Антигравитирующий вакуум
Антигравитирующий вакуум Новое открытие в астрономии подтверждает существование антигравитирующего вакуума
В 1998 году астрологами изготовлено открытие, которое в случае его окончательного доказательства будет иметь далековато идущие последствия. Сначала это коснется современных космологических представлений. А именно, изготовленное открытие имеет непосредственное отношение к дилемме антигравитирующего вакуума. Сущность открытия я изложу несколько позднее, а начать нужно с выяснения того, что собой представляет неувязка антигравитирующего вакуума.
Со времен Ньютона образованные люди знают, что в нашем мире меж хоть какими телами, владеющими массами, действуют силы обоюдного притяжения. Большая часть из этих образованных людей так же твердо знают, что антигравитация (левитация) по определению может существовать исключительно в научно-фантастических произведениях.
Но вот в 1917 году Альберт Эйнштейн предпринял попытку приложить свою только-только сделанную современную теорию гравитации, нареченную Общей теорией относительности (ОТО), ко Вселенной, которая в то время числилась стационарной и нескончаемой в пространстве и во времени. При всем этом нужно было решить делему совмещения стационарности с тяготением, так как звезды обязательно должны взаимно притягиваться и удержать их на начальных местах не представлялось вероятным. Эйнштейн выдвинул смелую, но логически единственно вероятную догадку: во Вселенной действует фактор, точно уравновешивающий силы обоюдного притяжения всех тел. Другими словами, допускалось существование антигравитации, действие которой проявляется в масштабах Вселенной, но это действие остается неприметным в масштабах Земли, Галлактики и даже Галактики. Таковой фактор создается всесущим вакуумом, получающим благодаря таким своим свойствам заглавие антигравитирующего вакуума.
С учетом предполагаемых сил гравитационного отталкивания ускорение а, сообщаемое объекту телами с эквивалентной массой М, выражается двучленным соотношением:
а = — GM/R2 + Lc2R/3
где G — неизменная тяготения, R — расстояние меж гравитирующими объектами,с — скорость света, L — космологическая неизменная, учитывающая интенсивность антигравитирующего отталкивания. 1-ый член соотношения определяет ускорение объекта под воздействием тяготения, а 2-ой – обратно направленное ускорение отталкивания. В предположении, что силы притяжения и силы отталкивания в объеме всей Вселенной взаимно компенсируют друг дружку, космологическая неизменная должна приравниваться: L = 10-56 см-2.
Это очень малая величина сравнимо с силами тяготения, и ее действие оказывается приметным только при очень огромных значениях расстояния R. В лабораторных опытах найти такую величину фактически нереально.
Предстоящая история нововведения развивалась так. В 1922 году Александр Фридман публикует приобретенное им нестационарное решение уравнений ОТО для Вселенной. Оказывается Вселенная не может пребывать в стационарном состоянии, она либо расширяется, либо сжимается. Для такового решения догадка об антигравитирующем отталкивании необязательна, космологическая неизменная может приравниваться нулю. Но в принципе она может иметь какое-то положительное значение при условии, что силы тяготения в любом довольно большенном локальном объеме преобладают над силами отталкивания. А в 1929 году Хаббл обобщает бессчетные астрономические наблюдательные данные, которые подтверждают расширение Вселенной, что совсем привело к признанию нестационарного решения уравнений ОТО. Хаббл установил эмпирический закон, нареченный его именованием, согласно которому скорость удаления галактик от наблюдающего пропорциональна их расстоянию от него R: v = H•R. Коэффициент пропорциональности Н назван неизменной Хаббла, его определение делается по наблюдательным данным.
В свете новых представлений казалось бы возможно обойтись без догадки об антигравитирующем вакууме. Но эта мысль не была похоронена. Так, в тридцатые годы и в следующие времена теоретики продолжали разрабатывать модели Вселенной, в каких космологическая неизменная была больше нуля. Для нашей темы любопытно сравнить модель Вселенной при L = 0 (условно назовем ее моделью Фридмана) и модель при L > 0 (модель Леметра). Сравнив следствия, вытекающие из каждой модели, по обнаруживаемым различиям можно установить, какие астрономические наблюдательные данные позволяют вынести заключение о справедливости одной из этих 2-ух моделей. Результаты сопоставления можно сконструировать так.
