Фантомная эволюция

(по материалам статьи "Эволюция вселенной" А.Н.ВАСИЛЬЕВ

Санкт-Петербургский государственный университет

(http://www.astronet.ru/db/msg/1171256)

 

Сон разума рождает чудовищ. Именно этим крылатым выражением можно кратко охарактеризовать текущее состояние научной мысли в физике и космологии. Взлет человеческого гения начала прошлого века и просто фантастическая потребность в физиках его середины, давшая в их руки неслыханные ресурсные возможности, не только породили в обществе безоговорочно доверительное отношение к утверждениям специалистов этой области, но и поставили их фактически вне зоны критики со всеми негативными последствиями. Фундаментальная физика практически умерла, что вызывает беспокойство уже и в самих научных кругах, но дальше "комиссий по борьбе с лженауками ..." дело не идет. На сегодняшний день теоретическая физика все еще продолжает дремать и плодить научные фантомы, типа "эволюции Вселенной", что и является конкретным предметом настоящего рассмотрения.

Чтобы быть объективным начнем с определений:

- Вселенная - весь материальный мир во всех формах, которые принимает материя. Энциклопедическое определение более обширно: " Весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя 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)" ( Изд. "Большая Советская Энциклопедия", 1997 г.). Действительно,  определение понятия "Вселенная", как "все в себя вмещающая", заведомо исключает что-либо материальное, которое могло бы оказаться вне Вселенной. Потому энциклопедическое определение Вселенной, как "безграничной во времени и пространстве", вполне правомерно, поскольку любой мыслимый материальный "ограничитель" и область за "ограничителем" сами обязаны быть составной частью Вселенной по определению.

- Эволюция - (от лат . evolutio - развертывание), в широком смысле - представление об изменениях в обществе и природе, их направленности, порядке, закономерностях; определяет состояние какой-либо системы и рассматривается как результат более или менее длительных изменений ее предшествовавшего состояния; в более узком смысле - представление о медленных, постепенных изменениях в отличие от революции.

Из определения понятия эволюции необходимо следует, чтобы можно было говорить об эволюции Вселенной (системы), прежде, чем говорить об эволюции Вселенной, необходимо доказать, что она есть система. Потому еще одно определение определение:

- система - (от греч . sysntema - целое, составленное из частей; соединение), множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство.

Таким образом, прежде, чем говорить об эволюции Вселенной, необходимо предварительно показать, что множество элементов Вселенной неким фундаментальным взаимодействием объединено в единое целое и при некотором уровне внешнего воздействия ведет себя как единое целое, проявляет эту самую целостность.

Обращаемся к авторскому тексту.

Похоже Васильев и не подозревает о необходимости хоть какого-то обоснования реальности заявленного предмета обсуждения. Текст начат по классическим канонам современной беллетристики, повергнувших бы в ужас даже околонаучною общественность прошлого века: "первое впечатление неизменности окружающей нас Вселенной в действительности обманчиво: она эволюционирует, и эта эволюция, сравнительно медленная сейчас, на ранних этапах была невообразимо быстрой, так что серьезные качественные изменения состояния Вселенной происходили за доли секунды. По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла около 15 миллиардов лет назад из некоторого начального "сингулярного" состояния с бесконечно большими температурой и плотностью и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается".

Такой прием хорош на спиритических сеансах, когда изначально требуется подавить любую основу для сомнений, но даже для публицистики он аморален. Можно сколько угодно раз повторять "сингулярное состояние", но слаще науке от этого не станет, поскольку нет и малейшего намека на его реальность когда-либо и где-либо, все-таки наука - упорядоченная система знаний (утверждений) о реальности.

Васильев делает вынужденную оговорку для себя: "Есть ряд вопросов, на которые теория Большого Взрыва ответить пока не может, однако основные ее положения обоснованы надежными экспериментальными данными, а современный уровень теоретической физики позволяет вполне достоверно описать эволюцию такой системы во времени, за исключением самого начального этапа - порядка сотой доли секунды от "начала мира"."

Есть веские основания полагать, что "ряд вопросов, на которые теория Большого Взрыва ответить не может" значительно обширней, чем считает господин Васильев. Но, посмотрим на надежные экспериментальные данные, дающие основания делать заключения о Вселенной, как о "такой системе".

Основными экспериментальными основаниями данной теории являются следующие три:

1. Наблюдаемое "разбегание" далеких галактик, подчиняющееся закону Хаббла.

2. Открытие в 1964 году Р. Пензиасом и А. Вильсоном космического фона "реликтового излучения", по интенсивности и спектральному составу эквивалентного излучению черного тела с температурой около 3 K (градусы Кельвина).

3. Наблюдаемый химический состав Вселенной, состоящей приблизительно из 3/4 (по массе) водорода и 1/4 гелия с небольшой (порядка одного процента) примесью прочих элементов.

Замечательно, рассмотрим все три.

