Эффект Доплера и закон Ковалёва

© Вячеслав Ковалёв, 2011
Эффект Доплера
и закон Ковалёва

Обозначенный в заглавии эффект называется так по имени австрийского исследователя (Christian Doppler) Кристиана Доплера (29/11.1803, Зальцбург – 1853, Венеция), родившегося в семье потомственного каменщика и являвшегося с 1841 года профессором по элементарной математике и практической геометрии в пражском Политехническом институте.
Ведя астрономические наблюдения, Доплер заметил некоторую «странность» в поведении двойных звёзд. Такие звёзды, как известно, обращаются вокруг общего им центра тяжести, и поэтому каждой из них приходится попеременно двигаться, сначала, скажем, приближаясь к нам, а затем, какую-то часть своего пути, – удаляясь от нас. Упомянутая «странность» заключалась в том, что по мере приближения одной из этих двух звёзд, её принимаемый Землёй спектр становился всё более и более фиолетовым, в то время как принимаемый спектр второй из них, которая с приближением первой удалялась, – всё более и более краснел.
Для понимания сущности представшего перед Доплером явления, картину этого явления целесообразно представить в деталях. И будет лучше, если эту картину мы несколько идеа-лизируем (упростим).
Пусть орбитой упомянутых сдвоенных звёзд (далее, вместе – Звёзды, а каждая в отдель-ности – Звезда) будет идеальная окружность, а центр, вокруг которого они вращаются, – центром этой идеальной окружности (в точке О). Пусть, к тому же, эклиптика такой их орбиты (далее – Орбита) будет наклонена по отношению к нам таким образом, чтобы в процессе движения Звёзд нам всегда были видны они обе, то есть, чтобы ни одна из них не заслоняла другую. Пусть, кроме того, Звёзды вращаются по Орбите с одинаковой скоростью и всегда находятся в диаметральной противоположности друг к другу.
Ещё условимся, что ту составляющую кругового движения Звёзд, которая направлена вдоль «луча» (вектора) нашего зрения я стану называть продольной, а ту, которая направле-на перпендикулярно этому «лучу», – поперечной.
Теперь мысленно разобьём эту идеальную Орбиту для начала на четыре одинаковых сег-мента, каждый из которых окажется расположенным между концами двух её диаметров: диаметра AB и диаметра CD. Причём пусть диаметр AB находится на «луче» нашего зрения, и пусть его точка «A» явится ближайшей к нам точкой Орбиты, а его точка «B» – самой от-далённой от нас её точкой. Тогда диаметр CD пройдёт перпендикулярно диаметру AB (сле-довательно, и «лучу» нашего зрения), и его точки «C» и «D» окажутся равноудалёнными от нас точками Орбиты.
Разделим теперь каждый из образовавшихся четырёх равных сегментов Орбиты ещё на две равные части путём проведения диаметров EF и GH. Тогда эти вновь проведённые диа-метры окажутся расположенными под углом в 45° к ранее проведённым диаметрам AB и CD и под прямым углом друг к другу. Тогда же вся орбита окажется поделённой на восемь равных сегментов (рисунок).
Если теперь за начало свершения одной из Звёзд своего орбитального оборота (против ча-совой стрелки, если смотреть с Полярной звезды) принять максимально приближенную к нам точку её Орбиты (точку «A»), то Звезда пройдёт все упомянутые точки орбиты в сле-дующей последовательности: E, C, G, B, F, D, H и вновь A. Одновременно с этим вообра-жаемый радиус Орбиты, первоначальное положение которого по принятым нами условиям явится положение OA, будет последовательно отклоняться от указанного исходного положе-ния в моменты посещения Звездой перечисленных точек на углы в 45°(E), 90°(C), 135°(G), 180°(B), 225°(F), 270°(D), 315°(H) и вновь 360° (A = 0°).
И теперь обратимся к той картине, которую имел возможность наблюдать Доплер.
