Большой Взрыв и Реликтовое излучение

Большой Взрыв и Реликтовое излучение - Рога и Копыта от науки

(Цикл заметок «Грустные мысли»)
Содержание:
1 Бесконечный протон и Великий Эйнштейн
2 Красное смещение, закон Хаббла и расширение Вселенной
3 Большой Взрыв и Черная дыра
4 Как обнаружить «Черную дыру»
5 Большой Взрыв и Реликтовое излучение - Рога и Копыта от науки

Мудрость из глубины веков:
«Чтобы в ложь поверили все –
ложь должна быть чудовищной».

Все научные гипотезы строятся на основе некоторых предположений. Всякое предположение должно иметь хоть какое-то обоснование. Обычно это или обобщенный результат экспериментального изучения природных явлений, или интуитивная догадка, основанная на выводах из прямых и косвенных исследований  родственных явлений.
 
Иногда случаются ситуации, при которых для объяснения нового явления невозможно выдвинуть обоснованное предположение. В этом случае применяется метод, который можно назвать «методом проб и ошибок». Анализируются любые более-менее разумные предположения, и на их основе строится гипотеза, выводы которой сверяются с опытом. По результатам сравнения вздорные предположения отсеиваются. В этой методе выдвигаемые предположения, если выводы гипотезы в дальнейшем подтверждаются опытом, оказываются в роли самодостаточных. В научной практике такие первичные, не обоснованные предположения принято называть «произвольными».

Особенностью космологии является то, что очень часто нельзя организовывать опытную проверку для ее научных прогнозов. Подтверждение выводов всевозможных гипотез приходится искать среди прошлых наблюдений или ждать неопределенно долго новых данных. Такая ситуация создает благоприятную обстановку для Остапов Бендеров от науки. В арсенале всех фокусников и иллюзионистов есть универсальный прием, скрытность. Если в труде, претендующем называться научным, присутствуют явные элементы скрытности, а в науке скрытность и недоговорки это синонимы, то сразу возникает подозрение: «А не иллюзионист ли автор?». Кроме того, в научной практике выдвижения гипотез очень часто авторами забывается прилагательное «произвольное» в их произвольных предположениях, в результате чего желаемое постепенно и исподволь оказывается в ранге фактического материала.
 
В подборе аргументов тоже наблюдается определенная тенденция. Каждый исследователь в той или иной степени подвержен влиянию эффекта, называемого «девичья память» - это удивительная способность человека не фиксировать, или очень быстро и искренно забывать, события, которые ему не желательны.
 
Метод борьбы с подобными явлениями известен, это тщательная проверка и гласность. Причем, проверке должны подвергаться все выдвигаемые гипотезы, даже те, которые всем кажутся безупречными. После экспериментального подтверждения гипотезы, при публикации результатов ее проверки, методики измерений должны публиковаться в обязательном порядке, и до мельчайших подробностей, чтобы ни у кого  не оставалось вопросов.

Попробуем провести контрольный анализ теории Реликтового излучения и теории Большого Взрыва. До последнего времени считалось, и для этого находилось множество аргументов, что наша Вселенная является стационарной. Стационарная Вселенная предполагает наличие циклических повторяющихся процессов, являющихся основой бесконечного развития. Это значит, что существование локальных областей с временным уплотнением или разуплотнением вещества в пространстве является нормой.

Теория реликтового излучения целиком основана на гипотезе Большого Взрыва, которая отрицает стационарность Вселенной. Толчком для построения теории Большого Взрыва (далее по тексту БВ) послужил недавно обнаруженный эффект разбегания галактик. От характера параметров разбегания галактик зависит признак исходных предположений теории БВ, т.е. являются ли они обоснованными или они произвольны. Если разбегание галактик происходит с отрицательным ускорением, то обратная экстраполяция его в точку является произвольным и противоестественным предположением. А если разбегание галактик происходит с положительным ускорением или равномерно, то обратная экстраполяция этого разбегания в точку будет вполне обоснованным предположением, и даже заявкой на открытие.
 
