Товарищи ученые,
Доценты с кандидатами!
Замучились Вы с иксами,
Запутались в нолях…
В. Высоцкий
Мне кажется, этот фрагмент песенки Высоцкого годится в качестве эпиграфа не только к этой, но и почти ко всем моим рассуждениям о Вселенной!
Вот и хорошо. Так и запишем.
Давайте попробуем все же разобраться: Был ли этот самый «Большой взрыв»? Какие доказательства можно привести «за» и «против»? Что такое «Вселенная»? Да и о чем вообще речь?
И прежде всего разберемся с терминологией. Если Вы, находясь за границей, говорите: «А вот у нас дома…», имея в виду только свою квартиру или даже свою кухню – это ваше право. Но, говоря «Вселенная», имейте, пожалуйста, в виду не крохотный ее кусочек, а и именно всю Вселенную. И дальше речь пойдет только о Вселенной, без всяких «наших», «прочих», и «мульти». Потому что все эти приставки – только игра словами, маскирующая неуверенность в полученных результатах.
ЛИРИКА о ФИЗИКЕ
Правильно поставленный вопрос – половина правильного ответа. Например, на «умный» вопрос: «В каком отрезке больше точек? Длиной в 1 см, или в 1 км?» следует «умный» ответ: «Одинаково – бесконечность!». А теперь я задам вопрос иначе: «Для построения какого отрезка нужно больше точек? Для сантиметрового, или для километрового?». В большинстве случаев в ответ лишь таращат глаза: дескать, уже ответили же! Бесконечность! Но ведь правильный ответ на второй вопрос – нисколько! Это в школе преподаватель рисовал на доске мелом n-ное количество точек, чтобы получился отрезок. А размер точки – ноль. Сколько нолей не складывай, никакого отрезка не получится, получится все та же точка. Линия не состоит из точек, поверхность не состоит из линий, объем не состоит из поверхностей. Все это – разные топологические образования. Но большинство людей об этом даже не задумываются. Им хватает авторитета школьного учителя. Авторитарность же – враг играм разума.
А теперь постараемся правильно поставить вопрос о «большом взрыве». Пока оставим в стороне размышления о том, когда, где и как он произошел. И зададимся вопросом: мог ли «большой взрыв» привести к образованию современной Вселенной? Ответ: НЕТ! И вот почему. Для того, чтобы в расширяющейся «в никуда» однородной субстанции (неважно, в материи или в самом пространстве) возникли любые аномалии или флюктуации (уплотнения, разряжения, турбулентности и т.п.) необходимо сопротивление среды. Т.е. на пути уже должны быть объекты, хотя бы в виде каких-то полей. А если их нет (и не могло быть!), то и плотность везде останется равномерной. И никаких «пыле-газовых облаков», из которых должны родиться звезды и прочие космические объекты, не будет. А космология как раз и постулирует однородность начального объекта, каким бы он ни был.
Вы когда-нибудь видели, как работает «дымовая камера»? В таких камерах исследуют аэро- или гидро-динамические процессы. Так вот: пока на пути ламинарного (однородного) потока не поместят какое-либо препятствие, никаких турбулентностей или других изменений потока не наблюдается. Точно так же в «расширяющейся» Вселенной не произойдет образования никаких «сгустков», которые могли бы стать центрами для концентрации материи.
Напрашивается такая модель Вселенной: Движение макро объектов в ней, таких как галактики и звездные скопления, больше похоже на Броуновское. Они оказывают некоторое влияние друг на друга, а иногда и сталкиваются, потому что в целом движутся достаточно хаотично. Доказательством этому служит наличие во Вселенной различных объектов (звезд, туманностей, звездных скоплений, да и самой «мозаичной» структуры космоса). Ведь при одинаковом «убегании» по всем направлениям от каждой, произвольно выбранной точки пространства (изотропности) образование любых флюктуаций (а уж тем более столкновение галактик) просто невозможно! Если же во Вселенной всегда существовали различные объекты, движущиеся хаотично, то под воздействием их гравитационных полей и излучений флюктуации возникали, возникают, и будут возникать.
Проделайте такой нехитрый опыт: на достаточно большую поверхность воды капните каплю жидкого масла. Масло быстро растечется во все стороны, образовав тонкую пленку. Эта модель очень похожа на расширение пространства, хотя и не трехмерная. И капли самой не стало, и невозможно найти центр этого расширения, если не видно краев пятна. Ага! Пленка-то имеет разную толщину: радужные разводы, образовавшие красивый узор, однозначно об этом свидетельствуют!
Все верно, толщина пленки действительно различна в разных местах. Да только «виновато» в этом не масло, а носитель. В данном случае – поверхность воды и потоки воздуха над ней. В самой воде присутствуют неоднородности в виде отличающихся на доли градуса температур, неравномерного содержания растворенных минералов, незаметных пылинок, и прочего. И воздух над поверхностью воды имеет различную плотность, колеблется от Вашего дыхания или движения. А какой же носитель мог быть у «новорожденной Вселенной»?
