Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

• Название: Баллистическая теория Ритца и картина мироздания
• Автор: Сергей Семиков
• Издательство: ООО "Стимул-СТ"
• Жанр: Техническая литература
• Год: 2010
• ISBN: 5-88022-175-X

Век назад, 7 июля 1909 г., оборвалась нить жизни талантливого молодого учёного Вальтера Ритца, успевшего за 31 год своей жизни сделать очень многое в науке. До сего дня в спектроскопии пользуются комбинационным принципом Ритца, а в физике, математике и технике — вариационным методом Ритца. Однако его другие ещё более важные научные разработки преданы забвению ввиду их расхождения с догматами теории относительности и квантовой физики. Это — разработанные Вальтером Ритцем в 1908 г, за год до смерти баллистическая теория и магнитная модель атома. Скоропостижная трагическая гибель учёного помешала ему довести до конца и доказать эти фундаментальные концепции света и атомов, электромагнетизма и гравитации. В результате имя и теории Ритца вскоре были забыты хотя именно баллистическая теория легко красиво и наглядно объясняет многие загадки природы. Дабы восстановить историческую справедливость и напомнить о незаслуженно забытом научном и жизненном подвиге Вальтера Ритца была написана эта книга, где автор популярно изложил и развил с учётом уровня современной науки Баллистическую Теорию Ритца.

---

Космологи особенно упирают на то, что температура этого излучения во всех направлениях с большой точностью одинакова и равна именно 2,7 К, имея лишь незначительные флуктуации, что якобы возможно лишь в случае, если прежде Вселенная была собрана в одной точке, а при расширении равномерно остыла. Но, с тем же основанием, они могли б удивляться тому, что одинакова (тоже с небольшими отклонениями) температура воздуха во всех точках одной комнаты, хотя из этого никто не делает вывода о том, что весь воздух комнаты был собран в одном баллоне. Равенство температур газа во всех точках Вселенной (или комнаты) — это естественное следствие того, что газ пребывает в термодинамическом равновесии: его температура выровнялась. Естественно и то, что галактики распределены во Вселенной в среднем — равномерно, как говорят: Вселенная однородна и изотропна. А, потому, в любой точке Вселенной газ получает и отдаёт в среднем одно и то же количество тепла.

Если фоновое излучение межзвёздного газа является равновесным, то легко рассчитать его температуру. Равновесие означает, что любой объём газа излучает ровно столько тепла, сколько получает его от звёзд и галактик. Если, как это принято в астрономии, считать излучающий объём газа абсолютно чёрным телом, то, по закону Стефана-Больцмана, он будет излучать в единицу времени с единицы поверхности энергию σT4, где постоянная σ=5,67·10–8 Вт/м2K4, а T — температура газа, которую надо найти. Как было сказано, эта излучаемая энергия должна равняться энергии, поглощаемой газом, то есть энергии, приходящей в данный объём от всех звёзд, галактик, разбросанных по бескрайней Вселенной. Найдём эту энергию.

Известно, что типичная галактика излучает в среднем одну и ту же мощность W=1037 Дж/с [142]. Если выделить в пространстве вокруг объёма газа сферический слой толщины d и радиуса r, то он будет содержать k4πr2d галактик (где k — средняя концентрация галактик во Вселенной) и будет излучать полную мощность P=kW4πr2d. Из всей этой мощности к шарику газа с поперечным сечением S будет приходить мощность

SP/4πr2=SkWd (Рис. 61).

То есть мощность, поступающая в объём газа от сферического слоя, не зависит от радиуса слоя. Поэтому суммарную мощность излучения, поступающую к газу от всех слоёв, можно найти как SkWR, просто просуммировав толщину слоёв: положив d равным радиусу наблюдаемой Вселенной R=12×109 световых лет (примерно 12×1025 м), то есть расстоянию до самого далёкого наблюдаемого объекта. Теперь осталось найти концентрацию k галактик: k=n/(4πR3/3), где n=1011 — число галактик в наблюдаемой части Вселенной, а 4πR3/3 — её объём [142].

Рис. 61. Сферический объём газа, нагретый светом звёзд, излучает при равновесной температуре T.

В итоге найдём, что полная мощность, излучаемая сферическим объёмом газа, 4SσT4, должна равняться мощности, им поглощаемой, — 3SWn/4πR2. Откуда для равновесной температуры этого объёма газа найдём

T4=3Wn/16σπR2.

А после подстановки всех значений получим T=2,9 K, что очень близко к реальной температуре реликтового, или, правильней сказать, — фонового излучения: T=2,7 K. Итак, фоновое излучение — это обычное равновесное излучение межзвёздного газа, переизлучающего энергию, приходящую к нему в виде света от звёзд. И нет никакой надобности в принятии гипотезы Большого взрыва и расширяющейся Вселенной: красное смещение и реликтовое излучение не только оказываются необходимым следствием классических законов механики и термодинамики, но и дают точные значения постоянной Хаббла и температуры "реликтового" фона, находящиеся в полном согласии с наблюдаемыми.

