Стационарная Вселенная

Н.И. Старилов

Стационарная Вселенная

Понятие "Статичная Вселенная" вводится мною как первичный признак, как объект, по отношению к которому любая конечная скорость, в том числе и скорость света, равна нулю.

1. Космологическая динамика скорости света

Если мы принимаем, что Вселенная бесконечна, то ясно, что по отношению к бесконечности любая конечная скорость равна нулю, в том числе и скорость света. Как только мы ограничиваем бесконечность, переходим к сколь угодно большим промежуткам, любая конечная скорость, в т.ч. и скорость света перестает быть равной нулю. Очевидно, что по мере уменьшения промежутка ( в космологическом масштабе) скорость по отношению к нему должна увеличиваться.

Основываясь на законе Хаббла, я интерпретирую его как постепенное возрастание скорости света от 0 на до 3105 км/с в окрестностях точки пространства, где находится наблюдатель.

Разумеется, точка нашего пребывания никак не выделена и тот же эффект наблюдается в любой точке пространства.

Таким образом, скорость света, в космологических масштабах, есть функция расстояния.

Нам известно: скорость света в нашей точке : с 3105 км/час, постоянная Хаббла -H, рассчитанная весьма приблизительно, и то, что скорость света относительно бесконечности равна нулю.

Нам нужно найти закон изменения "c" с помощью этих данных.

Разумно предположить, что это изменение происходит достаточно плавно. Попробуем воспользоваться формулой бесконечно убывающей геометрической прогрессии. Нам известна сумма 3105 и первый член - постоянная Хаббла (поскольку H определена с большим разбросом значений, будем вести вычисления сразу по трем наиболее вероятным значениям - 16,9; 23; 25). 1

(1)

S = c = 2,99792105 км/с

a1 = 16,9 (23; 25)

q = (2)

q (16,9) = 0,99994362758 ...

q (23) = 0,99992328014 ...

q (25) = 0,99991660884 ...

Sn = (3)

Отсюда скорость света (cN) на данном расстоянии:

cN = c - Sn , (4)

где с - скорость света в окрестностях точки нашего пребывания равная

2,99792105 км/с.

Как видно из таблицы (c.9) cкорость света каждые 10 миллиардов световых лет2 уменьшается примерно в 2 раза ( 1,76 при H = 16,9 км; 2,15 при H = 23 км; 2,3 при H = 25 км ) .

С расстояния в 100 миллиардов световых лет свет идет к нам около 40 триллионов лет.

Общепринято объяснение красного смещения (Z) эффектом Допплера - галактики "разбегаются", т.к. Вселенная расширяется и т.д. Поскольку достоверно измерены Z 1, принято считать, что закон Хаббла не выполняется и такие далекие космические объекты "убегают" cо скоростью близкой к световой.

Однако, если скорость света постепенно возрастает по мере уменьшения расстояния до той точки пространства, где производится ее измерение, то это тоже должно приводить к увеличению длины волн электромагнитного излучения, т.е. красному смещению. Грубой аналогией помимо эффекта Допплера может служить преломление света - при переходе из более плотных в менее плотные среды скорость света возрастает одновременно с увеличением длины волн. Тогда величину Nn, равную можно назвать "показателем преломления вакуума", что совершенно неправильно по сути, но зато наглядно.

Величина изменения длины волны ( красного смещения) дается соотношением:

Z = .

Таким образом " постоянная" Хаббла есть функция расстояния и изменяется как

H(S) = H -Hqn ,

т.е. является ускорением света в каждый данный момент.

2. Черно-красный эффект

Поскольку rq = , где rq - гравитационный радиус или радиус " черной дыры", - гравитационная постоянная, М - масса, то при уменьшении скорости света размер гравитационного радиуса растет.

Так, для того, чтобы Солнце обратилось в черную дыру, не изменяя своих реальных размеров , скорость света должна быть: т.к. масса Солнца 21030 кг, то

сq = = = 5,5105м/с = 550 км/с.