В точке «A» продольное движение Звезды, понятное дело, равно нулю, в то время как её поперечное движение имеет своё максимальное значение (принимаемый спектр не изменяется и является максимально фиолетовым за весь период обращения Звезды). Однако тотчас же после прохождения Звездой этой точки она начинает удаляться, и в её движении появляется продольная составляющая, которая постепенно увеличивается и уравнивается с поперечной составляющей в точке «E» (принимаемый спектр постепенно и ускоренно краснеет). Затем между точками «E» и «G» продольное движение Звезды становится преобладающим, достигая своего максимума в точке «C», в которой её поперечное движение полностью прекращается (продолжается ускоренное покраснение спектра). По прохождении Звездой точки «C» в её движении вновь появляется поперечная составляющая, которая постепенно и ускоренно возрастает и уравнивается с продольной составляющей в точке «G». Таким образом, между точками «E» и «G» наблюдается наибольшая скорость удаления Звезды за весь период её оборота (наблюдается наибольшая скорость покраснения спектра с положительным ускорением до точки «C» и с отрицательным – после неё). Сразу после прохождения Звездой точки «G» преобладающим вновь становится её поперечное движение. Оно достигает своего максимума в точке «B», в которой её продольное движение прекращается полностью (покраснение спектра всё больше замедляется, пока не прекращается окончательно, являясь, однако, максимальным за весь период орбитального оборота Звезды). Тотчас же после прохождения Звездой этой точки она начинает приближаться, и в её движении вновь появляется продольная составляющая. Во второй половине орбитального пути Звезды повторяется всё то, что имело место быть в его первой половине с той лишь разницей, что вторая (половина пути) является зеркальным и перевёрнутым отображением первой: продольное движение удаления Звезды сменяется продольным движением её приближения. И изменение спектра в пользу красного (длинноволнового) света сменяется на его изменение в пользу фиолетового (коротковолнового). Продольное движение приближения постепенно и ускоренно возрастает и уравнивается с поперечным в момент прохождения Звездой точки «F» (спектр медленно, но с ускорением изменяется в пользу фиолетового света). Далее между точками «F» и «H» продольное движение Звезды вновь становится преобладающим и достигает своего второго (после точки «C») максимума в точке «D», перед которой оно растёт с ускорением, а после неё – с замедлением (спектр, соответственно, превращается в фиолетовый максимально быстро, сначала ускоряясь, а после известного момента – замедляясь). Сразу же по прохождении Звездой точки «H» преобладающим вновь становится её поперечное движение. Оно ускоренно возрастает до тех пор, пока, по достижении Звездой исходной точки «A», не станет единственным и столь же максимальным, сколь и в точке «B» (изменение спектра в пользу фиолетового света замедляется и в известный момент прекращается полностью, остановившись, однако, на своём максимальном за время всего оборота значении). После этого свершения круга всё описанное повторяется.
Отметив то обстоятельство, что наиболее динамичное изменение принимаемой частоты излучения звезды соответствует наибольшей её скорости, Доплер сделал вывод о том, что истинной причиной такого изменения принимаемой частоты, является движение источника света (Звёзд).
Логика Доплера здесь, конечно, не самая здравая, но – скажем так – сносная.
Удостоверившись в том, что он не обманывается, Доплер обратил внимание на иные све-тящиеся небесные объекты и обнаружил, что принимаемые им спектры излучений некото-рых из них были более красными, чем таковые же других. Имея упомянутый опыт наблюде-ний за движением двойных звёзд, он тотчас же сделал вывод о движении прочих небесных тел в ту или иную сторону.
Как известно, и как я уже отмечал выше, чем более фиолетовым является излучение, тем меньше длина его волн, и тем выше их частота. И наоборот, чем краснее излучение, тем длиннее его волны, и тем их частота ниже.
25 мая 1842 года на заседании отделения естественных наук Королевского научного об-щества Богемии в Праге Кристиан Доплер представил доклад «О цветном свете двойных звёзд и некоторых других небесных объектов». В названном докладе он сообщал учёному сообществу о наблюдавшемся им изменении регистрируемых частот излучений, исходящих от движущихся светящихся небесных тел, указывая при этом на то, что при приближении таких тел, частоты исходящих от них излучений увеличивались (спектр становился всё более и более фиолетовым), а при их удалении – уменьшались (спектр краснел). Доплер объяснил это явление тем, что при движении тела, оно некоторым образом «сжимает» те свои излучения, в сторону распространения которых оно движется, одновременно «растягивая» те из них, которые распространяются в противоположную его движению сторону.
Сразу же после этого учёный был принят в члены указанного научного общества и стал знаменитым на весь мир. Описанный им эффект стали называть «эффектом Доплера».
С 1844 по 1846 годы в связи с резко ухудшившимся здоровьем Доплер был вынужден прервать свою преподавательскую работу. Однако свою научную деятельность у него пре-рвать не получилось.