Для описания эволюции после первой сотой доли секунды используются следующие разделы теоретической физики:

1. равновесная статфизика, главным образом ее основные принципы и теория релятивистского идеального газа;

2. общая теория относительности Эйнштейна, в частности космологическая модель Фридмана расширяющейся вселенной;

3. некоторые сведения из физики элементарных частиц: список основных частиц, их характеристики, типы взаимодействия, законы сохранения.

Еще замечательней, особенно если их честно применять, а не заниматься научными фокусами.

"Все нужные сведения и закономерности из этих разделов являются надежно установленными, поэтому получаемую с их помощью информацию относительно эволюции системы можно считать вполне достоверной. Принципиальные трудности возникают лишь при попытке продвинуться еще ближе к "началу мира", т.е. внутрь первой сотой доли секунды".

Если быть научно честными, то "принципиальные трудности" возникают еще до "первой сотой доли секунды". Обратимся к основоположникам, пионерам современной космологии: Э.Б. Глинер "Раздувающаяся вселенная и вакуумоподобное состояние физической среды" - "до взрывное" состояние Вселенной он характеризует следующим образом:

"Основные космологические модели предполагают, что пространство-время изотропно. Тогда его метрика представима в форме Робертсона-Уокера:

ds2 = dt2 – a2(t) [dr2/(1-kr2) + r2(dθ2 + sin2 θ dφ2)]    (1)

Теория Великого объединения предполагает существование в ранней вселенной вакуумоподобной, т.е. лоренц-инвариантной фазы среды, плотность которой преобладает над плотностью вещества (т.е., обычной, не лоренц-инвариантной фазы). Плотность μ вакуумоподобной фазы и давление p в ней связаны уравнением состояния

р = -μ.                                                                         (4)

Метрику, которая удовлетворяет условию вакуумоподобности (4), нашел де Ситтер в форме: dS2=Adť2 –A-12 – ř2(dθ2 +sin2θ dφ2)

A≡1-Gμř2/3)                                              (6)                              

Эта метрика статична. Первое же уравнение может быть непосредственно решено, определяя семейство вакуумоподобных решений а = a(t,r|k), -∞< k < ∞, различающихся выбором постоянной k. Как легко показать, каждая из этих метрик может быть получена из метрики де Ситтера (6) регулярным преобразованием координат вида

ť = ť(t,r|k), ř= ř(t,r|k)                                         (7)

Таким образом, метрике де Ситтера (6) сопоставляется континуум масштабных факторов а = a(t,r|k) и метрик (1). Следовательно, вакуумоподобному пространству-времени вселенной де Ситтера нельзя приписать какую-либо определенную эволюцию во времени. В этом смысле, зависимость преобразованной метрики от времени является координатным эффектом. Отсутствие выделенного состояния движения выражает принцип относительности для вакуумоподобной среды, которая, в отличие от обычных сред, но, как и обычный вакуум, не может быть носителем системы отсчета. Этот принцип запрещает прямой переход вакуумоподобной среды в обычное вещество из-за неопределенности импульса рождающегося вещества. Примесь вещества может, однако, инициировать переход".

Оставим без рассмотрения каверзный вопрос, как Вселенная умудрилась войти в строго вакуумоподобное состояние, почему квантовая механика "вдруг" перестала действовать. Почему не помечтать и не принять это, как начальные условия частной мысленной задачи. Итак, для возникновения в некой "сингулярной точке" Вселенной события "БВ" в момент времени "0" в вакуумоподобную Вселенную должно быть вспрыснута примесь вещества. Возникает резонный вопрос, откуда и кем была осуществлена эта акция масс-спермии? Эта "примесь" не могла быть "рассыпана" во Вселенной до Большого Взрыва, такая "установка" автоматически дезавуировала бы саму идею "БВ", поскольку предполагала бы ее эволюцию и до "БВ", собственно и сейчас Вселенная, грубо говоря, представляет собой то самое вакуумоподобное состояние с рассыпанном в нем веществом, а идея "Творения" требовала другого - "0" - начала времен. Так между строк,  по "скромному" умолчанию о "первых мгновениях" Большого Взрыва вводится молох надвселенского, божественного внешнего импульса.

1. Расширение вселенной

Данные наблюдений показывают, что в крупных масштабах Вселенная однородна и изотропна. Грубо говоря, это означает, что в любой сфере с фиксированным достаточно большим диаметром (достаточным считается число ~ 300 миллионов световых лет) содержится приблизительно одинаковое число галактик. Утверждение об однородности и изотропности Вселенной в больших масштабах принято называть Космологическим Принципом.

