Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Структура материи в концепции теоретической и экспериментальной научной философии: монография

Век В. В.,

§ 6.1. Пересмотр основных положений теории Большого Взрыва (Review of basic concepts in Big Banf theory)

Как мы уже отметили, следствия, вытекающие из концепции макро-микробесконечности мира, пересматривают многие фундаментальные положения квантовой механики и космологии, в первую очередь это касается теории Большого Взрыва. Теория Большого Взрыва – это не просто фундаментальная теория современной космологии, данную теорию можно рассматривать также и с позиций сотворения «Нашей материи». Поэтому анализ данной теории является важнейшей частью нашей концепции.

Остановимся подробнее на анализе теории Большого Взрыва и проблем, связанных с данной теорией.

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,73 ± 0,12 млрд. лет назад 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 1032 K (Планковская температура) и плотностью около 1093 г/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.

Приблизительно через 10–35 секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время – 10–43 секунд после Большого Взрыва, в это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезом. 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 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 тыс. 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.

Дальнейшая эволюция Вселенной по этой теории предполагает два альтернативных сценария: Вселенная либо будет бесконечно расширяться, остывать и замерзать, либо снова сожмется в точку, после чего разорвется в Большом Взрыве.

Основной проблемой теории Большого Взрыва является представление о некой сингулярности (первоначальном состоянии Вселенной, умещающейся в точку, диаметр которой близок к нулю). Кроме того, теория не дает объяснений того, что было до Большого Взрыва.

С другой стороны теория Большого Взрыва удовлетворяет представлениям о суперобъединеии полей и возможности их объединении в состоянии сингулярности.

Основная идея Большого Взрыва по праву принадлежит советскому математику и геофизику А. Фридману (1922), который нашёл нестационарные решения гравитационного уравнения Эйнштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель, известная как решение Фридмана). Экстраполируя ситуацию, связанную с расширением Вселенной в прошлое, Фридман заключил, что в самом начале вся материя Вселенной была сосредоточена в компактной области, из которой и начался ее разлёт. Поскольку во Вселенной очень часто происходят процессы взрывного характера, то у Фридмана возникло предположение, что и в самом начале её развития также лежит взрывной процесс – Большой Взрыв. Дальнейшие открытия расширения Вселенной и обнаружения реликтового излучения подтверждали идею Фридмана.

На наш взгляд фундаментальных данных, на которых бы строилась теория Большого Взрыва явно недостаточно. Как известно, теория Большого Взрыва строится на следующих положениях:

1. Сингулярность как начало зарождения Вселенной и основа физических полей.

2. Наблюдение эффекта разбегания (удаления) галактик.

3. Обнаружение реликтового излучения.

4. Низкое содержание тяжелых элементов в старых звездах.

Рассмотрим данные положения.

1°. Сингулярность как начало зарождения Вселенной и основа физических полей

С точки зрения банального воображения трудно представить себе, что вся обозримая и необозримая Вселенная когда-то была заключена в крошечную, невидимую точку с нулевым диаметром. Встает логический вопрос, кому выгодно верить в возможное существование такого явления, как сингулярность? Ответ на этот вопрос напрашивается сам собой.

Мы видим определенные интересы соединить теорию Большого Взрыва и суперобъединения физических полей, т.е. построить универсальную космологическую модель, объясняющую происхождение и развитие Вселенной как целого.

Таким образом «доказывается» и состояние сингулярности, и общая основа всех полей. В данном случае создается какая-то «божественная» картина сотворения мира одним хлопком или теория рождения протонов, электронов и вообще всей нашей материи. Характерно, что раннюю Вселенную принято называть Августинской эпохой, в честь святого Августина («Блаженного) (354–430), который считал, что время – это свойство вселенной, которое появилось вместе с ней самой. Принимая такое название эпохи, физики волей неволей развивают христианскую концепцию всемирной фаталистической истории, как результат божественного сотворения.

Как известно на русский язык Big Bang можно перевести как «Большой хлопок», что, вероятно, точнее соответствует уничижительному смыслу, который хотел вложить в него автор данного термина Фрейд Хойл в своей лекции в 1949 году. Несмотря на то, что Хойл считал эту теорию совершенно неудовлетворительной, после того, как его лекции были опубликованы, термин стал широко употребляться.

На наш взгляд, состояние сингулярности, как и идея объединения всех физических полей на уровне математической абстракции, является выражением человеческой фантазии, связанной с механизмом психологической защиты, желанием поставить точку в исследовании, нежели открыть новую целину, требующую работы ни одного поколения ученых.

Скорее всего, вся обозримая и необозримая Вселенная не появилась из какой-то маленькой точки, наподобие явления сингулярности.