Хаббл, обнаруживший эффект разбегания, сформулировал свой знаменитый закон об удаляющихся галактиках (V=H*r) в классических традициях, т.е. без учета задержки сигнала во времени. В результате, при заинтересованном анализе и интерпретации закона, проведенных также без учета задержки, возник призрачный феномен ускоренно разлетающихся галактик, ускорение которых происходит без видимых причин. Ошибку ничего не стоило обнаружить и исправить, т.к. при правильной интерпретации, с учетом задержки светового сигнала, определяется естественное замедляющееся расширение. Однако, сразу этого не произошло, и теория (правильно – гипотеза) БВ уже «на свободе» и сейчас ей ускоренное расширение уже не нужно. Таким образом, в основу теории БВ положено произвольное предположение, допускающее развитие существующего расширения Вселенной из геометрической точки пространства чужой вселенной. Стоит обратить внимание на то, что о чужой вселенной нигде, ничего не упоминается. А зачем про нее что-то говорить, ведь очевидно, что наша Вселенная вложена в ту вселенную, которая, стало быть, тоже - наша.
 
Получается, что перед нами логическое построение (гипотеза БВ), основанная исключительно на произвольных (и явно фантастических) предположениях, которое позволительно рассматривать как смелую экзотическую гипотезу. Но вмешиваются силы, представляющие около научные интересы. И вот возникает странная ситуация. Реальность БВ находит свое подтверждение в факте существования реликтового излучения, которое основано и предсказано  более чем сомнительной гипотезой БВ. Парадокс. Чтобы разрешить данную ситуацию, проще всего забыть про произвольные предположения и величать гипотезу БВ - теорией, а еще лучше - Теорией.

Итак, перед нами Теория. По первым сообщениям от авторов, взрыв состоялся где-то 15 млрд. лет назад (расчетные данные). К настоящему времени появились уточнения, и время взрыва отодвинуто до 30 млрд. лет назад. Авторы теории БВ не сообщают конкретно место события. По умолчанию приходится додумывать.

Если та вселенная, где произошел БВ, совершенно другая, то получается: или полное отсутствие знания, или полный произвол, - а это явный перебор. Значит, та вселенная, такая же как наша, и тоже произошла в результате БВ, возникшего из флуктуации еще в одной другой (третьего уровня) вселенной. И т.д. до бесконечности.
 
Возникает естественный вопрос. Какое место в этой бесконечной цепи взрывов занимает наша Вселенная? Если наша Вселенная последняя (а с чего бы), то нет объекта для вопроса, а если не последняя, то где вложенный БВ? А что будет, если в одной из вселенных в бесконечной цепи требуемая флуктуация не произойдет, цепь оборвется? А если одна из вселенных превратиться в Черную дыру, то что будет с бесконечной последовательностью вложенных БВ?

Оставим бесконечную последовательность, которая явно относится к новой, небывалой еще философии. О философии можно судить и спорить только на основании полноценной ее разработки, а ее нет.  Вернемся к результату и следствиям единичного нашего БВ, в котором мы живем.
 
Как бы мы ни сочувствовали авторам БВ, как бы ни старались, ни какой фантазии не хватит, чтобы на основании известных законов природы, методом взрыва, создать что-то похожее на нашу Вселенную. Если бы разработка БВ была гипотезой, то в этом случае, ее уже можно было бы отодвинуть на место, соответствующее ее приоритету супер экзотической гипотезы, но перед нами - «Теория». В этой Теории два неоспариваемых посыла: первый – взрыв был, и второй – в результате БВ возникла наша Вселенная. Никто не знает, когда и какие  законы действовали: в момент взрыва, до него и сразу после него, - поэтому есть все основания додумать эти законы под известный всем результат – нашу Вселенную.

Итак, выдумки. До взрыва был инфляционный период законного беззакония, в том смысле, что законы были, и кое-какие даже представлены в Теории, но они все время менялись. Гравитации, например, сначала не могло быть, в противном случае вся конструкция взрыва, и его последствия, схлопнулись бы в Черную дыру. Но это наша догадка, обратимся лучше к просвещенным последователям Теории в лице доктора физмат наук Сергея Рубина, автора [5].

Цитата из [5]. «Что же касается наблюдаемой нами Вселенной, то она в первые мгновения своей жизни, по-видимому, имела размер 10-27 см. Предполагается, что на таких масштабах уже справедливы основные законы физики, известные нам сегодня, поэтому можно предсказать дальнейшее поведение системы». Далее следует утверждение, что пока еще микро вселенная должна в следующий миг расшириться со скоростью, многократно превышающей скорость света. «Такое расширение продолжается всего 10-35 секунды, но этого времени оказывается достаточно для того, чтобы диаметр Вселенной возрос как минимум в 1027 раз и к окончанию инфляционного периода наша Вселенная приобрела размер примерно 1 см».

