Не отношусь к фанатам этой гипотезы, поскольку нахожу в ней излишне много заведомо неразрешимых на мой частный взгляд противоречий и проблем. Но это никому никогда не мешало внимательно оценивать её с различных позиций. Вот с позиции «откуда все началось» и хочу взглянуть на гипотезу Большого Взрыва.
Справка из Википедии:
Большой взрыв — общепринятая космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно — начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии.
По современным представлениям, возраст наблюдаемой Вселенной составляет 13,799 ± 0,021 млрд лет из некоторого начального сингулярного состояния и с тех пор непрерывно расширяется, и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание, считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 1032К (Планковская температура) и плотностью около 1093г/см³ (Планковская плотность). Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.
В период времени от нуля до 10−40 секунд после Большого взрыва происходили процессы рождения Вселенной из сингулярности. Считается, что при этом температура и плотность вещества Вселенной были близки к планковским значениям.
Приблизительно через 10−42секунд после момента Большого взрыва фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции и завершился через 10−36секунд после момента Большого взрыва. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии некоторого времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в электромагнитное излучение.
Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии).
После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.
Существует несколько гипотез о возникновении видимой части Вселенной:
по мнению некоторых учёных (в числе которых Стивен Хокинг, Лоуренс Краусс и Майкл Мартин), Вселенная могла возникнуть из ничего («области», где отсутствует материя, пространство и время) посредством «квантовых флуктуаций».
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);
теория Ли Смолина о том, что вселенные возникают от взрыва «сингулярности» внутри чёрных дыр;
экпиротический сценарий — теория Нейла Турока о рождении вселенных в результате столкновения «бран» (многомерных мембран в теории струн).
Итак, несмотря на исходные уверения, что Большо́й взрыв — общепринятая космологическая модель, этой самой единственно верной модели по состоянию на здесь и сейчас не существует. Что не мешает играться в эту гипотезу.
Приведем также установленные наблюдательные сведения:
Рели́ктовое излуче́ние (лат. relictum — остаток), косми́ческое сверхвысокочасто́тное фо́новое излуче́ние — равномерно заполняющее Вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода. Обладает высокой степенью изотропности и спектром, свойственным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,73 К.
В январе 1992 года на основании анализа данных эксперимента РЕЛИКТ-1 российские учёные объявили об открытии анизотропии реликтового излучения. Оно изотропно с точностью до 0,01 %.
Ещё в 1969 году было обнаружено, что в реликтовом излучении заметно выделена дипольная составляющая: в направлении созвездия Льва температура этого излучения на 0,1 % выше, чем в среднем, а в противоположном направлении — на столько же ниже. Этот факт интерпретируется как следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнца относительно реликтового фона со скоростью примерно 370 км/с в сторону созвездия Льва. Поскольку Солнце обращается вокруг центра Галактики со скоростью ~220-230 км/с в сторону созвездия Лебедя, и также совершает движение относительно центра Местной группы галактик (группы галактик, включающей Млечный Путь), это означает, что Местная группа как целое движется относительно реликтового излучения со скоростью примерно (по современным данным) 627±22 км/с в направлении точки с галактическими координатами l=276±3∘
b=30±3∘
(эта точка располагается в созвездии Гидры).
Реликтовое излучение поляризовано на уровне в несколько мкК. Выделяются E-мода (градиентная составляющая) и B-мода (роторная составляющая) по аналогии с поляризацией электромагнитного излучения.
E-мода может появляться при прохождении излучения через неоднородную плазму вследствие томпсоновского рассеяния.
B-мода является признаком инфляции вселенной и определяется плотностью первичных гравитационных волн.
Расширение Вселенной — явление, состоящее в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной, выводимое через наблюдаемое с Земли космологическое красное смещение. Экспериментально расширение Вселенной подтверждается выполнением закона Хаббла, а также уменьшением светимости экстремально удалённых «стандартных свеч» (сверхновых типа Ia). По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад. Предполагается, что до этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию тёмной материи и барионной материи.
Расстояния до удалённых объектов непосредственно не могут быть измерены. В качестве характеристики расстояния до столь удалённых объектов обычно пользуются просто величиной красного смещения.
HD1 — галактика в созвездии Секстанта, которая является одной из самых удалённых от Земли и одной из наиболее ранних (с момента Большого взрыва) галактик из известной науки по состоянию на 2024 год. По данным спектроскопии её красное смещение (z) составляет 13,27, что соответствует сопутствующему расстоянию в 13,5 млрд световых лет и собственному расстоянию в 33,4 млрд световых лет от Земли. Предполагается, что галактика HD1 появилась через 330 млн лет после Большого взрыва.