Зато теория расширяющейся Вселенной не в силах предсказать величину постоянной Хаббла, а рассчитанная на основе гипотезы Большого взрыва температура реликтового фона отличалась от реальной в несколько раз, составляя 6–10 кельвинов. Порой сторонники теории относительности приписывают себе предсказание самого факта красного смещения галактик (модель расширяющейся Вселенной Фридмана) и реликтового фона (модель горячей Вселенной Гамова). Однако, ещё в XIX веке астрономы и физики-классики (в том числе Белопольский, Вернадский, Менделеев [99]) знали, что большинство туманностей-галактик обладает красным смещением, и утверждали, что космическому пространству, заполненному разреженной средой, свойственна некая крайне низкая температура. Выходит, нечего и заикаться о том, будто теория Большого взрыва первой предсказала эти эффекты, раз они естественно возникали в рамках классической концепции вечной и бесконечной Вселенной.

Надо лишь пояснить, что мы понимаем под наблюдаемой Вселенной и её радиусом R. Если Вселенная бесконечна, то она, разумеется, не может иметь ограниченного радиуса. Однако пропорциональные расстоянию красное смещение и поглощение межзвёздным газом приводят к тому, что мы практически не можем видеть объекты, удалённые на расстояние большее R: их излучение слишком ослаблено поглощением и смещением частоты в красную сторону (поэтому R можно также определить как расстояние L, на котором величина LH/c в хаббловском законе красного смещения f'/f=(1—LH/c) становится сравнима с единицей, приводя к заметному снижению частоты f и энергии света, т. е. R=c/H=3·105/75=4000 Mпк=12·1025 м). Вот почему существенна лишь энергия, приходящая в данную точку из видимой части Вселенной. Так же решается известный парадокс Ольберса, по которому, если излучение, приходящее от сферического слоя, не зависит от его радиуса (как показано выше), то бесчисленное множество таких слоёв дало бы бесконечную яркость, и даже ночью любой участок неба сиял бы так же ярко, как солнце днём. Но, на деле, мы видим свет лишь наблюдаемой части Вселенной, свет же далёких её частей добирается к нам в сильно ослабленной форме.

Объясняет приведённая гипотеза и флуктуации, то есть, — небольшие неоднородности реликтового излучения: в некоторых направлениях его температура чуть выше, а в некоторых — чуть ниже среднего. Причина этого та же, что и у небольших колебаний температуры в разных точках комнаты: во всём её объёме температура в среднем одинакова, но вблизи ламп, осветительных и нагревательных приборов — чуть повышена. Так же и во Вселенной: в одних областях концентрация источников света (звёзд, галактик), в силу их случайного распределения, чуть выше средней, скопления галактик гуще и потому возле них межзвёздный газ нагрет сильнее. А там, где скопления галактик разреженны, — и температура чуть меньше. Впрочем, эти колебания невелики, поскольку при усреднении по большим масштабам распределение галактик, как нашли астрономы, весьма равномерное. И так же, как в комнате всегда имеется небольшой градиент температуры, скажем, — в направлении источников тепла, есть градиент температуры реликтового фона и во Вселенной: в одном направлении эта температура чуть выше, чем в обратном. Впрочем, такой направленный рост температуры реликтового фона может быть и кажущимся, вызванным смещением спектрального максимума за счёт эффекта Доплера при движении Земли и нашей Галактики относительно окружающего межзвёздного газа. Ведь все галактики обладают, подобно молекулам газа, различными случайно ориентированными скоростями, составляющими сотни километров в секунду. Не исключено, что скорости однотипных галактик, так же, как скорости однотипных молекул в равномерно нагретой комнате, подчинены максвелловскому распределению.

Таким образом, все особенности реликтового, а, правильней сказать, — микроволнового фона, естественно объяснимы вне гипотезы расширяющейся Вселенной, но в рамках классической космологии стационарной Вселенной. И пусть твердят сторонники теории Большого взрыва и расширяющейся Вселенной, что нет оснований для её пересмотра, вводя всё больше искусственных гипотез о тёмной энергии и массе, да только всем уже очевидна темнота самой теории, возвращающей, как подметил ещё Циолковский, к тёмным суевериям и геоцентризму [159, с. 285]. И, подобно системе мира Коперника, в своё время победившей систему мира Птолемея, новая, а, точней, — хорошо забытая старая космология Демокрита, Циолковского и Джордано Бруно, утверждающая беспредельность и вечность Вселенной, на каждом шагу бьёт нынешнюю тёмную космологию.