на такое не способны. Необходимо искать другое объяснение этим явлениям, иные источники возникновения джетов.

3 Красное смещение

Какие ещё проблемы стоят перед нами, если мы будем пытаться объяснять наблюдаемые в космическом пространстве явления с точки зрения объяснения красного смещения эффектом Доплера и расширением пространства?

Доказательствами «Большого взрыва» стало обнаруженное американским астрономом Весто Слайфером в 1912 – 1914 годах красное смещение для галактик. В 1929 году Эдвин Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию (закон красного смещения, или закон Хаббла) и объяснил это эффектом Доплера. Однако, в последствии выяснилось, что в наблюдаемое красное смещение от галактик вносит вклад как космологическое красное смещение из-за расширения пространства Вселенной, так и красное или фиолетовое смещения эффекта Доплера вследствие собственного движения галактик. При этом на больших расстояниях вклад космологического красного смещения становится преобладающим [12]. Таким образом, на самом деле, основной вклад в красное смещение вносит не эффект Доплера удаляющихся галактик, а расширение самого пространства, причём, это расширение идёт с увеличивающейся скоростью, в зависимости от расстояния до космического объекта – чем он дальше, тем с большей скоростью от нас удаляется. В начале 1970-х годов для постоянной Хаббла было принято значение H = 53,5 (км/с) /Mпк. Наиболее надёжная оценка постоянной Хаббла на 2013 год составляла H = 67,8±0,77 (км/с) /Mпк [43]. В 2016 году эта оценка была уточнена до H = 66,93±0,62 (км/с) /Mпк [44]. Следует отметить, что измерения разными методами дают несколько различающиеся значения постоянной Хаббла. Указанные выше значения получены с помощью измерения параметров реликтового излучения на космической обсерватории Планк. Опубликованные в 2016 году измерения «местного» (в пределах до z <0,15) значения постоянной Хаббла путём вычисления расстояний до галактик, по светимости наблюдающихся в них цефеид, на космическом телескопе Хаббла дают оценку в 73,24 ± 1,74 (км/с) /Мпк, [62].

В соответствии с современными представлениями вспышки сверхновых служат одним из реперов расстояний до галактик. Вспышки сверхновых типа Ia, длятся в нашей Галактике порядка двух недель, а в более далёких галактиках растянуты во времени пропорциональному красному смещению этих галактик, которое в свою очередь пропорционально удаленности этих галактик. Вспышка сверхновой в галактике с красным смещением 0,5 наблюдается три недели, а в галактике с красным смещением 1,0 длится один месяц.

Аристарх Аполлонович Белопольский, обнаружил в 1887 году асимметрию «Доплеровских» смещений наиболее ярких звезд нашей Галактики ~5 км/сек в направлении апекс – антиапекс Солнца и расхождение между «Доплеровской» и параллактической скоростями Солнца относительно окружающих звезд. Астрофизик В. В. Кэмпбелл, открыл в 1911 году K-эффект – зависимость Красных смещений от абсолютных светимостей звезд нашей Галактики. Астрофизик Р. Дж. Трамплер доказал несоответствие K-эффекта эффекту Доплера и отличие его от гравитационного красного смещения. В 1929 году, после открытия Хабблом красного смещения галактик, астрофизик Аристарх Аполлонович Белопольский заявил, что для создания красного смещения галактики не обязательно должны удаляться: изменение спектра галактик вызывает не эффект Доплера, а какое-то иное физическое явление. Астрофизик Хэлтон Арп открыл связанные космические объекты, имеющие сильно разнящиеся красные смещения.