Масса средней галактики 1041 кг, радиус 1021 м, отсюда сq1 105 м/c = 100 км/с.

Эти скорости достигаются (при различных значениях H) на расстояниях 80-100 миллиардов световых лет.

Учитывая, что масса Солнца, тем более галактик, определена неточно, а также значительный разброс в массах и размерах звезд и галактик, можно говорить о том, что на расстоянии 105 Мсл находится граница, дальше которой мы в принципе не можем увидеть реальные объекты, т.к. для нас они обращаются в черные дыры. Мы как бы окружены "черно-красной" мембраной, которая сама является для нас (равно как и для любого наблюдателя в любой точке Вселенной) сплошной черной дырой.

3. Реликтовое излучение

Учитывая, что черно-красная мембрана образована не реальными, действительными черными дырами - в своей точке пространства они остаются обычными космическими объектами, излучение которых мы можем принимать с соответствующей поправкой на изменение длины волны и поскольку расстояние до мембраны соответствует cn 105 м/с, т.е. 105 Мсл, то Z 3000, отсюда получаем:

max = = 0,00000058 м и

1max1 = max Z = 0,5810-63000 = 0,00174 м = 1,74 мм,

где max - длина волны непосредственно излучаемой, 1max1 - длина волны принимаемой.

Таким образом, "реликтовое " излучение приходит от черно-красной мембраны. Учитывая, что каждая точка мембраны в свою очередь получает точно такое же "реликтовое" излучение от своей мембраны:

1max11 = 1max1 Z = 0,001743000 = 5,22 м ,

т.е. в этом диапазоне волн должен существовать такой же изотропный фон.

1max111 15660 метров мы вряд ли сможем зафиксировать.

4. Рентгеновский фон

Ядра галактик образуют вторую составляющую черно-красной мембраны.

Если мнимая черная дыра "излучает" в 106 раз 3 энергии больше, чем обычный звездный объект, то естественно предположить, что то же соотношение является справедливым для истинной черной дыры (какими, вероятно, являются ядра галактик4 ), которая уже реально излучает в 106 раз сильнее обычного объекта.

Отсюда:

max = 0,00000058 106 = 5,810-13 м,

1max1 = 5,8 10-13 3000 = 17,4 10-10 м ,

где max - излучаемая, а 1max1 - принимаемая длина волны.

Учитывая, как и в п.3., что каждая точка мембраны в свою очередь получает излучение от своей мембраны и т.д., мы можем наблюдать изотропное излучение в диапазонах следующих длин волн:

2 порядка: 1max11 = 1max1Z = 5,22 10-6 м

3 порядка: 1max111 =1max11Z = 1,596 см

4 порядка: 1max1 =1max111 Z = 46,9 м и т.д.

5. Галактики

Размер ядра галактики 1014 м. Принимая его за гравитационный радиус, получаем:

М = = = 1041 - массу галактики.

Иными словами, если бы галактика сколлапсировала в черную дыру, то такая черная дыра имела бы параметры близкие к параметрам ядра галактики.

Согласно С. Хокингу черная дыра испаряется с течением времени. Черная дыра с массой 108 - 109 солнечных масс ( т.е. масса, сосредоточенная в ядре галактики) испаряется за 1080 лет. В рамках релятивистской теории " большого взрыва" эта цифра просто нелепа ( T вселенной 21010 лет).

Отказываясь от постоянства скорости света в космологических масштабах, мы получаем принципиальную возможность объяснить эволюцию галактик.

Происходит как бы пульсация галактики - звезды, межзвездное вещество засасывается черной дырой - ядром галактики, с периодом, например 1080 лет . В то же время излучение аккреционного диска дает начало процессу звездообразования, затем вновь коллапс и т.д. Разумеется, это всего лишь схема одной из возможностей эволюции галактик. Возможно, что поглощая вещество черная дыра существует вечно, не испаряясь или же испаряется не до конца и, начиная с некоторого момента вновь начинает расти.