В 1845-ом он поставил известный эксперимент, героями которого стали уже не световые, а звуковые волны.
На открытой движущейся платформе железнодорожного состава был размещён духовой оркестр, который должен был непрерывно исполнять заранее выбранное музыкальное произведение. Сам же Доплер с другими наблюдателями, обладающими хорошим музыкальным слухом, встал в том месте, мимо которого должен был проехать упомянутый «музыкальный поезд». Так вот, все неподвижно стоящие на земле участники эксперимента отметили повышение общего тона оркестровых звуков при приближении поезда и понижение их тона – при его (поезда) удалении.
Затем Доплер поменял местами оркестр (источник волн) и наблюдателей (приёмник волн). На движущейся платформе железнодорожного состава расположились теперь он сам и его «эксперты», а на земле, не двигаясь с места, стали непрерывно играть музыканты. – Всеми отмеченный эффект оказался тем же: при приближении поезда к музыкантам отмечалось повышение тональности оркестровых звуков, а при удалении от них – её понижение.
В 1846 году Доплер публикует результаты этих своих исследований, объявляя о распро-странении описанного им эффекта теперь уже и на звуковые волны. В этой новой работе Доплер вводит понятия «источник» [волн] и [их] «приёмник». Однако прежняя интерпретация Эффекта, согласно которой «передние» волны «сжимаются» от того, что они «подталкиваются» их движущимся источником, который одновременно «растягивает» и волны своих «задних» истечений, уже явно не годилась. Такое объяснение стало противоречить вновь полученным экспериментальным данным (источник волн был неподвижен, давить на волны было нечему, а эффект, тем не менее, наблюдался). Странно, но хотя невозможно себе и вообразить, каким образом оркестр может «давить» на волны, «сжимая» их, даже если он движется, тем не менее, такое объяснение его Эффекта, до сих пор в ходу.
Итак, как я уже заметил, Доплер объявил об экспериментальном установлении им фактов изменения регистрируемой частоты и звуковых, и световых волн при движении по направ-лению друг к другу или друг от друга «источников» и «приёмников» соответствующих волн.
В 1850 году он становится профессором Венского университета, при котором он создаёт Институт Экспериментальной физики, и который он сам и возглавляет.
Тем временем физики разных стран принялись воспроизводить опыт Доплера.
К примеру, Известия британского физического общества за 1849 год сообщили об экспе-риментальной перепроверке открытого им явления. При проезде на движущейся платформе мимо неподвижно стоящего наблюдателя, музыкант трубил, удерживая один и тот же звуко-вой тон, а упомянутый наблюдатель отмечал его повышение при приближении платформы и его понижение при её удалении. Эффект, таким образом, был подтверждён.
Вскоре здоровье Допплера снова резко ухудшилось. В 1853 году он вместе с супругой и пятью детьми выехал на лечение в Венецию, где скоропостижно умер от туберкулёза, так и не дав удовлетворительных объяснений и не установив истинных зависимостей обнаружен-ного им явления.
В 1875 году состоялась более точная экспериментальная проверка Эффекта, осуществлён-ная немецкими физиками. На участке железнодорожного пути сообщением Кёльн – Минден, непрерывно гудя, множество раз туда и обратно проезжал мимо группы неподвижно стоявших на платформе наблюдателей локомотив. Среди наблюдателей находился капельмейстер кёльнского оркестра барон фон Каульбарс, который на скрипке воспроизводил изменение тона принимаемого им звука паровозного гудка. При этом при приближении локомотива ему приходилось смещать свой палец по скрипичному грифу сначала вниз (т.к. тон гудка повышался), а при удалении – вверх (т.к. тон гудка стал понижаться). – Эффект, таким образом, вновь подтвердился.
Однако если опыт со звуковыми волнами может поставить любой энтузиаст, то получить экспериментальное подтверждение Эффекта в лабораторных опытах со световыми волнами значительно сложнее: для этого требуется специальная квалификация весьма высокого уров-ня. И энтузиазм для проведения эксперимента со светом должен быть и более глубоким, и более устойчивым. Такую проверку, подтвердившую справедливость Эффекта в применении его к свету осуществил в 1900-ом году в лабораторных условиях русский учёный Аристарх Белопольский (01.07.1854, Москва – 16.05.1934, Пулково). Он построил прибор, состоящий из колёс, на ободах которых были закреплены зеркала. При вращении колёс зеркала быстро двигались навстречу друг другу, создавая, согласно замыслу Белопольского, эффект перемещения движущегося источника света. При этом Белопольский регистрировал соответствующее смещение спектральных линий, то есть именно то, что и принято называть эффектом Доплера.
