Продолжение цикла статей про вакуум и вселенную. Предыдущая статья здесь.
Так как частота фотона уменьшается с каждым периодом, длина волны возрастает по экспоненте λ(t)= λ0 · exp(H·t), (t = r/c), а частота меняется по спадающей экспоненте ν(t)=ν0 · еxp(-H·t). Частота фотона прямо пропорциональна энергии, соответственно, E(t) = E0 · exp(-H·t) - формула затухания фотона, где постоянная Хаббла представляет показатель (декремент) затухания электромагнитных колебаний. Энергия фотонов, распространяющихся в вакууме, как и всех волн в любой другой среде, подвержена затуханию в соответствии с экспоненциальным законом.
Особенностью фотона является стабильность амплитуды, задаваемой постоянной Планка, и потому при потере части энергии фотоном снижается только его частота.
На следующем рисунке представлены графики относительного изменения частоты (энергии) и длины волны квантов света в зависимости от времени (расстояния).
Следствие 7.
Вывод, который можем сформулировать на основе сделанных утверждений, следующий:
Время жизни фотона, при его распространении в неограниченном пространстве, ограничено и определяется его энергией – частотой.
Максимальное (предельное) число колебаний, которое может совершить фотон за свою жизнь равно N = E/Et = h·ν/h·H = ν/H
http://alemanow.narod.ru
Из уравнения ν(t) = ν0 · еxp(-H·t) можно вычислить время жизни конкретного фотона, разрешив его относительно t и зная начальную ν0 и конечную ν(t) частоты фотона. Начальная частота задаётся в источнике, а в качестве конечной может быть только максимальная частота спектра космологического микроволнового фона КМФ (СМВ), совпадающего со спектром излучения «чёрного тела». Вид спектра КМФ (СМВ) представлен на нижеследующем рисунке, составленном службами НАСА по результатам исследований, выполненных по нескольким научным программам с использованием различной аппаратуры. Максимальная частота спектра, равная 1,5·10^11 Гц может быть принята в качестве конечной точки существования любого фотона. На левом графике отмечено время жизни фотона инфракрасного излучения с частотой 1·10^12 Гц. На правом графике отмечен интервал времени 10 млрд св лет «ускоренного расширения» Вселенной до скорости v = 0,8 c, вычисляемой по формуле Доплера. Расстояния во Вселенной, превышающие 10 млрд св лет, вычисляются по модифицированной релятивистской формуле.
Например, для фотона инфракрасного света с частотой 1·10^12 Гц получаем: 1,5·10^11 = 10^12·еxp(-H·t), откуда
t = 1,897 / 2,4·10-18 = 7,9·10^17 с или 25•10^9 св. лет;
расстояние Rt = t·c = 7,9·10^17 c ·3·10^5 км/с = 2,37·10^23 км или 7,7 Гпк. Космологическое красное смещение составит: z = (ν0 – ν0 · еxp(-H·t))/ ν0 · еxp(-H·t) = еxp(-H·t) – 1 = 5,66. (см. выше левый график).
Сравнив этот результат, 25 млрд св лет, с «научно обоснованным» возрастом Вселенной не превышающим 13,7 млрд, видим кричащее несоответствие.
Дело в том, что, как мы знаем из специальной теории относительности, красное смещение на больших расстояниях, при скорости «удаления источника» сравнимой со скоростью света, (при z превышающим 1,8, когда «скорость разбегания галактик» достигает 80% от с) даётся уже другим уравнением – уравнением модифицированного эффекта Доплера:
1 + z = ((1+v/c)/(1-v/c))^0.5,
что и отражено на кривой 1 левого графика и на правом графике.
Проверка результатами наблюдений. Новая жизнь старого открытия.
Теперь необходимо выяснить, где же здесь истина, на правом или левом графике?
Здесь уместно вспомнить об открытии в 90-х годах прошлого столетия так называемых «космических стандартных свеч» – специфических взрывов сверхновых, выделенных в тип Ia (один-а) и обладающих стандартной светимостью и продолжительностью свечения.
