Миллениум-мифы (сборник) - Николай Векшин

«В рамках стандартной космологической модели (В рамках модели!) все галактики с красным смещением 1,5 удаляются от нас со скоростью света (Ни фига себе!), т. к. измеряемая длина волны их излучения на 50 % больше лабораторного значения». Ха-ха! А откуда уверенность, что «лабораторное значение» является правильной точкой отсчёта? Ниоткуда. «Астрономы уже обнаружили около 1000 галактик с красным смещением больше 1,5. А значит, нам известно около 1000 объектов, удаляющихся быстрее скорости света». Потрясающий вывод! Звёзды движутся быстрей света! Как же быть с тезисом Эйнштейна о том, что скорость света – предельна и ничем не превышаема?

Аналогичным образом трактуется реликтовое излучение. Оно якобы имеет красное смещение около 1000. Эта цифра верна лишь в том отношении, что миллиметровый диапазон примерно в тысячу раз «красней», чем оптический световой диапазон. Но ведь нет никаких оснований, кроме желания релятивистов, брать оптический диапазон за шкалу отсчёта. Интерпретация реликтового излучения релятивистами такова: «Когда горячая плазма молодой Вселенной испускала принимаемое нами сегодня излучение, она удалялась от нас почти в 50 раз быстрее скорости света». Грандиозно. Но бездоказательно. И, как уже отмечалось, противоречит эйнштейновскому тезису о предельной скорости света (для материальных объектов).

В брошюре А. И. Староверова «От парадокса Эренфеста – к стационарности Вселенной» (2009) был сделан расчет длины волны реликтового излучения в рамках классической физики.

λ

R = c (λ – λ0) / H λ

Здесь R – расстояние до дальней галактики, с – скорость света, λ – регистрируемая длина световой волны, λ0 – исходная длина, H – постоянная Хаббла. Если, принять R = 4000 Мпк (радиус сферы реликтового излучения, доходящего до нас) и взять λ0 = 1 мкм (край области оптического излучения галактик), то получается, что λ = 500 мкм, т. е. это как раз область реликтового излечения. Никакой релятивизм с расширением тут не понадобился. В указанной брошюре релятивистская гипотеза о расширении Вселенной была подвергнута справедливой критике. Наличие «красного» смещения у галактик было легко объяснено в рамках классической физики.

Теперь процитирую профессора А. В. Засова (физ. ф-т МГУ): «Все недоразумения… связаны с тем, что для наглядности рассматривают расширение ограниченного объема Вселенной в жесткой системе отсчета… Отсюда представление и о Взрыве, и о доплеровском смещении, и распространенная путаница со скоростями движения…»

Какие же есть более веские причины космического красного смещения? Их три: 1) Пониженная, по сравнению с Солнцем, температура далёких звёзд, 2) Квантованная потеря энергии звёздных фотонов при их прохождении через межзвездную пыль (это принято называть «усталостью» фотонов), 3) Аналогичная потеря энергии при прохождении через электромагнитные поля.

Первая причина вполне очевидна. Чем ниже температура тела, тем меньше энергия его свечения. В первом приближении это описывается законом Вина для равновесного спектра теплового излучения черного тела. В оптическом диапазоне горячие звёзды светят в «синей» области, а холодные – в «красной». Но излучение звёзд обычно не только тепловое. Оно сильно отклоняется от закона Вина. Например, при наличии ядерных реакций излучение может быть интенсивным в «синей» области, УФ и рентгеновской области даже при низких колебательных температурах. Если в нашей галактике, (в частности – на Солнце) ядерные реакции идут сильней, чем в других галактиках, то излучение последних окажется более «красным». При этом может наблюдаться не только общее смещение спектра, но и красный сдвиг отдельных спектральных линий конкретных атомов и атомных частиц.

Вторая причина тоже существенна. Межзвездная пыль имеет низкую плотность, но за счет гигантских расстояний на ней происходит квантованное «дробление» энергии фотонов: каждая молекула холодной пыли способна забирать на себя не менее одного кванта колебательной энергии, что делает пролетающий фотон более «красным». Этот процесс известен в спектроскопии как комбинационное рамановское рассеяние света. Релятивисты, оппонируя этой точке зрения, утверждали, что при рассеянии свет должен был бы отклоняться, но этого не наблюдается. Да, отклонение не наблюдается. Но не потому, что нет рассеяния, а потому что релятивисты перепутали рамановское рассеяние (на отдельных атомах или молекулах, с изменением длины волны, но без отклонения в сторону) с релеевским (оно происходит на частицах, без изменения длины волны, но с отклонением). Нужно подчеркнуть, что межзвездная «пыль» состоит не столько из частиц, сколько из отдельных атомов и молекул. Поэтому световая волна сильно подвергается рамановскому рассеянию, но мало – релеевскому.