Если эволюция галактик действительно идет таким образом, т.е. в ядрах галактик находятся черные дыры, то все типы галактик это скорее всего один и тот же вид, одинаковый для Вселенной, но на разных стадиях развития, а несогласованность на 2-3 порядка радиуса ядра и массы нынешних галактик происходит из-за того, что мы наблюдаем промежуточные этапы эволюции галактик .

Возможно, удастся использовать различия в размерах ядра и самой галактики, а также размеры "скрытой массы" в качестве индикаторов относительного возраста галактик.

6. Квазары

Поскольку с расстояний больших 1 Мсл мы начинаем получать все более и более искаженную информацию о космических объектах, то становится очевидным, что квазары ( впрочем, также как и любые другие объекты) могут быть двух типов - реальные, т.е. объекты с действительно большим энерговыделением ( скорее всего ядра галактик на разных стадиях эволюции) на близких расстояниях и обычные космические объекты на расстояниях, где становится значительным снижение скорости света.

Рассмотрим пример:

Активное ядро эллиптической галактики с энерговыделением 1040 вт на расстоянии в 100 Мсл, где эффектом замедления скорости света можно пренебречь:

E = mc2, m = .

Находим массу излучения: m = = 1024 кг.

На расстоянии, близком к предельному, т.е. 100000 Мсл, cn 105 м/с

m = = 1030 кг ,

отсюда наблюдаемый уровень энерговыделения :

E = mc2= 10301016 = 1046.

На самом деле, конечно, энерговыделение осталось на прежнем уровне:

E = 10301010 = 1040 вт, но поскольку считается, что скорость света const и равна 3108 м/с, то мы получаем в данном случае завышенную на 6 порядков величину энерговыделения.

Из этой простой зависимости несложно рассчитать истинное энерговыделение звезд, галактик, ядер галактик, квазаров и т.д. разных типов.

7. Сверхгалактики

Отказываясь от "начала" Вселенной и ее возраста 21010 лет, можно придти к выводу, что галактики не обязательно самые крупные космические объекты (как единое целое).

Характер уже обнаруженных сверхскоплений галактик, их размеры ( также как и время жизни сверхмассивных черных дыр5 ), противоречащие "возрасту Вселенной" в моделе Фридмана -Эйнштейна-Гамова, дают основание думать, что они могут являться частями Сверхгалактики.

Масса средней галактики превосходит массу средней звезды - в 1011 раз. Предположим, что масса сверхгалактики превосходит массу обычной галактики во столько же раз : 1030 1041 1052 кг. Отсюда радиус ядра Сверхгалактики Rq = = 1025 м.

Таким образом, радиус ядра Сверхгалактики 1 миллиард световых лет.

Предположим, что радиус Сверхгалактики превосходит радиус ядра в 107 раз как и у обычной галактики (1014 1021 м ), т.е. RСГ 1032 м или 10000 триллионов световых лет.

[НС1]Исходя из этого получается, что мы можем наблюдать 1 миллионную часть объема Сверхгалактики.

Таким образом, из всех возможных вариантов:

1. сверхгалактики вообще не существуют,

2. ядро в любой стадии есть, но мы не понимаем, что это ядро сверхгалактики,

3. сверхгалактика находится на той стадии эволюции, когда нет четко различимого ядра,

4. ядро сверхгалактики находится вне пределов нашей видимости - самым

вероятным является последний.

Ядро сверхгалактики, также как и большая ее часть находятся просто вне пределов нашей видимости.

8. Заключение

1.Неопределенность плотности излучения

Кажется, что если Вселенная бесконечна и была всегда, то за бесконечное время ее существования любой объем должен был заполниться бесконечным количеством излучения. Это не так, ведь из бесконечности излучение идет бесконечно долго, т.е. результатом соотношения двух бесконечностей будет неопределенность. То же самое можно ответить на вопрос - сколько будет излучения (вещества) в бесконечно малом объеме бесконечно большой Вселенной. Мы не можем рассчитать плотность излучения в единице объема, исходя из бесконечности, но мы также не можем и утверждать, что плотность должна быть бесконечной.

