Причина спиралевидной формы галактических скоплени

ВВЕДЕНИЕ

Человек издревле стремится проникнуть взглядом и мыслью в космические просторы. При взгляде на звездные фотографии наше внимание привораживают закручивающиеся спиралью галактики. Поражает воображение не только многообразие форм, но и колоссальность масштабов размеров, сил и скоростей этих гигантских звездных скоплений. И все же не это – самое удивительное. Существенно для физика совсем другое, а именно: принципиально другая структура звездных скоплений, совершенно не такая, как структура планетных скоплений около звезды. Если вдуматься, проанализировать некоторые известные факты и законы, можно все же придти к выводу, что иначе и быть не могло: то, что на первый взгляд кажется загадочным, после детального анализа оказывается закономерным, но сам этот анализ далеко не тривиален.
Если продолжить аналогию планетной системы и попытаться применить ее к галактикам, то целесообразно считать, что эти звезды обращаются около некоторого небесного тела в центре вращения, как это делают планеты, вращающиеся около звезды. В результате мы приходим к заключению, что в центре почти галактики находится огромное по своей массе астрономическое тело, но при этом почему-то свет этого тела не доходит до нас. Из этого следует «естественный вывод» о том, что тело настолько велико, что свет попросту не может оторваться этого космического тела, то есть этим телом является та самая «черная дыра», которая предсказана теорией относительности.
Однако, факты – упрямая вещь. Не менее упрямы законы логики.
И факты вместе с логикой говорят, что никакой черной дыры не может существовать даже в единственном экземпляре, не говоря уже о том, что не может быть черных дыр в таком же большом количестве, сколько имеется галактических скоплений. Вместе с тем, никакого небесного тела в центре галактических скоплений не требуется для объяснения формы этих скоплений, траекторий отдельных тел и выполнения основных законов физики.
Начнем с того, что среди законов физики и астрономии встречаются не только законы, но и статистические правила, которые, вообще говоря, законами не являются и не только имеют полное право нарушаться, но в отдельных случаях хотя и могут выполняться в частности, но не обязаны выполняться в целом. К таким правилам относится закон Кеплера. Закон Ньютона не должен и не может нарушаться (за исключением необходимости принятия поправки, связанной с конечностью скорости полевого взаимодействия, включая гравитационное поле и скорость света), то есть закон Ньютона в целом справедлив всегда, хотя в некоторых случаях требует существенных поправок, не меняющих и лишь уточняющих его суть. А вот закон Кеплера не является законом, а является лишь статистическим правилом, которое просто обязано выполняться для стационарных звездных систем, но вовсе не обязано выполняться для систем, находящихся в развитии.

НЕВОЗМОЖНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЧЕРНЫХ ДЫР

Считается, что Эйнштейн справедливо предсказал и позднейшие наблюдения доказали так называемый эффект «притяжения света веществом», и в частности – действие тела большой массы на световой поток как «гравитационной линзы». Если притяжение света веществом имеет место, то можно указать такую большую массу некоторого небесного тела, при котором свет попросту не сможет покинуть пределы этого тела. Логика проста: материальное тело может покинуть гравитационное поле лишь в случае, если его кинетическая энергия превышает потенциальную. По мере удаления тела от астрономического объекта его скорость падает вследствие притяжения тела этим объектом. И если начальная скорость тела не достаточно высока, то скорость со временем упадет до нуля и тело возвратиться обратно. Чем больше масса астрономического объекта, тем выше должна быть начальная скорость того тела, которое может покинуть этот объект. Если получаем, что для того, чтобы покинуть небесный объект, тело должно иметь скорость больше, чем скорость света, то с учетом положения теории относительности, запрещающего любому материальному телу иметь скорость больше, чем скорость света в вакууме, приходим к выводу, что при некоторых граничных массах тело не отпустит от себя ни одного материального объекта, и этого мало: такое тело не отпустит даже пучок света. Такое тело «открыто» «на кончике пера» и названо «черной дырой». В печати неоднократно появлялись сообщения о том, что черные дыры обнаружены или их существование подтверждено наблюдениями, и даже «экспериментально», но все это – столь же безответственные и скоропалительные заявления, как сообщения об обнаружении магнитного монополя и иных околонаучных чудес.
Существование «черных дыр» можно опровергнуть и с позиции отнюдь не безупречного теоретического «вывода» их, так и с позиции абсурдного следствия, не имеющего места в действительности.
Некорректность теоретического вывода состоит в том, что вся теория относительности построена на ошибочных положениях и необоснованных заключениях. В частности, при корректной трактовке опыта Майкельсона, результаты которого легли в основу теории относительности, выясняется, что результаты этого опыта отнюдь не указывают на отсутствие светоносной среды (тем более, что сам этот опыт не мог проводиться в ее отсутствие, ибо самый разреженный вакуум резко не совпадает по свойствам с отсутствием среды как таковой). Скорость света в этом опыте не измеряется, на результаты перемещения интерферометрических полос влияет не скорость света в среде или вакууме как таковая, а скорость распространения линий равной фазы света, и эта скорость естественным образом зависит от скорости источника, что и приводит к широко известному и многократно воспроизводимому результату опыта Майкельсона. То есть для теоретических построений, известных как теория относительности не было никаких оснований.
Сами теоретические построения этой теории внутренне противоречивы, два основных ее постулата исключают друг друга. В этом легко убедиться на анализе изменений интерферометрической картины в опыте Майкельсона в случае, если интерферометр заполнен светопроводящей средой. Действительно, согласно теории относительности перемещение интерференционных полос не должно происходить, так как это опровергало бы тезис о том, что внутри системы нельзя придумать эксперимент, позволяющий отличить подвижную лабораторию от неподвижной. С другой стороны, согласно этой же теории отсутствие перемещения является доказательством отсутствия среды. Таким образом, какой бы результат ни получился, он противоречит теории относительности, из чего следует ошибочность самой этой теории.
Указание на экспериментальное подтверждение эффекта «гравитационной линзы» при наблюдении прохождения света звезд вблизи Солнца во время солнечного затмения ошибочно. В теории, которая рассматривает этот эксперимент, за пределами рассмотрения оказывается весьма существенный фактор, оказывающий определяющее движение на траектории света, а именно: атмосфера Солнца. Эйнштейн рассматривал Солнце как тело большой массы, окруженное вакуумом, из чего делал вывод о том, что свет в отсутствие эффекта гравитационных линз должен двигаться прямолинейно вблизи Солнца. На самом же деле науке давно и достоверно известно, что Солнце окружено газовым облаком, плотность которого падает по мере удаления от его центра. Это газовое скопление, называемое «атмосферой Солнца», как раз и является той линзой, которая ответственна за этот эффект. К слову сказать, величина отклонения была предсказана Эйнштейном сначала с ошибкой вдвое, после чего прогноз был скорректирован, но все же не совпал с экспериментом на одну восьмую.
Таким образом, вся логика, которая привела к прогнозу «черных дыр», ошибочна.
Теперь обсудим этот вопрос со стороны следствия. Допустим, что «черные дыры» существуют. Вселенная существует вечно, причем, не в переносном смысле, а в абсолютном. Не было такого момента в истории вселенной, до которого она не существовала. Сколько бы времени назад мы не уносились мысленно, вселенная не станет ни моложе, ни старше. И сколько времени не пройдет после нас, вселенная не станет ни моложе, ни старше – в том смысле: сколько ни прибавь к бесконечности, бесконечность она и останется бесконечностью.
Даже если бы вселенная существовала конечное время, то и в этом случае всякий необратимый процесс приводил бы к изменению статистических свойств вселенной. А при неограниченном во времени существовании любой необратимый процесс приведет к качественному преобразованию вселенной – все обратимые процессы закончатся, поскольку вся материя будет захвачена результатами необратимых процессов.
Но этого мало. Если бы «черная дыра» могла существовать, то она разрасталась бы географически не только вследствие ее длительного существования, но еще и вследствие роста ее «захватнических возможностей».