Сопутствующее расстояние — это расстояние между двумя точками, измеренное вдоль пути, определённого в настоящий момент космологического времени.
Собственное расстояние примерно соответствует расстоянию до места, где удалённый объект был бы в определённый момент космологического времени, измеренному с помощью длинного ряда линеек, протянутых от нашей позиции до позиции объекта в это время, и меняющемуся с течением времени в связи с расширением Вселенной.
Для начала достаточно.
Эти данные уже позволяют поиграться в арифметику. И, хотя есть огромное количество гипотез, утверждающих, что Вселенная расширяется неравномерно, проигнорируем это. Будем считать расширение Вселенной в среднем инерциальным по Ньютону движением. Также будем считать, что наиболее удаленные от нас космологические объекты движутся с около световыми скоростями. То есть, примерно – 299 792, 458 км/с.
Считать будем, исходя из наблюдательных данных для центра местной группы галактик, который движется относительно (источников) реликтового излучения со скоростью примерно (по современным данным) 627±22 км/с в направлении в созвездии Гидры. Соответственно, движется этот центр откуда-то из созвездия Малой Медведицы. И началось это движение
13,799 ± 0,021 млрд лет назад. Остается лишь просчитать пройденное расстояние.
Пропорция достаточно простая:
13799*627/299792,458=28,8 (млн. световых лет).
То есть, в космологических масштабах буквально рядом с нами. Что ожидалось. Эпицентр там.
Естественно, ничего примечательного в этом направлении на этом расстоянии не наблюдается. Да и сам этот расчет есть чистой воды нумерология, игра в арифметику и не более того.
Но есть нюансы.
Прежде всего, они связаны с тем, относительно чего делался расчет.
Напомню:
Эффект Доплера — изменение частоты и, соответственно, длины волны излучения, воспринимаемое наблюдателем (приёмником), вследствие движения источника излучения относительно наблюдателя (приёмника). Ни о каком «движении отнтельно излучения» нет и быть не может. Уже хотя бы потому, что «фотоны в полете» не регистрируются. Поэтому утверждение о «в следствие эффекта Доплера, возникающего при движении Солнца относительно реликтового фона» есть вопиющее невежество. Правильно будет писать об «эффекте Доплера, возникающего при движении Солнца относительно источников реликтового фона». В силу это вызывает крайнее удивление то старание, с которым пропагандисты теории Большого взрыва обходят вопрос источников реликтового излучения.
Обычно ограничиваются самыми общими словами, типа вышеприведенного:
- Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии). После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.
Если принять эту версию к рассмотрению, то возникает несколько вопросов. Строго как записано «до нас» оно могло дойти только следующие 380 тысяч лет. И все. Нас тогда не было.
Следующий вариант той же версии:
- Это случилось при температуре плазмы около 3000 К и примерном возрасте Вселенной 380 000 лет. Свободного пространства между частицами стало больше, заряженных частиц стало меньше, фотоны перестали так часто рассеиваться и теперь могли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Реликтовое излучение и составляют те фотоны, которые были в то время излучены плазмой в сторону будущего расположения Земли. Эти фотоны (в связи с уже идущей рекомбинацией) избежали рассеяния и до сих пор достигают Земли через пространство продолжающей расширяться Вселенной.
Эта версия еще хуже, поскольку по умолчанию в ней подразумевается, что реликтовые фотоны 13 миллиардов лет где-то ждали, пока Земля переместится в нынешнее расположение и только потом прибежали чтобы их зарегистрировали. Неким странным образом Земля должна «обогнать» фотоны (в том числе и собственного реликтового излучения) аж на 13 миллиардов световых лет.
Это не проходит даже на уровне детского сада. Не говоря уже о том, что спектр такого излучения должен соответствовать температуре излучившей её плазмы, то есть — 3000 К. А не наблюдаемые 2,725 К. Ну и совсем не укладывается в обе эти версии изотропность реликтового излучения. Оно идет не оттуда, откуда мы когда-то ушли, а с точностью до 0,01% однородно для всех направлений небесной сферы. Конечно, ровно для устранения этих очевидных противоречий создавалась версия инфляционной модели Вселенной.