Группа Сола Перлмуттера, ставшего впоследствии Нобелевским лауреатом, обнаруживала сверхновые, находила нужные им сверхновые типа Iа и исследовала их на крупных телескопах, в том числе на космическом телескопе «Хаббл» (см. рис. ниже).
В работах лауреатов Нобелевской премии 2011 г. было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Доплера, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Иными словами, действительное расстояние до этих галактик, вычисленное по методу «стандартных свеч», оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла // Нобелевские премии 2011 года
Изучая удалённые (> 10 млрд. св. лет) от Земли сверхновые, лауреаты обнаружили, что те как минимум на четверть тусклее, чем предсказывает теория - это означает, что звезды расположены дальше, чем следовало из расчётов // НАМ НЕ СТРАШЕН ТЕМНЫЙ RIP
Т.е., изучая удалённые сверхновые, лауреаты обнаружили, что расстояние, рассчитанное по модифицированному эффекту Доплера, не соответствует реальному расстоянию до звезд.
По методу «стандартных свеч» установлено: z +1 = a0 /a(t) = еxp(H·t) и z = еxp(H·t) − 1, где a(t) - космологический масштабный фактор в момент времени t, а a0 - его величина в настоящее время. // Квантовый закон Хаббла
Т.е. астрономические наблюдения подтверждают, что красное смещение подчиняется экспоненциальному закону затухающих колебаний. На сегодня сверхновые Ia наблюдаются вплоть до z = 2. При z = 2 расстояние, вычисленное по модифицированному эффекту Доплера, 10.8 млрд световых лет (3.3 Гпк), а по методу «стандартных свеч» 14.8 млрд световых лет (4.5 Гпк) - красное смещение растёт экспоненциально z = еxp(H·t) − 1.
Когда при исследовании удалённых галактик было обнаружено, что космологическое красное смещение происходит по экспоненциальному закону затухающих электромагнитных колебаний, в соответствии с квантовым законом Хаббла, а не по эффекту Доплера, то для спасения теории Большого взрыва, вопреки законам физики, было придумано сказочное объяснение - ускоренное расширение Вселенной тёмной силой (энергией): делают ошибочный вывод, что Вселенная не просто расширяется, но она расширяется с ускорением! // Нобелевские премии 2011 года
Но в таком случае скорость молодых галактик должна быть меньше, чем у старых, таких как наша галактика, и, соответственно, время у нас должно замедляться больше. Из-за этого наблюдаемая нами продолжительность вспышек удалённых (молодых) сверхновых звёзд не должна увеличиваться при красном смещении // Квантовый закон Хаббла
Однако:
Так у галактик, в спектре которых наблюдалось двукратное увеличение длины волны света, вспышки сверхновых были растянуты в два раза - с двух недель до четырёх недель. // Методы компрессии лазерных импульсов
При любом смещении, красном или фиолетовом (в результате эффекта Доплера или под действием гравитации и пр.), всегда изменяется не только длина волны, но и длительность пакетов волн. Это происходит потому, что количество периодов колебаний не меняется, соответственно, длительность пакетов волн (вспышек) изменяется прямо пропорционально длине волны l/l0 = 1 + z.
Фактически, по методу «стандартных свеч» установлено:
z + 1 = a0/a(t) = exp(H·t) и z = exp(H·t) – 1. // Квантовый закон Хаббла
Результаты работы группы Перлмуттера высоко оценены научной общественностью присуждением Нобелевской премии 2011 года.
Следствие 8.
Каждый фотон в луче света несёт в себе информацию не только о месте и физической природе процесса его рождения, но и о времени, моменте его рождения и, следовательно, о его возрасте. Совпадение «квантового закона Хаббла» с экспоненциальным законом космологического красного смещения, выявленного с помощью «космических стандартных свеч», говорит о главном:
Вселенная не расширяется ни равномерно, ни с ускорением, она стационарна, однородна и линейна, то есть, евклидова.
На этом важном следствии на сегодня мы поставим точку. А в следующей статье разберем не менее важный вопрос: есть ли граница у Вселенной?
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить продолжение!
// Статья подготовлена по материалам книги Ерунова В. "Вакуум и Вселенная" и публикуется с разрешения автора.