Вселенная состоит из барионной материи
Л. М. Топтунова
«Существование темной материи было постулировано в 1930-е годы шведским астрономом Фрицем Цвикки для объяснения недостатка во Вселенной массы -- видимых галактик «не хватало» для того, чтобы небесные тела вели себя так, как наблюдают астрономы». Слово «видимых» выделено мной. А из чего, собственно, следует, что все галактики должны быть для нас видимы? И ещё один вопрос: если галактика для нас видима, то всё ли, что имеется в этой галактике, мы сумеем увидеть? Вот на эти два вопроса я и буду отвечать далее в этой статье.
Итак, повторяю оба вопроса ещё раз более чётко:
1. Все ли галактики, как далёкие, так и близкие, видны в оптическом диапазоне излучения?
2. Если галактика видна в оптическом диапазоне излучения, то не ускользает ли от фиксации приборами наблюдателей часть материи, принадлежащей галактике? Здесь сразу нужно подчеркнуть, что речь идёт не о гипотетической тёмной материи, а об обычной барионной материи, из которой состоит наша земля и мы с вами.
На первый вопрос отвечает кандидат физико-математических наук В.С. Лебедев, сотрудник Специальной Астрономической Обсерватории РАН (Нижний Архыз). К сожалению, ссылку на источник текста дать не могу, так как это из личной переписки. В 1990 году в г. Самаре состоялся 1-й Всесоюзный семинар «Новые идеи и альтернативные взгляды в космологии». Семинар продолжался ещё два года в 1991 и 1992 годах, затем прекратил свою деятельность. Но между участниками семинара остались профессиональные связи, поддерживаемые перепиской. В моей личной переписке сохранилось обсуждение вопроса о механизме возникновения новых галактик на современном этапе существования Вселенной. При написании данной статьи я ещё раз обратилась к В.С. Лебедеву, и он опять подтвердил сказанное им ранее. Вот его точка зрения.
«Нельзя сказать, что первично - газ или звезды. Но и то, и другое концентрируется под действием гравитации в агрегаты, которые называют галактиками. В природе происходит круговорот вещества: газ - звезды - газ.... Функция звездообразования такова, что образуется много маломассивных (< 0.5 М?, М? - масса Солнца) и поэтому долгоживущих звезд (коричневых и черных карликов). Более массивные звезды эволюционируют с потерей массы и превращаются в белые карлики (при начальной массе менее 8 М?) и в нейтронные звезды (при начальной массе более 8 М?). Выброшенный звездами газ добавляется к остаткам газа от предыдущего цикла звездообразования и идет на образование звезд следующего поколения. Но рано или поздно этот процесс заканчивается, и такая галактика становятся объектом населенным нейтронными звездами, белыми и черными карликами. Такая галактика излучает очень мало энергии и становится недоступной для наблюдений.
Но динамически (как система гравитирующих масс) эта галактика эволюционирует (теряет часть своих членов, а оставшиеся сжимаются в более тесную компанию). Такая галактика может попасть в область с большим содержанием газа или на неё из межгалактической среды аккрецирует газ в количествах, достаточных для цикла звездообразования, и тогда галактика вновь становится обнаружимой. Это один вариант.
Другой вариант развития: плотность потухших звезд возрастает настолько, что становятся вероятными столкновения звезд. Думается, что этот процесс описывается теорией катастроф (одно столкновение разрушает две звезды и образуются продукты столкновения, которые резко увеличивают сечение столкновения других звезд с ними и дальше происходит лавинообразный процесс разрушения звезд и возврат вещества в упоминаемый круговорот газ - звезды, причем, разрушение нейтронных звезд возвращает это вещество в форме водородных атомов). Может быть, квазары и являются такими объектами с процессом разрушения звезд.
Мы знаем, что галактики могут сталкиваться друг с другом. При этом важно, что звездное население (если оно не достигло большой плотности) слабо взаимодействует между собой, в то время как газовые составляющие галактик взаимодействуют как неупругие шары. Это приводит к выметанию газа из галактик. Этот газ может сам породить процесс звездообразования, или будет захвачен другой потухшей галактикой и пополнит ее питанием для процесса звездообразования.
Итак, Вселенная преимущественно заполнена газом, межгалактическими звездами (и нормальными, выброшенными из галактик, и потухшими) и темными галактиками из потухших звезд. И только иногда потухшая галактика, захватив достаточное количество газа, вспыхивает как нормальная галактика и тогда становится видимой. Еще более редко в потухшей галактике начинаются процессы столкновения звезд и такая галактика (ее центральные более плотные области) вспыхивает как квазар.