Расширение Вселенной характеризуется, а именно, средней плотностью вещества сейчас времени. Если удается найти этот параметр, то по нему рассчитывается время, прошедшее от начала расширения до нынешнего денька (возраст Вселенной). Но результаты расчета завися от того, какая модель Вселенной при всем этом принималась во внимание. Выясняется, что с учетом антигравитации Вселенная оказывается более «старенькой», чем если б расширение шло при отсутствии сил отталкивания. Этот итог сопоставления не может служить прямым подтверждением справедливости той либо другой модели, потому что настоящее время расширения Вселенной астрологам непонятно.
Более существенен другой вывод. Наличие антигравитации не сказывается в границах радиуса порядка сотен миллионов световых лет на динамику расширения Вселенной. Но при расстояниях до галактик порядка млрд световых лет и поболее скорость удаления периферийных галактик должна возрастать по сопоставлению со «стандартной» скоростью расширения, вычисляемой на базе модели Фридмана. Периферийные галактики движутся с «ускорением» и их расстояние от наблюдающего, согласно модели Леметра, окажется больше расстояния, предсказываемого моделью Фридмана. Таким макаром, если астрологи смогут найти настоящее расстояние до далеких галактик и оно совпадет с тем, которое предвещает модель Фридмана, то это будет означать, что антигравитирующего вакуума не существует. В неприятном случае такие измерения дадут экспериментальное доказательство существования антигравитации во Вселенной.
До ближайшего времени такая проверка казалась неосуществимой, определять настоящие расстояния до удаленных галактик астрологи не умели. Что все-таки принуждает теоретиков сохранять приверженность идее антигравитирующего вакуума? Сначала то, что современные физические представления о вакууме, его свойствах и связях с космологическими процессами принуждают принимать эту идею серьезно. Применительно к космологии мысль антигравитирующего вакуума позволяет естественным образом разъяснить происхождение «первотолчка», приведшего к появлению и расширению Вселенной. Согласно этой теории, получившей заглавие инфляционного шага развития ранешней Вселенной, в течение очень недлинного интервала времени от 10-43 до 10-35 секунды после предполагаемого “начала” существовали условия, когда властвовали создаваемые антигравитирующим вакуумом силы отталкивания, а не притяжения. За это мгновение место быстро расширилось, начальный вакуум, обладавший максимально высочайшей плотностью энергии, выделил значительную часть этой энергии, которая перевоплотился в сгусток очень плотного и очень жаркого вещества и антивещества. После чего в сгустке стали властвовать обычные в нашем мире силы притяжения, которые тормозили разлет жарких частиц вещества. Если мысль антигравитирующего вакуума неверна, то наука не сумеет разъяснить происхождение «первотолчка» естественными причинами. Еще есть одно событие, издавна настораживавшее астрофизиков. Возраст самых старенькых из узнаваемых астрологам звезд оценивается приблизительно 17-18 млрд лет, в то время как более возможный возраст Вселенной, определяемый по современному значению неизменной Хаббла, равен всего только 15 млрд лет. Понятно, что галактики и звезды в их не могли появиться ранее самой Вселенной. Признание антигравитации отодвигает возраст Вселенной до рубежа более 20 млрд лет, что снимает делему старенькых галактик и звезд.
Сейчас, когда мы быстро ознакомились с мыслью антигравитирующего вакуума, разглядим самое существенное астрономическое открытие ближайшего времени.
В 1998 году две независящие группы астрологов и астрофизиков, одна – в Северном полушарии (США, управляющий Саул Перлмуттер), другая – в Южном (Австралия, управляющий Бриан Шмидт) выпустили результаты собственных долголетних изучений взрывающихся звезд, именуемых Сверхновыми.