Стоит отметить, что смещение в принимаемом спектре излучений многих звезд в пользу его красной части стало отмечаться всё большим числом исследователей уже после 1859 го-да, считающегося годом рождения спектрального анализа. – В указанном году Густав Кирх-гоф (12.03.1824, Кёнигсберг – 17.10.1887, Берлин) опытным путём установил, что загадочные тёмные линии в спектре Солнца находятся в нём (в спектре) потому, что некоторые атмосферные газы поглощают некоторые определённые виды солнечных излучений. И в результате соответствующие места в принимаемом спектре Солнца, предназначенные для светящихся линий, которые, не будь эти некоторые лучи поглощены атмосферными газами, представили бы собой, как раз, эти поглощённые излучения, заняли тёмные линии. Это открытие Кирхгофа вызвало большой интерес к исследованиям подобного рода, и спектроскопией занялось большее число физиков, которые получили возможность чаще наблюдать явление красного смещения, правда, не в лабораторных условиях.
Астрономические исследования продолжались, и постепенно «выяснилось», что, грубо говоря, чем дальше от нас находится небесное тело, тем быстрее оно от нас удаляется. Осно-вываясь на эффекте Допплера и на собственных наблюдениях, Эдвин Хаббл (20.11.1889, Маршфилд – 28.09.1953, Сан-Марино) в 1929 году, в год начала Великой депрессии сформу-лировал закон, согласно которому Галактики «разбегаются» в разные стороны со скоро-стью, пропорциональной расстоянию от нас до каждой из них. Так мир «узнал», что «Вселенная расширяется».
Короче говоря, красное смещение в принимающихся спектрах удалённых небесных объ-ектов наблюдалось к сегодняшнему дню уже множество раз. Можно сказать, что оно наблю-далось почти всеми, чьи занятия связаны с космическими исследованиями.
В 1948 году Георгий Гамов, основываясь на указанном законе Хаббла и выдвинутой им самим (Гамовым) гипотезе Большого взрыва, предсказал существование реликтового излу-чения, оставшегося нам в наследство от этого Взрыва, с которого, согласно указанной гипо-тезе, и началась наша Вселенная. В 1965 году А. Пензиас и Р. Уилсон открыли некое микро-волновое излучение, в котором их коллега Р. Дикке, как раз, и усмотрел это самое реликто-вое излучение.
К сказанному можно добавить, что в 1952 году были открыты странные небесные объек-ты, названные квазарами, спектры излучения которых, совсем не были похожи на спектры излучений атомов каких-либо земных веществ. По некоторым данным, первым, кто догадал-ся, что спектральные линии квазаров, это – обычные спектры излучения водорода и других обычных химических элементов, только сдвинутых в пользу красной части спектра, был до-ныне здравствующий голландский астроном Мартин Шмидт (р. 28.12.1929, Гронинген). – Всем тотчас же стало «ясно», что квазары, это – самые удалённые и, «следовательно», – с наибольшей скоростью удаляющиеся от нашей галактики объекты (десятки тысяч км/сек).
Теперь, я хочу сказать, что, судя по всему, мы все являемся свидетелями грандиозного не-доразумения... начавшегося с Доплера, продолжившегося Хабблом и преодолённого (я на-деюсь на это) только в связи с публикацией настоящего сочинения.
Наверное, читателю, если он не первый день живёт на свете, уже приходилось видеть волны, кругами разбегающиеся по воде от брошенного в неё камня. Лично мне невооружённым глазом бывало видно, как по мере расширения фронта разбегающихся волн и их удаления от места, где они были возбуждены, их длина увеличивается, а частота и амплитуда (они становятся всё более пологими) уменьшаются. А между тем, – и в данном случае это важно, – причина волн («источник») не движется при этом ни в каком направлении. Эта их причина (скажем, упомянутый брошенный камень) может уже совершенно бездействовать (в нашем случае она может уже покоиться на дне), в то время как порождённые ею волны продолжают распространяться по своим собственным законам, не зависящим от того, что происходит с их «источником». Я хочу сказать, что закономерностям явления, о котором здесь идёт речь, подчиняются не только звуковые и световые волны, а все виды волн без исключений, в каких бы средах они ни были возбуждены, что, помимо всего прочего, указывает на общую природу всех сред.