С помощью звезд реперов, неоднократно определяли расстояние до центра Галактики R₀. Однако единого мнения в этом нет. Оценки R₀ находятся в пределах от 6,5 по звёздам подобным RR Лиры до 10 килопарсек по цефеидам. Для построения межгалактической шкалы выбрали цефеиды. Этим методом определены расстояния до некоторых спиральных галактик, находящихся на расстояниях около 10 мегапарсек, где уже заметно системное «красное смещение» и, рассчитана постоянная Хаббла (H), – 50 км в секунду на мегапарсек, в соответствии с этим «определено время расширения вселенной в 13,8 миллиарда лет». Ясность в вопросе о том, по каким звездам реперам расстояния определены правильнее, внес проект HIPPARCOS (High Precision PARallax Collecting Satellite) в котором были определены параллаксы 118 000 звёзд в сфере вокруг Солнца радиусом примерно 500 парсек. В этой сфере оказались и цефеиды, причем расстояния до контрольных цефеид оказались гораздо меньшими, иногда не менее чем на четверть меньшими, чем считалось до этого. То есть расстояние до центра нашей Галактики не больше 6 килопарсек. И расстояния до ближайших галактик, имеющих системное «красное смещение» явно на 40% меньше принятых.

О том, что размеры нашей Галактики меньше размеров предполагавшихся ранее, на 221-ом заседании Американского астрономического сообщества, заявила Элис Дисон (Alis Deason), астроном университета Калифорнии в Санта-Круз. Элис Дисон и ее коллеги ориентировались на самые далекие звезды в гало Млечного Пути. Разброс скоростей у этих звезд и позволил рассчитать массу Млечного Пути в 500—1000 миллиардов солнечных, что вдвое меньше принятой в настоящее время. В спектральных линиях, излучаемых астрономическими объектами – квазарами, наблюдалось красное смещение, отвечающее трехкратному уменьшению частоты. С какой скоростью при этом должен был бы удаляться квазар? (Рис.10).

Рис.10. Квазар, испускающий джет из активного центра

Легко посчитать: f (A) =f (B) /3, или √ (1-v/c) / (1+v/c) =1/3, откуда 1+v/c=9 (1-v/c), или 10v/c=8. Получается, что v=0,8c. (здесь В=v/c, где c – скорость света в вакууме, v – скорость удаления объекта).

По-видимому, далекие галактики и квазары убегают от нашей Галактики со скоростями, пропорциональными расстоянию до этих объектов. Если эта линейная связь между скоростью и расстоянием справедлива для квазаров в данном примере, то расстояние до них должно быть порядка 12∙10⁹ лет, т.е. на три порядка больше предполагаемого радиуса Вселенной [23]. Существуют и другие данные наблюдений, противоречащих утверждению, что по космологическому красному смещению можно судить о расстоянии до космических объектов. Хэлтон Арп (Halton C. Arp) – профессиональный астроном, который ранее в своей карьере, был ассистентом Эдвина Хаббла. Он был награжден призом Элен Б. Уорнер, Кливлендской Премией Ньюкомба, Премией Александра фон Гумбольдта за высокие научные достижения (Рис.11).

Рис.11. Хэлтон Арп

В течение многих лет он работал в обсерваториях Маунт-Вильсон и Паломарской. За это время он создал известный каталог «Специфические (Пекулярныые) галактики», в котором собраны деформированные или «неправильные» галактики. Арп обнаружил, беря фотографии с больших телескопов, что многие квазары, имеющие чрезвычайно высокое красное смещение z (и как думают, удаляются от нас очень быстро, и таким образом должны быть расположены на большом расстоянии от нас) физически связаны с галактиками, которые имеют низкое красное смещение и, как известно, расположены относительно рядом с нами. Арп привёл фотографии многих пар квазаров с высоким красным смещением, которые симметрично расположены с обеих сторон галактики с низким красным смещением, которая предполагается их родителем. Эти соединения происходят намного более часто, чем вероятность случайного совпадения. Подавляющее большинство астрофизиков пробует найти оправдание наблюдений Арпом связанных галактик и квазаров «иллюзиями» или «угловыми визуальными совпадениями». Но, большое количество физически связанных квазаров и галактик с низким красным смещением, которые он сфотографировал и каталогизировал, делает такое совпадение маловероятным. Это просто случается слишком часто.

Из-за фотографий Арпа, предположение, что объекты с высоким красным смещением должны быть очень далеко, на чем основана теория «Большого Взрыва» и вся «стандартная космология», теряют смысл!

