Предисловие.
В этой и других статьях я намеренно, где это возможно, пользуюсь классической теорией тяготения, не привлекая общей теории относительности, чтобы избежать громоздких выкладок. Хотя, казалось бы, это необходимо при рассмотрении космологических вопросов. Поэтому сразу хочу подчеркнуть, что в моих рассуждениях я не стремлюсь к точным расчетам, а лишь делаю принципиальные оценки с точностью до порядка величин. Я исхожу из принципа, что там, где можно обойтись пусть приближенными, но более наглядными расчетами, не нужно прибегать к более точному, но и более тяжеловесному аппарату.
Во многих расчетах, касающихся описания явлений космического масштаба, поправки ОТО не играют принципиальной роли, вопреки распространенному мнению, что без ОТО вообще нельзя даже близко подходить к таким вопросам. Это одно из многих заблуждений, которые прививаются со школьной скамьи.
Вообще, я считаю, что в любом исследовании наиболее продуктивным является принцип: от простого к сложному.
Аннотация.
В современной модели Большого Взрыва есть ряд проблем, которые до сих пор не удается решить, и все больше людей начинают задумываться о том, что эта модель в принципе не верна.
В данной статье предложена альтернативная модель эволюции Вселенной, которая в том числе способна объяснить дисбаланс материи и антиматерии и предложить направление поиска темной материи.
Ссылка на мой канал: ТЫЦ!
Термины.
Черная дыра. Объект, обладающий массой M и радиусом R, которые связаны следующим соотношением: R < GM / c2 (с точностью до множителя 2), где G – гравитационная постоянная, c – скорость света.
Ядро. Обособленный плотный массивный объект, отделенный от других массивных объектов существенно менее плотным пространством.
Система. Гравитационно-связанная обособленная система объектов, отделенная от других систем существенно менее плотным пространством. Системы могут объединяться в суперсистемы, гиперсистемы и т. д.
Прицельное расстояние P. Расстояние от центра ядра, в момент прохождения точки прицеливания (когда скорость направлена перпендикулярно вектору, направленному от центра ядра к частице).
Прицельный радиус захвата Z. Прицельное расстояние, при котором частица проходит точку прицеливания на третьей космической скорости. При прицельном расстоянии, меньшем, чем прицельный радиус захвата, частица будет захвачена гравитационным полем ядра и начнет двигаться по орбите вокруг него или упадет на ядро (см. рисунок).
Прицельный радиус захвата фотона.
Если в точке прицеливания скорость частицы больше третьей космической (V3), то частица, изменив направление движения, покинет ядро, навсегда удалившись в открытое пространство (рассеяние). Если скорость частицы меньше V3, то частица перейдет на орбиту или упадет на ядро.
Чтобы частица не могла улететь в бесконечность с прицельного радиуса захвата Z, она должна иметь энергию движения E меньше, чем гравитационный барьер U(Z):
U = GMm / Z
E = (m-m0)c2
(m-m0)c2 < GMm / Z
У фотона скорость, очевидно, равна скорости света c, а масса покоя m0 = 0, откуда получаем:
Z < GM / c2
Это условие на максимальный радиус черной дыры.
Свет, испущенный самим ядром, не может улететь в бесконечность, т. к. очевидно, что прицельное расстояние любого фотона, испущенного самим ядром меньше прицельного радиуса захвата.
Но пусть в центральной области галактики есть ядро с радиусом
R = (GM / c2) – Δ, где 0 < Δ < GM / c2 .
Пусть на периферии галактики появляется фотон. Если фотон пройдет ближе прицельного расстояния захвата, но дальше радиуса ядра, он перейдет на орбиту ядра и, соответственно, будет «захвачен» галактикой или самим ядром. Если же он пройдет дальше прицельного радиуса захвата, то фотон только изменит направление движения (рассеется) и вырвется за пределы галактики и полетит в межгалактическом пространстве к другим галактикам.
Один из основных постулатов физики состоит в том, что в больших масштабах Вселенная однородна и изотропна. Чем больше масштаб области пространства, тем оно более однородно (в среднем). Это немаловажное замечание. Конечно, космос заполнен неоднородно, но в целом, если размер оболочки существенно превышает прицельное расстояние захвата, то можно считать, что оболочка существенно не влияет на движение фотона. Так, например, если спуститься к центру Земли, то окажешься в невесомости (если внешние слои однородны, то они взаимно компенсируют гравитацию).
Таким образом, из самых общих соображений ясно, что в галактиках и между ними скорее всего циркулирует множество фотонов и других частиц, которые не могут выбраться из гравитационного поля галактик, и никто за пределами галактики их никогда не увидит.