Итак, вот мое представление:
5% вещества Вселенной - светящееся вещество, 95% - вещество в слабосветящихся формах (нейтронные звезды, белые карлики, коричневые и черные карлики, планеты, астероиды, пыль и газ). Вселенная вечная с постоянно эволюционирующим населением - круговорот материи. А соотношение 1/20 - это соотношение времен нахождения вещества в форме обычных звезд и в форме слабосветящихся объектов».
От себя хочу добавить пояснение: В.С. Лебедев в приведенном выше высказывании не делает различия между газом и пылью, называя обе эти субстанции общим словом «газ».
Из приведенной выше точки зрения профессионального астронома следует, что основная масса галактик находится в ненаблюдаемом состоянии. Ненаблюдаемыми могут быть не только отдельные галактики, но и скопления галактик. Известно, что среднее число галактик в скоплениях равно 130. То есть масса ненаблюдаемого скопления, по крайней мере, на два порядка больше средней массы галактики. Оказавшись на луче зрения такое скопление вызовет эффект гравитационной линзы, что иногда и фиксируется астрономами. В угоду принятой в настоящее время стандартной модели развития Вселенной, такое явление истолковывают как облако гипотетической «тёмной материи», не имеющей ничего общего с обычной барионной материей. «Тёмная материя» не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним, что делает невозможным её прямое наблюдение. Обнаружить «тёмную материю» возможно только по создаваемым ею гравитационным эффектам. Аналогичная ситуация возникает, когда в скоплении часть галактик видима, но бОльшая часть галактик всё же ненаблюдаема. Тогда судят о массе скопления по видимым галактикам и говорят, что недостающую массу скопления составляет тёмная материя».
Возникает вопрос - неужели к моменту постулирования существования «тёмной материи» астрономам не было известно, что обычная барионная материя способна находиться в форме слабосветящихся объектов, не фиксируемых на фотопластинках? Разумеется, это было известно. Зачем же тогда понадобилось вводить новую, никогда не наблюдавшуюся форму материи, наделённую рядом экзотических свойств? История того, как научная мысль иногда сворачивает на тупиковый путь развития, ещё ждёт систематического изучения. Но уже сейчас отдельными энтузиастами проведены некоторые исследования, позволяющие проследить зигзаг мысли, приведший современную физическую науку к тёмным сущностям «тёмная материя» и «тёмная энергия».
Началось всё ещё в позапрошлом веке. Уже начиная с Ньютона, исследователи физических явлений пришли к выводу о том, что взаимодействия между телами передаются через материальную среду, находящуюся между ними. Тогда эту материальную среду называли эфир, а сейчас, как правило, называют вакуум. Материальная среда, как носитель энергии, может переносить и передавать ее из одной точки пространства в другую, что и является главным условием передачи потенциала взаимодействия с конечной скоростью.
Далее цитирую http://n-t.ru/tp/ng/yzp.htm: «Первым о последствиях существования конечной скорости взаимодействия задумался К.Ф.Гаусс, и в 1835г. он вывел закон динамики электромагнитного взаимодействия частица - частица, зависящий от относительной скорости взаимодействующих частиц…. И хотя сам закон оказался не совсем верным, был важен логический подход к его выводу, сама идея. Его закон был результатом моделирования процесса взаимодействия, рассуждения просты и логичны, а выводы повторимы и проверяемы.
Он рассуждал примерно так. Если скорость распространения потенциала взаимодействия конечна, …то к движущемуся телу он приходит с некоторым запозданием, поскольку с момента движения его от первого тела, второе переместилось в другую точку…Чем больше абсолютная скорость между телами, тем больше запаздывание потенциала. При достижении… скорости, равной скорости взаимодействия, происходит полное запаздывание (потенциал от первого тела не может достичь второго) и взаимодействие тел отсутствует, его сила равна нулю».
Гаусс умер, не успев опубликовать своего открытия. Но он успел послать письмо в Лейпциг своему младшему коллеге и другу Веберу. Вебер уточнил закон Гаусса и опубликовал его в 1846 году.