Ещё один очень показательный и важный пример в опровержение тезиса «красное смещение равно расстоянию» дает следующее изображение галактики NGC 7319 (смещение = 0.0225). Маленький объект на фотографии, обозначенный стрелкой, это – квазар (смещение z = 2.11) (Рис.12). Такое наблюдение квазара с таким большим красным смещением между галактикой и Землей возможно только в том случае, если квазар был бы в более чем девяносто раз дальше галактики.

На самом деле, как показывает следующая фотография (Рис.13), на которой можно наблюдать этот же квазар в увеличенном виде, этого просто не может быть. На фотографии хорошо видно, как джет, выбрасываемый из центра галактики NGC 7319, тянется прямо к квазару. Это доказывает, что оба объекта расположены рядом, и никак не могут быть удалёнными на огромное расстояние друг от друга, тем более в 90 раз. Арп приводит такое большое количество аналогичных снимков, что от них просто так невозможно отмахнуться. Всё это требует объяснения.

Рис.12. Квазар, расположенный вблизи галактики NGC 7319

По мнению Арпа, красное смещение вызвано главным образом объектом, являющимся молодым, и только второстепенно из-за его скорости. Поэтому, как считает Арп, квазары не самые яркие, наиболее отдаленные и быстро перемещающиеся объекты в обозримом космосе, они – самые молодые объекты.

Наряду с космологическим красным смещением, предсказанное в 1948 году Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Германом реликтовое или фоновое излучение Вселенной, рассматривается как одно из главных подтверждений теории Большого взрыва.

Для того чтобы разобраться в описанных выше парадоксах и несоответствиях в теории основной космологической модели Вселенной, было бы неплохо попробовать предложить иные физические принципы существования красного смещения, не связанные с разбеганием галактик и эффектом Доплера, по-иному объяснить механизм фонового излучения Вселенной.

Рис.13. Более высокое разрешение Квазара (ниже) показывает «джет» вещества, простирающегося из центра NGC 7319 к нему

4 Вселенная и энтропия

Ещё одним очень важным и интересным вопросом, является наличие источника энергии, которая должна расходоваться на поддержание эволюционных процессов во Вселенной, вопреки Второму началу термодинамики, и объяснить: почему этот закон не действует в масштабах Вселенной?

Ещё со времён М. В. Ломоносова известно, что энергия, как и материя не может возникать из ниоткуда и исчезать в никуда. Этот принцип наиболее ясно изложен во Втором начале термодинамики. Название «Второе начало термодинамики» и исторически первая его формулировка принадлежат Рудольфу Клаузиусу, который сформулировал его в 1850 году: «Невозможен процесс, единственным результатом которого является получение системой теплоты от одного тела и передача её другому телу, имеющему более высокую температуру, чем первое» («Теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более тёплому») [14]. В современной формулировке согласно Второму началу термодинамики, любая физическая система, не обменивающаяся энергией с другими системами, стремится к наиболее вероятному равновесному состоянию – к так называемому состоянию с минимумом свободной энергии, или максимумом энтропии. Это можно выразить формулой, показывающей, что для любой замкнутой изолированной системы, а мы считаем, что наша Вселенная замкнута, энтропия всегда только возрастает:

dS= dQ/T⁰≥0

здесь dS – энтропия замкнутой системы, dQ – элементарное количество теплоты, T⁰ – температура.

На основании этого в 1865 году Клаузиус сделал вывод о тепловой смерти Вселенной [42] (Рис.14). Клаузиус сформулировал идею о «Тепловой смерти Вселенной» следующим образом. В космосе имеются горячие звёзды и холодное окружающее пространство, со временем звёзды должны остыть, а окружающее пространство немного нагреться, уровни энергии выровняются, не будет возможности совершить работу и наступит «Тепловая смерть Вселенной» (Рис.14). На основании Второго начала термодинамики доказана невозможность создания Вечного двигателя второго рода. То есть, для поддержания протекания или развития любого физического процесса необходим подвод энергии извне, в противном случае, возможен только постепенно затихающий процесс с диссипацией энергии в пространстве.

