* Окончание. Начало см. «Марксизм и современность». 2001. №3-4. С.45-58
|
Не бывает нетенденциозной истины. |
В первой части настоящей статьи автором был сделан вывод о том, что современная (релятивистская) космология, которая толкует об эволюции, возникновении, конечности вселенной и т.п., противоречит диалектическому материализму, снабжает аргументами поповщину и как наука оказалась в тупике, поскольку религиозным мифам о сотворении мира богом и о существовании за пределами вселенной (материального мира) царства божьего противопоставляет не более чем веру в образование вселенной естественным путем (из ничего) и в существование за пределами нашей (наблюдаемой) вселенной иных вселенных (ненаблюдаемых в принципе).
Было также заявлено, что выход из этого тупика может быть найден на пути критики современной релятивистской космологии «с точки зрения современного материализма, т.е. марксизма» [3, с.138].
Это означает, что нужно показать несостоятельность доводов релятивистской космологии в пользу выводов о конечности и эволюции вселенной, продемонстрировать, что факты подтверждают (и подтверждали) идею диалектического материализма о вечности и бесконечности вселенной (материи) и наметить пути создания диалектико-материалистической космологии.
В настоящее время существует огромная литература (в том числе и научно-популярная), посвященная релятивистской космологии, из которой любой читатель может почерпнуть сведения как об основах этой науки, так и об истории ее возникновения и развития [4-27]. Поэтому изложим аргументы релятивистских космологов предельно кратко.
«Возникновение современной космологии связано с созданием релятивистской теории тяготения (А.Эйнштейн, 1916) и зарождением внегалактической астрономии (20-е гг.). На первом этапе развития релятивистской космологии главное внимание уделялось геометрии Вселенной (кривизна пространства-времени и возможная замкнутость пространства). Начало второго этапа можно было бы датировать работами А.А.Фридмана (1922-24), в которых показано, что Вселенная, заполненная тяготеющим веществом не может быть стационарной – она должна расширяться или сжиматься; но эти принципиально новые результаты получили признание лишь после открытия красного смещения (эффекта «разбегания» галактик 1 ) американским астрономом Э.Хабблом (1929). В результате на первый план выступили проблемы механики Вселенной и ее «возраста» (длительности расширения). Третий этап начинается моделями «горячей» Вселенной.., в которых основное внимание переносится на физику Вселенной – состояние вещества и физические процессы, идущие на разных стадиях расширения Вселенной…» [26, с.315] (см. также [27, с.256] и [12, с.14-24]), где есть параграфы «Теория предсказывает нестационарность Вселенной» и «Открытие расширения Вселенной»).
1 «… Галактики разбегаются как горсть тараканов, брошенных на стол» [44, с.360].
То же самое пишут во множестве других книг – так же кратко или более подробно: (1) на основе общей теории относительности было предсказано, что вселенная эволюционирует и не является бесконечной (может быть конечной); (2) Э.Хаббл открыл расширение вселенной, (3) открытие в 1965 г. реликтового излучения подтвердило теорию «горячей» вселенной.
Кроме того, во многих работах, посвященных космологии, можно прочитать, что представления о вечной, бесконечной и неизменной вселенной задолго до создания теории относительности и современной космологии пришли в непримиримое противоречие с фактами и в качестве этих противоречий называют космологические парадоксы – фотометрический, гравитационный и термодинамический.
Фотометрический парадокс, который называют еще парадоксом Ольберса (Шезо-Ольберса) появляется в таких рассуждениях. Световой поток от точечного источника света через заданную площадку убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Если звезды равномерно заполняют вселенную, то их количество в шаровом слое большого радиуса прямо пропорционально квадрату радиуса, а световой поток в центре шара от всего шарового слоя не зависит от его радиуса. Если найти сумму световых потоков от бесконечного числа слоев, заполняющих бесконечную вселенную, то получим, что небо должно иметь бесконечную яркость. Если учесть, что звезды заслоняют друг друга, то можно заключить, что поверхность неба должна иметь яркость поверхности Солнца. А т.к. этого не наблюдается, то вселенная не может быть бесконечной и равномерно заполненной звездами (см. например [9, с.50]).
Более популярно (без математики) рассуждают так: «если повсюду в бесконечном пространстве стационарной Вселенной… имеются излучающие звезды, то в любом направлении на луче зрения должна оказаться какая-нибудь звезда и вся поверхность неба должна представляться ослепительно яркой, подобной, напр., поверхности Солнца. Это противоречие с тем, что наблюдается в действительности, и называется фотометрическим парадоксом» [27, с.256] (см. также [17, с.41-42]).
Гравитационный парадокс, называемый еще парадоксом Зеелигера (Зеелигера-Неймана) возникает при применении к бесконечной вселенной ньютоновского закона всемирного тяготения, согласно которому между любыми двумя телами действует сила всемирного тяготения F, пропорциональная произведению масс тел m1 и m2 и обратно пропорциональная квадрату расстояния r между ними:
F = Gm1m2/r2. (1)
Выполняя соответствующие расчеты, одни авторы заключают, что в бесконечной вселенной на каждое тело должны действовать бесконечные по величине силы тяготения, соответственно, все тела должны двигаться с бесконечными ускорениями, чего не наблюдается, другие делают вывод, что в бесконечной вселенной сила взаимодействия тела со всеми массами вселенной неопределенна (т.е. на основе расчетов можно получить любое значение этой силы) (см. например [9, с.50-51] (см. также [17, с.42-43]). Из этого заключают, что либо вселенная не является бесконечной либо плотность вещества в ней равна нулю.
Третий космологический парадокс – термодинамический – тоже формулируется по-разному.
Например, так: «Если Вселенная стационарна и, значит, существует бесконечно долго, то в ней все успело бы «успокоиться», прийти в состояние равновесия или, как говорят, должна была бы наступить «тепловая смерть» Вселенной. Но ничего похожего мы не наблюдаем» [9, с.50].
На основе космологических парадоксов заключают, что вселенная не может быть вечной и бесконечной. Как же получают заключения, что вселенная является эволюционирующей и конечной?
«Наблюдения показывают, что мы живем в эволюционирующей и притом расширяющейся Вселенной. Красное смещение 2 спектральных линий света, приходящего к нам от далеких галактик, есть следствие доплер-эффекта 3, связанного с тем, что эти галактики удаляются от нас. Новейшие измерения подтверждают пропорциональность скорости и расстояния…» [4, с.13] (см. также [6, с.14]).
«Вывод о нестационарности (вселенной. – В.И.) надежно подтвержден космологическим красным смещением; наблюдаемая область Вселенной с линейными размерами порядка нескольких млрд. парсек 4 расширяется, и это расширение длится по меньшей мере несколько млрд. лет» [26, с.316].
2 «Красное смещение – увеличение длин волн (λ) линий в электромагнитном спектре источника (смещение линий в сторону красной части спектра) по сравнению с линиями эталонных спектров. Количественно К. с. характеризуется величиной z=(λприн–λисп)/λисп, где λприн и λисп – соответственно длина волны, испущенной источником и принятой наблюдателем (приемником излучения)» [26, с.318].
3 Эффект Доплера – изменение воспринимаемой частоты колебаний при относительном движении источника и приемника волн. При удалении источника приемник зафиксирует уменьшение частоты колебаний (увеличение длины волны), при приближении – увеличение частоты колебаний (и уменьшение длины волны) по сравнению с неподвижным источником (см. например [24, с.225]).
4 Парсек (пс) – применяемая в астрономии единица длины. 1 пс = 30,8.1012 км. Применяются также килопарсек (кпс), равный 1000 пс и мегапарсек (Мпс), равный 1 млн. пс.
Второй факт, о котором чаще всего пишут, – существование так называемого реликтового излучения, которое рассматривается как решающий аргумент в пользу того, что в начале расширения вселенная была «горячей», (т.е. температура вещества была несколько сотен миллиардов градусов (см. [26, с.316, 27, с.257, 28, с.262]).
Еще один аргумент в пользу эволюции вселенной, встречающийся в литературе, – пространственное распределение источников радиоизлучения (квазаров, галактик) и изменение их свойств с изменением расстояния до них.
«…Получены доказательства того, что удельная плотность наиболее мощных источников энергии во Вселенной – квазаров и радиоисточников – в прошлом была существенно (до тысячи раз!) больше современной; последние 8-9 млрд. лет квазары вымирают, рождение новых квазаров не компенсирует угасание старых» [4, с.15]. «Наблюдения свидетельствуют об эволюции радиоисточников… …Результаты (подсчета радиоисточников, – В.И.) подтверждают направленную эволюцию мира как целого…» [4, с.105] (см. также [16, с.512-514, 22, с.318-319]).
«…В прошлом число галактик было больше, чем сейчас, и, кроме того, средние свойства галактик изменяются во времени (в прошлом было больше очень ярких объектов)» [9, с.77].