Оснований для возражения против Космологического Принципа - нет. Вопрос только в том, что космологический принцип и теория Большого Взрыва находятся в вопиющем противоречии. У Васильева вульгарное мгновенное представление о "взгляде" на Вселенную. Обозревая наблюдаемую область Вселенной не стоит забывать о конечности скорости распространения света. Мы смотрим не в пространство, мы смотрим по изотропному конусу, то есть в пространсво-время. Наблюдая объекты, расположенные на расстоянии 15 миллиардов световых лет, мы не только наблюдаем их на столь гигантском расстоянии, но и в гигантском прошлом - 15 миллиардов лет назад. Если учесть этот факт, то Васильев должен выступать принципиальным противником космологического принципа. По теории Большого Взрыва 7,5 миллиардов лет назад вещество было вдвое плотнее, то есть сейчас, наблюдая галактики на этом, легко доступном к наблюдению расстоянии, мы должны были бы фиксировать вдвое более плотное расположение галактик. А на расстояниях в 14 миллиардов световых лет их плотность должна быть в 15 раз выше. Таким образом, если придерживаться теории Большого Взрыва, то картина должна быть совершенно обратной - наша область должна была бы выглядеть "островком простора" на фоне все более скучивающейся в прошлом Вселенной. Утверждение Васильева "это означает, что в любой сфере с фиксированным достаточно большим диаметром (достаточным считается число ~ 300 миллионов световых лет) содержится приблизительно одинаковое число галактик" есть его же приговор теории БВ, поскольку оно является не только утверждением о пространстве, но и о времени, является констатацией факта неизменности наблюдаемой плотности галактик во всем наблюдаемом временном интервале. Надо быть полностью лишенным научного мышления, чтобы быть приверженцем одновременно и теории Большого Взрыва, и космологического принципа.

В наблюдаемых спектрах звезд и галактик хорошо различимы спектральные линии поглощения (хромосферами звезд) известных элементов. Это позволяет довольно точно измерять с помощью хорошо известного эффекта Доплера скорость v, с которой данный излучающий объект удаляется (v > 0) или приближается (v < 0) по отношению к земному наблюдателю.

Есть только одно, но принципиальное возражение, смещение спектральных линий поглощения-излучения обуславливается не только эффектом Доплера, но и целым рядом других физических, в том числе и космологических, в том числе и ОТО - эффектов, обусловленных неевклидовостью пространства.

Если бы окружающие нас галактики двигались хаотически, то красные и голубые смещения в их спектрах наблюдались бы с одинаковой вероятностью. Но эксперимент показывает другое: красные смещения преобладают и тем больше, чем дальше от нас находятся изучаемые объекты. Количественным итогом этих наблюдений является сформулированный в 1929 году Хабблом "закон разбегания", согласно которому все галактики (в среднем) удаляются от нас и скорость этого разбегания v приблизительно пропорциональна расстоянию R до рассматриваемой галактики:

v=HR

(2)

Коэффициент пропорциональности H называют постоянной Хаббла.

Это авторское утверждение и показывает, насколько небрежно он относится к им же предложенным разделам теоретической физики. Поясняю:

Вышеупомянутый космологический принцип предполагает однородность и изотропность Вселенной в этих, интересующих нас масштабах. Исходя из него мы должны предполагать, что норма приращения смещения-скорости (H) на единицу расстояния во всех областях Вселенной одна и та же. Поскольку речь идет о космологических масштабах и уже релятивистских смещениях, то евклидовское правило, прямо демонстрирующееся в Законе Хаббла:

v1=v0+dv

уже не применимо.

Необходимо применять релятивистское правило:

v1=(v0+dv)/(1+v0dv/C2)

Его применение к Закону Хаббла дает релятивистскую формулу:

20. v=C th (HR/C)

или

19. R= (С/H)arth (v/С)

Эти формулы уже учитывают и взаимно согласуют такие "разделы теоретической физики", как "общая теория относительности ", "Космологический Принцип". Они, кстати, прямо ставят крест на недавнем "открытии ускорения расширения Вселенной". Если же тупо придерживаться "традиционной" трактовки Закона Хаббла, то следует открыто признать нашу галактику - особым районом Вселенной и отказаться от космологического принципа, как не соответствующего закону. Неосмотрительное применение автором дорелятивистского грубого варианта и вынуждает Васильева прибегать к различного рода оговоркам: "Здесь следует отметить, что определение величины Н по данным эксперимента является очень трудной задачей: скорости v по эффекту Доплера можно определить достаточно точно, но измерение расстояний R до далеких галактик - труднейшая проблема, и до сих пор она решается лишь различными косвенными методами".

