Новый вариант стационарной модели мироздания

Немецкий физик остановил Вселенную

Немецкий физик Кристоф Веттерих предложил интересную модель нашей Вселенной, которая, в отличие от стандартных представлений о ней, совсем не расширяется. Согласно его построениям, современный космос вполне стационарен или даже начал уже потихоньку сжиматься. Таким образом ученому удалось обойти многие скользкие вопросы Теории большого взрыва.

Фото:

Следует заметить, что идея о том, что Вселенная расширяется — достаточно молода, ей еще нет и ста лет. В начале прошлого века многие физики, в числе которых был и Альберт Эйнштейн, придерживались гипотезы о том, что наше мироздание стационарно и стабильно. Именно поэтому великий ученый поначалу весьма отрицательно отнесся к опубликованной в 1922 году работе Александра Фридмана, в которой предлагалась идея нестационарной Вселенной. Однако затем, убедившись в том, что все расчеты верны, Эйнштейн признал правоту своего оппонента.

Вскоре данная гипотеза получила и экспериментальные подтверждение. В 20-х годах прошлого века несколько астрономов, в числе которых были Жорж Леметр и Эдвин Хаббл, независимо обнаружили так называемый эффект красного смещения (частный случай эффекта Допплера). Суть его заключается в следующем — если какой-то объект движется в обратную от Земли сторону, то частота его электромагнитного излучения будет смещаться по направлению к красной части спектра (точно так же, как звук от удаляющегося автомобиля всегда смещается в сторону басов).

И вот астрофизики увидели, что большинство галактик обладают таким красным смещением, причем чем дальше от нас галактика, тем этот эффект сильнее. Так родилась гипотеза расширяющейся Вселенной. Ну, а следом, уже во второй половине ХХ-ого столетия последовала и теория Большого Взрыва, которая объясняла не только то, как появилась Вселенная, но и это странное на первой взгляд расширение. Но, как водиться, объяснив одни моменты, эта гипотеза создала множество сложностей в других областях физики.

Одной из таких является так называемая космологическая сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Подобное состояние является абсурдным с точки зрения классической термодинамики — ведь если плотность бесконечна, то энтропия (мера хаотичности системы) должна стремиться к нулю, однако это не может сочетаться с бесконечностью температуры (так как при этом энтропия также бесконечно растет).

Эта, да и другие несостыковки побудили великого физика современности Стивена Хокинга сказать свою знаменитую фразу о том, что: "Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определенный момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики". Но ладно Хокинг, он уже давно мыслит вселенскими категориями, а каково было признать этот факт его более "приземленным" коллегам — получается, что в основе мироздания лежит процесс, изучить который при помощи методов современной физики нельзя?

Если задуматься о сути такой идеи, то получается, что в науку проникла идея о сверхъестественном начале мира, которая является не научной, а религиозной — ну, а это, как вы понимаете, уже полное безобразие, поскольку наука все-таки не должна выходить из своих четко очерченных рамок. Именно поэтому сейчас многие ученые пытаются как-то разобраться с этой злосчастной сингулярностью и прочими "побочными эффектами" теории Большого Взрыва, которые многим мешают жить. А вот физик-теоретик из Гейдельбергского университета (ФРГ) Кристоф Веттерих тем временем создал и представил на обозрения свою космологическую модель. В которой Вселенная не расширяется, и, следовательно, в Большом Взрыве и сингулярности в ней нет никакой надобности. То есть новый вариант стационарной модели мироздания.

Однако каким же образом этому ученому удалось проигнорировать такой очевидный факт, как красное смещение галактик? Веттерих не стал его игнорировать — он просто предложил другую интерпретацию этого явления. Он рассуждал так — известно, что испускаемое атомами электромагнитное излучение зависит в том числе и от масс составляющих атомы элементарных частиц, в частности электронов. Получается, что если масса атома увеличивается, испускаемые им фотоны несут больше энергии. Ну, а поскольку более высокой энергии соответствуют более "высокоэнергетические" частоты испускания и поглощения, то логично, что для наблюдателя они сдвинутся в сторону синей части спектра. Однако возможен и обратный эффект — если частицы становятся легче, то частоты их излучения несомненно продемонстрируют то самое красное смещение.

Далее доктор Веттерих рассудил, что поскольку скорость света конечна, то когда наблюдатель смотрит на далекие галактики, он как бы путешествует назад по времени, наблюдая их такими, какими они были в момент испускания излучения. Таким образом, если масса Вселенной в прошлом была ниже и с тех пор постоянно увеличивается, излучение старых галактик покажется нам смещенным в красную часть спектра, причем степень красного смещения будет пропорциональна их расстоянию от Земли. И это вовсе не будет означать то, что они от нас удаляются.

Впрочем, совсем уж от расширения и Большого Взрыва Кристоф Веттерих и не думает отказываться — согласно его модели, Вселенная быстро расширялась в течение недолгого периода инфляции (периода ускоренного расширения сразу после Большого Взрыва). Но, что самое интересное, согласно этой же модели, этому расширению не предшествовал тот самый злополучный момент сингулярности! Ученый установил, что Большой Взрыв был растянут в прошлое на существенно бесконечное время. Ну, а нынешний космос по этой гипотезе вполне себе статичен, или даже уже начал потихоньку сжиматься.

Пока что работа Веттериха еще не опубликована ни в одном в рецензируемом журнале, однако ни один из специалистов, с которыми связалась редакция "Nature", не увидел в препринте статьи очевидных ошибок. Более того, некоторые из них прислали весьма доброжелательные отзывы о ней. Так, астрофизик Чжао Хун Шэн из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания) отметил, что Веттерих продемонстрировал в статье: "серьезный подход, вполне заслуживающий рассмотрения".

Тем не менее, все рецензенты, а также сам автор работы признают, что одно слабое место у данного исследования все-таки есть, и оно весьма значительно. Дело в том, что проверить эту гипотезу экспериментально, конечно же, вряд ли получится. Поскольку такая характеристика материи как масса в принципе безразмерна, то она может быть измерена только одним путем — сравнением с неким эталоном, чей вес хорошо известен (так, масса объектов на поверхности Земли измеряется относительно стандарта килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов на окраине Парижа). Из этого следует, что если масса всех частиц во Вселенной растет пропорционально, зафиксировать это изменение на практике невозможно — ее просто не с чем сравнить.

Тем не менее некоторые коллеги Веттериха считают, что подобная гипотеза все равно полезна для мировой науки. "Всегда полезно узнать об альтернативном объяснении, согласующемся со всеми известными наблюдениями, до того, как тебе станет слишком комфортно в рамках стандартной модели", — считает физик Арджун Берера из Эдинбургского университета (Великобритания). Да и потом то, что проверка гипотезы Веттериха невозможна сейчас, совсем не означает, что она невозможна в принципе. Общей теории относительности, например, пришлось ждать таковой более десяти лет, однако все равно подобное все же случилось…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"