Ряд доводов в пользу эволюции вселенной связан с химическим составом небесных тел.
«...Принято считать, что ядерный синтез в звездах может обеспечить только малую долю наблюдаемого гелия (20-30% по массе) и, следовательно, основная часть гелия возникла на раннем этапе эволюции Вселенной» [28, с.266].
«Почему уран до сих пор существует, несмотря на сравнительно быстрый его распад и несмотря на то, что пока не найдено возможностей для его вторичного образования?» [29, с.612].
Это что касается выводов об эволюции (расширении) вселенной.
Вывод же о конечности вселенной получают на основе общей теории относительности. Впервые заключение о том, что реальный мир «должен быть конечным» [30, с.588] сделал А.Эйнштейн в 1917 г.
Систематизируем аргументы в пользу тех основных положений релятивисткой космологии, которые противоречат диалектическому материализму следующим образом.
Вселенная не может быть бесконечной, поскольку
(а) небо ночью черное;
(б) сила тяжести в любой точке вселенной не бесконечна;
(в) из общей теории относительности следует вывод об искривленности пространства и замыкании его на себя.
Вселенная эволюционирует (изменяется в целом), поскольку
(а) из общей теории относительности следует, что вселенная не может быть стационарной, а должна расширяться или сжиматься;
(б) красное смещение в спектрах далеких галактик, пропорциональное расстоянию, свидетельствует о расширении вселенной (взаимном удалении галактик);
(в) наблюдаемое соотношение между количеством водорода и гелия во вселенной доказывает, что вселенная вначале была «горячей»;
(г) существование реликтового излучения (микроволнового фона) доказывает, что вселенная в прошлом была «горячей»;
(д) плотность радиоисточников (квазаров) в прошлом была выше, а начиная с некоторого расстояния квазары не встречаются;
(е) свойства квазаров и галактик меняются с расстоянием – имеет место эволюция квазаров и галактик.
Вселенная не вечна, поскольку
(а) небо ночью черное;
(б) бесконечно долго существующая вселенная в силу законов термодинамики (ее второго начала) должна находиться в равновесии;
(в) красное смещение в спектрах далеких галактик, пропорциональное расстоянию, свидетельствует о расширении вселенной, начавшемся примерно 15 млрд. лет назад;
(г) в природе существуют уран и другие радиоактивные элементы.
Таким образом, есть три рода аргументов против бесконечной и неизменной вселенной в пользу представлений об эволюционирующей вселенной: 1) космологические парадоксы, 2) общая теория относительности, 3) наблюдательные (фактические) данные.
Рассмотрим эти аргументы пристальнее.
Поскольку космологические парадоксы получаются в ходе рассуждений, проанализируем эти рассуждения, чтобы убедиться, не упускают ли чего из виду те авторы, которые приводят эти выводы в качестве истин в последней инстанции.
Фотометрический парадокс получается в рассуждениях, где используется посылка об уменьшении плотности энергетического потока обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света (звезды). Соответственно, предполагается, что поток света (лучистой энергии) через поверхность сферы, в центре которой находится звезда, не зависит от радиуса сферы, что свет, проходящий во вселенной сколь угодно большие расстояние, соответственно, движущийся сколь угодно долго, не превращается в иные формы движения, соответственно, что межзвездная (межгалактическая) среда по отношению к свету является сверхпроводником. Но эти предположения являются очень сомнительным.
Старое положение диалектики, подтверждающееся на каждом шагу, гласит: все изменяется, ничто не вечно (кроме бесконечной материи). Прежде чем делать заключение о том, что яркость неба в бесконечной вселенной равна по меньшей мере яркости Солнца, следовало бы доказать, что свет является исключением из этого всеобщего закона. Разумеется, никто этого никогда не доказал (и не доказывал).
Более того, и Шезо и Ольберс, сформулировавшие фотометрический парадокс, на его основе делали заключение не о конечности вселенной, а о поглощении света межзвездной средой. В частности, Шезо, писал: «Скорее всего это пылевые облака заслоняют от нас свет далеких звезд. Земным наблюдателям доступны лишь лучи ближайших светил» (цит. по [17, с.42]). Другие авторы в ХІХ – начале ХХ века (например С.Аррениус [55]), тоже указывали на поглощение света в космическом пространстве.
Ряд ценных идей, по поводу фотометрического парадокса высказал Ф.Энгельс в «Диалектике природы». Наиболее интересной в этом плане является следующая заметка: «Эфир. Если эфир вообще оказывает сопротивление, то он должен оказывать его также и свету, а в таком случае на известном расстоянии он должен стать непроницаемым для света. Но из того, что эфир распространяет свет, является средой для него, вытекает необходимо, что он вместе с тем оказывает и сопротивление свету, ибо иначе свет не мог бы приводить его в колебания. – Это является решением затронутых у Медлера и упоминаемых Лавровым спорных вопросов (речь идет о парадоксе Ольберса, – В.И.)» [1, с.602]. Заметим, что эфир – это то, что заполняет промежутки между молекулами (там же), это «такая материя, которая не расчленена на молекулярные или атомные клетки» (там же). Если кому-то не нравится термин «эфир», может заменить его термином физический (или космологический) вакуум.
По мнению Энгельса, эфир не может не оказывать сопротивления свету. Но что значит: эфир оказывает сопротивление свету? Это значит, что свет (некая форма движения) производит работу, то есть, превращается в другую форму движения (см. [1, с.416-419]).
В «Диалектике природы» [1] и «Анти-Дюринге» [2] Энгельс много писал об основном законе движения – законе превращения формы движения, согласно которому невозможны условия, в которых некая форма движения оказалась бы абсолютно неспособной к превращению в другие формы движения.
Кроме того, есть и другие соображения (а также факты), из которых следует, что свет (электромагнитное излучение) в мировом пространстве превращается в иные формы движения, о чем речь пойдет ниже. А если такое превращение происходит, то фотометрический парадокс не возникает.
Поэтому можно утверждать, что если сегодня кто-то излагает фотометрический парадокс без всяких оговорок, то делает он это, наверно, в силу личной заинтересованности в его неразрешимости в рамках картины вечной и бесконечной вселенной.
Гравитационный парадокс получается при применении к бесконечной вселенной ньютоновского закона всемирного тяготения. При получении бесконечностей в этом парадоксе существенную роль играет то обстоятельство, что сила притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами. Если предположить что сила тяготения убывает с увеличением расстояния чуть-чуть быстрее (т.е. допустить, что показатель степени при расстоянии немного больше двух), то гравитационный парадокс устраняется. И такое предположение не является каким-то надуманным.
Начнем с того, что закон всемирного тяготения был открыт эмпирически. Ньютон обнаружил, что отношение ускорения свободного падения на поверхности Земли к ускорению, с которым Луна движется по орбите вокруг Земли, равно отношению квадрата радиуса орбиты Луны к квадрату радиуса Земли. Затем он, исходя из этого закона, вывел законы Кеплера, которым подчиняется движение планет (см. например [31]). Потом он, а также другие теоретики, основываясь на этом законе, начали строить теории движения небесных тел – возникла наука небесная механика. Величайшим триумфом этой науки, соответственно, замечательным подтверждением закона всемирного тяготения, стало открытие в 1843 г. «на кончике пера» планеты Нептун: обнаружив отклонения движения Урана от того, которое следовало из закона всемирного тяготения, Адамс и Леверье объяснили их притяжением неизвестной планеты и предсказали ее положение 5 .
5 Кстати, в 1875 г. выяснилось, что движение Нептуна не совсем соответствует теории. Было высказано предположение о существовании еще одной планеты, которая была открыта в 1931 г. в 6о от вычисленного положения [32, с.112]. Эта планета называется Плутон.
Но можно ли было утверждать, что показатель степени в законе тяготения абсолютно точно равен двум? Ньютон показал, что если показатель степени отличается от двух, то планеты будут описывать не эллипсы, а незамкнутые кривые, которые можно представить как поворачивающиеся эллипсы. Иными словами, в этом случае должно наблюдаться вращение перигелиев планет. А т.к., согласно данным наблюдений, имевшимся в распоряжении Ньютона, перигелии планет неподвижны, то, заключил Ньютон, показатель степени равен двум (см. напр. [33, с.62]).
Но в середине ХІХ в. Леверье обнаружил вращение перигелия у ближайшей к Солнцу планеты – Меркурия. Точнее, не вращение перигелия, а то, что вращение перигелия Меркурия больше того значения, которое следовало из небесной механики, основанной на законе тяготения Ньютона. Согласно теории, вращение перигелия Меркурия, обусловленное притяжением других планет, равно 480// в столетие, в то время как на основе данных наблюдений получали величину 523// в столетие. Вот эта разница – 43// (в столетие!) и обеспокоила астрономов.