Он вынужден прибегать к таким оговоркам, но они его спасти не могут даже в принципе. Любое конечное значение Н означает конечность отношения с/Н, то есть конечность горизонта событий при тупом, лобовом применении формулы С=HR(с). Таким образом Васильев входит в принципиальный конфликт с ОТО, утверждая, что только ничтожная наблюдаемая часть Вселенной удаляется от нас с досветовой скоростью и все ограничения ОТО на скорость движения материи - чушь собачья. Надо сказать, что такими оговорками, того не замечая, Васильев сам себе роет огромную яму. Если измерение расстояний до далеких галактик - труднейшая проблема, то измерение приращения этих расстояний, на много порядков меньших, чем сами расстояния - вообще неразрешимая на настоящем этапе развития задача. Поэтому утверждение Васильева, что "Количественным итогом этих наблюдений является сформулированный в 1929 году Хабблом "закон разбегания", согласно которому все галактики (в среднем) удаляются от нас" - есть только утверждение Васильева и ничего более. Мы с большим трудом, косвенными методами, получаем какие-то ориентировочные расстояния до галактик и никому еще не удалось получить подтверждение их удаления. Поэтому утверждение, что смещение спектров излучения-поглощения является Доплеровским - всего лишь ничем не подкрепленное предположение и не более того. Скорее наоборот, это предположение, откровенно идущее в разрез не только с космологическим принципом, но и с ОТО, исключающее евклидовый характер пространственных отношений физических объектов и предполагающее его кривизну с неким конечным радиусом кривизны, в силу чего пространственные составляющие одного и того же изотропного вектора в разных точках пространства Вселенной в разных системах отсчета будут различными. Это - ОТО, геометрическая интерпретация. Физическая интерпретация возвращает нас к Глинеру и вакуумоподобной среде. Фотон, распространяясь в этой среде, не может не взаимодействовать с ней, как физической средой. В силу своих лоренц-инвариантных свойств вакуумоподобная среда не может изменить направление распространения фотона, положение вектора не изменяется. Но в силу тех же лоренц-инвариантных свойств обязан существовать параметр нормы поглощения в этой среде на единицу распространения, то есть прямой аналог постоянной Хаббла. Таким образом, если стать на действительно научную платформу, то следует признать неприемлемость применения чисто доплеровской трактовки смещения спектров в космологических масштабах, поскольку ОТО в этих масштабах предполагает иную, не доплеровскую трактовку, трактовку, являющуюся следствием прямого применения ОТО в этих масштабах. "Разбегания" нет, есть взаимодействия со средой распространения излучения. Это не эффектно, это приземлено, но это - единственное непротиворечивое предположение.

Потому выведенное Васильевым "следствие": "Из пропорциональности v и H в законе (2) вытекает фундаментальный вывод относительно существования "начала мира": где-то в прошлом был момент, в который любая из наблюдаемых сейчас галактик была бесконечно близка к нашей, следовательно, "любая к любой" в силу Космологического Принципа. Из-за такого сближения плотность вещества во Вселенной в "начальный момент" становится бесконечной. Но это не означает, что все оно было собрано в одном месте, так как тот же Космологический Принцип требует, чтобы плотность становилась бесконечной в любой точке пространства." - не научно, поскольку безосновательно и безоговорочно признает только и исключительно доплеровский характер смещения спектров. Зачем тогда упоминать "следующие разделы теоретической физики, в том числе  общая теория относительности Эйнштейна"? Это - не столько научная небрежность, сколько откровенное надувательство неискушенного читателя. Естественно, даже в доплеровской трактовке нет и намека на отношение ко Вселенной, как "такой системе".

К не меньшим "парадоксам" приводят и новые данные, полученные астрономами. Расчеты показывают, что сжатие первичных газовых облаков, протогалактик длится около 3 млрд. лет. Таким образом, если принять версию Васильева о возрасте Вселенной в 15 млрд. лет, то должен существовать принципиальный рубеж наблюдаемости галактик в 12 млрд. лет.

Тогда познакомьтесь с публикацией, явно выходящей за рамки теории БВ:

Современные телескопы способны увидеть столь далекие объекты, когда свет от них достаточно силен, например, как у квазаров. Чтобы разглядеть слабый свет новорожденных галактик, астрономы идут на хитрость: используют в качестве так называемой "галактической лупы" промежуточный кластер галактик. Таким способом обнаружили признаки образования звезд в галактиках 13,4 млрд лет назад. Теперь этот рекорд побит: промежуточный кластер Abell 370 позволил выявить галактику, которая начала зажигать звезды 13,6 млрд лет назад.

21.03.2002 ИнформНаука

На самом деле, с учетом формулы (R= (С/H)arth (v/С)) удаленность (возраст) этой галактики существенно (на условиях 13,6/15 - в 1,5 раза) больше.
Однако теория теорией, а есть ли экспериментальные подтверждения существования именно ОТО эффектов?

Да, есть. Они - в следующем разделе.

2. Реликтовое излучение

Следует прямо заявить, что о реликтовом излучении Васильев больше умолчал, чем сказал. "Измеренная ими на длине волны 7,35 см интенсивность этого радиосигнала оказалась равной интенсивности излучения на данной длине волны абсолютно черного тела с температурой около трех кельвинов. Пензиас и Вильсон наткнулись на этот факт случайно и некоторое время даже не решались опубликовать свои результаты, поскольку не понимали природы обнаруженного ими радиошума (в 1978 году они получили за свое открытие Нобелевскую премию). Но уже в конце сороковых годов появились первые работы физиков-теоретиков, в которых предсказывалось, что в настоящий момент вся Вселенная должна быть заполнена равновесным электромагнитным излучением с эффективной температурой в несколько градусов Кельвина."