Мы настолько привыкли к утверждению, что фотон не имеет массы, что часто забываем, что он не имеет массы покоя. Но орбитальный (захваченный) фотон будет создавать гравитационное поле, оставаясь невидимым. Такие фотоны можно назвать виртуальными по аналогии с подобными фотонами в физике элементарных частиц. Целый рой фотонов, нейтрино и прочих релятивистских частиц может «носиться» по орбитам внутри галактик, оставаясь неуловимыми для нас, т. к. для того, чтобы мы их смогли увидеть, они должны достичь земных телескопов. А ведь мы находимся на периферии галактики. И большинство «орбитальных» фотонов просто не долетают до нас. Но мы «чувствуем» их гравитацию. Это кажется на первый взгляд парадоксом: невидимый свет, создающий гравитационное поле внутри галактик. Так что, эта невидимая масса-энергия может оказаться той самой темной материей, которую ищут астрофизики.
Еще одно замечание по поводу черных дыр. Ведь мы их видим черными, но если приблизиться к ним на определенное расстояние, они начнут светиться сначала тускло и будут очень «красными», но при дальнейшем сближении их свет станет усиливаться и «синеть». Ведь по мере удаления фотонов от черной дыры они теряют свою энергию движения, преодолевая гравитационный барьер («в дело включаются» все новые центральные области галактики). Удивительно: черный свет и светящиеся черные дыры!
Любая галактика с центральной черной дырой по сути является черной дырой второго рода. Большинство фотонов улетает в межгалактическое пространство, но часть «оседает» на внутренних орбитах.
Интересно, чем меньше плотность структуры, тем больше прицельный радиус захвата. В предельном случае нулевой плотности (пустое пространство) радиус захвата равен бесконечности, т. е. орбита фотона превращается в прямую. Это соответствует действительности: свет в вакууме и отсутствии гравитации распространяется по прямой. Чем больший масштаб системы-скопления мы берем, тем меньше средняя плотность материи и больше однородность. Значит «траектория» фотона становится в среднем прямее с увеличением рассматриваемого масштаба расстояний.
Красное смещение и гипотеза Большого Взрыва.
Сегодня считается, что Вселенная расширяется, да еще с ускорением и уже миллиарды лет. Этот вывод, казалось бы, безоговорочно подтверждается красным смещением. Но так ли все однозначно?
Первый вопрос, который стоит задать, прежде чем рассуждать о расширении Вселенной: «А почему красное смещение должно быть обусловлено исключительно эффектом Доплера?» Покраснение фотонов может быть вызвано их гравитационным «замедлением». Ведь свет от далеких звезд и галактик должен был преодолеть гравитационный барьер, чтобы попасть в земной телескоп. Если объект, от которого пришел свет имел достаточную массу и плотность, он мог бы достаточно сильно замедлить фотон, т. е. сделать его краснее. То, что чем дальше источник, тем он краснее, тоже можно объяснить. Дело в том, что чем дальше источник, тем он для нас выглядит «моложе». Если источник находится от нас на расстоянии в 14 миллиардов световых лет, то мы видим его таким, каким он был 14 миллиардов лет назад. Не надо забывать, что Вселенная 14 миллиардов лет назад могла быть другой. И квазары тому косвенное подтверждение.
В связи с вышесказанным возникает еще один вопрос. Если Большой Взрыв был, и Вселенная взорвалась почти из точки около 14 миллиардов лет назад, то почему квазары 14 миллиардов лет назад уже находились от нас на расстоянии 14 миллиардов световых лет? Т.е. в начале была как бы точка, но точка радиусом в миллиарды световых лет. Очень странный взрыв.
Еще момент. Пусть даже мы видим сегодня расширение отдаленных областей Вселенной, но кто может поручиться, что за миллиарды лет она не остановила расширение и давно уже сжимается, но узнать об этом мы сможем еще через пару десятков миллиардов лет.
И последнее. Реликтовое излучение якобы является подтверждением модели Большого Взрыва. Но это явление может иметь другую природу. Все небо вполне может быть заполненным блуждающими орбитальными фотонами. Это может быть очень «постаревший» свет, пробравшийся к нам через гравитационные барьеры далеких, сверхтяжелых и сверхплотных источников.
Реликтовое излучение может быть следствием гравитационного покраснения света от очень «молодых» и массивных источников. За время своей эволюции Вселенная, несомненно, должна была измениться. Пространство при этом должно быть заполнено «постаревшими» на десятки миллиардов лет фотонами, преодолевшими чудовищную гравитацию своих «родителей», которых мы видим еще очень «молодыми». Эти фотоны миллиарды раз меняли направление движения и за счет хаотического перемешивания равномерно покрыли небо.
Итак, нельзя с уверенностью утверждать, что Вселенная расширяется, да и Большой Взрыв вызывает большие сомнения.
В следующей серии поговорим про антиматерию.
А. Чудин.
Май-июнь 2019.