Иными словами, в замкнутой системе (которой, как считается, является наша Вселенная) без поступления энергии возможны местные локальные эволюционные процессы на уровне флуктуаций, в такой системе в целом могут протекать только процессы деградации. Вследствие чего, как писал Клаузиус, всё это должно привести к затуханию всех физических процессов. Но, в реальности, мы наблюдаем активные эволюционные процессы, происходящие во Вселенной, образование новых галактик и звёздных систем, развитие ряда космических объектов.

Рис.14. Тепловая смерть Вселенной

Отсюда следует вывод о не замкнутости Вселенной и об источниках энергии, которые обеспечивают возможность протекания эволюционных процессов. Попытка решить эту проблему на уровне загадочной «Тёмной энергии», на самом деле ничего не объясняет.

5 Гравитация

Много загадок преподносит нам и гравитация. Диссонансом в строении современной классической физики звучит общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна, которая связывает гравитацию не с силовыми полями, а с искривлением пространственно-временного континуума вокруг массивных космических тел. Все попытки придать ОТО квантово-полевой характер на фоне пассивной пустоты (ньютоновского абсолютного пространства) не увенчались успехом. Эйнштейн в своей Общей теории относительности попытался объяснить природу тяготения заменив гравитационное поле на искривление пространства, фактически, подменив полевую структуру геометрической топологией. Это сразу же внесло противоречие между квантовой теорией и теорией гравитации. Проблему квантования гравитации не удалось решить до сих пор. В последнее время всё чаще предпринимаются попытки создать альтернативные теории гравитации. Например, Астрофизик Кю-Хюн Чае (Kyu-Hyun Chae) из Университета Седжонг в Сеуле проанализировал 26 500 «широких» двойных звёздных систем в пределах 650 световых лет от Земли и показал, что при слабых ускорениях звёзды движутся до 40% быстрее, чем предсказывают теории Ньютона и Эйнштейна. В таком случае поведение гравитации делает ненужными поиски тёмной материи и энергии во Вселенной. Все данные для расчётов были получены из одного из обзоров астрометрического европейского спутника «Гайя» (Gaia). В данных Gaia никто не сомневается, а проделанные корейским учёным расчёты настолько достоверны, что это буквально вышибает опору под ногами многих поколений учёных [74].

Эту информацию Kyu-Hyun Chae привёл в своей работе «Breakdown of the Newton—Einstein Standard Gravity at Low Acceleration in Internal Dynamics of Wide Binary Stars», Published 2023 July 24 • © 2023. The Author (s). Published by the American Astronomical Society.

Проделанные южнокорейским исследователем расчёты показывают, что при ускорении менее 1 нм/с², ускорение, с которым пары двойных звёзд реально вращаются вокруг общего центра масс, перестаёт удовлетворять расчётам, сделанным на основе уравнений Ньютона/Эйнштейна. Эти выводы получены для 20 тыс. двойных звёздных систем (Рис.15). Вероятность ошибок исключается, а достоверность данных попадает в отклонение на 5 сигма – это тот результат, который необходим для заявления о научном открытии. А при ускорении менее 0,1 нм/с², наблюдаемое в широких двойных звёздных системах ускорение превышает «классическое» значение уже на 30—40%.

Рис.15. Пример одной из двойных звёздных систем

Более 40 лет назад альтернативу законам Ньютона/Эйнштейна о тяготении в виде модернизированной теории гравитации MOND, предложил израильский астрофизик Мордехаем Милгром (Mordehai Milgrom). Якоб Бекенштейн (Jacob Bekenstein) представил численные методы подтверждения MOND в виде теории AQUAL. Согласно расчётам Бекенштейна, при малых ускорениях наблюдаемое ускорение будет отличаться от теории Ньютона/Эйнштейна в 1,4 раза, что теперь независимо показали расчёты южнокорейского учёного по широким двойным звёздным системам в Млечном Пути.