Следует отметить высочайшую изотропность приходящего к нам на Землю  реликтового микроволнового излучения, угловые флуктуации яркости которого не превышают 0.001%. Измерение реликтового излучения в разных направлениях на небе показало, что на фоне средней интенсивности излучения, имеющего чернотельную температуру Т = 2.73 К (T = 2.725 +/- 0.001К,), наблюдаются два полюса с плавным переходом между ними. В направлении на созвездие Льва регистрируется теплый полюс, где температура излучения на 3.5 мК выше средней, а в противоположном направлении (на созвездие Водолея) - прохладный полюс, где она на столько же ниже средней. Наличие такой дипольной вариации температуры с амплитудой чуть более 0.1% не противоречит тому, что было сказано выше о высокой однородности реликтового излучения, поскольку эта вариация не имеет отношения к самому излучению, а лишь отражает движение наблюдателя по отношению к нему (согласно эффекту Доплера, в том направлении, куда движется Земля, интенсивность излучения выше, а в противоположном - ниже). Многолетние наблюдения реликтового излучения легко выявляют годичное обращение Земли вокруг Солнца, чем еще раз и совершенно независимо подтверждают правоту Коперника. За пределом Солнечной системы также известны источники притяжения, вынуждающие Землю двигаться относительно реликтового излучения: вместе с Солнцем наша планета обращается вокруг центра Галактики, а сама Галактика движется под действием притяжения ближайших звездных систем. Астрономы уже подробно изучили наше ближнее внегалактическое окружение: вместе с более крупной спиральной галактикой в созвездии Андромеды - известной Туманностью Андромеды - и еще двумя дюжинами более мелких галактик наша Галактика входит в состав так называемой Местной группы галактик, отделенной от прочих звездных систем весьма приличным расстоянием. Учет движения нашей Галактики относительно других членов Местной группы показал, что последняя движется относительно реликтового излучения как целое со скоростью 635 км/с в направлении центра созвездия Гидры. Плотность энергии реликтового излучения 0,25 эВ/см3.

Помимо дипольной анизотропии за счет кинетической составляющей тела отсчета, есть и потенциальные члены в анизотропии реликтового излучения, обязанные своим происхождением гравитационным полям очень больших масштабов, которые сравнимы с горизонтом частиц, другими словами, с расстоянием до поверхности последнего рассеяния. Если мы рассмотрим такое гравитационное поле, то низшая мультипольная гармоника для этого гравитационного поля будет квадрупольной. Происходит так потому, что дипольной гармоники в гравитационном поле нет. Она возникает только в тех полях, которые имеют заряд разных знаков. Гравитационное поле создается массами, имеющими положительный знак.

Высочайшая степень изотропности реликтового излучения позволяет многим космологам утверждать его на роль абсолютной системы отсчета, намекая на сомнительность соответствующего постулата Эйнштейна. При этом они совершенно упускают из виду фундаментальный факт, относящийся к электромагнитным излучениям, да и волновым процессам вообще. Он заключен в том, что любой волновой процесс не инвариантен, как примеру, элементарная частица с ненулевой массой покоя, тот же электрон, а всегда несет в себе информацию об излучателе. Поэтому высочайшая степень изотропности реликтового излучения характеризует не только и не столько само излучение, сколько все излучатели, принявшие участие в его формировании, то есть высочайшую степень коллинеарности систем отсчета излучателей, или, что то же самое, высочайшую степень нерасходимости мировых линий осцилляторов при излучении. Другими словами свойства реликтового излучения позволяют с высокой степенью уверенности утверждать, что в наблюдаемой области Вселенной за наблюдаемый временной интервал наблюдаемые материальные объекты Вселенной с очень высокой степенью точности в целом покоились относительно друг друга. Таким образом реликтовое излучение служит не столько подтверждением теории БВ, сколько его опровержением, и является прекрасным фактическим основанием космологического принципа. Из факта наличия реликтового излучения автоматически следует недоплеровский характер красного смещения спектров космологических объектов.

Более того, факт наличия реликтового излучения исключает взгляд на Вселенную, как на "такую систему". Дело в том, что для любого фундаментального взаимодействия в первом приближении действует правило обратной зависимости между энергией связи и длиной волны. С другой стороны для представления некого множества элементов в некотором взаимодействии как системы, то есть как целого, необходимо, чтобы энергия взаимодействия связи между элементами, была по крайней мере не меньше энергии внешнего воздействия. Факт наличия реликтового излучения заведомо дает неустранимое внешнее разрушающее шумовое воздействие вышеупомянутой эффективной температуры. Соответственно, исследуемая система для представления себя, как единого целого, должна иметь связи с энергией не ниже плотности энергии реликтового излучения (0,25 эВ/см3).  Бесконечно длинные волны имеют нулевую энергию связи. Во Вселенной не могут существовать системы с энергией связи меньшей, чем энергия реликта. Сама Вселенная даже в принципе не может считаться "такой системой", разговор о ее эволюции беспредметен, Вселенная - системное множество.

