Постоянная Хаббла и эволюция стационарной вселенной

Дмитренко Геннадий Геннадьевич, кандидат геолого-минералогических наук.

Рассмотрен физический смысл параметра Хаббла и вытекающие из него следствия. Показано, что эволюция Вселенной может быть описана в рамках стационарной модели, если параметр Хаббла преобразовать в ускорение скорости расширения видимой части Вселенной, а гравитационную постоянную интерпретировать как ускорение скорости увеличения удельного объема пространства Вселенной с момента разделения неизвестной нам формы существования материи на вещество и пространство. Соответственно, формула Хаббла будет определять не скорость удаления объекта от наблюдателя, а разницу в скоростях распространения электромагнитных волн между современной эпохой и тем временем, когда измеряемое нами излучение покинуло тот или иной объект.

В 1929 году американский адвокат и выдающийся астроном Эдвин Хаббл выдвинул предположение о том, что звезды, находящиеся за пределами нашей галактики, удаляются от нас с огромной скоростью. Это предположение было основано на многочисленных измерениях величин красного смещения в спектрах далеких от нашей галактики цефеид и представлениях Христиана Допплера о непосредственной связи изменения длин световых волн со скоростью и вектором движения источника излучения. Обнаружив, что смещение спектральных линий одних тех же элементов в спектрах внегалактических объектов в красную сторону пропорционально расстоянию до этих объектов, Хаббл заключил, что чем дальше находится источник излучения, тем больше скорость его удаления, равно как и скорость удаления Земли от наблюдаемого нами объекта. Так возникло представление о расширяющейся Вселенной, согласно которому несколько миллиардов лет назад в результате так называемого большого взрыва, по образному определению одного из критиков этой гипотезы Фреда Хойла, и автору этой примитивной модели устройства Вселенной американскому гражданину русского происхождения Георгию Гамову, в неизвестной точке не существовавшего еще пространства и неизвестно из чего образовалось все вещество Вселенной. Оценкой скорости расширения пространства является постоянная Хаббла, определяющая величину приращения этой скорости на один мегапарсек расстояния до наблюдаемых источников электромагнитного излучения.

В настоящей работе показано, что постоянная Хаббла, если придать ей обычную для физических величин размерность, работает не только за пределами нашей галактики, но и внутри последней. Однако никакого расширения Вселенной при этом не происходит.

Формула Хаббла для расширяющейся Вселенной проста:

V = H0 · r,

где V – скорость удаления от наблюдателя того или иного космического объекта (равно как и наблюдателя от того же объекта) в км/с, r – расстояние до объекта, измеряемое в мегапарсеках, H0 – постоянная Хаббла, имеющая размерность (км/с)/Мпк. Принято, что мегапарсек равен 3.26 миллионам световых лет, а световой год – 3.1536·107 секундам и соответствует расстоянию, которое проходит свет за один год. Точное численное значение постоянной Хаббла, из-за отсутствия возможности непосредственного измерения расстояний между космическими объектами, трудно поддается расчету и постоянно уточняется. По последним данным, полученным с орбитального телескопа Хаббл, численное значение этого параметра составляет примерно 70 (км/с)/Мпк, хотя в разных источниках приводятся различные величины данного параметра – от 50 до 100 (км/с)/Мпк. В 2007 году планируется запуск космического телескопа нового поколения Планк, что позволит измерить параметр Хаббла, по замыслу авторов этого проекта, с точностью около ± 5 (км/с)/Мпк.

Физический смысл постоянной Хаббла можно интерпретировать по разному. Если мегапарсек в этом параметре перевести в километры пройденного светом пути, как это практикуется во всех учебных пособиях и специальной литературе, то обратная ему величина будет означать возраст Вселенной. Если же мегапарсек представить в секундах, что не противоречит заложенной в нем размерности исчисления времени, то получим ускорение:

g = (70 · 105)/(3.26 · 106 · 3.1536 · 107) = 6.81·10-8 см/с2,

с которым должна расширяться наша Вселенная. Последний вариант интерпретации физического смысла постоянной Хаббла почему-то замалчивался в литературе на протяжении многих лет – со времени появления данного понятия. Считалось, что расширение Вселенной происходит с постоянной скоростью. И только в 1998 году, когда были получены новые данные по некоторым наиболее отдаленным от нас квазарам, научная общественность признала, что Вселенная обладает определенными признаками ускоренного расширения пространства.

В этой связи обращает на себя внимание следующее обстоятельство. Численное значение параметра Хаббла (при всем многообразии опубликованных его величин), преобразованное в ускорение скорости расширения Вселенной, оказывается соизмеримым с величиной гравитационной постоянной G = 6.6726·10-8 см3/г·с2, что наводит на вполне определенные размышления.

Допустим, что это совпадение неслучайно, и оба параметра имеют одну и ту же природу. Тогда параметр Хаббла и гравитационная постоянная должны иметь одинаковое по своему содержанию значение. Параметр Хаббла, как следует из выше изложенного, можно преобразовать в ускорение линейной скорости удаления объектов друг от друга и понимать как ускорение скорости расширения пространства относительно произвольно выбранной точки в этом пространстве. Что касается гравитационной постоянной, то ее принято рассматривать изначально как некий коэффициент пропорциональности в эмпирически установленном законе природы, и не более того. Я предлагаю придать этому коэффициенту следующий конкретный физический смысл.