Так почему же люди так упорно стараются доказать, что Вселенная не вечна? Я лично считаю, что дело тут не в законах мироздания, а в человеческой психологии. Очень уж нам, людям, трудно представить себе вечность и бесконечность (т.е. бесконечность в пространстве и во времени)! Такие понятия вызывают интуитивное сопротивление. Задайте любому человеку, который согласится Вас слушать, вопрос: «можете ли Вы представить себе бесконечность?» Почти 100% ответят: «нет». А если задать другой вопрос: «можете ли Вы представить себе ноль? Не символ ноля, придуманный индусами в незапамятные времена, а именно ноль?» Ручаюсь, что вразумительного ответа не дождетесь! Даже математики разной специализации ответят по-разному. Для аналитика – это степень, в которую нужно возвести любое число, чтобы получить 1(единицу). Для геометра – начало координат. Для всех остальных «нечто несуществующее». А как может «нечто» быть «несуществующим»? Как видно, крайние значения человек не только не приемлет, но и не может даже точно описать. Поэтому когда появилась зацепка, т.н. «красное смещение», гипотеза «расширяющейся Вселенной» быстро завоевала популярность. (Мне, между прочим, тоже поначалу она показалась интересной). Даже Энштейн, несмотря на собственное решение, приводящее к стационарности Вселенной, со временем «признал» идею Фридмана о ее «расширении». (Может быть, ему просто надоело спорить? Что же, ведь и великие – тоже люди!) Большинство интуитивно рассуждают примерно так: я-то ведь родился!? Земля и вся Солнечная система, да и другие космические объекты – тоже. Значит, и Вселенная когда-то родилась! Чем она лучше? Вот и принялись сотни людей подводить различные «доказательства» под эту «расширяющуюся» модель.
Да простят меня все, кто интересуется этими вопросами, но я берусь утверждать, что большинство публикуемых доказательств в пользу гипотезы «расширяющейся Вселенной» ничего не доказывают! Мало того, что наблюдаемые явления могут быть объяснены совершенно по-другому, многие из них свидетельствуют против этой гипотезы!
Кстати, современные СМИ почему-то называют эту гипотезу «теорией». Но, насколько мне известно, «теория» – то, что подтверждено проверенными фактами, не противоречащими друг другу, дающая возможность точно предсказывать дальнейшие события. А о каком же точном предсказании можно вести речь, если космологи до сих пор не могут прийти к однозначному мнению: будет ли расширение бесконечным, сменится сжатием, или просто прекратится? Какие коэффициенты подставят, такой результат и получат! Да и расчетное расстояние между галактиками, «точно измеренное» с помощью Хаббловских величин и метода «стандартной свечи» увеличилось за 50 лет в три раза. Ясно, что оборудование стало совершеннее, но все-таки!? Поймите меня правильно: я вовсе не выступаю против конкретных людей, прекрасно понимая, что не ошибается только тот, кто ничего не делает. Но не рано ли называть гипотезу «теорией»?
Теперь попробуем задать самый главный вопрос:
«ЧТО ТАКОЕ ВСЕЛЕННАЯ?»
Если Вы считаете, что Вселенная – звезды, галактики, и все такое прочее, то я с Вами не согласен! Вселенная – это вакуум. Не лабораторный разряженный газ, и даже не тот, что можно «зачерпнуть» на околоземной орбите, а чистый (физический) вакуум. К сожалению, в пределах Солнечной системы такой вакуум получить вряд ли возможно: ведь даже на земной орбите он пронизан корпускулами и полями. Что такое всего лишь 8 «с хвостиком» световых минут от Солнца?
Что такое вакуум, никто точно не знает, да и я, конечно, тоже. Но я убежден, что вакуум – это вовсе не ничто, это – нечто! Именно вакуум является хранилищем всей энергии и всей информации Вселенной (хотя есть у меня подозрение, что энергия и информация – если не одно и то же, то, во всяком случае, близкие родственницы). А все остальное – планеты, звезды, звездные системы, атомы межзвездного водорода, межзвездная пыль и так далее - объекты, находящиеся во Вселенной.
Все известные нам материальные объекты обладают свойством притягиваться друг к другу пропорционально собственной массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между центрами тяжести этих объектов. Это свойство называют гравитацией. Предположительно гравитация квантуется, то есть существуют частицы гравитации, гравитоны. Однако любое излучение обладает свойством отталкивания, а гравитация – только притяжения. Значит, материальные объекты не излучают, а поглощают гравитационные волны (или гравитоны). Но, как сказал Дядя Федор (персонаж мультфильма «Трое из Простоквашино»), «Чтобы продать что-нибудь ненужное, надо сначала купить что-нибудь ненужное». Иными словами, чтобы материя могла поглощать гравитацию, эта самая гравитация должна где-то и чем-то генерироваться. Материя этим не занимается, значит, гравитацию излучает антиматерия. Но где ее искать и что она собой представляет? И почему не аннигилирует с материей? Чтобы в этом разобраться, займемся вакуумом.
Какие свойства вакуума мы знаем? Итак, вакуум
1.Не имеет массы (или мы не можем ее измерить). Поэтому он не мешает движению материальных объектов, во всяком случае на до световых скоростях.