Нас интересует состояние Вселенной и время формирования реликтового излучения. В теории БВ это состояние определено. Наша Вселенная в тот момент (окончание инфляции) была огромным шаром, равномерно заполненным еще равновесной (но уже подкритичной) плазмой. Цитата из [5].  «Итак, сразу после окончания инфляции гипотетический внутренний наблюдатель увидел бы Вселенную, заполненную энергией в виде материальных частиц и фотонов. Если всю энергию, которую мог бы измерить внутренний наблюдатель, перевести в массу частиц, то мы получим примерно 1080 кг». Конец цитаты. С этого момента, собственно, и начинается Большой Взрыв.

Итак, радиус взрывающейся Вселенной известен, но не нашему наблюдателю, а другому, который находится в другой вселенной, которая как наша, но не наша. Радиус равен 1 см. Масса тоже известна, но уже другому наблюдателю, который в нашей Вселенной. Мы дополним этот пробел, и определим нижний предел радиуса взрывающейся Вселенной, но чуть позже. А пока займемся анализом начавшегося БВ.

Вселенная стремительно и замедленно расширяется, -замедленно, т.к. уже действует гравитация (это потом она начнет ускоряться по Хабблу). Начинает формироваться атомарный водород, а плазма перестает быть равновесной, равновесное излучение резко падает. Для реликтового излучения этот момент является определяющим, т.к. именно результат последнего рассеяния равновесного фотонного излучения на электронах плазмы и есть источник реликтового радиоизлучения.
 
В 1964г. Роберт Дикке и Джим Пиблз из Принстонского университета вычислили, что реликтовое излучение существует и должно быть обязательно изотропным. Казалось бы, обычное информационное сообщение, но вслушайтесь, сколько в нем пафоса. Вот они, герои. Вычислили! Попробуем проверить их вывод. Предположим, что наш наблюдатель находится в самом центре Вселенной, т.е. в центре шара из плазмы, которая стремительно перестраивается  в атомарное вещество. Сигнал реликтового излучения будет поступать к наблюдателю со всех сторон симметрично и последовательно-непрерывно. Что это значит? Сигнал будет приходить со всех сторон одинаковый и непрерывный, но все время из разных точек удаляющейся со скоростью света относительно тонкой сферической области. Если огромная Вселенная перестраивается синхронно, то реликтовое излучение будет изотропным, и прекратится, когда радиус сферического слоя превысит радиус начальной плазменной Вселенной. Затухание в этот момент по всем направлениям прекратится достаточно быстро, и время затухания будет точно равно времени рекомбинации плазмы в водород. С выводами Роберта Дикке и Джима Пиблза пока все сходится.

Если же наблюдателя поместить на самом краю плазменной Вселенной, то в этом случае реликтовое излучение с самого начала будет анизотропным и затухающим, а телесный угол его наблюдения все время будет сужаться. Позволим себе не приводить здесь очевидного доказательства.

Совсем не трудно догадаться, что должно происходить в общем случае, когда наблюдатель и не на краю, и не в центре. Сначала реликтовый сигнал должен быть изотропным, а когда слой наблюдаемой сферы достигнет по одному из направлений бывшей границы плазменной Вселенной, реликтовое излучение станет анизотропным и затухающим. Что-то не сходятся результаты с выводами Роберта Дикке и Джима Пиблза.

Из последних публикаций по практическим измерениям реликтового излучения ощущается явный интерес к его анизотропии, но цель исследования называют другую. Ищут тонкую структуру, анализ которой позволит определить наше прошлое и наше будущее. Ну все как в плохом романе, и все в открытую.
 
Итак, реликтовое излучение стартовало 30 млрд. лет назад, и все еще изотропно. Это значит, что плазменная Вселенная имела радиус, который явно превышает 30 млрд. световых лет. В публикациях о БВ эта цифра отсутствует. Пусть примут как подарок, в дополнение к пробелу информации о стартовых параметрах БВ. А в знак благодарности пусть ответят, куда же  исчезло  мощное фотонное излучение, взаимодействие которого с электронами вызвало реликтовое излучение.