Есть несколько теорий происхождения реликтового излучения. Вполне естественно, что для себя Васильев предпочел экзотику: "уже в конце сороковых годов появились первые работы физиков-теоретиков, в которых предсказывалось, что в настоящий момент вся Вселенная должна быть заполнена равновесным электромагнитным излучением с эффективной температурой в несколько градусов Кельвина. Согласно утверждениям теоретиков, на ранней стадии Вселенная была заполнена равновесным излучением с очень высокой температурой. В процессе расширения Вселенной это излучение охлаждалось, оставаясь равновесным, и к настоящему времени температура опустилась до значений нескольких градусов Кельвина. Именно это "реликтовое излучение", оставшееся от начальной фазы горячей ранней Вселенной, обнаружили Пензиас и Вильсон". Вчерашнее и сегодняшнее излучение звезд он не "заметил". Для примера приведем работу Жук Н. А. "Микроволновый фон космоса как суммарное излучение всех звёзд", что микроволновое фоновое излучение космоса может быть суммарным излучением всех звёзд (материи) стационарной Вселенной при наличии пространственной диссипации энергии электромагнитных волн, что и подразумевают лоренц-инвариантные свойства вакуумоподобной среды.

3. СОСТАВ ВСЕЛЕННОЙ

Было бы чрезвычайно странно, если самое поверхностное рассмотрение первых двух экспериментальных оснований выявило их противоречие теории БВ, а в третьем, в составе Вселенной все было бы тип-топ. Разумеется такие противоречия наличествуют буквально "на самой поверхности", не случайно теоретики БВ до сих пор не определились с окончательным сценарием, до сих пор пытаются подогнать его под наблюдаемый "ответ". Надо отдать должное Васильеву, который отошел от уж совсем примитивных представлений точечного Большого Взрыва, расширения конечной Вселенной конечной массы. Там противоречий гораздо больше. Можно согласиться и как умозрительную гипотезу представить расширения бесконечной Вселенной адиабатическим процессом: "Переходя к описанию самого процесса эволюции, выделим мысленно в пространстве произвольную сферу достаточно большого радиуса R ("достаточно" для справедливости Космологического Принципа) и будем следить за эволюцией во времени содержащегося внутри данной области излучения и вещества, предполагая их распределение однородным и изотропным. Термин "излучение внутри данной сферы", конечно, условен, поскольку фотоны могут выходить из нее и приходить извне. Но эти два процесса в силу предполагаемой однородности взаимно компенсируют друг друга, так что понятие "количество излучения (энергии) внутри данной сферы" имеет смысл". Собственно, ничего иного и допустить нельзя, бесконечная Вселенная не имеет внешнего окружения для энергетического обмена. Можно принять к сведению предложенные Васильевым временные ориентиры: "Элементарный расчет тогда показывает, что "планковская температура" Т = 1032 K достигается через 10- 43 секунд от начала мира, Т = 1013 K - через 10- 6 секунд, Т = 1010 K - через 1 секунду, Т = 109 K - через 1 минуту, Т = 104 K (смена эпох) - через 100 тысяч лет, Т = 103 K - через 1 миллион лет. Таким образом, первичный нуклеосинтез завершается уже через несколько минут от "начала мира", а формирование атомов - через миллион лет. После этой довольно бурной стадии начальный этап эволюции завершается и переходит в рутинный процесс расширения, который мы и наблюдаем сейчас, спустя приблизительно 15 миллиардов лет от "начала мира"". Умница Васильев очень дипломатично обходит молчанием первые до 10- 43 секунд потому, что промямлить что-то кроме заклинания о "сингулярном состоянии" не только он, но вообще никто не в состоянии. Это - вне нашей физики, значит, вне нашей Вселенной.

"при "планковских энергиях", соответствующих Т ~ 1032 K , гравитационное взаимодействие по силе сравняется с прочими (сильными, слабыми, электромагнитными), и его уже нельзя будет рассматривать чисто классически: возникает проблема квантования гравитации. Но важно, что все эти неопределенности относятся только к начальному этапу, а после охлаждения до температуры порядка 1011 K все становится уже вполне предсказуемым". Но все гораздо хуже, чем предполагает Васильев. Поясняю:

Самая маленькая черная дыра.

Рассчитаем энергию электромагнитного кванта, при которой этот квант сам себя "притянет", то есть станет, в некотором классическом смысле, "черной дырой". Итак, энергия "самосфокусированного" кванта равна: E=2p hw или

E=hс/l, где

Е - энергия кванта,

h - постоянная Планка,

w - угловая частота,

l - длина волны,

с - скорость света.

При этом следует учесть, что движение по замкнутой, в первом приближении, круговой орбите, предполагает наличие на такой "орбите" режима стоячих волн. Другими словами, в окружность такой орбиты должно укладываться целое число полуволн. Если радиус такой орбиты обозначить как rгр, то 2p rгр=1/2ln, где n = 1;2;3;4… - натуральное число.

Принимая во внимание решение Шварцшильда rгр=2gM/c2 или rгр=2gE/c4 (E=mc2) и подставляя в это решение вышеприведенные формулы при n = 1 получим хорошо известные Планковские величины:

1.1.rгр=(2p hg/ c3)1/2 ;

1.2. E=(2p h c5/g)1/2;

1.3. m=(2p h c/g)1/2;

1.4. Δt=(2p hg/ c5)1/2.