Возможно, что какая-то часть обозримой и необозримой Вселенной представляет собой устойчивое образование, аналогичное какой-либо фундаментальной частицы Макромира, в том числе и универсальному кванту Макромира, аналогичному нашему фотону.

В рамках концепции Большого Взрыва можно предположить, что эта фундаментальная единица Макромира, в которой находится (находилась или будет находится наша Галактика) появилась в результате взаимодействия вещества, составляющего данную единицу или вещества, не принадлежащего в какой-то момент ни к какой фундаментальной единицы Макромира (т.е. свободные галактики и скопления галактик). В этом случае действительно могло произойти колоссальное сжатие вещества в одну точку и достижение громадной плотности и температуры.

Однако, как известно, галактики по-разному взаимодействуют друг с другом, в зависимости от расстояний друг от друга, импульсов движения, принадлежности к единой системе и др. характеристик. Кроме того, должны существовать какие-то силы, которые бы повлияли на процесс сжатия галактического вещества. Теоретики Большого взрыва находят здесь аналогию с силами, которые образуются в звездах, заставляя их сжиматься. Однако, по нашему мнению, для масштабов всей Вселенной такая аналогия неприменима. Даже если учесть, что какая-то часть Вселенной, в которую входит наша Галактика представляет собой фундаментальную единицу Макромира, наподобие стабильных и нестабильных элементарных частиц Макромира, то, как мы знаем, таким частицам не свойственно сжиматься до крайних размеров, а потом взрываться. Процессы сжатия и взрывов характерны для массивных образований физической материи, например, для звезд. В масштабах фундаментальных единиц Макромира присутствуют другие процессы. Поэтому сведение процессов, происходящих в звездах, до процессов на уровне всей Вселенной является крайним обобщением и заблуждением.

2°. Наблюдение эффекта разбегания (удаления) галактик

Возможно, что обнаруженный Э. Хабблом в 1929 году эффект красного смещения, характерный для далеких звезд, и истолкованный в рамках концепции Фридмана как расширение Вселенной, имеет другую интерпретацию.

Факт наблюдения разбегания галактик может говорить как о расширении какой-то абстрактной Вселенной, у которой нет границ, так и об обычном распространении вещества в том или ином замкнутом и незамкнутом объеме пространства. Данные вопросы, несомненно, требуют детальной проработки.

Возможно, что речь идет действительно не о разбегании галактик в абстрактной Вселенной. Можно предположить, что происходит распространение «вещества» в рамках какой-либо фундаментальной единицы Макромира по тем или иным орбитам. Также можно предположить, что распространение «вещества» происходит как в рамках одной фундаментальной единицы Макромира, так и за ее пределами. В последнем случае мы можем наблюдать удаление вещества как включенного в другие фундаментальные единицы Макромира, так и не включенного в них. При этом мы можем заметить разницу в скоростях разбегания «вещества».

Так, например, можно предположить, что какая-то часть наблюдаемых галактик и их скоплений входит в единую систему фундаментальной единицы Макромира и движется с одной скоростью. В то же время другая часть наблюдаемых галактик и их скоплений, не входящих в систему фундаментальной единицы Макромира, движется с другой (большей) скоростью. В этом случае обнаруженный эффект ускоренного расширения Вселенной можно интерпретировать как удаление свободного «вещества», не включенного в какую-либо фундаментальную единицу Макромира от «вещества», включенного в данную единицу.

Кроме того, можно предположить, что смещение длины волны в сторону красных спектральных линий может говорить не только о том, что далекие галактики, от которых до нас доходит свет, удаляются. Это также может говорить о том, что со временем скорость фотона снижается, начинает увеличиваться его частота вращения и излучения, в связи с этим изменяется и длина его волны в сторону красного смещения.

В этой связи может возродиться теория утомленного света или старения света (англ. tired light), о которой мы упомянули в § 3.4.1° при характеристике проблем теории относительности. Согласно данной теории фотоны теряют энергию в столкновениях с другими частицами. Соответственно со временем скорость фотонов, их энергия и частота снижается. Отсюда Цвикки делает вывод, что обнаруженная зависимость красного смещения от расстояния до объекта (закон Хаббла) говорит не об удалении наблюдаемых источников, а о старении света. Таким образом, данная теория не предполагает расширение Вселенной.

В соответствии с нашей концепции красное смещение действительно может говорить об удалении источников от наблюдателя. В то же время гипотеза потери фотоном своей энергии не может сбрасываться со счетов.