Представим себе автомобиль, мчащийся по шоссе по направлению к нам. И условимся, что в тот момент, когда он оказывается в пределах слышимости, мы улавливаем исходящий от его двигателя тон ноты «до» контроктавы (32,703 герц равномерно темперированного двенадцатизвукового строя). Далее мы услышим, как, по мере его приближения к нам, частота этого улавливаемого нами звука повышается, скажем, сначала до ноты «ре» (36,708 герц), а когда автомобиль поравняется с нами, – до ноты «ми» (41,203 герц) указанной октавы. Затем по мере дальнейшего движения автомобиля звук снова станет постепенно понижаться в обратной последовательности: сначала до ноты «ре» (36,708 герц), а потом – до ноты «до» (32,703 герц). После чего, как мы условились, автомобиль окажется за пределами слышимости...
Здесь нам желательно вспомнить, что во всех упомянутых выше экспериментах, проводи-мых для подтверждения существования названного эффекта, всегда использовались либо движущийся источник волн, либо их движущийся приёмник. (Можно не сомневаться, что и при одновременном движении «источника» и «приёмника» друг к другу или друг от друга, изменение регистрируемой частоты волн также будет иметь место). Так вот, я полагаю, что для осознания картины происходящих волновых процессов, ограничиваться проведением только этих описанных опытов, недостаточно и некорректно. Обязательно следует провести такой эксперимент, когда «источник» испускает волны, «приёмник» их принимает, но при этом, ни тот, ни другой не двигаются. Измерения же в таком эксперименте следует проводить, по крайней мере, дважды: один раз – когда «источник» и «приёмник» расположены близко друг к другу, второй раз – когда они расположены далеко друг от друга. Полагаю, что при первом измерении длины фиксируемых приёмником волн окажутся меньше, а их частота выше, чем при втором. Само собой разумеется, что в обоих случаях «источник» должен генерировать волны одинаковой частоты. Кстати сказать, такое предположение напрашивалось уже сразу после второй части эксперимента Доплера 1845 года, когда оркестр (источник волн) находился на одном месте, а двигалась лишь платформа с наблюдателями («приёмник»). Именно после этой второй части эксперимента выяснилось, что единственной переменной величиной, общей для двух, даже для трёх случаев (когда движется только «источник», когда движется только «приёмник», когда они оба движутся одновременно), является расстояние между ними. С изменением расстояния изменяется и частота, и амплитуда, и длина волн, и фронт их распространения. Движение же «источника» ли, «приёмника» ли в деле изменения перечисленных параметров не имеет никакого значения… Если бы мы вздумали остановить двигающийся источник волн постоянной частоты, то их принимаемая частота перестала бы изменяться и замерла бы на величине её последнего значения, а не «откатилась» бы к её предыдущему или первоначальному значению и, тем более, не «забежала» бы вперёд. Вся суть именно в том, что ни длина, ни амплитуда, ни частота волн, ни фронт их распространения не являются величинами постоянными. Они меняются в процессе волнового движения. В описанных наблюдениях и экспериментах волны либо начинали своё распространение в каждый момент движения «источника», либо принимались в каждый момент движения «приёмника» при ином, разделяющем «источник» и «приёмник» расстоянии. И, приходя с близкого расстояния, они естественным образом не успевали удлиниться и потерять в частоте настолько, насколько они успели бы удлиниться и потерять в частоте, приходя с дальнего расстояния.
 Если же «источник» и «приёмник» станут двигаться в одном направлении и с одинаковой скоростью, то никакого эффекта Доплера наблюдать не удастся, хотя движение и «источника», и «приёмника» будет налицо. Ведь, расстояние меняться не будет.
Можно провести и более наглядный мысленный эксперимент.