Действительно, пусть имеется в некоторой точке вселенной «черная дыра». В этом случае можно очертить некоторый объем, попав в который, ни одно физическое тело не сможет покинуть его в принципе никогда. И есть еще некоторые более протяженные границы, в пределах которых тело сможет покинуть область притяжения «черной дыры» только при условии достаточно большой тангенциальной скорости. Если «черная дыра» не имеет причин распадаться, то зато она имеет причины расти: каждое новое захваченное тело увеличивает массу «черной дыры», и, следовательно, увеличивает сферу ее захвата. То есть будет иметь место лавинообразный процесс вследствие положительной обратной связи, как это имеет место в ядерном взрыве или в сходе лавины, селевого потока, пробое лавинных диодов и других аналогичных явлений. Только «черную дыру» отличает то, что процесс должен развиваться всегда только в одном направлении – в сторону накопления массы. И никогда не развиваться в противоположном направлении, в сторону распыления массы. Если бы дело обстояло так, что вся материя вселенной со временем сосредоточилась бы в фиксированных узлах, но и сами эти объекты бы начали вскоре притягиваться друг к другу, так что вся материя вселенной имела бы тенденцию сосредоточиться во все меньшем и меньшем количестве «черных дыр». Если вспомнить о бесконечном во времени существовании вселенной, то приходим именно к этому итогу. Но этого не происходит. Следовательно, предположение о том, что массы могут скапливаться в сгустки не ограниченно ничем, является ошибочным. Скопление большой массы вещества в одной области приводит к тому, что вещество все сильнее и сильнее стягивается около центра масс. В итоге образуется астрономическое тело сферической формы с колоссальным давлением внутри. Это давление приводит к тому, что электронные облака уже больше не препятствуют сближению ядер вещества, их сил электрического отталкивания не достаточно, чтобы преодолеть гравитационные силы притягивания ядер. Начинается ядерный синтез. Это является причиной того, что все массивные тела светятся. Можно предположить, что сила и характер свечения астрономического объекта весьма существенно зависят от его массы: увеличение массы добавляет энергии в эту топку. И, разумеется, этот процесс не может продолжаться до бесконечности. При накоплении некоторой слишком большой массы давление становится столь сильным, что начинаются качественно иные реакции, которые идут с выделением настолько большого количества энергии и/или сопровождаются настолько резким увеличением объема, что звезда разлетается «в клочья».
Таким образом, в мире поддерживается относительная стационарность, вещество собирается в сгустки под действием гравитационных сил в планеты и звезды, где, возможно, осуществляется ядерный синтез, а впоследствии вещество распыляется под действием термоядерных реакций.
Существование встречно идущих процессов (разумеется, при различных условиях) объясняет стационарность всего во вселенной, что существует стационарно. Это и равномерное распределение веществ на планете: вода не скапливается ни в океанах, ни в облаках, поскольку в одном случае испаряется, а в другом случае выпадает в осадок, кислород в одном случае вступает в реакцию, в другом – высвобождается, и так далее. И если где-то уран распадается, то в другом месте он непременно образуется, в противном случае он бы в природе не встречался.
С «черными дырами» ситуация проста: если они не распадаются, то все со временем обратится в «черную дыру». Если же процесс их распада существует, то начинается он уже с известной нам потери энергии в виде теплового излучения.
Имеются весомые основания ожидать свечения любого достаточно массивного небесного объекта, каковыми являются звезды, и можно ожидать еще более яркого свечения еще более массивных объектов. Можно предполагать, что с ростом массы звезды после некоторой критической массы вероятность ее распада также резко растет, поэтому массы звезд распределены в некоторой вероятностной закономерности. Если же распада бы не происходило, то вероятность существования звезд с заданной массой была бы тем выше, чем больше эта масса. Действительно, в этом случае происходил как бы «естественный отбор» - звезда большей массы уже никогда не распадется, а может лишь увеличить массу, поэтому с увеличением возраста вселенной количество звезд уменьшалось бы, а их средняя масса увеличивалась бы.
Можно было бы предположить и другой механизм распада массивных звезд: вследствие столкновения двух массивных звезд с их «расплескиванием», но в этом случае наиболее вероятный исход – новое слияние под действием гравитационных сил, поскольку все же суммарная масса в этом случае увеличилась.
Таким образом, мы приходим к тому, что, с одной стороны, ничто не указывает на существование «черных дыр», ибо теория относительности ошибочна. С другой стороны, существование вселенной в том виде, в каком она существует, указывает на невозможность существования необратимого процесса скопления вещества под действием гравитационных сил, т.е. на невозможность существования «черных дыр».
Если бы в центре галактик находились массивные звезды, то наиболее вероятно, что они бы светились, причем, чем массивнее они были бы, тем ярче светились.
И, наконец, для того, чтобы траектории небесных тел в галактиках определялись бы, в основном, притяжением массивных тел в центрах этих скоплений, то надо было бы предположить, что масса такого тела заметно превышает массу всех остальных звезд в этом скоплении. Для того чтобы телам притягиваться к центру их масс, вовсе не обязательно наличия в этом центре масс некоего массивного тела. Массивные центры маловероятны. Действительно, трудно вообразить такое тело, которое бы притянуло множество тел, но при этом само не вовлеклось бы в движение. Тем более трудно представить изолированное существование такого тела изначально.