Существуют и другие попытки создания альтернативных теорий гравитации, в основном, они делятся на пять групп: классические, релятивистские, многомерные, струнные и прочие. В своём большинстве, они используют сложный математический аппарат, пытаются соединить пространственно-временное искривление с квантовой теорией и не имеют надёжных экспериментальных подтверждений.

6 Гипотеза расширяющейся Земли

В настоящее время парадигмой развития земной коры считается теория литосферных плит, или теория мобилизма. Она была разработана в 60-х годах прошлого столетия трудами, главным образом, американских геофизиков и пришла на смену господствовавшей целое столетие геосинклинальной, или фиксистской теории. Согласно этой теории, главным и, в сущности, единственным процессом развития земной коры являются горизонтальные перемещения материковых плит, вызванные конвективными течениями в мантии, вследствие её разогрева, а вертикальными движениями, практически, можно пренебречь. Движущей силой таких горизонтальных перемещений является разогретая мантия, перемещающаяся в местах раздела (спрединга) земной коры, которые располагаются вдоль осей срединно-океанических хребтов. От этих осей кора перемещается вдоль океанического ложа в зоны её поглощения (зоны субдукции) и погружается в верхнюю мантию. Таким образом, в мантии работают гигантские конвективные ячейки, ответственные за создание и поглощение земной коры. Вся земная кора разбита на несколько десятков литосферных плит, взаимодействие между которыми обуславливает всё многообразие геологических процессов. Учёные, поддерживающие и развивающие эту теорию (мобилисты), объясняют расхождение материков движением на большие расстояния фрагментов (террейнов) любых (континентальных, океанических, островодужных) структур по глубинным поверхностям, коровым или мантийным. Одним из главных тезисов такой концепции является представление о постоянстве радиуса и объёма Земли, как космического тела.

Однако в настоящее время появляется всё больше фактов, вступающих в противоречие с теорией глобальной тектоники плит. Например, астеносфера, с которой связывается движение плит, располагается на разных уровнях и имеет прерывистый характер. Краеугольным положением рассматриваемой теории является спрединг, но когда речь идёт об охватываемом им пространстве, то возникают затруднения. На разных расстояниях от осевой зоны Мировой рифтовой системы обнаружены ослабления (релаксации) спрединга. В самих океанах недавно выделены категории демаркационных разломных зон, не согласующихся с границами литосферных плит. Большие сомнения вызывает наличие зон субдукции, в которых происходит погружение в глубоководные желоба цельных литосферных плит до глубин 600—700 км. Поэтому признать в качестве цельной, Тихоокеанскую литосферную плиту, которая занимает достаточно большую территорию Тихого океана, довольно сложно. В ней происходят процессы разломообразования, формируются грабены, горсты, тектоно-вулканические структуры, а также структуры скучивания, вертикальные восходящие и нисходящие движения. Можно отметить, что не только Тихоокеанская плита, но также и прочие литосферные плиты типа Евроазиатской, Карибской, Индо-Австралийской, и ряд других показывают искусственность подобных представлений о субдукции. Более того, можно провести простой эксперимент, уменьшив радиус глобуса Земли, вырезав из него все океаны, и все материки легко без зазоров соединятся в единый материк Пангею. При этом радиус Земли уменьшится почти в полтора раза.

По мнению ряда авторитетных геофизиков, масса и диаметр нашей Земли со временем непрерывно возрастают. Эту концепцию выдвинул русский учёный И. О. Ярковский ещё в 1889 году [76]. Например, по данным НАСА, диаметр Земли ежегодно увеличивается на экваторе как минимум на 2 см в год [66]. По данным, подробно рассмотренным и аргументированным В. Ф. Блиновым [5], за последние 280 млн. лет ускорение силы тяжести на Земле возросло с 4,2 м/с² до 9,81 м/с². В своей работе геофизик Н. П. Бетелев пишет: «По мнению ряда авторов, причиной роста Земли является поглощение планетной энергии и материи космического вакуума, преобразуемых в недрах Земли в обычное атомарное и молекулярное вещество» [4]. В своей работе «О концепции растущей Земли». Бетелев приводит такую таблицу изменения ускорения силы тяжести на Земле за последние 280 млн. лет (Таблица 1), составленную В. Ф. Блиновым [76], совпадающую с расчетами Л. М. Якушина [39].