Представим себе, что мы находимся на длинной пустынной дороге вдалеке от двух авто-мобилей, один из которых стоит к нам передним бампером, а второй – задним и на встречной первому полосе. Пусть при этом на крыше каждого из них установлен и закреплён специальный прибор, постоянно генерирующий тон «ля» первой октавы (440 герц). Далее, пусть оба автомобиля по команде трогаются с места и двигаются с одинаковыми скоростями, но в разных направлениях: один (первый) пусть движется по направлению к нам, а другой (второй) – в противоположную сторону (от нас). В свою очередь мы станем регистрировать сразу две частоты (по одной частоте от каждого из упомянутых генераторов). Однако частота, приходящая от генератора первого автомобиля, по мере его приближения к нам, будет постоянно повышаться, в то время как частота, приходящая к нам от генератора второго автомобиля, по мере его удаления от нас будет постоянно понижаться. Пусть, далее, первый автомобиль, добравшись до нас, остановится, и пусть одновременно с ним остановится и второй автомобиль, проехав одинаковое расстояние с первым, но в противоположном, как мы условились, направлении. При этом пусть оба прикреплённых к ним означенных прибора продолжают генерировать всё тот же тон «ля». Вопрос: какую частоту вы зарегистрируете от генератора первого автомобиля, и какую – от генератора второго во время их указанной остановки?
Согласно представлениям Доплера и, как я понимаю, всех остальных, от генераторов обо-их остановившихся автомобилей будет и исходить, и нами приниматься всё тот же тон «ля». Я с этим категорически не согласен. Нет, то есть я согласен с тем, что от обоих генераторов будет исходить «ля», но я не согласен с тем, что от обоих генераторов «ля» будет нами приниматься.
Согласно моим представлениям дело выглядит следующим образом. Генераторы обоих автомобилей, стоящих вдалеке от нас, продуцируют указанный тон «ля» (440 герц) по усло-виям эксперимента, но при этом, вследствие их удалённости от нас, мы принимаем от них обоих пониженную частоту, скажем, тон «соль» (392 герца). Когда, затем, автомобили начи-нают разъезжаться (один – к нам, другой – от нас), то от удаляющегося автомобиля мы ста-нем принимать всё понижающуюся частоту, а от приближающегося – всё повышающуюся (с этим, кажется, никто не спорит). Когда же автомобили, наконец, остановятся, проделав по условиям эксперимента одинаковый путь, то от первого автомобиля мы примем тон «ля» (440 герц), а от второго – тон «фа» (349,23 герц). – Обе принимаемые частоты изменятся на тон, но одна частота на тон повысится, другая – на тон понизится поскольку от первого авто, как и от второго исходит «ля», но от второго, «ля» превращается в «фа», пролетая соответствующее такому превращению увеличившееся расстояние, а первый находится рядом с нами. И это изменение частот, как я уже сказал, не связано непосредственно ни с движением «источника», ни с движением «приёмника». Оно связано лишь с изменением расстояния между «источником» и «приёмником» посредством их движения. Таковы, я полагаю, законы природы.
Здесь, вполне уместно сказать, что эта моя геометрическая модель может не совпасть во всех подробностях с той физической моделью, которая выяснится в результате реального эксперимента. Может оказаться, что для «понижения» тона «соль» до тона «фа», второму автомобилю придётся проделать больший (или меньший) путь, чем путь, который придётся проделать первому автомобилю для «повышения» тона «соль» до тона «ля». – Речь здесь, конечно, идёт о понижении или повышении принимаемого, а не продуцируемого тона.
Сюрпризы могут ждать нас на каждом шагу…
То же самое можно утверждать и для случая с оркестром.
Скажем, если вблизи духового оркестра мы будем слушать знаменитую прелюдию Баха в тональности фа-минор, то, отойдя от оркестра на достаточное для этого расстояние, мы бу-дем слушать ту же прелюдию уже в ми-минор (в пониженной тональности), хотя оркестр по-прежнему будет исполнять её в фа-минор… и так далее. То есть, выражаясь отчасти языком оптиков, отчасти языком поэтов, букет оркестровых звуков (то есть спектр этих звуков, каж-дая линия которого представляет собой «голос» соответствующего инструмента оркестра) покраснеет из-за дальности расстояния. Ведь, ни «источник», ни «приёмник» в этом слу-чае не движутся.