При движении в составе волны (лавины фотонов) фотоны взаимодействуют со средой (в том числе и с субфотонной материей). При этом какие-то фотоны теряют энергию, меняют поляризацию (направление вращение). Это может происходить, например, в связи со встречей препятствий или (приведем аналогию) – с «не попутным ветром». Какие-то фотоны не теряет свою энергию за счет ее усиления субфотонным полем и субфотонной материей. В данном случае субфотонную материю можно сравнить с «попутным ветром».

При прошествии значительных расстояний фотон (как отдельно взятый фотон, так и волна в виде фотонов) меняет свой прежний состав настолько, что меняется и частота и скорость движения. В конце концов, фотон может вступить во взаимодействие с веществом и им поглотиться. В результате, как мы отмечали, в волне фотонов происходит рассогласование движения, изменяется длина волны в сторону красных спектральных линий.

Таким образом, в соответствии с нашей концепцией, «красное смещение» может говорить не только о наблюдении за удаляющимися объектами, это может свидетельствовать о «старении» света.

Теорию «старения света» подтверждает также эфиродинамическая теория В.А. Ацюковского. В ней В.А. Ацюковский рассматривает особенности перемещения фотона в пространстве как систему линейных вихрей обычных газовых колец. Сам фотон, по теории В.А. Ацюковского представляет собой вихревое кольцо, образованное из оторвавшейся части вещества внешней оболочки атома.

В движении фотона, так же как и в движении вихревого кольца газа, В.А. Ацюковский различает три этапа.

Первый этап движения – это движение фотона сразу же после его образования. На этом этапе начальная скорость движения фотона не равна скорости света, поскольку масса газа, образовавшего фотон, до образования фотона покоилась относительно атома. Первый этап движения фотона лежит в пределах 10–15–10–14 с.

Вторым этапом движения фотона является его устойчивое движение на всем основном пути, заключенном в интервале 1024–1025 м, и времени существование порядка 1017–1018 с. На этом этапе скорость фотона также нельзя считать строго постоянной. Эта скорость меняется со временем, так как на фотон действует среда, через которую он движется. В соответствии с расчетами В.А. Ацюковского фотон теряет энергию по прошествии 7∙109 лет (закон убывания энергии фотона).

Третий этап движения фотона наступает на последней стадии его существования через время порядка 1010 лет после его образования. За это время фотон теряет энергию в более чем два раза, соответственно увеличивается и его длина волны. Потеря энергии фотоном должна сказаться на его устойчивости. По аналогии с кольцевым вихрем на этом этапе должно происходить торможение и в дальнейшем диффундирование и переход материи эфира, образующего фотон, в свободное состояние, не связанное с вихревым движением. По мнению В.А. Ацюковского, существование фотонов на третьем этапе их движения воспринимается как реликтовое излучение космического пространства или по крайней мере является его частью[273].

Схема 6.1/1. Трансформация вихревого кольца фотона (по В.А. Ацюковскому)

Таким образом, в соответствии с теорией В.А. Ацюковского природа «красного смещения» двоякая: во-первых, она связана с потерей фотонами энергии за счет вязкости эфира, а во-вторых, с замедлением скорости перемещения фотона в пространстве. Выведенный В.А. Ацюковским естественный экспоненциальный закон убывания энергии фотона, говорит не о каком-то абстрактном «разбегании Вселенной», а является результатом вязкости эфира, в котором проходит фотон. Отсюда получается также, что световые фотоны от далеких звездных систем просто не долетают до Земли, и это свидетельствует не о конечности пространства Вселенной, как об этом часто пишут, а всего лишь об исчерпании инструментальных возможностей оптической астрономии и радиоастрономии.

3°. Обнаружение реликтового излучения

И наконец, обнаружение холодного излучения далеких удаляющихся источников (предположительно атомов водорода) также может говорить как о первоначальном состоянии ранней Вселенной, так и о множестве других гипотез, связанные с природой данного излучения.

Мы придерживаемся гипотезы, согласно которой удаление от нас водородного газа в виде холодного излучения вовсе не свидетельствует о наблюдении раннего этапа возникновения Вселенной. Происхождение данного водородного газа может быть какое угодно. Вполне возможно это может быть результат провзаимодействоваших галактик в большом количестве, отнесенных к далекому периоду. Также это может быть существование фотонов на третьем этапе их движения, в соответствии с вышеприведенной теорией В.А. Ацюковского.

Несколько подобное предположение высказал в середине 1970-х годов Ф. Хойл (известный как противник теории Большого взрыва). По Хойлу реликтовое излучение – это свет звезд, дошедший до нас от одной из других вселенных, точнее – из другого «отсека» Вселенной[274].