2.Не имеет электрического заряда.
3.Не оказывает давления.
4.Способен переносить (или передавать) электромагнитные и гравитационные волны с определенной скоростью. Продольных колебаний в нем, вроде бы, не наблюдается.
Все? Ну, если и не все, то основное я перечислил. А что, если вакуум – нейтральное состояние, которое способно при определенных условиях возбуждаться и образовывать некие парные «вихри»? И именно эти «вихри» (возможно, из «супер струн») служат «кирпичиками мироздания»? (Назовем их чисто условно привычными уже терминами «кварк» и «антикварк»). Оговорюсь сразу: вакуум из них не состоит, как, например, вода не состоит из водоворотов, но они могут в нем генерироваться. Тогда получается интересная картина: поступила подходящая порция энергии (или пакет информации), и образовалось… что? А образовалась пара: кварк и антикварк. При этом кварк имеет положительную массу и обладает свойством излучать электромагнитные волны и поглощать гравитационные, а антикварк имеет отрицательную массу, излучает гравитацию (или «гравитоны») и поглощает электромагнитные волны. (Отрицательная масса означает ускоренное движение навстречу приложенной силе). Из этих свойств вытекает следующее: кварки стремятся притянуться друг к другу, антикварки, наоборот, стараются держаться друг от друга (да и от кварков тоже) подальше. Если же они все-таки сталкиваются с кварками, то происходит не аннигиляция, а образование кванта вакуума. Выделяется ли при этом энергия? Да откуда мне знать? Это вопрос слишком сложный, и я ответить на него не могу. Тут ведь многое зависит от времени жизни кварков и антикварков, от конкретных условий процесса, о котором ни я, ни остальные никакого понятия не имеют. (Если уж быть до конца логичным, то и сам вакуум, и «супер струны» тоже должны иметь квантовую структуру.) Поскольку, вероятнее всего, гравитационные волны имеют очень большую длину волны, то и поле они будут создавать гораздо более проникающее. Кстати, ученые удивлялись, почему кварки притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше между ними расстояние? Видимо, при их сближении возрастает сила отталкивания за счет электромагнитного излучения. Тогда получается, что антиматерию нигде искать не нужно: она постоянно здесь, рядом с нами и внутри нас тоже. Только она не образует никаких «сгустков», а рассеяна равномерно. А вот кварки, наоборот, «слипаясь» друг с другом, образуют самые разные объекты, которые мы привыкли называть «элементарными частицами». А уж из этих «элементарных» строятся все остальные объекты: атомы, молекулы и т.д. и т.п. Вакуум же в целом остается нейтральным, так как кварки и антикварки рождаются парами.
Для наглядности могу предложить такой нехитрый опыт: возьмите лист бумаги, тщательно взвесьте, а затем пробейте в нем дыроколом столько отверстий, сколько захотите. Если теперь собрать все получившиеся «конфетти» и взвесить их вместе с дырявым листом, то весы покажут то же значение, что и для целого листа. Так и в вакууме при образовании кварка остается «дырка» - антикварк. Процесс их образования можно промоделировать, проведя каким-либо предметом по спокойной воде. Если скорость предмета достаточна, то Вы увидите парные (вращающиеся в противоположном направлении) спиральные образования на поверхности воды.
Кстати, если моя догадка верна, то ни позитрон, ни отрицательно заряженный протон – не античастицы. Это обычные, «наши» частицы, только «левые». Но ведь есть же люди, у которых сердце находится справа, и при этом они остаются людьми? Да и строение этих "элементарных" частиц,возможно, далеко не элементарно! Ведь сама собой напрашивается схема, по которой ВСЕ нуклоны сами по себе нейтральны. А протоном становится нуклон, поглотивший позитрон. Соответственно, если прибавить еще и электрон, то масса получившейся "частицы" как раз и будет равна массе нейтрона, и заряд будет равен нулю!
Еще одно замечание: если я прав, то все антикварки одинаковы по своему строению и свойствам, и гравитационные волны они излучают строго определенной длины, к тому же не имеющие ни знака, (+ или -) ни полярности (север-юг). Именно поэтому их (волны гравитации или гравитоны) до сих пор не могут обнаружить. Ведь если вся материя Вселенной «работает на одной частоте», то поступить с гравитационными волнами так, как мы поступаем с электромагнитными, (т.е. разными способами раскладывать их по спектру или экранировать) не получится. Жаль, конечно, фантастов с их прекрасными «антигравами», да что поделаешь, если для получения антигравитации нужно собрать вместе достаточное количество антикварков, а они на такое не способны?! Другое дело – электромагнитные волны! После того, как кварки образовали ту или другую «частицу», их электромагнитное излучение меняется, (в том числе и усиливается, чем объясняется наблюдаемое «превалирование» э. м. взаимодействий над гравитационными) и им в результате можно управлять. Что мы и делаем, создавая различные соленоиды, электродвигатели, генераторы и тому подобное. Мы даже научились модулировать эти колебания как по частоте, так и по амплитуде. А вот с гравитационными волнами такие фокусы не получаются…
Продолжение следует.
А. Капустян, инженер