Таблица 1

В своей работе [59] Р. Мезервей показал, что только на расширяющейся Земле можно получить согласие между современной топологией материков и океанов, и палеомагнитными данными, такими как, дрейф магнитных полюсов и полосовые магнитные аномалии в океанах. Он доказывал, что соединение материков, в котором Африка, Евразия, Южная и Северная Америки, Австралия и Антарктида образуют единый праматерик, распавшийся, примерно, 200 млн. лет назад, невозможно на земном шаре, имеющем радиус, равный современному (Рис.16).

Похожие данные приводит Ю. В. Чудинов, рассчитывающий радиус Земли для этого периода по методу В. И. Третицкого [37]. Клаус Фогель [71], в свою очередь, создал модель глобуса, на котором соединил все материки в единый праматерик Пангею и убедительно показал, что для такого соединения необходимо, чтобы радиус Земли, приблизительно, равнялся современному радиусу внешнего ядра Земли. Аналогичные модели и аналогичные расчёты можно найти и у таких авторов, как О. Хильденберг [52], И. В. Кириллов [15], В. Б. Нейман [22], К. М. Крир [48]. Блинов Б. Ф. [5] и Осипишин Н. Я. [24], которые определяют скорость приращения радиуса Земли dRdt равной 2 см/год при подсчётах площадей океанической коры. Согласно А. Ю. Ретиюму [26], разрастание континентов происходит с образованием структур растяжения – авлакогенов. Этот процесс стал особенно заметным, начавшись, примерно, 200 млн. лет назад. Всё это может служить подтверждением того, что материки расходятся, вследствие расширения самой Земли, так как она постоянно «накачивается» материей и энергией, получаемой через некий источник энергии и материи, который находится в центре Земли.

Рис.16. Земля 200 млн. лет тому назад и сейчас

Эта энергия поступает из гиперпространства. Такой источник обеспечивает и поддерживает температуру в центре ядра Земли, обеспечивает термоядерные реакции, протекающие в плазме, из которой состоит внутреннее ядро планеты. Именно плазменное ядро, с температурой на поверхности, равной температуре поверхности Солнца, создаёт магнитное поле нашей планеты, а вращение ядра, создаваемое импульсом вращения такого источника, раскручивает Землю.

Согласно палеонтологическим данным о наличии гигантских представителей флоры и фауны в прошлом, а также на основании геофизических данных, приведённых в работах таких известных учёных, как В. Ф. Блинов [5], Л. М. Якушин [16], ускорение силы тяжести на Земле растёт, а, следовательно, растёт и её масса. Но критика доказательств роста Земли как раз и состоит в том, что дополнительной массе Земли взяться неоткуда (масса космической пыли и метеоров, выпадающих на Землю несравнимо мала), и тогда увеличение радиуса Земли должно приводить к обратному эффекту – уменьшению ускорения свободного падения, а не к его росту, как утверждают авторы. Определение физического механизма прироста Земли во времени позволило бы разрешить эту задачу.

Различные авторы, отстаивающие гипотезу расширяющейся Земли, пытаются по-разному подойти к научному объяснению данного феномена с точки зрения современной физики. В основном они строят свои теоретические предположения на неких гипотетических частицах «космического эфира», которые с разной скоростью проникают внутрь Земли.

Н. П. Бетелев в своей работе [4] приводит такие данные, рассчитанные различными авторами, пытающимися обосновать рост массы и размеров Земли некими гипотетическими частицами «космического эфира» (Таблица 2).

Таблица 2

* Рассчитано, исходя из увеличения радиуса Земли на 2 см/г и её средней плотности 5,5·10³ кг/см³.

** Рассчитано, принимая скорость частиц космического эфира в Землю равной второй космической скорости 11200 м/с [40].

*** Рассчитано, принимая скорость частиц космического эфира в Землю равной 30% от скорости света, т.е. 9·10⁷ м/с [3].