Ещё на рубеже 15 – 16 верков Н. Коперник показал ограниченность чувственного познания человека. Реально наблюдаемые явления могут быть неверно интерпретированы. Человечество тысячи лет, наблюдая за движением Солнца, утверждало, что оно вращается вокруг Земли. Сегодня, наблюдая за далёкими галактиками, физики регистрирует красное смещение в спектре излучения звёзд. Данный факт привел к идее расширения Вселенной [1, c. 51]. При этом как-то выпал из рассмотрения процесс сжатия. А ведь красное смещение Доплера будет наблюдаться и при стягивании Вселенной (или её части) в одну точку. Рассмотрю этот вопрос подробнее.
Буду исходить из того, что Вселенная замкнутая. На рисунке 1 показана зависимость среднего расстояния между галактиками от времени. В замкнутой Вселенной за периодом расширения следует сжатие. Если мы находимся в точке А (момент времени t2), то это означает, что мы находимся в периоде расширения. Наблюдение далёких галактик соответствует сдвигу в прошлое (в область t1). В этом случае будет наблюдаться «красное» смещение в спектре водорода. Однако скорость расширения в прошлом (t1) должна быть больше, чем в настоящем t2. На практике наблюдается обратный эффект. Для объяснения этого вводят «темную энергию». Насколько это оправдано, сказать сложно.
Рисунок 1. Зависимость размеров замкнутой Вселенной от времени.
Теперь представим, что мы находимся в точке Д (момент времени t4). Эта ветвь соответствует сжатию Вселенной. Для далёких галактик (из-за конечности скорости света) мы наблюдаем прошлое – время t3. Вот во время t3 относительная скорость «разбегания» галактик меньше, чем в момент t4. Для этого случая нет необходимости вводить «тёмную энергию». Кроме этого в точке Д будет наблюдаться «красное» смещение. То есть Вселенная сжимается, и красное смещение?? Поясню этот «парадокс».
На рисунке 2 показана плоская модель, при которой наблюдается красное смещение сжимающейся Вселенной. Предположим Земля (наблюдатель) находится в точке З. Глубина исследования космоса людьми ограничена сферой радиусом порядка 10 миллиардов световых лет(на рисунке в виде пунктирной окружности). Звёзды в области А, Б, и В, находящиеся на большом расстоянии от Земли. В точке С находится сверхмассивный объект, притягивающий все звёзды и звёздные системы. (Наблюдатель не имеет возможности зафиксировать этот объект ввиду его удалённости.) Предположим, все звёздные скопления под действием гравитационных сил движутся к объекту С, т.е. Вселенная сжимается в точку С.
Сила тяготения обратно пропорциональна квадрату расстояния между взаимодействующими массами. Это означает, что единица массы звёзд из области В, притягивается объектом С силой большей чем единичная масса звёзды из области З (Земли). Аналогично и для звёзд из зоны А. Тогда, поскольку |CB| < |СЗ| < |СА|,
то FB > FЗ > FA.
Ускорения, которое приобретают массивные тела, пропорциональны соответствующей силе. Для равных по массе звёзд большее ускорение, направленное в точку С, имеют те, которые находятся в области В. Вероятно, что и скорости движения к точке С звезд из указанных областей VB > VЗ > VA. Но это означает, что звёзды из области В «убегают» от наблюдателя З, а наблюдатель удаляется от звёзд из области А. Наблюдатель, находящийся на Земле будет в этих направлениях регистрировать красное смещение.
При наблюдении далёких звёзд в направлении ЗБ линия наблюдения (траектория светового луча от источника Б) не является прямой ввиду искривления пространства (масса С создаёт что-то вроде воронки). Проекция вектора скорости VБ на линию наблюдения даёт составляющую скорости направленную от наблюдателя (вектор БД). А значит и в этом направлении, будет наблюдаться красное смещение.
Рисунок 2. Модель сжатия Вселенной в область С. Объекты А, Б и В – наблюдаемые далёкие галактики, З – Земля.
Как уже говорилось выше, ускорение звёздных скоплений будет возрастать по мере приближения к объекту С. Находясь в точке З, наблюдатель будет фиксировать увеличение ускорения по мере удаления от него. Такой подход позволяет объяснить эффект увеличения ускорения с увеличением расстояния до наблюдаемых звёзд именно сжатием Вселенной.
Можно представить воду, вытекающую из ванной, когда образовалась воронка у отверстия. Вся вода стремится к воронке. Если посыпать поверхность опилками, то частицы вдали от воронки будут двигаться медленнее, чем те, что расположены ближе. Таким образом, все частицы на поверхности втягиваются в воронку, но скорости втягивания разные, – частицы на поверхности воды будут удаляться друг от друга. Создаётся эффект расширения, хотя вода и опилки на её поверхности втягиваются в локальную воронку.
Список литературы:
- Хокинг Стивен. Краткая история времени от Большого взрыва до черных дыр. Санкт-Петербург : Амфора, 2010. — 232 с.[schema type=»book» name=»КРАСНОЕ СМЕЩЕНИЕ И СЖАТИЕ ВСЕЛЕННОЙ» description=»Основным доводом в пользу расширения Вселенной является красное доплеровское смещение. Наблюдаемый эффект доказывает лишь то, что источник волны и наблюдатель удаляются друг от друга и не характеризуют процесс в целом. В статье показано, что красное смещение будет наблюдается и при сжатии вселенной.» author=»Гришаев Владимир Яковлевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-24″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)» ebook=»yes» ]