ДОЛЖЕН ЛИ ВЫПОЛНЯТЬСЯ ЗАКОН кЕПЛЕРА?

Если бы в центре галактик присутствовали тела, определяющие сходящиеся траектории остальных звезд, то по мере приближения к этим центрам, видимо, следовало ожидать увеличение радиальной составляющей скоростей этих тел, а также можно было бы рассчитывать наблюдать увеличение плотности этих звезд. Если же звезды стремятся всего лишь к центру масс, то по мере приближения к нему сила притяжения должна падать. Действительно, внутри полого астероида со стенками равномерной плотности и толщины гравитационная сила отсутствует, поскольку силы от отдельных участков, находящихся друг против друга, уравновешивают друг друга (школьная задачка по физике). На точку, которая находится даже не в центре астероида, действуют попарно силы со стороны пар диаметрально противоположных сегментов «корки» астероида. Тот элемент «корки», который находится дальше, имеет площадь (и массу) больше; площади (и массы) относятся друг к другу как квадраты расстояния до них, а силы обратно пропорциональны квадратам расстояний и прямо пропорционально массам; следовательно, квадраты расстояний сокращаются и силы становятся равными, уравновешивают друг друга.
Итак, если считать, что галактики преимущественно состоят из тех звезд, которые можно наблюдать, и не домысливать не видимых нами «черных дыр» или неизлучающих массивных тел в их центрах, то для применения закона Кеплера к звездам в галактиках нет никаких оснований. Если по мере приближения планеты к звезде сила притяжения ее растет обратно пропорционально расстоянию до центра масс, то это только в том случае, если вся масса сосредоточена внутри сферы, радиус которой меньше, чем это расстояние от планеты до центра масс звезды. Если же мы рассматриваем приближение звезды к центру масс звездного кольца, то по мере перехода части звезд за пределы внешней сферы, сила притяжения к центру масс падает. Если сила притяжения меняется по другим законам, нежели в звездных системах, то не обязана выполняться и статистическая закономерность, состоящая в том, что на стационарных орбитах могут располагаться лишь те звезды, скорости которых подчиняются определенным соотношениям в зависимости от расстояния до центра притяжения.
При этом речь не идет о нарушении законов Ньютона.


ДРУГАЯ ПРИЧИНА НАРУШЕНИЯ ЗАКОНА КЕПЛЕРА

Другая причина нарушения закона Кеплера может состоять в том, что процесс, который мы наблюдаем, не стационарен.
Рассмотрим возможную историю возникновения галактического скопления.
Встречно двигающиеся потоки частиц могут начать обращение около общего центра масс. Так возникнет пара спиралевидных облаков.
Почему орбиты планет подчиняются закону Кеплера? Потому, что все планеты, не подчиняющиеся этому закону, со временем уходят с орбиты. Мы наблюдаем только стационарные планетные орбиты, а стационарные орбиты подчиняются соотношению Кеплера.
Орбиты звезд в галактике вовсе не обязаны подчиняться этому закону (даже в том случае, когда имеется зафиксированный центр притяжения), поскольку они не обязательно стационарны.
Если скорость и расстояние планет не подчиняются строго определенному соотношению, то планета либо по спиралевидной или по параболической траектории покинет звезду, либо упадет на звезду. И только те планеты, соотношение скорости и радиуса которых подчиняются закону Кеплера, остаются на орбите достаточно долго – практически с точки зрения человека вечно. То же самое относится и к спутникам планет. Причина состоит в том, что расстояния тут относительно небольшие, и развитие ситуации происходит достаточно быстро в сравнении с памятью человечества.
В отношении звезд этого не происходит. Если дальние планеты обращаются с периодом соизмеримым с веком человека, что же можно сказать про звезды? Звезды обращаются вокруг своих общих для данных скоплений центров масс не вечно, процесс формирования их траекторий еще не окончен. Некоторые звезды на самом деле улетают прочь, другие, возможно, устремляются в центр масс, процесс этот далеко не стационарен, но все же мы являемся его сторонними наблюдателями как свершившейся данности: для нас вселенная представляется практически стационарной с точки зрения орбит. На самом деле она не такова и таковой быть не обязана. Именно потому, что мы можем наблюдать законченный результат после огромного цикла обращений-эволюций, мы видим небольшое счетное множество планет или их спутников. В частности, в Солнечной системе таких планет известно десять. Нельзя исключить, что есть и одиннадцатая и двенадцатая планеты, но период их обращения может составлять несколько столетий и даже тысячелетий, а расстояние до них столь далеко, что мы их просто не видим, поскольку они не святятся в отличие от звезд.
В отношении звезд – их такое большое количество в каждом скоплении, что с одной стороны указывает на происхождение этих завихрений: встречное движение двух скоплений может породить такое завихрение. С другой стороны, их большое количество в сравнении с количеством планет косвенно указывает, что и планет могло на начальной стадии быть множество, но в ходе эволюции остались только те, которые описываются удачным соотношением скорости и расстояния.
Направление закручивания и скорости, так же как и размеры галактических скоплений могут описываться неким вероятностным законом, вовсе не обязаны подчиняться каким-то закономерностям, поскольку случайные встречи двух поступательно движущихся друг относительно друга звездных скоплений вовсе не обязаны подчиняться изначально заданным закономерностям. Теоретически в таких скоплениях могут участвовать и результаты встречи трех и более скоплений, и тогда формы могут получаться достаточно экзотические. Можно предположить, что спиралевидная форма галактик указывает на простейший вид встречи (два относительно равновеликих потока или один поток и один сильный центр притяжения), а также на относительно малый возраст таких галактик. Другие формы указывают на другие процессы, задействованные в их формировании: взрывы, встречи с другими потоками или другими галактиками и так далее.