Возможно также предположить, что это может быть остаточная энергия взаимодействия вещества двух фундаментальных единиц Макромира, в результате которого образовалась какая-либо новая фундаментальная единица Макромира (по аналогии с аннигиляцией частицы и античастицы Нашей материи).

В любом случае, если даже взять аналог аннигиляции электрона и позитрона с образованием двух фотонов, то мы можем утверждать, что в результате данной аннигиляции содержимое фотонов не претерпевает какого-либо полного преобразования. Происходит расщепление системы (позитрона и электрона) и видоизменение какой-то части внутренней системы (фотонов). То же самое касается и возникновения новой фундаментальной единицы Макромира. Возможно при этом, что произошло взаимодействие какой-то части галактик друг с другом. При этом образовалась большая энергия, которая в скором времени взорвалась. Однако многочисленные галактики избежали такой участи. По данным наблюдений галактики часто сталкиваются друг с другом. Поэтому возможны ситуации столкновения больших скоплений галактик друг с другом. При этом нужно иметь в виду, что насколько большими скопления бы ни были, все равно какие-либо другие скопления галактик и галактики в бесконечной Вселенной избегут этого столкновения в данный момент.

Вселенная бесконечна, но она разбита на части, которые входят в ту или иную систему фундаментальных частиц Макромира. Поэтому на наш взгляд торопиться с выводом о существовании «уничтожаемой» Вселенной, способной превратиться в гипотетическую сингулярность, не стоит.

На основании изложенного, мы можем утверждать, что наблюдаемое реликтовое излучение вовсе не свидетельствует о начальном периоде возникновения Вселенной. Какого его истинное происхождение – это предмет будущих открытий.

4°. Низкое содержание тяжелых элементов в старых звездах

В соответствии с современными представлениями наше Солнце является звездой третьего поколения. Предполагается, что часть массы Солнца включает в себя остатки более ранних звёзд, образованных в результате так называемого первичного нуклеосинтеза, проходившего на начальных стадиях существования Вселенной в процессе Большого Взрыва. В процессе первичного нуклеосинтеза образуются элементы не тяжелее лития. Стандартная модель Большого Взрыва предсказывает следующее соотношение элементов: водород – 75 %, гелий 4 – 25 %, дейтерий – 3∙10–5, гелий 3 – 2∙10–5, литий 7 – 10–9, что хорошо согласуется с экспериментальными данными. Дальнейшее образование тяжелых ядер происходит в процессе звездного нуклеосинтеза, в звездах второго и третьего поколения. В настоящий момент установлено, что в старых звездах сформировавшихся вскоре после Большого взрыва (старше 10 млрд. лет) содержится низкое содержание тяжелых элементов.

Указанные наблюдения, так или иначе, подтверждают теорию Большого Взрыва, т.е. единовременного рождения Вселенной и всей Нашей материи, включая стабильные элементарные частицы.

Однако в настоящее время появляются более совершенные средства наблюдения, которые время от времени выдают поразительный результат. Так, например, современные телескопы способны «заглянуть» так далеко, что видят объекты, существовавшие приблизительно через 400 тыс. лет после Большого Взрыва. Обнаружилось, что на тот момент уже существовали сформировавшиеся галактики. Предполагается, что между возникновением первых звёзд и вышеуказанным периодом развития Вселенной прошло слишком мало времени, и галактики сформироваться не успели бы. Другие исследования звездных скоплений на предмет установления их возраста получают возраста для самых старых скоплений вплоть до 25 млрд. лет (т.е. почти в два раза старше возраста Вселенной)[275].

В соответствии с нашей концепцией низкое содержание тяжелых элементов в старых звездах, вероятно, связано с особенностями образования галактик, в которых они формировались. Под действием сил тяготения происходило сильное сжатие вещества будущих звезд, в которых тяжелые ядра распадались на легкие (вплоть до протонов и нейтронов). В результате образуется звезда с низким содержанием тяжелых элементов. Сами же галактики могут образовываться также из межзвездного газа (или посредством взаимодействия с другими галактиками) посредством его взаимодействия, закручивания и сжатия.

Выше мы отмечали, что первоначальные идеи о Большом Взрыве и расширении Вселенной были связаны с нахождением аналогий со звездообразованием.

Как известно, звезда начинает свою жизнь как холодное разреженное облако межзвёздного газа, сжимающееся под действием собственного тяготения. На наш взгляд, именно с данных рассуждений начинается главный перенос процессов, связанных с рождением звезд на процессы зарождения всей Вселенной. Наша Вселенная в данных переносах сознательно или подсознательно сравнивается с эволюцией отдельной звезды. Т.е. мы имеем некое облако (допустим будущая звезда или Вселенная). Оно сжимается и образует звезду (Вселенную). Потом она тухнет, и ее содержимое участвует в образовании новых звезд. То же самое, считается, происходит со Вселенной. Сначала она существует в виде точки (состояния космологической сингулярности) затем взрывается, спустя какое-то время остывает и готова снова, например, сжиматься.