Об этой проблеме перигелия Меркурия существует обширная литература, среди которой монография [34], в которой читатель может найти много интересного. Для нас же представляется важным то, что такое вращение перигелия Меркурия можно было объяснить тем, что показатель степени при расстоянии в законе всемирного тяготения равен не 2, а 2,00000016. Такой закон предложил А.Холл 6 .
Пишут, что формула Холла не может быть признана истинной, т.к. для описания движения Луны показатель степени необходимо принимать равным не 2,00000016, а 2,00000004 и, соответственно, движение планет и Луны нельзя описать одной формулой (см. например [17, с.39]) 7. Но откуда следует, что закон всемирного тяготения должен выражаться степенной функцией расстояния? Все эти числа – 2, 2,00000016, 2,00000004 – получены на основе обработки эмпирических данных. Объяснения закона всемирного тяготения, как и природы сил тяготения, до сих пор нет 8 . Соответственно, ничто не мешает принять, что сила тяготения зависит от расстояния более сложным образом, чем это выражают степенные функции, а получавшиеся формулы лишь приближенно выражают истинный закон.
6 Ньютон «показал, что стоит только ничтожно изменить показатель 2 в законе тяготения и тело вместо эллипса будеть описывать около центра притяжения весьма сложную кривую, состоящую из множества равных, но различно расположенных эллиптических завитков… Галль показал, что для объяснения невязки перигелия Меркурия достаточно было положить δ=0,00000016» [35, с.385].
7 В [17, с.39] ошибочно указано 0,0000004, тогда как в действительности должно быть на порядок меньше – 0,00000004 (см. [33, с.63]).
8 В XIX в. предлагались «механические» гипотезы для объяснение всемирного тяготения [35, с.381-384]. Не следует думать, что они всецело принадлежат прошлому. Интересное объяснение тяготения дает В.А.Ацюковский в рамках эфиродинамической картины мира [36, с.210-230], причем у него получается формула для силы тяготения, согласно которой эта сила убывает быстрее, чем по Ньютону, а значит, гравитационный парадокс не возникает.
В свое время Лаплас сделал предположение, что тяготение частично поглощается средой и пришел к заключению, что сила тяготения выражается произведением правой части формулы (1) и множителя е–ar [35, с.385]. Если предположить, что закон всемирного тяготения выражается такой или формулой Холла, то гравитационный парадокс устраняется.
Но слова «можно предположить» неточно выражают фактическое положение дел. Формула Холла была использована американским астрономом С.Ньюкомом при создании теорий движения планет Солнечной системы. «Теории Ньюкома не являются строго обоснованными, так как в их основе лежит не закон всемирного тяготения Ньютона, а закон силы, обратно пропорциональной величине r2+δ, где δ=0,0000001612» [37, с.485]. «С 1901 г. все астрономические ежегодники, кроме французского, переходят на теории Ньюкома движения планет. В случае Меркурия (! – В.И.), Венеры, Земли эти теории используются в ежегодниках до настоящего времени» [37, с.484-485] (см. также [38, с.263]).
Полвека в небесной механике в практических расчетах использовалась теория, основанная на закон тяготения, который не приводил к гравитационному парадоксу! И если кто-то в тот период писал о гравитационном парадоксе, то он демонстрировал либо невежество либо заинтересованность в том, чтобы нагромоздить в классической картине мира побольше мнимых проблем, чтобы потом их якобы разрешить!
Термодинамической парадокс возникает при применении к бесконечной вселенной законов термодинамики (ее второго начала).
Многие авторы утверждают, что бесконечно долго существующая вселенная должна находиться в состоянии равновесия – всеобщей смерти – и что такое заключение, мол, следует либо вообще из законов термодинамики либо ее второго начала, либо закона возрастания энтропии.
Здесь под названием «термодинамический парадокс» в качестве неоспоримого вывода термодинамики преподносится столетней давности гипотеза тепловой смерти вселенной, о несостоятельности которой писали многие выдающиеся физики и философы, начиная с момента ее появления во второй половине ХІХ в. В свое время автор тщательно исследовал обоснованность этой гипотезы и пришел к выводам, что, основываясь на законах термодинамики, невозможно получить заключение о стремлении вселенной к равновесию либо о ее необратимом изменении 9 . Если кто-то такие заключения делает, то только потому, что допускает те или иные ошибки. Чтобы читатель представил себе уровень познания в термодинамике тех космологов, которые пишут о термодинамическом парадоксе, приведем ряд примеров.
9 «Положения термодинамики, которые служат основаниями для ложных выводов об эволюции или тепловой смерти вселенной, это: (1) ложное положение о невозможности полного превращения тепла в иные формы движения; (2) ложное положение о деградации энергии в природных процессах; (3) полученное путем индукции положение о неизбежном переходе всякой изолированной системы в равновесие; (4) никем недоказанное положение о необратимости природных процессов преобразования форм движения и материи, а также тавтология «Энтропия возрастает во всех самопроизвольных процессах» [39, с.109-110].
Если кто-то утверждает, что вселенная стремится к равновесию в силу второго закона термодинамики, то ему следует знать, что в современной термодинамике положение: «изолированная макроскопическая система с течением времени приходит в состояние термодинамического равновесия» [40, с.17] не является следствием второго закона, а есть независимый постулат, который называется «общее начало термодинамики» [40, с.17; 41, с.16], «первый, или основной, постулат термодинамики» [40, с.17], «постулат о термодинамическом равновесии» [42, с.19]. Вывод о тепловой смерти вселенной есть результат распространения на всю вселенную общего, а не второго начала термодинамики (см. например [41, с.136; 43, с.134]).
Далее, авторы, которые «пугают» читателей наступлением во вселенной равновесия, подразумевают под равновесием всеобщую смерть. Это совершенно ошибочное представление, которое применимо только к чисто механическим явлениям, где равновесие является абсолютной противоположностью движения и означает отсутствие движения. Между тем, например, в химии, под химическим равновесием понимается не отсутствие химических превращений (химических реакций), а одновременное протекание противоположных реакций с равными скоростями, вследствие чего химическая система в целом остается неизменной.
Согласно философии диалектического материализма вечно одной и той же остается материя в целом, «Взятая в целом, материя не развивается…» [45, с.415], не изменяется. «Это, естественно, не только не отрицает, но, наоборот, предполагает, что в каждой конечной сфере ее существования… постоянно происходит действительное диалектическое развитие» [45, с.416]. Причем «преходящесть, временность, постоянное превращение, исчезновение конкретных форм материи обеспечивает вечность, абсолютность материи вообще» [46, с.49] 10 , подобно тому, как постоянное превращение, исчезновение всех возникающих молекул обеспечивает неизменность состава равновесной химической системы.
10 «Вся природа, начиная от мельчайших частиц ее до величайших тел, начиная от песчинок и кончая солнцами… находится в вечном возникновении и исчезновении, в непрерывном течении, в неустанном движении и изменении» [1, с.354]. В вечном круговороте «каждая конечная форма существований материи – безразлично, солнце или туманность, отдельное животное или животный вид, химическое соединение или разложение – одинаково преходяща и в котором (круговороте, – В.И.) ничто не вечно, кроме вечно изменяющейся, вечно движущейся материи и законов ее движения и изменения» [1, с.363-364].
На то обстоятельство, что равновесное состояние космоса не означает всеобщей смерти, обращал внимание К.А.Путилов [47, с.140-142]. Он писал, что когда изолированная ограниченная система – стакан воды – приходит в равновесие с максимальной энтропией, внутреннее движение в нем не прекращается. Молекулы воды находятся в вечном движении: перемещаются, вращаются, диссоциируют; в воде возникают флуктуации плотности…
К.А.Путилов писал: «С точки зрения термодинамики любое равновесное состояние возможно, если хотите, назвать состоянием «тепловой смерти вещества». Тем не менее, как нам хорошо известно, молекулы всегда находятся в движении, и вечно происходит смена событий микромира. Так и для мира в целом состояние супратермодинамического равновесия отнюдь не означало бы тепловой смерти в смысле прекращения движения и эволюции звезд. Напротив, гибель и рождение новых звезд при их соударениях – вечная жизнь космоса – являлись бы необходимой предпосылкой супратермодинамической равновесности мира, подобно тому, как аналогичные явления в микромире поддерживают макрофизическую равновесность» [47, с.142].
Многие авторы, формулируя термодинамический парадокс, ссылаются на закон возрастания энтропии. При этом, по-видимому даже не подозревают об обстоятельствах введения функции энтропии.
Макс Планк писал: «Опыт свидетельствует о том, что при всех процессах, происходящих в природе, по крайней мере, в неорганической природе, имеют место некоторые изменения, так что полное возвращение Вселенной к состоянию, которое было прежде, невозможно. Это приводит к следующему утверждению: существует функция, зависящая от состояния Вселенной в данный момент времени, значение которой вследствие происходящих самих собою в природе изменений всегда возрастает... Если мы назовем эту функцию энтропией, то тем самым мы одновременно в самом общем виде дадим определение этого понятия» [48, с.70].