В современной астрономии 1-ое знакомство с в один момент появляющимися колоритными «новыми» звездами вышло 31 августа 1885 года, когда астролог Гартвиг из обсерватории городка Тарту нашел такую новейшую звезду поблизости от ядра туманности Андромеды. Тогда еще не было понятно, что эта туманность по сути является огромным обществом нескольких сотен млрд звезд, сейчас именуемого галактикой, и что она удалена от нас более чем на 2 миллиона световых лет. А новенькая звезда, открытая Гартвигом, в момент собственного возникновения создавала поток излучения, который всего только в 6 раз был меньше, чем суммарный поток всех других сотен млрд звезд этой туманности. С 1885 до 1920 года в различных галактиках (туманностях) астрологи зарегистрировали около 10 вспышек схожих звезд. Позднее (в 1934 году) заглавие «сверхновая», закрепившееся за этими звездами, предложили южноамериканские астрологи Цвикки и Бааде. В литературе ради сокращенности их обозначают СН (SN). Сейчас понятно, что вспышки сверхновых – это очень редчайшее событие, в одной галактике оно происходит в среднем раз в 360 лет. Но потому что галактик сильно много, то в принципе даже при не очень совершенных инструментах астрологи могут следить такие вспышки в различных галактиках приблизительно один-два раза в год. Сейчас раз в год наблюдается до 20 вспыхивающих СН, в том числе в галактиках, удаленных от нас на млрд световых лет. К 1983-му году было записанно около 500 СН. Одним из недавнешних событий этого жанра стала сверхновая 1987А. Она вспыхнула в Большенном Магеллановом Облаке 23 февраля 1987 года на расстоянии 150000 световых лет от нашей Галактики. Считается, что это – важное событие в истории науки, так как вспышка произошла относительно близко к нам, что позволило детально изучить ее во всех спектрах электрических волн, оценить поток нейтрино, появившийся при всем этом событии, и получить в целом большой объем инфы, включая и информацию о состоянии объекта перед вспышкой.
На базе Общей теории относительности и данных наблюдательной астрономии астрофизиками разработана теория эволюции звезд. Согласно этой теории сверхновые звезды появляются на заключительном шаге эволюции звезд, масса которых превосходит приблизительно в восемь раз массу Солнца. Вобщем, рассматриваются варианты, когда сверхновой может стать белоснежный лилипут, образовавшийся в конце актуального пути звезды с массой такого же порядка, что и у Солнца, но при условии, что он заходит в систему кратных звезд. Эволюционный путь предшественника сверхновой представляется в последующем виде. В недрах таких звезд термоядерные реакции длятся прямо до возникновения железа, элемента, на котором заканчиваются реакции синтеза томных частей, протекающие с выделением энергии. В центре звезды появляется железоникелевое ядро. Если его масса превосходит так называемое критичное значение Чандрасекара, равное 1,4 массы Солнца, то ядро сжимается (коллапсирует), его температура вырастает и по достижению 100 млрд градусов железо распадается на протоны, нейтроны и некое количество ядер гелия. Протоны соединяются с электронами, преобразуются в нейтроны и появляется малогабаритное нейтронное ядро. Плотность добивается 1014 г/см3, радиус ~ 20 км. Ядро практически несжимаемое, но гравитация стремится сжать его, появляется мощная отдача, порождающая ударную волну со скоростью порядка 10-ов тыщ км/с. Ударная волна и инициируемые ею газодинамические процессы ведут к взрывообразному сбросу оболочки, в итоге остаются нейтронная звезда и разлетающаяся оболочка. В момент наибольшего блеска сверхновой ее светимость в 10 млрд раз превосходит светимость Солнца. Светимостью звезды именуют энергию, которую она испускает во всем спектре электрических длин волн за секунду. Общая же выделенная энергия за всегда существования сверхновой добивается значений порядка 1050 — 1053 эрг (для выделения таковой энергии Солнцу будет нужно более млрд лет). 1% этой энергии уносится электрическими излучениями, остальную энергию выносят нейтрино.
