А.К. Москвитин
Большой взрыв, разбегание галактик и возраст Вселенной
Люблю читать и перечитывать научно-популярные книги. Результатом такого чтения является если не полное понимание вопроса, которому книга посвящена, то хотя бы иллюзия такого понимания, что уже приятно. Кроме того невозможно преуспеть во всех областях и тут популярное изложение проблем помогает строить свою модель окружающего мира и легче укладывать в эту модель становящиеся вновь известными факты.
Так однажды я перечитывал книгу А. Азимова “Вселенная”, выпущенную издательством “Мир” где-то в 70-м году.
Конечно, со времени ее выхода много воды утекло, но я что-то не припомню фактов, которые бы противоречили изложению вопросов А. Азимовым. Гипотеза “Большого взрыва” не сдана в архив, разбегание галактик никто не отменил и если постоянная Хаббла периодически уточняется, то принципиального влияния на то, о чем я здесь пишу, это не имеет. Наоборот, достаточно регулярно приходилось читать и слышать, что открыт новый объект с практически предельным красным смещением, что позволяет судить о том, как выглядела материя практически в момент Большого взрыва.
Ну а теперь перейдем к тому, что же смутило меня при перечитывании книги А. Азимова.
Известно, что скорость убегания отдаленных объектов (галактик, квазаров) определяется по формуле V=k D, где V – скорость убегания, D – расстояние до объекта, а k – постоянная Хаббла, равная по разным источникам от 21, 5 до 24 км/с, поделенных на миллион световых лет. Таким образом, объект, отстоящий от нас (от Земли, если принять ее за точку отсчета) на миллион световых лет, удаляется от нас со скоростью 24 км/с ( примем для определенности именно эту цифру, тем более, что принципиального значения это не имеет), объект, отстоящий от Земли на два миллиона световых лет удаляется от нее со скоростью 48 км/с и так далее.
Приняв скорость убегания наблюдаемого объекта предельной, а именно 300000 км/с, и вычислив значение D, получим радиус наблюдаемой Вселенной около 12,5 миллиардов световых лет. Поскольку скорость убегания растет с расстоянием линейно, то средняя скорость убегания любого объекта от непосредственного примыкания к точке начала отсчета (к Земле) до того предела, когда из-за красного смещения мы перестаем его наблюдать, составляет 150000 км/с и время, необходимое объекту на преодоление этого пути составляет, естественно, около 25 миллиардов лет.
Значит, для того, чтобы картина наблюдаемой Вселенной была именно такой, какой мы ее видим (известно, что обнаружены объекты со скоростью убегания достаточно близкой к скорости света), необходимо было минимум 25 миллиардов лет, что является нижней границей возраста наблюдаемой Вселенной.
Здесь при всем прочем необходимо помнить, что говоря о скорости убегания наблюдаемых объектов, на самом деле мы имеем дело с расширением пространства, но не с ускоренным движением реальных объектов, которое потребовало бы таких энергий, которым просто неоткуда взяться и не исключено, что те же галактики и квазары существуют и за наблюдаемой границей, которая является границей только в допплеровском смысле и картина распределения скоростей убегания за этой границей в соответствии с космологическим принципом имеет тот же характер, что и в наблюдаемой части Вселенной, причем скорости убегания, если их измерять по отношению к Земле, могут на сколько угодно превышать световую. Но к нижней границе возраста наблюдаемой Вселенной это не имеет никакого отношения, поскольку для того, чтобы любой данный объект находился на данный момент на данном расстоянии и имел данную скорость убегания, необходимы те же, грубо говоря, 25 миллиардов световых лет. Желающие могут сами убедиться в этом, не забывая перевести световые годы в километры.
Теперь обратим картину вспять во времени – изменим знак постоянной Хаббла с плюса на минус. Тогда с очевидностью получается, что через 25 миллиардов лет наблюдаемая Вселенная схлопнется до нуля.
И все бы было хорошо, НО…
Если ввести в рассмотрение совершенный космологический принцип, согласно которому Вселенная должна выглядеть одинаково не только в любой точке наблюдения, но и в любое время наблюдения, и, следовательно, введя в рассмотрение гипотезу непрерывного творения материи, то мы приходим к весьма странному выводу.
Во-первых, нижняя граница возраста Вселенной вообще (а не наблюдаемой ее части) может быть отодвинута назад на сколь угодно длительное время.
Во-вторых, для схлапывания Вселенной в точку при обращении знака у постоянной Хаббла независимо от возраста Вселенной вообще потребуются все те же 25 миллиардов лет.
Если для принятия “во-первых” видимых трудностей нет, то с “во-вторых” дело обстоит несколько сложнее. Тем не менее я считаю, что и это утверждение справедливо,если, опять же, принять во внимание, что мы имеем дело не с ускоренным движением наблюдаемых объектов, а с расширением пространства и что за допплеровской границей наблюдаемой Вселенной фактические скорости удаления объектов могут сколь угодно превышать скорость света.
Таким образом, длительность некоего процесса при сохранении всех исходных условий при протекании его прямом и обратном направлении во времени получается различной, что не может не вызвать удивления.
Но это еще не все.
Вычисленная нами нижняя граница возраста наблюдаемой части Вслеленной, равная 25 миллиардам лет вполне соответствует принятым взглядам на этот вопрос. И тем не менее.
Если мы наблюдаем некий объект при предельном красном смещении, это значит, что, во-первых, этот объект достиг предельной скорости близкой к 300000км/с, на что ему потребовалось, как мы подсчитали, 25 миллиардов лет и что испущеный им по достижении этой скорости и, следовательно, расстояния от Земли в 12,5 миллиардов световых лет, достиг Земли, на что ему понадобилось никак не менее все тех же 12,5 миллиардов лет. А отсюда следует, что возраст наблюдаемой Вселенной составляет минимум 37,5 миллиардов лет. Нетрудно видеть, что эта цифра совершенно не стыкуется с принятым возрастом Вселенной.
Кроме того, если мы видим объект на пределе красного смещения, это значит, что мы видим его в возрасте именно 25 миллиардов лет, которые понадобились ему для того, чтобы оказаться от Земли на расстоянии в 12,5 миллиардов световых лет и иметь скорость убегания близкую к 300000км/с.
Так что не может идти речи о том, что наблюдая объект на пределе красного смещения мы можем судить о состоянии материи в момент Большого взрыва. Нет, в этом случае мы можем говорить о возрасте материи в момент, отстоящий от Большого взрыва как минимум на 25 миллиардов лет.
Я был бы очень благодарен любому, кто объяснил бы мне (естественно, популярно, то есть на том же уровне на котором написана и данная вещь) в чем я не прав и почему. Потому что до тех пор я могу только сказать вслед за одним из главных героев мультфильма “Следствие ведут Колобки”:
- Нич-чего не понимаю!