Иначе говоря, согласно Планку, факт (а на деле гипотеза, – В.И.) необратимого изменения вселенной является основанием для введения энтропии – функции, являющейся мерой этого необратимого изменения. Соответственно, если кто-то ссылается на закон возрастания энтропии как основание для заключения о необратимой эволюции вселенной, то он совершает логическую ошибку предвосхищенного основания.
А если учесть, что «вопрос о физических основаниях закона монотонного возрастания энтропии остается... открытым» [49, с.48], что «…через 150 лет после того, как второй закон был сформулирован, он все еще представляет собой скорее программу, чем четко очерченную теорию в обычном смысле этого понятия» [50], что в термодинамике есть проблема доказательства существования энтропии (см. например [51, с.71-75; 52, с.317-378]), то при обсуждении судеб вселенной, на наш взгляд лучше воздерживаться от употребления понятия «энтропия».
Однако релятивистские космологи не только не знают об этих тонкостях, но и по-видимому, не желают о них знать. Об этом убедительно свидетельствует следующее рассуждение.
«…Второе начало термодинамики запрещает осциллирующую модель (модель, в которой вселенная то расширяется, то сжимается, – В.И.). В самом деле, энтропия Вселенной только растет (существует ли энтропия вселенной и каковы ее свойства – такой вопрос даже не возникает, – В.И.). Энтропия растет и в ходе расширения, и в ходе сжатия... (интересно, откуда известно, что энтропия растет при сжатии вселенной, – В.И.).
Для дальнейших выводов центральную роль играет предположение (именно предположение, – В.И.), что энтропия не уменьшается при прохождении через сингулярность (тем самым энтропия выступает в роли некоей бессмертной души, которая переселяется из одной вселенной в другую. Ведь сингулярность – это такое состояние, где радиус вселенной равен нулю, где, можно сказать, исчезает все: пространство, время, не говоря уже о веществе. А вот энтропия даже не уменьшается! – В.И.). Это предположение мы принимаем, даже не имея последовательной квантовой теории сингулярного состояния (соответственно, без всяких оснований 11 , – В.И.).
...В ОТО и в ньютоновской теории энтропия растет; сингулярное состояние, вероятно (! – В.И.), не должно нарушать этот общий закон, так же как и закон сохранения барионов. ...Удельная энтропия нашей Вселенной (на один барион) конечна. Отсюда следует, что Вселенная пережила в прошлом лишь конечное время существования, ибо в каждом цикле энтропия возрастает на конечную величину и при бесконечном числе циклов удельная энтропия была бы бесконечна» [4, с.700-701] (см. также [12, с.162, 13, с.133-140]).
Впоследствии, как об этом шла речь в первой части статьи, Я.Б.Зельдович стал утверждать, что закон сохранения барионного заряда может нарушаться [54] (чтобы «не мешать» возникновению вселенной из ничего). А вот энтропия при переходе через сингулярность должна сохраняться (или увеличиваться), – чтобы не допустить вечного существования вселенной 12 . Похоже, в современной космологии можно делать любые допущения, если на их основе получаются заключения об эволюции, конечности, возникновении вселенной.
11 Впрочем, в современной физике, когда речь заходит о применении термодинамики к космическим процессам, заключения можно делать не только не имея никаких оснований, но и на ложном основании. Вот цитата: «Если рассматривать солнечную систему как изолированную (что конечно весьма далеко от истины), то ее энтропия непрерывно увеличивается за счет излучения Солнца» [53, с.34]. Иначе говоря, чтобы получить заключение о возрастании энтропии солнечной системы, автор принимает, по его же словам, далекую от истины посылку. Руководствуясь такой логикой, можно доказать не только возрастание энтропии чего угодно, но и бытие Божие.
12 И это при том, что сомнение во всеобщности второго начала термодинамики высказывали многие известные ученые, среди которых С.Аррениус и В.Нернст, получившие Нобелевские премии за работы в области термодинамики. С.Аррениус писал, что поскольку из второго начала термодинамики следует вывод о том, что мир имеет начало, то «мы
должны подыскать такой случай, для которого положение Клаузиуса об энтропии не оправдывается» [55, с.164]. В.Нернст утверждал, что «всякая естественнонаучная теория Космоса в противоположность упомянутому выводу термодинамики должна исходить из допущения, что вселенная находится в стационарном состоянии» [56, с.7].
Таким образом, подобно рассмотренным выше фотометрическому и гравитационному парадоксам, термодинамический парадокс, на основе которого заключают, что вселенная не может быть вечной, получается при использовании ряда совершенно необоснованных посылок и игнорировании данных других наук (в данном случае – термодинамики).
Следует также учесть, что релятивистская космология, по словам ее сторонников, успешно разрешившая три парадокса классической космологии, сама впоследствии породила по меньшей мере двенадцать (!) парадоксов (см. например [14, 15]), среди которых совершенно нелепая проблема происхождения вселенной.
Подытоживая сказанное в данном разделе, можно заключить, что утверждение, будто существование парадоксов классической космологии заставляет отказаться от картины мира вечной, бесконечной, неизменной вселенной в пользу релятивистской космологии, есть плод воображения релятивистских космологов. Разумеется, диалектическим материалистам при обсуждении естественнонаучных проблем не следует обращать внимание на чье-то воображение.
В литературе часто встречаются утверждения, что из общей теории относительности (ОТО) следует, что вселенная не может быть стационарной, а должна расширяться или сжиматься или что из ОТО следует конечность вселенной. Поскольку истинные заключения из некоторых посылок получаются только при условиях истинности посылок и правильности вывода, необходимо рассмотреть два вопроса: (а) в какой мере можно считать ОТО истинной? (б) насколько обоснованными являются ссылки на ОТО при получении заключений об эволюции и конечности вселенной?
Первый вопрос у читателя, знакомого с научной и научно-популярной литературой, может вызвать удивление. Какие могут быть здесь сомнения, когда в сотнях книг и статей – научных и научно-популярных – об ОТО пишут как о величайшем достижении физики ХХ века, о ее замечательных подтверждениях в ходе наблюдений предсказанных ею трех классических релятивистских эффектах – обращении перигелия Меркурия, отклонения лучей света в поле тяготения Солнца и красном смещении спектральных линий в поле тяготения?
Вместо ответа на такого рода вопрос автор считает нужным сообщить следующее.
В 1970 г., спустя более чем полувека года после создания ОТО и ее применения к космологии, академик АН УССР А.З.Петров – специалист по ОТО – в предисловии к книге Л.Бриллюэна [57] писал: «Что же касается общей теории относительности, то вопреки довольно широко распространенному мнению могучее сооружение этой теории покоится на столь шатком фундаменте, что ее можно назвать колоссом на глиняных ногах. В самом деле, этот фундамент образован в настоящее время всего лишь двумя астрономическими наблюдениями (смещение перигелия Меркурия и отклонение светового луча при прохождении около диска Солнца) и одним наблюдением красного смещения в поле большой массы (которое может быть объяснено и без привлечения теории относительности)» [58, с.6]. И далее: «…Самым «горячим местом» в общей теории относительности сегодня является проблема ее экспериментального обоснования» [58, с.7]. Л.Бриллюэн в книге высказался более резко: «…Нет никаких экспериментальных фактов, подтверждающих громоздкую в математическом отношении теорию Эйнштейна» [57, с.82].
Это мнение позже по сути подтвердил известный специалист в области релятивистской теории гравитации К.Уилл: «…К 1960 г. можно было утверждать, что ОТО базируется на следующих эмпирических фактах: один тест средней точности (смещение перигелия Меркурия, точность около 1%), один тест низкой точности (отклонение света Солнцем, точность около 50%), один неубедительный тест, по существу тестом не являющийся (гравитационное красное смещение и космологические наблюдения, которые не позволяли сделать выбор между ОТО и стационарной теорией тяготения. Да еще различные альтернативные теории претендовали на достоверность» [28, с.15-16]. («К 1960 г. можно было насчитать не менее 25 таких альтернативных теорий» [28, с.15]).
Можно констатировать, в течение полувека релятивистская космология развивалась на основе теории, которая не имела серьезных опытных подтверждений 13 !
Спустя несколько лет положение изменилось. Вот что писал известный специалист в области релятивистской теории гравитации К.Уилл: «…В последние два десятилетия благодаря технической революции связь ОТО с экспериментом достигла беспрецедентной степени точности. При экспериментальной проверке рядовых предсказаний ОТО для солнечной системы обычной стала точность, равная долям процента (или даже лучше)» [28, с.9] (см. также [59, с.11-12; 60]).