2.Измерение.

Сегодняшнее развитие техники в принципе позволяет измерить расстояние в несколько миллиардов световых лет с большой точностью с помощью космического интерферометра. Это дало бы возможность проверить соотношение красного смещения и реальных расстояний до космических объектов и измерить действительное значение "постоянной" Хаббла.

3.Понятие статичности.

Понятие "статичная Вселенная" вводится мною как первичный признак, как объект, по отношению к которому любая конечная скорость, в т.ч. и скорость света, равна нулю.

В то же время из всего вышесказанного ясно, что при этом для нас Вселенная остается весьма динамичным объектом.

H

Расстояние в млн. световых лет

q

SN

cN

1

0,99994362758

16,9000000354

299775,100

10

0,99943641874

168,957147839

299623,049

100

0,99437845897

1685,2929766

298106,707

1000

0,94518555749

16432,9308285

283359,069

10000

0,56907665428

129187,367558

170604,633

16,9

20000

0,32384823844

202704,882465

97087,117

30000

0,18429447202

244541,983879

55250,017

40000

0,10487768153

268350,501578

31941,498

50000

0,05968344011

281899,373172

17892,627

60000

0,03396445241

289609,719687

10182,281

70000

0,01932837694

293997,497886

5794,503

80000

0,01099932808

296494,480022

3297,520

90000

0,00625946082

297915,454262

1876,546

100000

0,00356211302

298724,097528

1067,903

H

Расстояние в млн. световых лет

q

SN

cN

1

0,99992328014

23,0000002606

299769,000

10

0,99923306617

229,920624203

299562,079

100

0,99235707602

2291,28743978

297500,713

1000

0.92614653838

22140,6767074

277651,324

10000

0,46429828359

160599,087087

139192,913

20000

0,21557289614

235164,967569

64627,033

30000

0,10009012566

269785,777892

30006,223

23

40000

0,04647167354

285860,160701

13931,840

50000

0,02157671826

293323,469048

6468,531

60000

0,01001803325

296788,670303

30003,330

70000

0,00465135564

298397,557298

1394,443

80000

0,00215961644

299144,560768

647,440

90000

0,00100270620

299491,393198

300,607

100000

0,00046555476

299652,426902

139,574

H

Расстояние в млн. световых лет

q

SN

cN

1

0,99991660884

25,0

299767,000

10

0,99916640122

249,906219076

299542,094

100

0,99169521266

2489,70854344

297302,292

1000

0,91998800953

23986,9521157

275805,048

10000

0,43433184314

169582,770182

130209,230

20000

0,18864414996

243237,967321

56554,033

25

30000

0,08193416134

275228,764853

24563,236

40000

0,03558661531

289123,386906

10668,614

50000

0,01545640021

295158,263715

4633,737

60000

0,00671320679

297779,402880

2012,598

70000

0,00291575947

298917,847087

874,153

80000

0,00126640718

299412,309656

379,691

90000

0,00055004096

299627,070495

164,930

100000

0,00023890030

299720,347966

71,653

1 Обычно берут H из расчета на мегапарсек, однако парсек - мера искусственная, поэтому я беру H из расчета на 1 миллион световых лет (Мсл).

2 "Световой год" - условная величина: расстояние, которое прошел бы свет при постоянной скорости 3105 км/с.

3 См. п.6

4 В данном случае механизм излучения не важен, и независимо от этого простой расчет показывает: энерговыделение Солнца 1026 вт, энерговыделение ядер галактик 1040вт, количество звезд в ядре 108, т.е. можно считать, что каждая звезда в ядре излучает в среднем в 106 раз больше Солнца.

5 В отличие от черных дыр, реальное существование которых все же окончательно не подтверждено, сверхскопления совершенно реальные объекты, непосредственно наблюдаемые.

Стр: 5