А если представить дальнейшее распространение музыкальных волн, то можно увидеть, как они постепенно потеряют в частоте, а длина каждой из них постепенно «растянется» до такого размера, что на достаточном для этого расстоянии каждая из взятых нот оркестра за-звучит, скажем, на октаву ниже. К примеру, тон «до» пятой октавы (4186,00 герц) с соответ-ствующего расстояния будет звучать тоном «до» четвёртой октавы (2093,00 герц). Продол-жая своё распространение, он с более далёкого расстояния окажется тоном «до» третей окта-вы (1046,5 герц). Если удаление от источника будет продолжаться, он зазвучит уже как «до» второй октавы (523,25 герц). Затем, – как «до» первой октавы (261,63 герц). Далее, через со-ответствующие расстояния последуют «до» малой и «до» большой октав (130,81 и 65,406 герц). А ещё через некоторые удаления – «до» контроктавы (32,703 герц) и, наконец – «до» субконтроктавы (16,352 герц).
Глядя на эти цифры, можно заметить, что в одной длине волны «до» субконтроктавы умещается 2 длины волны «до» контроктавы, 4 длины волны «до» большой октавы, 8 длин волн «до» малой, 16 длин волн «до» первой, 32 длины волны «до» второй и так далее октав. (Частота может уменьшаться лишь при соразмерном увеличении длины). Другими словами, любой тон высокой частоты репродуцирует свои низкочастотные «клоны» в геометрической прогрессии.
Любопытно, что тон, длина волны которого равна, скажем, трём целым длинам волн, ска-жем, тона «соль» произвольно выбранной октавы, с определённого расстояния звучит, как «до» предыдущей октавы. То есть, когда длина волны «соль» второй октавы (783,99 герц) с расстоянием «растянется» до трёх своих длин, то, находясь на соответствующем расстоянии от его «источника», мы услышим «до» первой октавы (261,63 герц). Это справедливо и для всех остальных звуковых ступеней.
А как красиво-то! Бог мой..!
Музыка, это – игра расстояниями, это – вариации на тему их величеств пространства и всех видов взаимодействий… Это – игра микро- и макромиров…
Чувствуете ли вы, мои дорогие читатели, что мы сейчас с вами на одной волне?..
Однако – и я уже отметил это выше – всё мои вышеописанные представления в строгом смысле слова являются пока лишь математической, а не физической моделью. Ясно, что в физическую модель они смогут превратиться лишь после постановки эксперимента, под-тверждающего эту математическую модель, – эксперимента уже не мысленного, а реального.
По причинам частного характера я не даю здесь описание проведённого мной экспери-мента, которое я, однако, обязательно дам несколько позже.
……………………………………………………………………………………………………

Таким образом, закон распространения волн в любых средах может быть сформулирован в следующем виде: по мере распространения волн их частота и амплитуда уменьшают-ся, а их длина и фронт распространения увеличиваются в обратной зависимости.
Я уверен, что этот закон справедлив и для, сейсмических, и для гравитационных волн: при их распространении также наблюдается падение их «схожих» частот в геометрической прогрессии (грубо выражаясь).
Напомню, что эффектом Доплера называют изменение частоты и длины волн, регист-рируемых их приёмником, вызванное движением их источника и/или движением их при-ёмника.
Почувствуйте разницу…
Возвращаясь к звёздам, наблюдая которые, Доплер дал жизнь своему Эффекту, мы теперь можем кое-что поправить в наших представлениях о том, что твориться у нас в небесах.
Из всего сказанного выходит, что спектр, который мы принимаем от какого-либо небес-ного объекта, и в котором нам приходится наблюдать наибольшее красное смещение, свиде-тельствует вовсе не о том, что этот объект удаляется от нас с наибольшей скоростью, а о том, что этот небесный объект наиболее от нас удалён. Чем больше расстояние между нами и космическим объектом, тем большее КС мы будем регистрировать.
Итак, делая своё обобщение, Доплер упустил из виду то обстоятельство, что при наблю-дении за двойными звёздами, он регистрировал именно изменение принимаемой частоты, а не изменившуюся особым образом частоту. Последнее, собственно, ни наблюдать, ни пред-ставить невозможно. Он, кроме того, не уделил должного внимания и тому обстоятельству, что наибольшее красное или наибольшее фиолетовое смещения в принимаемом спектре ка-ждой Звёзды двойной их системы регистрировалось в те моменты, когда её продольное дви-жение прекращалось полностью, и она, просто, занимала положение своего либо макси-мального, либо минимального удаления от Земли. В соответствии с логикой Доплера, в этих положениях каждой Звезды максимальной должна была быть не столько её удалённость (или приближенность) к Земле, сколько скорость её приближения к нам или удаления от нас. Поэтому, даже основываясь на собственной логике, он неправомерно поставил максимальные значения изменений в принимаемых спектрах Звёзд при их прохождении через эти два продольные «крайние» положения их орбиты в непосредственную зависимость от их движения вообще и от скорости их движения в частности. В этом и состояла его главная ошибка. Наблюдая затем разные цвета исходящего от иных (не двойных) небесных объектов света, он ошибочно принял последние значения регистрируемых частот их излучений за свидетельство движения этих небесных объектов. Короче говоря, Доплеру просто на просто не достало логики.