И, наконец, последнее. Почти все публикации о БВ сопровождаются посулами о снабжении общества чрезвычайно важной информацией, которую якобы можно добыть из параметров реликтового излучения с помощью аппарата теории БВ. При этом метод интерпретации умалчивается. А здесь не все просто. Не очень ясно, как выделить тонкую структуру именно Реликтового излучения из того сигнала, который тоже называется Реликтовым излучением, и принимается на Земле непосредственно из космоса. Дело в том, что радиотелескопы в каждый момент времени принимают суммарный радиосигнал, который формируется всеми излучающими объектами, расположенными в основном луче  радиотелескопа по всему пути следования сигнала, а этот путь, чем позже – тем протяженнее. Шум реликтового излучения невозможно выделить из остального шума. Чтобы измерения реликтового излучения признать информативными, необходимо признать, что вся Вселенная на протяжении 30 млрд. лет следования истинного реликтового сигнала была абсолютно «безмолвной». Вот уж действительно, чтобы в ложь поверили все – ложь должна быть чудовищной.

Сама ситуация, связанная с открытием реликтового излучения, выглядит тоже весьма странно. Все исследователи, профессионально пользующиеся антенными измерениями, время от времени калибруют весь измерительный тракт. Для этого они направляют антенну туда, откуда сигнала быть не должно – и измеряют шумовой сигнал на выходе тракта. Измеренная амплитуда сигнала принимается за «ноль отсчета» или компенсируется специально предусмотренными настройками. Ни один в мире профессиональный «антенщик» не будет добиваться (без регулировок) абсолютного отсутствия шума. По описанию истории открытия, похоже, что физики Арно Пензиас и Роберт Вилсон не знали этого, т.к. целый год пытались устранить в общем-то ничтожный шумовой сигнал, соответствующий температуре 3К. Справка: 3К это не предел возможностей измерения, точность и чувствительность измерений повышают за счет применения специальных методик измерений с использованием статистических методов и других ухищрений.
 
Традиционно считается, что источником шума в тракте радиосигнала являются активные элементы (генераторы, усилители, выпрямители и т.д.). Пассивные элементы (корпус, провода, резисторы и пр.) к источникам шума не относят, но это не потому, что его нет, а потому что он ничтожен по сравнению с шумом активных элементов. На этой традиции сформировался устойчивейший стереотип. Однако, на уровне сигналов, соответствующих нулевым температурам, становятся существенными взаимодействия фотонов и электронов, происходящие в пассивных элементах. Это как раз те самые взаимодействия, которые вызвали когда-то реликтовое излучение.  Возникает естественный вопрос: если на выходе антенны всегда присутствует шумовой сигнал, не зависящий от направления, то как отличить собственный шум теплой и освещенной антенны от сигнала, который только предполагается? В момент зачетного измерения это сделать невозможно. Но можно установить наличие и амплитуду собственного шума антенны специальным приемом. Для этого весь радиотелескоп необходимо поместить в замкнутое экранированное помещение. Весь радиоканал, кроме антенны, отдельно поместить в другое замкнутое помещение - экранированную камеру. После этого в этом состоянии произвести измерение выходного сигнала (полный шум радиотелескопа), а затем повторить измерение в тех же условиях, но с отсоединенной антенной. Разница двух измерений определит вклад собственного шума антенны. То, что собственный шум антенны не равен нулю – можно не сомневаться, т.к. он является результатом процессов, одинаковых с теми, которые послужили причиной реликтового излучения. А вот об амплитуде этого шума нам должны были сообщить господа лауреаты, Арно Пензиас и Роберт Вилсон.
 
Что можно сказать в заключении? Грустно все это. Сон разума рождает чудовищ, а Остапы Бендеры от науки торгуют рогами и копытами.

Нижний Новгород, апрель 2010г.

Контакт с автором: vleonovich@yandex.ru

С другими публикациями автора можно познакомиться на странице http://www.proza.ru/avtor/vleonovich сайта ПРОЗА.РУ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. Эйнштейн. Собрание научных трудов (СНТ), М. Наука 1965г.
2. «Большие проблемы Большого взрыва» (журнал «Истоки», вып. №1, 1999 г.)
3. И.Д. Новиков «Эволюция Вселенной», Москва, 1990 г.
4. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983.
5. А.З. Фрадин. Антенны сверхвысоких частот. Советское радио, 1957.
6. С. Рубин. Наше место в этом мире. Мир, рожденный из "ничего". Научный взгляд на сотворение мира. Интернет.
7. М.В.Сажин. Анизотропия реликтового излучения.
Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга, Москва.