Данный расчет делает «прозрачным» философскую и физическую сущность фундаментальной (планковской) длины. Он делает тождественными понятия частицы планковских размеров и переносчик взаимодействия планковских размеров. Они становятся неразличимыми, можно полностью согласиться с Васильевым "гравитационное взаимодействие по силе сравняется с прочими (сильными, слабыми, электромагнитными)", то есть не будет различий и между переносчиками фундаментальных взаимодействий. Квант с такой длины волны «не должен двигаться» в пространстве, физически невозможно ни излучить, ни принять этот квант. Дефект массы при формировании переносчика взаимодействия строго равен массе самой квантовой частицы, то есть она может порождать только и исключительно саму себя. Две соседние планковские частицы в принципе не могут взаимодействовать, радиус "дальнодействия" ограничен размерами частицы.  Мало того, сама планковская частица является квантовой черной дырой со всеми ее релятивистскими атрибутами, в том числе и с остановкой времени на своей собственной границе. В более общем, философском  плане фундаментальная длина выступает той теоретической границей познания, от которой получить какую-либо информацию уже принципиально невозможно. Ниже уже не «наша физика».

Но, кроме философского смысла, данный расчет имеет весьма конкретные физические аспекты.

Квантованность набора орбит самофокусировки электромагнитных квантов исключает возможность метастабильных промежуточных состояний. Потому данная квантовая "черная" микродыра на самом деле оказывается вообще не "дырой":

- она не может поглотить образовавший ее фотон, решение стационарно;

- она не может поглотить никакую другую энергетическую порцию, кроме кратной энергии образовавшей ее фотона. Для любых других частиц данная "дыра" будет "зеркалом";

- данная "дыра" принципиально неуничтожима. Туннельными эффектами могут быть излучены энергетические порции, кратные энергии планковского фотона, который (см. выше) не будет перемещаться в пространстве, а будет такой же "черной микродырой".

- самое главное, она принципиально не "создаваема". Для ее создания, в соответствии с соотношением неопределенностей, необходимо за период времени Δt в области, радиусом rгр сконцентрировать массу m или энергию E. Другими словами, соотношение неопределенностей "позволяет" создавать квантовые черные дыры только из квантовых черных дыр. Ничто иное в эти параметры не "влезает". Теоретически нет физических объектов для создания квантовой черной дыры, кроме нее самой. Данный расчет исключает понятие сингулярности из научного лексикона. Даже теоретически невозможны меньшие объекты в нашей физике.

Итак, если на умозрительно допустить сценарий БВ, то после 10- 43 секунд необходимо делать остановку сценария на неопределенно длительный срок. На этих 10- 43 секунд мы обязаны получить Вселенную планковских квантовых черных дыр и полное отсутствие механизма выхода из этого состояния материи.  Вселенная может расширяться, расстояния между этими планковскими объектами могут как угодно расти, вплоть до нынешних соотношений, но на состоянии планковских частиц это никак не может отразиться. Мягко говоря, это мало напоминает текущее состояние материи. Эта, нынешняя "подсказка" однозначно указывает на то, что материя Вселенной не соответствует сценарию 10- 43 секунд, значит, этого состояния никогда и не было.

Естественно, что отсутствие сценария 10- 43 секунд делает бессмысленным и все остальное. Но, поскольку БВ - чисто умозрительное представление, продолжим рассмотрение.

"Следующий важный этап - Т ~ 1010 K, когда начинается интенсивное рождение электрон-позитронных пар (порог 6х10 9 K) и процессы развала ядер на их составляющие - свободные нейтроны и протоны. Плотность массы в этот период достигает значений порядка 105 г/см3. Столь высокая плотность увеличивает число взаимных столкновений, и это обеспечивает установление термодинамического равновесия для всех типов присутствующих в системе частиц.

Для объяснения такой задержки нуклеосинтеза как раз и требуется наличие очень большого числа фотонов на одну ядерную частицу. Это число не определяется автоматически условиями термодинамического равновесия. Оно остается неизменным на протяжении рассматриваемого периода эволюции, поскольку обе плотности числа частиц изменяются по одному и тому же закону ~ Т3/R3 (т.е. полное число частиц сохраняется). Если бы фотонов (излучения) не было, то при Т = 1010 K протоны и нейтроны уже могли бы сливаться в ядра 4He, так как их энергия связи превышает характерную тепловую энергию kT = 1 МэВ. Наличие фотонов с такой же энергией тормозит процесс нуклеосинтеза, поскольку фотоны, сталкиваясь с ядрами, способствуют их развалу на исходные элементы. Этот конкурирующий с нуклеосинтезом процесс идет тем быстрее, чем больше плотность числа фотонов. Для обеспечения задержки нуклеосинтеза вплоть до температур порядка 109 K (что нужно для объяснения экспериментального отношения 3 : 1), согласно расчетам специалистов по ядерным реакциям, необходима очень высокая плотность числа фотонов порядка 108 - 1010 на ядерную частицу. Она столь велика, что даже к настоящему времени должна оставить заметный след в форме реликтового излучения - именно из этих соображений оно и было предсказано теоретиками".