Предположим, что гравитационная постоянная, учитывая ее размерность, соответствует скорости приращения удельного объема Вселенной в процессе ее расширения (ниже показано, что правильнее будет говорить об ускорении скорости увеличения удельного объема вакуума или скорости уменьшения его плотности с момента разделения первичной материи на вещество и пространство). Очевидно, что для перехода к ускорению лучевой скорости расширения объема всей Вселенной необходимо знать массу и размеры последней на любой момент процесса расширения, что в принципе невозможно, либо численное значение отношения массы к квадрату радиуса этого объема, которое должно оставаться постоянным на протяжении всего процесса, т.е. численное значение отношения m/R2 в формуле Ньютона для отдельно взятого тела. Понятно, что только при m/R2 = const ускорение лучевой скорости приращения объема пространства на воображаемой поверхности его сферы всегда будет оставаться постоянным.

Если принять, что m/R2 = 1 г/см2, то величина ускорения составит 6.6726·10-8 см/с2. Отсюда, постоянная Хаббла:

H0 = 6.6726 · 10-8 см/с2 · 10.280736 · 1013 с = 68.599 (км/с)/Мпк,

что соизмеримо с последними оценками этого параметра (при m/R2 = 1,02 г/см2 H0 = 70 (км/с)/Мпк).

Соизмеримость рассчитанных разным путем величин параметра Хаббла означает, что отношение m/R2 для пространства Вселенной можно рассматривать в качестве масштабной константы, которая определяет величину ускорения скорости ее расширения.

Допустим, что наша Вселенная действительно расширяется с некоторым ускорением. Тогда, зная скорость расширения пространства в настоящее время, можно оценить возраст Вселенной. Если предположить, что после разделения первичной материи на вещество и пространство, последнее приобрело свойство электромагнитного поля, лучевая скорость расширения которого в настоящее время соответствует скорости света Vc = 2.99792458·1010 см/с, то возраст Вселенной будет равен:

t = Vc/g = (2.99792458·1010 см/с) / (6.6726·10-8 см/с2) = 14 246 855 021 год,

что идентично обратной величине параметра Хаббла, если мегапарсек времени пересчитать в километры пройденного светом пути при существующей его скорости. Такой, на первый взгляд, парадокс объясняется тем, что в последнем случае радиус видимой части Вселенной, выраженный в абсолютных величинах, оказывается в два раза большим по сравнению с тем расчетом, который предполагает ускоренное прохождение светового сигнала.

Таким образом, мы невольно приходим к выводу о том, что скорость света не является конечной скоростью распространения электромагнитных волн, а постоянно увеличивается с ускорением g = 6.6726·10-8 см/с2. Так, с каждым столетием скорость света увеличивается на 2.104 м/с и через 9 862 893 года она достигнет величины 300 000 км/с, что может явиться веским аргументом для того, что бы "ЮНЕСКО" объявило этот год "годом Света".

Далее следует определиться с понятием "расширение Вселенной", поскольку в современной литературе нет однозначного определения последнему. С точки зрения гипотезы большого взрыва оно трактуется как раздвижение вещества или разбегание галактик (по образному описанию этого процесса космологами) с определенной скоростью на увеличивающейся в диаметре сфере пространства, в центре которой произошел большой взрыв. В итоге остается лишь догадываться, о какой скорости расширения Вселенной идет речь при каждом употреблении этого термина: о скорости раздвижения вещества на расширяющейся после взрыва сфере пространства, где якобы сосредоточено все вещество Вселенной, или о скорости приращения радиуса этой сферы от неизвестно где расположенной точки взрыва, которая рассматривается современной теорией как центр тяжести Вселенной?

Очевидно, что формула Хаббла работает в трехмерном пространстве, так как эффект от явления красного смещения одинаков во всех направлениях относительно любого наблюдателя, – где бы он ни находился. Однако интерпретация закона в современной литературе оказывается совсем другой: увеличение скорости раздвижения вещества пропорционально увеличению расстояния между объектами рассматривается лишь как результат расширения воображаемой сферы пространства, что ограничивает наши представления об окружающем мире двухмерным образом. При этом никто и никогда не объяснил, что же должно находиться вне и внутри этой сферы, согласно данной теории, и каков радиус этой сферы. Самым неудачным следствием гипотезы большого взрыва является необходимость признания факта существования во Вселенной центра тяжести, от которого зависит наше будущее: если плотность Вселенной превышает некий критический предел (порядка 10-29 г/см3), то расширение пространства должно смениться его сжатием, если же этот предел не достигнут, расширение будет происходить бесконечно долго.

Мне больше импонирует представление о бесконечном строении Вселенной и относительно равномерном (или не очень) распределении вещества в пространстве, когда расширяться этому пространству некуда и незачем. Понятно, что в этой модели центр тяжести Вселенной отсутствует. В этой же модели закон Хаббла работает в любом направлении, если постоянную Хаббла понимать как ускорение лучевой скорости расширения видимой части Вселенной, т.е. радиуса последней относительно произвольно выбранной точки пространства.

В этой связи рассчитанный выше возраст Вселенной знаменует собой не возникновение вещества из ничего с последующим раздвижением этого вещества на некой расширяющейся шарообразной сфере пространства относительно неизвестно где расположенной точки большого взрыва, а акт разделения первичной (доисторической и недоступной для восприятия человечеством) материи на вещество и пространство с одновременным приобретением веществом свойства гравитации, а пространством – свойства электромагнитного поля. Возраст Вселенной – это радиус того объема пространства, который доступен наблюдению из любой точки Вселенной. Но далее 14 с небольшим миллиардов световых лет мы ничего не увидим: за этим горизонтом находится наше недосягаемое прошлое – первичная материя. Однако это вовсе не означает, что в настоящее время эта материя там присутствует. В настоящее время мир за этим горизонтом выглядит точно так же, как и вокруг нас, но мы узнаем об этом лишь через несколько миллиардов лет, когда расширится горизонт видимой части Вселенной и свет от ее окраин достигнет Земли.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: гражданское реферат, человек реферат.





1  2 | Следующая страница реферата