Рассматриваем эту версию. Нравится её авторам или нет, но растяжка-перераспределение энергетического пакета фотонов со спектральным максимумом 3000 К в любом случае не дает нового максимума 2,725 К. Даже если предположить чудо растягивания длины волны фотонов (и других элементарных частиц) вместе с пространством с поглощением каким-то фантастическим образом энергии «фотонов в полете», все равно в самом лучшем случает вы «размажете» максимум 3000 К по всему спектру. И получите излучение со спектром белого (серого …) шума. Но никак не с максимом 2,725 К. Тут возникает недоуменный вопрос — а откуда 3000 К, тем более, через 380000 лет? Если фаза космической инфляции завершилась через 10−36секунд после момента Большого взрыва с растаскиванием фотонов и материи до масштабов того самого реально фиксируемого приборами реликта, откуда «горячая фаза»?
Более того, эта версия непосредственно противоречит самому святому — теории относительности. В том хотя бы плане, что, когда приблизительно через 10−42секунд после момента Большого взрыва фазовый переход вызвал экспоненциальное инфляционное расширение, то возможны всего две версии:
- либо те самые расширяемые фотоны и материя уже были в безразлично в каком состоянии. И тогда расширение согласно теории относительности было бы принципиально невозможным.
- либо фотоны и материя создавались по мере инфляционного расширения. Поскольку большинство авторов настаивает, что «Большой взрыв происходил во всех точках пространства одновременно и синхронно, в пространстве нет крупномасштабных градиентов давления и плотности и нет никаких границ или фронтов», то во всех тех самых точках пространства плотность материи и фотонов изначально создавалась одна и та же - типачто наблюдается сейчас. Это хоть как-то соответствует космологическому принципу.
В любом случае, в любой момент времени от 10−42 до 10−36секунд создаваемая масса материи не должна быть как за критической для сваливания в черную дыру, так неоднородной по плотности. А столь масштабная однородность исключает горячий сценарий. Более того, синхронная одновременность в физике ассоциируется с различного рода вынужденными индуцированными излучениями, для которых характерна высокая степень когерентности, исключающая значимое нарушение этой когерентности даже в на порядок больших масштабах. Другими словами, в случае инфляционного сценария никакого последующего «расширения» в обозримом для нас промежутке времени мы не должны видеть в принципе. Какие-то намеки на «расширение» мы могли бы увидеть только минимум через 130 миллиардов лет.
Это противоречие тоже не имеет удовлетворительного разрешения. К примеру, любое ограничения пространственного масштаба инфляции неизбежно ставит вопрос о «других» источниках реликтового излучения.
Рассмотрим и их.
Можно пофантазировать, что Вселенная могла возникнуть из ничего («области», где отсутствует материя, пространство и время) посредством «квантовых флуктуаций». Типа — некая область вакуума находилась в возбужденном состоянии и квантовая флуктуация фотона (гравитона …) в масштабах его длины волны индуцировала фазовый переход в виде вынужденного излучения чего-то там. Этот самый фотон (гравитон) должен бы не меньше масштабов сегодняшнего реликтового излучения. Не будем обращать внимания на ничтожность его энергии, может её хватило для индуцирования перехода. Не будем обращать внимания как эта область Вселенной оказалась в столь сверхчистом возбужденном состоянии. Это все проблемы авторов гипотезы. Принципиально она ничем не отличается от гипотезы с лоренц-инвариантной средой с инфляционной растяжкой. Только не нуждается в инфляционном волшебстве. И та же когерентность перехода. И то же исключение «расширения» в обозримом будущем.
Другая гипотеза, что наша видимая часть возникла расширением (инфляцией) небольшой части в «пузырёк» (как возникают пузырьки в плотном сыре). Гипотеза принципиально исключает космологический принцип — краевая материя должна «ощущать стенки пузырька». Но гипотеза, помимо этого, ставит и другой вопрос — переходные процессы в «пузырьке» не могут завершиться ранее, чем через 10 постоянных времени. То есть, не ранее, чем через те же 130 миллиардов лет мы могли бы наблюдать нынешнюю однородность. Это проблема авторов.
Еще хуже, если вселенные возникают от взрыва «сингулярности» внутри чёрных дыр. Если бы мы были внутри черной дыры, то небо над нами, в том числе и реликтовое излучение, светилось бы в гамма-рентгеновском диапазоне. Никаких 2,725 К и в помине не было бы. В том числе и нас с вами.
Как-то совсем скучно с фантазиями авторов Большого Взрыва. Никто из них даже не пытается про мыслить, как Вселенная подошла к состоянию перед Большим взрывом. Более того, никто даже не пытается понять, что любое изменение фазового состояния той самой Вселенной в принципе не есть её «творение». Это всего лишь изменение изменение фазового состояния. Это шулерство, подмена ответа на вопрос — как возникла Вселенная, ответом на совсем другой вопрос — каков возможный сценарий такого вселенского события, как изменение её фазового состояния.
Да, мы такие — веруем, ибо нелепо есть.