Однако нельзя сказать, что после этого истинность ОТО была доказана окончательно. В начале 1980-х гг. появилась серия работ академика АН СССР А.А.Логунова и его сотрудников, где утверждалось, что ОТО является ложной теорией 14 , она не подтверждается опытными данными 15 , ее необходимо заменить разработанной указанными авторами так называемой релятивисткой теорией гравитации (РТГ). Эти работы подвергались критике, в частности со стороны академиков Я.Б.Зельдовича и В.Л.Гинзбурга.
Автор вовсе не намерен выступать судьей в споре академиков 16 . Но если кто-то ссылаясь на ОТО, делает заключение об искривлении пространства и конечности вселенной, то против этого можно привести слова А.А.Логунова: «…РТГ … однозначно приводит к предсказанию: Вселенная бесконечная и «плоская» [62, с.155].
13 И не применявшаяся нигде, кроме космологии, о чем писали, например, Я.Б.Зельдович и И.Д.Новиков: «Судьба общей теории относительности (ОТО) поистине драматична. Грандиозная по своему замыслу, необычайно единая и стройная, поразительный продукт индивидуального творчества гения, эта теория до последнего времени с трудом находит себе область применения к реально наблюдаемым явлениям» [65, с.18]. «До недавнего времени конкретная астрофизика обходилась без ОТО. В качестве характерных примеров можно указать на два классических труда – Чандрасекара… и Шварцшильда.., где вообще ОТО даже не упоминается» [65, с.23]. «Единственной (до недавнего времени), но весьма важной областью применения ОТО была космология» [65, с.21].
Неясно, правда, нужна ли была в космологии ОТО. Ведь, как написал позже И.Д.Новиков, «в сравнительно малых участках, меньше примерно десяти миллиардов парсек (что в несколько раз больше наблюдаемой части вселенной. – В.И.), можно пользоваться ньютоновской теорией для решения космологических задач» [61, с.71].
14 «…Принятие концепции ОТО ведет к отказу от ряда фундаментальных физических принципов, лежащих в основе физики. Во-первых, это отказ от законов сохранения энергии-импульса и момента количества движения вещества и гравитационного поля вместе взятых. Во-вторых, отказ от представления гравитационного поля как классического поля типа Фарадея – Максвелла, обладающего плотностью энергии-импульса... » [61, с.41].
15 «Детальный анализ показывает неоднозначность предсказаний ОТО для гравитационных эффектов в Солнечной системе, причем для одних эффектов произвол возникает в членах первого порядка по гравитационной постоянной G, а для других – в членах второго порядка» [61, с.46].
«ОТО не только логически противоречива с точки зрения физики, но и прямо противоречит экспериментальным данным о равенстве инертной и гравитационной масс» [62, с.29].
«Из ОТО в принципе не следует, что двойная система теряет энергию из-за гравитационного излучения» [62, с.9-10].
16 Нельзя, однако, не отметить, чрезмерное усердие – то, которое «порой превозмогает и рассудок» – защитников ОТО.
«Релятивистские эффекты ОТО надежно измерены не только в Солнечной системе, но и за ее пределами – по движению радиопульсара PSR 1913+16, входящего в двойную звездную систему» [63, с.518] (см. также [17, с.121]). Это утверждение является ошибочным. Для выполнения соответствующего расчета не достает знания масс звезд, входящих в эту систему (см. например [60, с.232]).
«Небесная механика Солнечной системы доказывает правильность ОТО…» [64, с.560]. Написанные в 1980 г., эти слова не отвечали действительности. В 1970-е гг. при составлении астрономических ежегодников пользовались теориями С.Ньюкома и Леверрье, о чем говорилось выше. Действительное значение ОТО для небесной механики в те годы хорошо иллюстрирует следующий пример. В справочном руководстве по небесной механике параграф «Релятивистские поправки» занимает полстраницы (из 864-х) в части, которая называется «Движение искусственных спутников Земли». В этом параграфе сказано: «Релятивистские поправки весьма малы и едва ли их можно обнаружить из наблюдений» [37, с.631].
Следует заметить, что сегодня ОТО уже применяется в небесной механике. «…С 1985 г. основные астрономические ежегодники, в которых публикуются эфемериды (данные для наблюдений небесных тел), перешли на релятивистскую основу. В таких ежегодниках координаты больших планет и Луны вычисляются по релятивистским теориям движения этих тел, а для расчета видимых координат звезд на небесной сфере употребляются алгоритмы, учитывающие релятивистские законы» [66, с.89].
Однако это тоже не является гарантией истинности ОТО. Дело в том, что релятивистские поправки к классическим теориям настолько незначительны, что нет никакой гарантии в том, что их нельзя получить из теорий, в которых предполагается конечная скорость распространения гравитации (намного превышающая скорость света) и, убывание силы притяжения быстрее, чем по закону тяготения Ньютона. Например, дополнив закон тяготения Ньютона возмущающей силой, имеющей тангенциальную и радиальную составляющие, при определенных значениях параметров, входящих в формулу, можно получить такое же предсказание для вращения перигелия Меркурия, которое дает ОТО (см. например [67, с.301-302]).
Кстати, что небесная механика не одно десятилетие являлась убедительно демонстрировала ошибочность одного из основополагающих положений теории относительности, а именно – о том, что скорость света является предельной для физических взаимодействий. В небесной механике гравитации приписывается бесконечно большая скорость распространения, что релятивисты рассматривают как серьезный порок ньютоновской теории тяготения (см. например [9, с.57, 68, с.30]). Между тем, во-первых, этот «порок» подтверждался практикой небесной механики. А во-вторых, серьезные авторы никогда не утверждали, что скорость тяготения бесконечна.
К примеру, Лаплас писал: «Мгновенно ли передается притяжение от одного тела к другому? Продолжительность его передачи, если бы она была для нас ощутима, обнаружилась бы главным образом в вековом ускорении движения Луны. Я предполагал таким способом объяснить наблюдаемое ускорение этого движения и нашел, что удовлетворить, наблюдениям можно, лишь приписав силам притяжения скорость, в 7000000 раз большую скорости светового луча. Так как причина векового уравнения Луны в настоящее время хорошо известна, мы можем утверждать, что тяготение передается, по крайней мере, в 50000000 раз быстрее света. Поэтому, не боясь внести заметную ошибку, можно считать его распространение мгновенным» [31, с.309] (см. там же с.224]).
«Вывод Лапласа подтвержден Тиссераном и другими теоретиками. В 1834 г. Леман-Фильес решил тот же вопрос несколько иначе: он принимал во внимание поступательное движение Солнца. Низший предел скорости Т. получился иной, но по-прежнему превышающий всякое представление» [35, с.384-385]».
«Так как скорость света составляет 300 000 км/с, то по Лапласу минимальная скорость тяготения близка к 15-1012 км/с. Хотя впоследствии и оказалось, что истинная теоретическая величина векового ускорения Луны вдвое меньше, чем ее нашел Лаплас, к его словам о скорости распространения тяготения нельзя прибавить ничего более определенного» [69].
Впрочем, даже если истинной окажется не РТГ, а ОТО, то для интересующего нас вопроса – об обоснованности положений релятивистской космологии о конечности и эволюции вселенной – это не имеет особого значения.
Во-первых: «Наличие же кривизны пространства нельзя считать доказанным, хотя оно весьма вероятно, если учитывать подтверждение других выводов релятивистской космологии» [28, с.257]. Соответственно, нет искривления, значит нет никаких оснований для заключений о конечности вселенной.
Во-вторых: «Теория «Большого взрыва», или, иначе говоря теория горячей Вселенной, не объясняет расширения. В эту теорию расширение заложено изначально (слышали: не следует из ОТО, а заложено изначально! – В.И.). Как выражаются теоретики, заложено «руками», путем произвольного задания начальных условий. На вопросы, почему Вселенная расширяется, почему галактики разлетаются в настоящее время, ответ состоит в том, что уже в первую секунду (а может быть, и раньше) существовало начальное распределение скоростей, соответствующее разлету» [7, с.67-68].
Таким образом, из ОТО вывод об эволюции вселенной не следует. Заключение о конечности вселенной можно получить, используя ОТО, но нет фактов, на которых его можно основать. Соответственно, можно не обращать внимания ни какие выводы, касающиеся вселенной в целом, если их обосновывают ссылкой на ОТО.
Одним из аргументов в пользу эволюции вселенной в целом, как говорилось выше, ряд авторов называет эволюцию радиоисточников: с увеличением расстояния число квазаров в равных объемах пространства возрастает, соответственно, в прошлом квазаров было больше (см. например, [4, с.15, с.105; 9, с.77; 16, с.512-514; 22, с.318-319]).
Однако спустя некоторое время этот вывод признали несостоятельным – было показано, что квазары распределены в пространстве достаточно равномерно [70, с.107-108].