Напоминаю, что по расчетам Васильева этот период длится (Т = 1010 K - через 1 секунду, Т = 109 K - через 1 минуту)  до 1 минуты, что существенно дольше любых переходных процессов установления термодинамического равновесия, именно поэтому Васильев изначально считает состояние материя-излучение, как равновесное (Согласно теории Планка, равновесное электромагнитное излучение можно рассматривать как некоторый идеальный газ безмассовых частиц - фотонов). Поэтому утверждение, что "число (фотонов) не определяется автоматически условиями термодинамического равновесия", что есть де факто признание процесса уже неравновесным, можно рассматривать только как неуклюжую попытку подгонки "решения" под заранее известный ответ. Совершенно не понятно, почему в течение столь длительного времени при стол  высокоэнергичном и сверхбыстром процессе, как нуклеосинтез, не происходит рождения ни одного фотона, ибо только тогда "обе плотности числа частиц изменяются по одному и тому же закону". Как положительный момент описания отметим упоминание обратных реакций "Наличие фотонов с такой же энергией тормозит процесс нуклеосинтеза, поскольку фотоны, сталкиваясь с ядрами, способствуют их развалу на исходные элементы. Этот конкурирующий с нуклеосинтезом процесс идет тем быстрее, чем больше плотность числа фотонов", что делает его хоть в какой-то степени реалистичным. Однако, именно это упоминание и "смазывает" всю картину. Соотношение 10-9 между веществом и излучением характерно для одноактного множества реакций взаимодействия пар элементарных частиц. Но, расчетное время процесса (1 минута) неизмеримо больше среднего времени реакции рождения пар - их аннигиляции. За это время одна и та же пара родится-аннигилирует существенно больше, чем один раз. И вероятность получения "осадка-отхода" в виде вещества будет не 10-9, а больше на число этих повторений, точнее имеет место аналогия процессу радиактивного распада с разницей наличия дополнительных функциональных зависимостей параметров от расширения.

Не меньшее недоумение вызывает и порог: "Первое качественное изменение происходит при T ~ 3000 K, когда kT достигает величин порядка 1 эВ и излучение начинает разбивать атомы.

В настоящий момент Вселенная практически прозрачна для электромагнитных волн (раз мы видим далекие галактики), т.е. сейчас излучение фактически не взаимодействует с веществом и эволюционирует самостоятельно."

Вот эта послепороговая самостоятельность и вызывает недоумение. Это пороговое качественное изменение (разделение вещества и излучения) происходит при температуре T ~ 3000 K, другими словами реликтовое излучение перестало взаимодействовать с веществом, когда оно имело эффективную температуру 3000 К. Поскольку Васильев считает красное смещение спектров чисто доплеровским, вариант взаимодействия фотонов с лоренц-инвариантной вакуумоподобной средой для него нонсенс, то он должен был бы настаивать только на одном варианте: Вселенная расширяется, число реликтовых фотонов на единицу ее объема падает, но и только, спектральное распределение реликтовых фотонов от этого никак не зависит и потому оно должно остаться таким же, каким оно было в момент отделения. Другими словами с учетом "прочих видов излучений", помимо классического экстремума 3К, реликтовое излучение должно иметь и второй экстремум - 3000К (кости динозавра должны выглядеть костями динозавра). Мягко говоря это не совсем так, очередная неудачная подгонка под ответ.

Как и приведенное здесь изложение теории БВ было по необходимости воспроизведено автором в рассматриваемой статье кратким и неполным, так и его анализ тоже краток и не полон. Вариантов мистерий на тему БВ множество, но их авторам, перечисляя "для описания эволюции после первой сотой доли секунды использующиеся разделы теоретической физики:

1. равновесная статфизика, главным образом ее основные принципы"

не помешало бы еще и заглянуть в эти основные принципы, например в H-теорему Людвига Больцмана. Тогда было бы понятно, что единственным возможным состоянием вещества во Вселенной может быть только состояние устойчивого равновесия, к которому не применимо понятие эволюции, и не понадобилось бы тратить столько интеллектуальных усилий на квазинаучную реанимацию ветхозаветных идей.

Однако, нельзя сказать, что труд сторонников теории БВ совершенно напрасен. Скорее наоборот, они внесли очень серьезный вклад в понимание наблюдаемых космологических процессов. Большие Взрывы, не вселенского, но галактического масштабов, наблюдаются повсеместно. Именно применение к процессам, происходящих в активных ядрах галактик, теоретических воззрений, разработанных последователями БВ, позволило в значительной степени понять сущность происходящих там процессов, более того, увидеть в этих локальных галактических процессах "средство Макропулос" вещества Вселенной.

Не все так плохо, как кажется. Но, прежде всего, это направление теоретической мысли необходимо сделать действительно научным.

Станислав Кравченко