Третья причина тоже возможна. Вселенная вся пронизана электромагнитными волнами в диапазоне от метров и сантиметров до микрометров. При взаимодействии оптической волны с радиоизлучением, реликтовым излучением и инфракрасным излучением есть вероятность перераспределения энергии между ними.

Элементарные частицы и атом

Количество разнообразных элементарных частиц (бозоны, фермионы, лептоны, кварки, нейтрино и т. д. и т. п.) предсказанных теоретиками и обнаруженных (или пока не обнаруженных) экспериментаторами исчисляется нынче великим множеством. При этом ученые относятся к ним как к реальным объектам, исходно существующим в природе.

Но тут уместно вспомнить поучительное мнение выдающегося немецкого физика Вернера Гейзенберга, одного из основателей квантовой механики. Когда студенты стали спрашивать его про внутреннее устройство элементарных частиц, Гейзенберг попросил их взглянуть в окно, смотрящее на здание бассейна, и ответить на вопрос: люди, выходящие из здания одетыми в пальто, в самом бассейне плавают тоже в пальто? Гейзенберг правильно понимал, что элементарные частицы как таковые не существуют. Они возникают лишь в результате взаимодействия. Если перенести его точку зрения с элементарных частиц на атом, то можно сказать, что никаких электронов, протонов и нейтронов в атоме нет. Он из них не состоит. Они возникают лишь в момент взаимодействия атомов с электромагнитным полем или иным излучением, которое исследователь направляет на них. Такой взгляд позволяет обойтись без гипотезы Бора о фиксированных внутриатомных орбитах, по которым вращаются электроны. Бору пришлось постулировать, что отрицательно заряженный электрон может вращаться вокруг положительно заряженного ядра. Этот парадокс, противоречащий закону Кулона о притягивании разноименных зарядов, невозможно преодолеть ни моделью электрона в виде частицы, крутящейся по орбите вокруг ядра, ни моделью о размытой траектории в виде электронного облака. Но, если стать на позицию Гейзенберга, парадокс исчезает. Хотя Гейзенберг по сути прав, но модель Бора более наглядна и удобна для применения.

Формула E = mc2

Глядя на формулу E = mc2, почти любой скажет, что это – великая формула Эйнштейна о связи между энергией и массой. Но на самом-то деле кое-что тут не совсем так.

Во-первых, эту формулу придумал вовсе не Эйнштейн, а Пуанкаре. На это указал В. И. Арнольд в статье «Недооцененный Пуанкаре» (Успехи математических наук, 2006, т.61, № 1, с. 3–24). Причем, Эйнштейн, тщательно изучивший (по совету Минковского) теорию Пуанкаре, никогда не ссылался на первоисточник и только в 1945 году признался в этом. Кстати, знаменитые «преобразования Лоренца» в эйнштейновской специальной теории относительности тоже принадлежат не Эйнштейну и даже не Лоренцу, а всё тому же самому Пуанкаре.

Во-вторых, ничего особенно «великого» в выше приведенной формуле нет. Основываясь на правиле сохранения размерности физических величин, эту формулу легко мог бы вывести любой старшеклассник, причем, ad initio – без каких-либо предварительных сложных математических преобразований. Действительно, если левую часть выразить, к примеру, в джоулях, а массу в правой части в граммах, то коэффициент пропорциональности между ними неизбежно будет иметь размерность квадрата скорости. Это азбука физики. То, что это не просто скорость, а именно скорость света, легко получается путём подстановки численных значений E и m.

Пуанкаре, получив эту формулу в ходе сложных математических преобразований, отнёсся к ней как чистый теоретик, увлеченный лишь математическими изысками. Несомненной заслугой Эйнштейна является то, что он обратил на эту формулу пристальное внимание и осознал, как физик, что из массы можно черпать огромную энергию. Не случайно именно Эйнштейн впоследствии стал одним из создателей ядерной бомбы.

В заключение уместно заметить, что многие «великие» формулы физики довольно тривиальны. Действительно, если какая-либо формула имеет вид функции Y = Z X, то коэффициент пропорциональности Z (размерность и её величина), устанавливающий связь между физическими параметрами X и Y, получается автоматически – путем деления Y на X. К примеру, в знаменитой формуле E = hν энергия E и частота ν связаны через постоянную Планка h, которая тривиальным образом просто выравнивает размерность правой и левой части формулы.