«В первые годы исследований квазаров создалось впечатление, что красные смещения линий поглощения у квазаров слишком часто имеют значения, близкие к 1,95» [70, с.99], что рассматривалось «как свидетельство в пользу одной из моделей расширяющейся Вселенной по Леметру, согласно которой в некоторую эпоху (соответствующую z=1,95) происходит замедление расширения. Однако дальнейшие исследования показали, что «наблюдаемое группирование красных смещений поглощения квазаров у значения 1,95 было результатом наблюдательной селекции» [70, с.99] (см. также [71, с.98-99]).
Таким образом, все аргументы в пользу эволюции вселенной, связанные с подсчетом числа радиоисточников (плотности радиоисточников), сегодня отпали.
Но, может, параметры галактик и квазаров обнаруживают какие-то тенденции к изменению по мере роста расстояния? С помощью современных телескопов астрономы наблюдают галактики и квазары, находящиеся на расстоянии миллиардов световых лет (тысяч мегапарсек). Соответственно, мы видим эти объекты такими, какими они были несколько миллиардов лет назад. Согласно релятивистской космологии, галактики и квазары возникли примерно 12 млрд. лет назад. Можно предположить, что за время, сопоставимое с возрастом вселенной их параметры хотя бы в какой-то мере изменились, соответственно, можно получить прямое доказательство эволюции вселенной, обнаружив какую-то тенденцию в изменении параметров космологических объектов по мере их удаления.
Такие исследования неоднократно предпринимались. Некоторые авторы делали вывод об эволюционных эффектах, основываясь на измерениях углового размера галактик или их спектров [71, с.97-98], однако другие эти выводы опровергали [там же].
Одно из недавних исследований было выполнено на обширнейшем наблюдательном материале В.С.Троицким с сотрудниками. Кратко результаты изложены в докладе [72]. Были получены эмпирические зависимости от красного смещения z видимой светимости m и углового размера q галактик. На основе полученных зависимостей сделан вывод о независимости «средних величин светимости, размеров, формы спектров галактик и квазаров, а также дисперсии указанных величин от места объекта в пространстве Метагалактики» [72, с.704]. Автор делает вывод: «Статистическая однородность характеристик галактик в пространстве Вселенной свидетельствует о значительном ее возрасте, который по крайней мере, на порядок должен превышать возраст галактик, оцениваемый в 15-20 млрд. лет» [72, с.704]. Соответственно, по мнению В.С.Троицкого, возраст вселенной, по крайне мере, на порядок больше, того, который устанавливает релятивистская космология.
Если вселенная в целом изменяется, то можно предположить, что изменяются физические постоянные – константы, которые характеризуют те или иные физические взаимодействия. Что же пишут об изменении физических констант?
Долгое время об изменении гравитационной постоянной G было известно только то, что относительная скорость этого изменение не превышает 10–10 в год [73, с.170], т.е. 100% за 10 млрд. лет. В 1983 для этой величины получено значение (0,2+–0,4)∙10–11 лет–1 [73, с.170], т.е. (2+–4)% за 10 млрд. лет. Наконец, в 1996 г. получено новое ограничение на скорость изменения гравитационной постоянной: (–0,6+–2)∙10–12 в год [74], т.е. (–0,6+–2)% за 10 млрд. лет. Можно заключить, что исследования подтверждают неизменность гравитационной постоянной.
То же самое можно сказать и о других физических постоянных. В 1993 г. для относительного изменения константы, которая называется «постоянная тонкой структуры» и относительного изменения отношения массы электрона к массе протона получены значения: не более 0,2% за 10-15 млрд. лет [75, с.113]. В 1995 г. для скорости относительного изменения постоянной тонкой структуры получена оценка (–4,6+–4,2).10–14 в год, а для скорости относительного изменения отношения массы электрона к массе протона получено (–7,6...9,7).10–14 в год1 [76], соответственно: не более 0,05% и не более 0,1% за 10 млрд. лет. Наконец, в 2001 г. сообщалось о возможном увеличении постоянной тонкой структуры на 0,001% за 6 млрд. лет [77]. Таким образом, чем больше исследуют изменяемость физических постоянных, тем больше подтверждают их неизменность.
Некоторые авторы анализировали безразмерные отношения физических констант, и на основе этого анализа сделали заключение о постоянстве констант (см. например [71, с.100-108; 78, с.827; 79]).
Многие авторы в качестве решающего аргумента в пользу «горячего начала» вселенной, соответственно, ее эволюции в целом, называют существование микроволнового фона радиоизлучения («реликтового излучения»).
«…Как было подчеркнуто Я.Б.Зельдовичем и И.Д.Новиковым, «теория горячей Вселенной как теория огромного этапа эволюции Вселенной в наше время установлена окончательно. Решающим аргументом является существование и свойства реликтового излучения» [17, с.208] (см. также например [22, с.319]).
Но вот что пишет В.С.Троицкий: «Согласно полученным результатам Вселенная представляется практически неограниченной системой галактик. Это позволяет объяснить наблюдаемое фоновое СВЧ-излучение суммарным тепловым излучением звезд в радио- и оптическом диапазоне волн… Расчет Тф (температуры фонового СВЧ-излучения, – В.И.) при использовании хорошо известных параметров галактик и звезд главной последовательности дает наблюдаемую фоновую температуру, которая формируется в основном излучением звезд по закону Рэлея-Джинса на дистанции до 60000 Мпк… Полученный результат позволяет дать оценку мелкомасштабных флуктуаций дельтаТф/Тф = 3.10–5, которая согласуется с наблюдениями…» [72, с.706]. Соответственно, решающий, по словам многих космологов, довод в пользу «горячего начала» вселенной оказывается доводом в пользу теории вечной и бесконечной вселенной.
Еще один довод, которым релятивисты обосновывают эволюцию вселенной (и «горячее» начало) – наблюдаемое во вселенной соотношение водорода и гелия, равное 70:30 (по массе) (см. например [12, с.110-125]). Однако во-первых, точность определения содержания элементов в звездах невысока, во-вторых, при уточнении содержания элементов в космическом веществе согласие с теорией ухудшилось (см. например [20, с.458; 80, с.277-278]), а в третьих, существующая теория не всегда объясняет содержание других элементов (см. например [81]). Соответственно, этот аргумент не является бесспорным и не может иметь решающего значения.
Мы рассмотрели почти все аргументы в пользу эволюции и конечности вселенной, которые встречаются в работах по космологии и убедились, что они являются либо несостоятельными, либо крайне сомнительными. Переходим теперь к рассмотрению знаменитого красного смещения.
Вкратце об открытии красного смещения. Измеряя спектры звезд, астрономы обнаружили, что известные линии в этих спектрах иногда смещены от тех значений, которые имеются для земных измерений. По смещению этих линий полагая, что оно обусловлено эффектом Доплера определяют лучевые скорости звезд. В 1912 г. американский астроном Слайфер на основе измерения спектров спиральных туманностей начал определять их лучевые скорости. При этом обнаружилось, что почти все эти туманности удаляются от земного наблюдателя, линии смещены с сторону больших длин волн, – отсюда и название «красное смещение». Обнаружилось также, что лучевые скорости туманностей в 10-100 раз превышаю лучевые скорости звезд. Наконец, начав более-менее надежно определять расстояния до галактик, Э.Хаббл установил, что лучевые скорости галактик пропорциональны расстоянию:
v = Hr (2).
Эту зависимость сейчас называют законом Хаббла. (Об истории открытия красного смещения и закона красного довольно подробно написано в [82-84].)
Трудно переоценить значение для релятивистской космологии наблюдения красного смещения в спектрах далеких галактик (и квазаров). С одной стороны, все рассуждения об эволюции, расширении, возникновении вселенной начинаются с утверждения: вселенная расширяется. С другой стороны, «основное наблюдательное доказательство нестационарности (расширения) Вселенной заключается в красном смещении спектральных линий, испуcкаемых далекими объектами» [11, с.374]. Осознавая это обстоятельство, сторонники релятивистской космологии представляют дело так, будто оно (доказательство) является совершенно бесспорным. Как правило, такие утверждения произносятся категоричным тоном 17, что избавляет их авторов от необходимости как-то аргументировать. Встречаются, однако, и «доказательства».
17 «Задается вопрос, возможно ли какое-нибудь другое объяснение красного смещения помимо доплеровского. Нет, невозможно. Во всяком случае, пока не было предложено никакого другого правдоподобного истолкования» [85, с.575-576 ] (В.А.Амбарцумян).
«Как известно, большинство астрономов, и в частности, подавляющее большинство астрофизиков-теоретиков, считает доплеровский характер красного смещения в спектрах галактик установленным окончательно. Такого же мнения придерживаются и члены редколлегии настоящего журнала» (примечание редколлегии к статье [86, с.283]).
«Концепция расширяющейся вселенной встречается с различного рода нападками, обзор которых занял бы здесь слишком много места. В попытках опровергнуть эту концепцию используют даже такие надуманные аргументы, как «старение» фотонов за то долгое время, пока они доходят до нас» [87, с.184].