Таким образом, со времени Хаббла физики определяют расстояние до небесных объектов двумя разными способами, полагая при этом, что одним способом они определяют расстоя-ние, а другим – скорость удаления. Ведь, зная значения принимаемых длин волн (и их часто-ту) и зная их исходные значения (а нам известны все их исходные значения), мы без каких-либо затруднений сможем определить расстояние до любого излучающего объекта.
Хотелось бы обратить внимание читателя также и на следующее обстоятельство. Волны действительно, «теряют» энергию по мере своего распространения, но не потому, что они проходят через гравитационные поля, как об этом думал Эйнштейн. – Такое его объяснение граничит с отменой законов сохранения. Они «теряют» энергию потому, что она распределяется на всё увеличивающийся сферический фронт своего распространения, больше не почему. Кстати сказать, Эйнштейн ошибался и в некоторых других фундаментальных вопросах. Но это уже – другая история.
Сформулированный мной закон, конечно, ещё не опровергает расширение Вселенной. Он, просто, устанавливает новый порядок формирования представлений о динамических процессах в ней.
Для того чтобы сделать вывод о том, удаляется от нас объект, приближается к нам или ос-таётся на одном и том же от нас расстоянии, необходимо установить степень красного сме-щения в его спектре в разное время, а затем, сравнив полученные данные, установить, про-грессирует это смещение, регрессирует, или остаётся неизменным. При постоянном удале-нии звезды мы должны наблюдать постоянное же и всё большее покраснение спектра. Дру-гими словами: для того чтобы сделать вывод о расширении Вселенной необходимо зарегистрировать не просто красное смещение в спектрах излучающих небесных тел, а прогрессирующее красное смещение.
Итак, если не считать того, что эффект Доплера получает таким образом своё законное объяснение, то из такого взгляда на происходящее выходит ряд следующих важных следст-вий:
1. Закон Хаббла (о расширении Вселенной) утрачивает свою справедливость;
2. Построенная на неверной интерпретации эффекта Доплера теория Большого взрыва ут-рачивает свою гипотетическую ценность;
3. Излучение, открытое в 1965 году и названное в связи с теорией Большого взрыва реликтовым, в действительности таковым не является;
4. Измерение эталона метра Майкельсоном оказывается не совсем точным (хоть погреш-ность и невелика). Как известно, в Севре (Франция) хранится брус, изготовленный из сплава платины и иридия, длиной несколько больше метра. На Брусе нанесены два штриха, расстояние между которыми равно одной сорокамиллионной части парижского меридиана и является международным эталоном единицы длины (метра). Майкельсон решил выразить этот эталон в длинах волн красной линии кадмия и получил результат, согласно которому метр равен 1 553 163,5 таких длин волн. Однако в силу сформулированного выше закона распространения волн, любая волна, кроме начальной, длиннее своей предшественницы. Длина любой волны равна длине предыдущей волны, умноженной на некую постоянную величину. Майкельсон же исходил из утверждения, по которому все длины волн какого либо излучения являются одинаковыми по величине.
5. Мы почти получили важную информацию о том, что Вселенная не расширяется, а на-ходится в стационарном состоянии;
6. Несомненен и существенный экономический эффект от исправления представлений на предмет, о котором здесь идёт речь (прекращение всеми соответствующими учреждениями неверных вычислений и расчётов, на которые выделяются деньги, появление более дешёвого способа определения расстояний между объектами и т.д.).
Существуют и более важные, следствия, носящие фундаментальный характер, прямые и косвенные. Но о них стоит написать отдельно.
Ко всему изложенному выше мне остаётся добавить, что любое заинтересованное лицо, имеющее в своём распоряжении прибор, способный генерировать звук постоянной частоты, а также измеритель звуковых частот, может в лабораторных условиях убедиться в справед-ливости установленного здесь закона распространения волн, измеряя их генерируемую частоту на разных расстояниях от их источника.
© Вячеслав Ковалёв, 2011