По диапазонам исследования СН их делят на две группы. В первую входят СН типа 1, конкретно звезды такового типа изучались обоими группами исследователей, упоминавшихся в самом начале. Кривые конфигурации светимости звезд этой группы с течением времени («кривые блеска») и их диапазоны очень похожи друг на друга
Спектральные наблюдения СН позволяют накрепко найти расстояние до галактики, в какой вспыхнула эта звезда. Делается такое определение по последующей схеме:
из спектральных наблюдений определяется скорость расширения оболочки СН;
отсюда конкретно определяется радиус фотосферы Rф и ее температура Т;
абсолютная светимость СН находится по формуле: L = 4nRф2sT4, а по известной светимости определяется ее абсолютная звездная величина М, т.е. та величина, которую имела бы интересующая нас звезда, если б расстояние до нее приравнивалось стандартному значению 10 пс;
конкретно измеряется зрительная звездная величина m>, она связана с абсолютной величиной М соотношением: М = m + 5 – 5lgr1, где r1 — расстояние от нас до звезды в мегапарсеках. Отсюда определяется это расстояние. Зрительная звездная величина m –это мера величины светового потока звезды.
Итак, группа астрофизиков под управлением Перлмуттера и другая группа под управлением Шмидта изучали сверхновые звезды типа 1, вспыхивающие в различных галактиках, в том числе и удаленных от нас на млрд световых лет. А именно, определяли расстояние до этих галактик описанным способом. Но сразу они определяли расстояние до галактики и другим способом, а конкретно, по так именуемому красноватому смещению в диапазонах этих галактик. Термин «красное смещение» употребляется для образного обозначения оптического эффекта Доплера.
Все атомы, находящиеся в очень нагретой среде (к примеру, в атмосферах звезд), источают свет. Если при помощи спектрографа разложить этот свет по длинам волн, то обычно его диапазон стает в виде отдельных разноцветных линий, разбитых темными промежутками. Со стороны маленьких длин волн размещены фиолетовые, голубые, голубые цвета, а со стороны длинноватых волн – красноватые цвета. При всем этом каждый элемент характеризуется своим набором таких линий, их размещение присуще только этому элементу. Но если светящийся объект (звезда, галактика) удаляется от нас, то весь диапазон линий как одно целое двигается в область более длинноватых волн, к его красноватому участку, и сдвиг тем посильнее, чем выше скорость удаляющегося объекта. Это и есть оптический эффект Доплера. Условно молвят, что полосы «краснеют», отсюда термин «красное смещение». Таким макаром, скорость удаления можно найти по величине красноватого смещения, что позволяет установить и расстояние до светящегося объекта по закону Хаббла: v = H•R. Как следует, определив красноватое смещение галактики, в какой вспыхнула Сверхновая класса 1, можно выполнить очередное, независящее, определение расстояния до нее.
Из 2-ух методов определения расстояния, тот, который был описан первым, считается более надежным. Это связано с тем, что итог находится на базе прямых измерений без введения дополнительных постулатов. 2-ой же метод опирается на определенные допущения о значении неизменной Хаббла и о том, что в процессе расширения Вселенной участвуют только два фактора – энергия разлетающихся частиц вещества и гравитационное взаимодействие, тормозящее разлет. Совпадение результатов обоих определений расстояния до СН подтвердило бы справедливость обозначенного допущения. Но сияние СН в довольно удаленных галактиках оказался ниже ожидавшегося. Это означало, что расстояние, определенное по светимости этих звезд, превосходит то, которое выходит на базе измерений красноватого смещения. Галактики, в каких вспыхивают наблюдаемые СН. Как следует, периферийное расширение Вселенной не замедляется с течением времени, а ускоряется. Навязывается вывод, что процесс расширения управляется не 2-мя, а 3-мя факторами: не считая кинетической энергии разлета вещества и гравитационного его торможения действует еще фактор, способный в определенной степени нейтрализовать гравитацию. Мы уже знаем, что этот фактор делает антигравитирующий вакуум. Как следует, и космологическая неизменная по сути несколько отличается от нуля. Такое заключение ведет к изменению нынешних космологических представлений, к определенным изменениям и физических представлений о строении вещества. В перспективе это может оказать тяжело предсказуемое воздействие на научно-технические способности населения земли.
Перечень литературы
Р. Ровинский. Новое открытие в астрономии подтверждает существование антигравитирующего вакуума.