К примеру Я.Б.Зельдович писал: «Время от времени высказываются более или менее туманные идеи о «старении» квантов, о каком-то механизме потери энергии квантами, при котором потерянная доля энергии увеличивается по мере увеличения пройденного квантом пути» [11, с.375]. Против таких воззрений он выдвигает, по его словам, «три весьма веских довода» , из которых первые два являются доводами против двух совершенно определенных механизмов этого «старения»: потери энергии квантами при их столкновении с частицами межгалактического вещества и распад квантов с отдачей энергии какой-то частице, что разумеется, не исключает возможности иных механизмов «старения». Третий довод выглядит примерно так: поскольку время жизни мезонов зависит от их скорости, следовательно, от их энергии, то особенно быстро должны распадаться кванты радиоволн (как имеющие меньшую по сравнению с квантами света энергию) – это следует из Лоренц-преобразований. А это не наблюдается: «красное смещение, измеренное для данного объекта в различных участках спектра, в точности одинаково» [11, с.376]. По этому поводу хотелось бы спросить: почему зависимость времени жизни частиц от скорости должна распространяться на фотоны, скорость которых в вакууме постоянна, как утверждает теория относительности, и почему в химических реакциях разложения распад происходит быстрее в случае повышения средней энергии молекул, т.е. температуры вещества?
Между тем, гипотезы, объясняющие красное смещение «старением» фотонов без привлечения представлений о расширении вселенной высказывались неоднократно многими физиками и астрономами: А.А.Белопольским [88, с.268-273], Ф.Цвикки, Л. де Бройлем, Э.Шрёдингером, П.Н.Кропоткиным (см. [71, 89]), А.Ф.Богородским [90], С.И.Тетельбаумом [91], М.С.Эйгенсоном [80], А.Киппером [86, 92].
Известные астрономы, в том числе и сам Э.Хаббл искали критерии, на основе которых можно было определить, чем обусловлено красное смещение: расширением вселенной или «старением» квантов. После проведения соответствующих исследований в 1936-1937 гг. Э.Хаббл пришел к заключению, что красное смещение обусловлено «старением» света (см. [80, с.47-48; 93, с.162-165; 94, с.126-127]), о чем релятивистские космологи сегодня не любят вспоминать. Однако впоследствии астрономы пришли к выводу, что заключение о старении квантов неубедительно (см. например [80, с.48]).
В обзоре [95] приводится классификация гипотез о красном смещении в спектрах галактик, причем называют 5 родов гипотез, с помощью которых можно объяснить красное смещение без предположения о расширении Метагалактики. Среди них – поглощение излучения, гравитационное взаимодействие фотона, взаимодействие фотона с другими частицами. К этой классификации дают следующий комментарий: «Вникая в эту чисто условную классификацию, мы видим, что в недопплеровских объяснениях красного смещения происходит все большая конкретизация механизма взаимодействия фотона с другими частицами и возрастание роли предложений о структуре самого фотона и его эволюции.
Отметим также, что изложенные здесь гипотезы еще требуют большого критического разбора и поисков возможных путей их экспериментальной проверки, но нам представляется, что все же необходимо различать два явления: строение и эволюцию Метагалактики и структуру и эволюцию фотона. Связаны ли они вместе в явлении космологического красного смещения или нет, этого мы еще пока не знаем» [95, с.29].
Таким образом, в отличие от релятивистских космологов, которые решили для себя проблему раз и навсегда, не имея для ее решения достаточных оснований, астрономы не делали поспешных выводов.
По нашему мнению, сегодня уже можно утверждать определенно, что красное смещение не связано с расширением вселенной. На основе обработки обширных результатов наблюдений В.С.Троицким с сотрудниками получено что «зависимость расстояний до галактик выражается не законом Хаббла (R=R0z), а законом R(z)=R0√z (или R(z)=R0z0,55) 18 [72, с.706]. А ведь важнейший релятивистских космологов в пользу объяснения красного смещения «разбеганием» галактик являлась пропорциональность красного смещения расстоянию. По мнению В.С.Троицкого, полученную зависимость, можно объяснить гравитационным торможением фотонов, которое следует из классической физики. Сообщается также, что эта зависимость согласуется с последними результатами других авторов. Тем самым взрываются последние основания релятивистской космологии.
18 Заметим, что за два десятилетия до этого астрономы писали: «…Пропорциональность z от r еще далеко не доказана из-за отсутствия надежных определений расстояний и наличия некоторой неизотропности в значении z по всему небу» [М-23, с.13]. При том, что космологи заявляли о точной пропорциональности.
… Недавно академик В.Л.Гинзбург, написал, что такие авторы, как Ф.Хойль и Г.Бербидж (редактор очень авторитетного издания «Annual Review of Astronomy and Astrophysics») «отрицают космологию «большого взрыва»… и утверждают, что существует значительное некосмологическое красное смещение в спектрах галактик… В отношении «большого взрыва» я как-то не могу усмотреть веских оснований для соответствующей критики, но в вопросе о красном смещении все ссылки в [68] делаются на наблюдательные данные. Судить об этих данных не могу, как и об обоснованности их отрицания или, точнее, возможности не считать убедительными. Хотелось бы, чтобы в этом вопросе была достигнута полная ясность» [96, с.218].
Если уж пошатнулась уверенность в истинности теории расширения вселенной В.Л.Гинзбурга, который более полувека выступал с пропагандой релятивистской космологии, то, похоже, с обоснованием этой теории дело обстоит совсем плохо.
Список литературы
1. Энгельс Ф. Диалектика природы. – Маркс К., Энгельс Ф. Соч. 2-е изд. Т. 20, с. 343-626.
2.Энгельс Ф. Анти-Дюринг // Маркс К. Энгельс Ф. Соч., 2-е изд. Т. 20. М., с. 5-342.
3. Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм // Полн. собр. соч. Т.18.
4. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М., Наука. 1975. 736 с. (С.689)
5. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Релятивистская астрофизика. М., Наука. 1967. 656 с.
6. Зельдович Я.Б. Современная космология / Природа. 1983. №9. С.11-24
7. Зельдович Я.Б. Почему расширяется Вселенная / Природа. 1984. №2. С.66-71
8.Зельманов А.Л. Космология // В кн.: Развитие астрономии в СССР. 1917-1967 гг. М., Наука. 1976. С.320-390
9. Гинзбург В.Л. Как устроена Вселенная и как она развивается во времени // В кн.: Гинзбург В.Л. Современная астрофизика. М., Наука. 1970. С.46-110.
10. Зельдович Я.Б. Проблемы современной физики и астрономия / Успехи физических наук. 1962. Т.78. Вып. 4. С.549-578
11. Зельдович Я.Б. Теория расширяющейся Вселенной, созданная А.А.Фридманом / Успехи физических наук. 1963. Т.80. Вып. 3. С.357-390
12.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. 3-е изд., перераб. и доп. М., Наука. 1990. 192 с.
13.Новиков И.Д. Как взорвалась Вселенная. М., Наука. 1988. 176 с. (Б-чка «Квант». Вып. 68)
14.Линде А. Раздувающаяся Вселенная / Успехи физических наук. 1984. Т.144. Вып. 2. С.177-214
15.Линде А.Д. Физика элементарных частиц и инфляционная космология. М., Наука. 1990. 280 с.
16.Климишин И.А. Астрономия наших дней. 3-е изд., перераб. и доп. М., Наука. 1986. 560 с.
17.Климишин И.А. Релятивистская астрономия. 2-е изд., перераб. и доп. М., Наука. 1989. 288 с.
18. Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. М., Энергоиздат. 1981. 209 с.
19. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М., Наука. 1965. 592 с.
20. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Наука. 1971. 616 с.
21. Пиблс П. Современная космология. М. Мир. 1975. 310 с.
22.Силк Дж. Большой взрыв. Рождение и эволюция Вселенной. М., Мир. 1982. 391 с.
23. Физический энциклопедический словарь. М., Советская энциклопедия. 1962. 608 с.
24.Физика космоса. Маленькая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. 1976. 655 с.
25. Шама Д. Современная космология. М., Мир. 1973. 254 с.
26. Физический энциклопедический словарь. М., Советская энциклопедия. 1984. 944 с.
27.Наан Г.И. Космология // БСЭ, 3-е изд. М., Советская энциклопедия. 1973. Т.13. С.256-258.
28.Уилл К. Теория и эксперимент в гравитационной физике. М., Энергоатомиздат. 1985. 296 с.
29. Эйнштейн А. О космологической проблеме // В кн.: Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т.II. М., Наука. 1966. С.597-613.
30. Эйнштейн А. О специальной и общей теории относительности (Общедоступное изложение) // В кн.: Эйнштейн А. Собрание научных трудов. Т.I. М., Наука. 1965. С.530-600
31.Лаплас П.С. Изложение системы мира. Л., Наука. 1982. 376 с.