А далее следует череда заблуждений великих физиков. Гаусс, а за ним Вебер совершенно определённо следовали принципу ближнедействия. Принцип ближнедействия требует наличия особой среды для передачи всех силовых взаимодействий, известных в природе. Гельмгольц же удивительным образом воспринял закон Гаусса-Вебера как закон дальнедействия (т. е. мгновенного действия на расстоянии через пустоту) и выступил с резкой его критикой. Он был в то время известным и весьма влиятельным ученым, и его мнение сыграло решающую роль. Это была первая роковая ошибка, вызванная непониманием. Вторая ошибка была совершена Дж.Дж. Томсоном в 1881г. Явление запаздывания потенциала он истолковал так, что с ростом скорости электронов растет их масса. Завершил череду ошибок знаменитый и влиятельный ученый - физик Г.Лоренц. Закон Томсона предполагаемого изменения массы электрона приблизительно совпал с множителем Лоренца, который тот применил как гипотезу сокращения продольных линейных размеров при приближении к скорости света. Из этого возникли преобразования Лоренца, положенные затем Эйнштейном в основу специальной теории относительности (СТО) в 1905 г. В дополнение к преобразованиям Лоренца Эйнштейн добавил постулат, что невозможно выделить единственную покоящуюся систему, следовательно, все инерциальные системы равноправны, зафиксировал скорость света и в явном виде постулировал пустоту пространства.
Последствия введения Эйнштейном общего принципа относительности были ужасны: рушились все законы сохранения классической механики; появился чудовищный монстр в виде эквивалентности массы и энергии; был создан искусственный симбиоз времени и пространства, которое к тому же еще искривлялось; возник эффект близнецов и т.д. Работа Эйнштейна по этой причине сразу попала в центр внимания физиков (и не только физиков). С тех пор считается общепризнанным, что все события электродинамики развиваются в абсолютной пустоте. Так на рубеже 19-20 веков физика свернула на ложный путь развития.
Справедливости ради нужно отметить, что Эйнштейн даже после создания общей теории относительности (ОТО) в 1916 г. продолжал сомневаться, правильно ли он поступил, изгнав из физики эфир. Вот два его высказывания по этому поводу:
«Резюмируя, можно сказать, что общая теория относительности наделяет пространство физическими свойствами, таким образом, в этом смысле эфир существует. Согласно обшей теории относительности пространство немыслимо без эфира; действительно, в таком пространстве не только было бы невозможно распространение света, но не могли бы существовать масштабы и часы и не было бы никаких пространственно-временных расстояний в физическом смысле слова». ("Эфир и теория относительности", 1920 г.).
«Мы не можем в теоретической физике обойтись без эфира, т.е. континуума, наделенного физическими свойствами, ибо общая теория относительности, основных идей которой физики, вероятно, будут придерживаться всегда, исключает непосредственное дальнодействие, каждая же теория близкодействия предполагает наличие непрерывных полей, а следовательно, существование эфира». ("Об эфире", 1924 г.).
Признанию ОТО способствовали не только ошибки великих физиков, но и объективные кризисные явления в развитии физики, сложившиеся на рубеже 19 - 20 столетий (http://astrogalaxy.ru/856.html). В настоящее время именно ОТО является господствующей теорией в официальной науке и мировоззрении большинства физиков.
Вот теперь, когда мы проследили этапы развития физической мысли от запаздывающего потенциала Гаусса до ОТО Эйнштейна, можно ответить на вопрос: «почему физики отвергли вариант слабосветящихся объектов, не фиксируемых на фотопластинках, и ввели гипотетическую тёмную материю?».
Дело в том, что, как логическое следствие из ОТО, появилась теория Большого взрыва, объяснявшая красное смещение излучения галактик разлётом галактик. На основании наблюдений Хаббла был постулирован закон Хаббла Ї расстояние до галактики пропорционально красному смещению её излучения.
Большой взрыв должен был приводить к разлёту материи с постоянной скоростью. Однако, исходя из постоянства скорости разлёта, не удавалось объяснить наблюдаемые скорости разбегания галактик, определяемые по закону Хаббла. Пришлось ввести гипотезу: в момент времени 10-45 секунды от начала взрыва начинается под действием антигравитации расширение Вселенной со всё нарастающей скоростью. Расширение сопровождается рождением материи. Расширение под действием антигравитации, сопровождаемое рождением материи, заканчивается в 10-37 секунды. За это время образовалась вся материя Вселенной. Описанному явлению было присвоено название инфляция (вспучивание).