Отсюда мы можем сделать вывод, что в теории Большого Взрыва присутствуют крайние обобщения. Вместо того, чтобы досконально исследовать происхождение Нашей Галактики теоретики предприняли попытку исследовать происхождение всей Вселенной, предположив, что она родилась, как и наша Галактика, в одночасье из одного объема пространства.

В соответствии с нашей концепцией все галактики во Вселенной не родились в общем котле Большого Взрыва. Возможно, что каждая галактика имеет свое уникальное происхождение. В процессе своего формирования и развития она вступала
во взаимодействие (и будет вступать) с другими галактиками. В этом случае галактики можно сравнить с молекулами газа, которые будут разлетаться в том или ином замкнутом пространстве, вступая во взаимодействие друг с другом или веществом. При этом замкнутым пространством для галактик и их скоплений может выступать какая-либо стабильная или нестабильная частица, существующая на уровне Макромира.

Галактики имеют свою историю. Они формируются, рождаются, взаимодействуют с другими галактиками, формируют звезды, затем вступают в новые взаимодействия, поглощаются другими галактиками и их скоплениями или сами поглощают галактики и другую межзвездную среду. В отличие от звезд трудно точно предсказать судьбу той или иной галактики. Одно можно сказать с уверенностью: галактики, как и материя, не имеют какого-то единого общего источника происхождения наподобие Большого Взрыва.

Таким образом, на наш взгляд, вопрос о возникновении Вселенной ставится некорректно. Вселенная вечна и неуничтожима, как и материя. В этой связи Вселенную можно представить себе как некое пространство, которое время от времени заполняется тем или иным веществом.

Данное пространство безгранично как в нашем четырехмерном измерении, так и макро и микро направлениях.

Единственно, любое пространство на определенной отметке начинает сворачиваться в замкнутый мир. Так, например, наше четырехмерное пространство в виде наблюдаемой и ненаблюдаемой Вселенной на определенной отметке сворачивается и формирует новую Макросистему (Макромир). В этом случае вся наблюдаемая и ненаблюдаемая Вселенная становится гигантской в нашем понимании частицей, составляющей основу какого-либо гигантского конгломерата частиц, вероятно, объединяющихся в атомы и молекулы.

Возможно, что для наблюдателя того Макромира наша Вселенная является частицей ничтожных размеров.

В нашем же четырехмерном пространстве данное пространство кажется безграничным. Оно может быть замкнутым и представлять собой какую-либо замкнутую систему (типа частицы – замкнутой Вселенной).

Данное пространство четырехмерно в той системе отсчета, в которой находится наблюдатель.

Необходимо принять во внимание то, что в любом замкнутом пространстве может быть наблюдатель, который воспринимает мир таким, каким его видим мы, т.е. «Наш мир». Единственное его мир (Микромир) для нас может быть настолько мал, что мы его не замечаем. Однако наблюдатель, включенный в Микромир, может не видеть его границы.

На наш взгляд граница перехода из одного мира в другой является соотношением Вселенной, которую мы еще не видели (это даже не местная группа галактик, скоплений галактик и сверхскоплений) и фотона. Это пугающие астрономические цифры. Но когда-нибудь мы научимся ими оперировать.

Вывод

На основании изложенного можно с уверенностью утверждать, что никакого Большого взрыва, связанного с рождением Вселенной не было. Вполне возможно, что какие-либо взаимодействия на уровне фундаментальных единиц Макромира (представляющие собой наблюдаемую и ненаблюдаемую часть Вселенной) происходили и происходят в настоящий момент. Вселенная, как и материя вечная. Другое дело, конкретные галактики, как и различные формы материи, имеют свою историю, свое начало и свой конец, который в свою очередь является началом новой системы.

Наша фотонная материя также не появилась в одночасье в одном Большом взрыве. Так, в соответствии с теорией В.А. Ацюковского протоны (единицы нашей физической материи) постоянно рождаются в центрах галактик из эфира[276] (т.е. из субфотонной материи, в соответствии с нашей концепцией). Таким образом, отпадает сама необходимость строить теорию, в которой бы объяснялся процесс рождения протонов на примере Большого взрыва. Как мы видим, для того, чтобы объяснить механизм происхождения протонов, не нужно сжимать всю Вселенную в одну точку. Достаточно разобраться в самих механизмах самосборки физической материи из субфизической.