32. Климишин І.А. Астрономія. Львів. Світ. 1994. 384 с.
33.Субботин М.Ф. Введение в теоретическую астрономию. М., Наука. 1968. 800 с.
34.Роузвер Н.Т. Перигелий Меркурия. От Леверье до Эйнштейна. М., Мир. 1985. 246 с.
35.Тяготение // Энциклопедический словарь Ф.А.Брокгауза и И.А.Ефрона. Т.67. 1902. С.379-387.
36. Ацюковский В.А. Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире. М., Энергоатомиздат. 1990. 280 с.
37. Справочное руководство по небесной механика и астродинамике / Абалакин В.К., Аксенов Е.П., Гребеников Е.А. и др. Изд. 2-е, доп. и перераб. М., Наука. 1976. 864 с.
38.Абалакин В.К. Основы эфемеридной астрономии. М., Наука. 1979. 448 с.
39.Игнатович В.Н. Основанный на старых идеях Фридриха Энгельса новый взгляд на проблему тепловой смерти вселенной / Марксизм и современность. 1997. №3. С.66-71, 1998. №1. С.102-112.
40. Базаров И.П. Термодинамика. 4-е изд., перераб. и доп., Высш.школа. 1991. 376 с.
41.Сивухин Д.В. Общий курс физики. Теплота и молекулярная физика. Изд. 2-е, исправленное. М.: Наука. 1979. 552 с.
42. Воронин Г.Ф. Основы термодинамики. М., Изд-во Моск. ун-та. 1987. 192 с.
43. Леонтович М.А. Введение в термодинамику. Изд. 2-е, испр. М.-Л., 1952. 200 с.
44. Вейник А.И. Термодинамика. Изд. 3-е, перераб. и доп., Минск. Вышейшая школа. 1968. 463 с.
45. Ильенков Э.В. Космология духа / В кн.: Ильенков Э.В. Философия и культура. М., Политиздат. 1991. С.415-437
46.Босенко В.А. Всеобщая теория развития. Киев. 2001. 470 с.
48. Планк М. О принципе возрастания энтропии // В кн.: Планк М. Избранные труды. М., Наука. 1975 С.9-101
49.Ландау Л.Д., Лифшиц М.А. Статистическая физика. Ч.1. М., Наука. 1976. 584 с. (Теоретическая физика. Т. V)
50. Пригожин И. Время структура и флуктуации (Нобелевская лекция по химии 1977 года) / Успехи физических наук. 1980. Т. 131. Вып.2. С.187-188.
51. Исаев С.И. Курс химической термодинамики. 2-е изд., перераб. и доп. М., Высш. школа. 1986. 272 с.
52. Гухман А.А. Об основаниях термодинамики. М., Энергоатомиздат. 1986. 384 с.
53. Волькенштейн М.В. Молекулы и жизнь. Введение в молекулярную биофизику. М., Наука. 1965. 504 с.
54. Зельдович Я.Б. Возможно ли образование Вселенной «из ничего» / Природа. 1988. №4. С.16-26
55. Аррениус С. Образование миров. Одесса. Mathesis. 1908. IV, 199 с.
56. Нернст В. Мироздание в свете новых исследований. М.-П г., Госиздат. 1923. 59 с.
57. Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. М., Мир. 1972. 142 с.
58. Петров А.З. Предисловие редактора перевода. В кн.: Бриллюэн Л. Новый взгляд на теорию относительности. М., Мир. 1972. С.5-10
59.Уилл К.М. Теория гравитации и эксперимент // В кн.: Общая теория относительности. М., Мир. 1983. С.11-86
60. Шапиро И. Экспериментальная проверка общей теории относительности // В кн.: Астрофизика, кванты, и теория относительности. М., Мир. 1982. С.215-240
61. Логунов А.А. Релятивистская теория гравитации. Природа. 1987. №1. С.36-47
62. Логунов А.А., Мествиришвили М.А. Релятивистская теория гравитации. М., Наука. 1989. 304 с.
63. Зельдович Я.Б., Грищук Л.П. Общая теория относительности верна! / Успехи физических наук. 1988. Т.155. Вып. 3. С. 517-527
64. Долгов А.Д., Зельдович Я.Б. Космология и элементарные частицы / Успехи физических наук. 1980. Т.130. Вып. 3. С.559-614
65. Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Общая теория относительности и астрофизика // В кн.: Эйнштейновский сборник, 1966. М., Наука. 1966. С.18-120
65.Лейзер Д. Создавая картину Вселенной. М., Мир. 1988. 324 с.
66. Брумберг В.А. Обсуждаются проблемы релятивистской небесной механики. Вестник Академии наук СССР. 1986. № 1. С.89-93
67. Арзелье А. Исторические и библиографические заметки // В кн.: Эйнштейновский сборник, 1973. М. Наука. 1974. С.267-359.
68. Богородский А.Ф. Всемирное тяготение. Киев. Наукова думка. 1971. 352 с.
69. Воронцов-Вельяминов Б.А. Лаплас. 2-е изд., доп. И перераб. М., Наука. 1985. 288 с.
70.Товмасян Г.М. Внегалактические источники радиоизлучения. М.: Наука. 1986. 240 с.
71. Кропоткин П.Н. Космологическое красное смещение в стационарной Вселенной // В сб.: Физические аспекты современной астрономии. Л., АН СССР ВАГО ГАО. 1985. С.94-120
72. Троицкий В.С. Экспериментальные свидетельства против космологии Большого взрыва / Успехи физических наук. 1995. Т.165. №6. С.703-707
73. Гинзбург В.Л. О физике и астрофизике: Статьи и выступления. М., Наука. 1985. 400 с.
74. Изменение гравитационной постоянной со временем (Новости физики в сети Internet) / Успехи физических наук. 1996. Т.166. №8. С.918
75. Варшалович Д.А., Левшаков Г.А., Потехин А.Ю. Проверка неизменности фундаментальных констант за космологическое время / Успехи физических наук. 1993. Т.163. №7. С.111-113
76. Изменяются ли физические константы со временем? (Новости физики в сети Internet) / Успехи физических наук. 1995. Т.165. №8. С.974.
77. Возможное изменение постоянной тонкой структуры / Успехи физических наук. 2001. Т.171. №9. С.1004
78. Кропоткин П.Н. Космологическое красное смещение в стационарной Вселенной Зеелигера-Эйнштейна / Доклады АН СССР. 1988. Т. 298. №4. С.827- 829
79. Кропоткин П.Н. Соотношение мировых физических констант и расширение Вселенной / Доклады АН СССР. 1971. Т. 198. №4. С.798- 800
80. Эйгенсон М.С. Внегалактическая астрономия. М., ГИФМЛ. 1960. 414 с.
81. «Большой взрыв» под вопросом / Природа. 1993. №6.
81. Бронштэн В.А. Гипотезы о звездах и Вселенной. М., Наука. 1974. 384 с.
82. Шаров А.С., Новиков И.Д. Человек. открывший взрыв Вселенной: Жизнь и труд Эдвина Хаббла. М., Наука. 1989. 208 с.
85. Философские проблемы современного естествознания. Труды всесоюзного совещания по философским вопросам естествознания. М., Изд. АН СССР. 1959. 664 с.
86. Киппер А.Я. О сущности космологического красного смещения / Астрофизика. 1974. Т.10. Вып.2. С.283-293
87. Шмутцер Э. Теория относительности – современное представление. Путь к единству физики. М., Мир. 1981. 232 с.
88. Белопольский А.А. Астрономические труды. М., ГИТТЛ. 1954. 320 с.
89. Кропоткин П.Н. Космологическое красное смещение в стационарной Вселенной Зеелигера-Эйнштейна / Доклады АН СССР. 1988. Т. 298. №4. С.827- 829
90. Богородский А.Ф. К вопросу о природе красного смещения в спектрах внегалактических туманностей. Циркуляр Главной астрономической обсерватории в Пулкове. №29. М.-Л., 1940. С.5-17
91. Тетельбаум С.І. До питання про інтенсивність та спектральний склад метагалактичного випромінювання / Доповіді Академії наук Української РСР. 1955. №1. С.57-62
92. Киппер А. Старение и конечное время жизни фотона в космологическом пространстве. Таллин. Валгус. 1981. 60 с.
93. Львов В.Е. На фронте космологии / Под Знаменем Марксизма. 1938. №7. С.137-167
94. Петров В. Некоторые вопросы космологии / Под Знаменем Марксизма. 1940. №7. С.113-128.
95. Мельников О.А., Попов В.С., Калиняк А.А. Недопплеровское объяснение красного смещения в спектрах далеких галактик // В сб.: Некоторые вопросы физики космоса. М., Изд. ВАГО. 1974. 204 с.
96.Гинзбург В.Л. О некоторых успехах физики и астрономии за последних три года / Успехи физических наук. 2002. Т.172. Вып. 2. С.213-219.