Расширяется ли Вселенная?

На этот вопрос, казалось бы, давно дан положительный ответ. Но не всё так однозначно. Мы привыкли считать эту гипотезу – доказанной теорией. Чтобы разобраться в этом, лучше всего начать с истории возникновения предположения о расширении Вселенной.

До возникновения гипотезы о расширении Вселенной, звёзды и пространство, в котором они находятся, считались неподвижными. И это вполне естественно. Что же послужило причиной для возникновения такой необычной теории? А причинной послужило сделанное в 1912-1914 годах американским астрономом Весто Слайфером открытие красного смещения спектра излучения веществом на далёких звёздах. Дело в том, что каждый нагретый химический элемент излучает свет не в непрерывном диапазоне энергий, а в виде квантов нескольких определённых энергий. При измерении спектра излучения получался набор полос, с разными расстояниями между ними. Для каждого химического элемента характерен свой уникальный набор полос и расстояний между ними. С помощью спектрального анализа стало возможным быстрое определение химических элементов, из которых состоит изучаемое вещество. В астрономии спектральный анализ произвёл настоящую революцию, так как дал возможность определить, из каких химических элементов состоят поверхности звёзд. До этого открытия можно было только гадать о химическом составе вещества звёзд. Прямых доказательств не было.

В процессе определения химического состава звёзд было сделано странное открытие. При сохранении расстояний между спектральными полосами, что позволяло определить излучающие элементы, весь рисунок полос был сдвинут в сторону меньших энергий. То есть фотоны света, излучаемого каким-либо элементом в звёздах, были меньшей энергии, чем испущенные этим же элементом на Земле. Причём это смещение излучения было не одинаковым, а различалось. У разных звёзд было разное смещение спектра. Объединяло их только то, что сдвиг всегда был в сторону меньших энергий. Так как из видимого спектра излучений, красный свет обладает наименьшей энергией, то это явление назвали красным смещением спектра излучения вещества звёзд.

При рассмотрении света – как волны, при удалении источника излучения, волны становятся длиннее. А у световых волн, чем длиннее волна, тем меньше энергия фотонов, с ней связанных. Если звёзды, как источники света, удаляются от нас, то получается прекрасное объяснение красному смещению спектра излучения. Но при рассмотрении света как отдельных частиц – фотонов такое объяснение не получается. По современным представлениям свет имеет двойственную природу – волны и корпускулы (частицы). И поэтому физики, в зависимости от необходимости, применяют волновую или корпускулярную теорию. В данном объяснении проявляется волновая природа света.

Если звёзды удаляются от нас, то для начала движения они должны были получить порцию энергии. Суммарная энергия движения всех звёзд очень велика. Чтобы снять вопрос возникновения этой энергии, предположили, что движутся не звёзды, а расширяется само пространство, вмещающее в себя эти звёзды.

В 1924 году советский математик и геофизик Александр Александрович Фридман нашёл нестационарные решения гравитационного уравнения Эйнштейна и предсказал расширение Вселенной (нестационарная космологическая модель). Что и положило начало развитию теории расширяющейся Вселенной.

Если пространство Вселенной расширяется, то при рассмотрении этого процесса назад по шкале времени, вся Вселенная умещалась в небольшом объёме. Так возникла теория Большого взрыва. Появилась возможность рассчитать время существования Вселенной и вычислить отдельные этапы её развития.

Что тут можно сказать? Всё прекрасно и правильно. Плохо только то, что теория Большого взрыва и расширяющейся Вселенной построена на объяснении одного факта – красного смещения спектра излучения звёзд. И если будет принято другое объяснение этого явления, то теория Большого взрыва рухнет как карточный домик. И тогда окажется, что почти 100 лет (и неизвестно сколько ещё) мы шли в неправильном направлении. А сколько времени, интеллектуального труда многих умнейших людей затрачено? Зависимость теории такого масштаба от объяснения одного факта – это очень плохо.

Теперь рассмотрим аргументы против общепринятого объяснения красного смещения спектра излучения. Для примера возьмём квазары. Ещё недавно считалось, что это очень тяжёлые звёзды. Теперь считается, что это очень массивные галактики с чёрной дырой в центре. Для нас сейчас это не важно. Мы будем рассматривать космические объекты названные квазарами. Квазары расположены в различных направлениях от нашей планеты. Судя по их красному смещению спектра излучения – они наиболее удалённые и быстрее удаляющиеся от нас объекты. А так как нет выделенного направления расположения квазаров, то тогда получается, что Большой взрыв произошёл где-то в районе Солнечной системы. А это очень плохо для теории. Мы давно не считаем Землю центром мироздания. Что Солнце и звёзды вращаются вокруг неё. Однако, судя по общепринятому объяснению красного смещения спектра излучения звёзд – Земля опять в центре. На этот раз в центре расширяющейся Вселенной.

Вопросы с объяснением красного смещения спектра излучения звёзд возникали и ранее. Например, при изучении спиральных галактик. Скорость движения их периферических слоёв, судя по красному смещению, так велика, что массы галактик не хватало, чтобы удерживать их гравитационным притяжением. Под действием центробежных сил эти слои бы просто разлетелись. Какой выход был найден? Предположили, что недостающая масса всё-таки есть. Просто мы не можем обнаружить её в свои оптические, радио и другие телескопы в силу её особенных свойств. Массу галактик увеличили в 5 – 10 раз, а скрытую материю назвали «тёмной». Так появилось новое великое открытие. А изучением тёмной материи занялись многие учёные.

Это не единственное «великое открытие», сделанное для сохранения общепринятой теории. «Открыто» уже достаточное количество скрытых и неуловимых сущностей. Почему, за подгонку к заранее известному ответу школьнику поставят двойку, а учёные физики восхищаются, поздравляют и награждают друг друга? Такое положение стало возможным после введения в физику в первой половине 20 века парадигмы – что всякая последующая теория должна не отрицать предыдущую, а включать её в себя, как частный случай. Появилось шутливое выражение: если факты противоречат теории, то тем хуже фактам. Этой парадигмой было законсервировано развитие физики. А все теоретические достижения, считающиеся на то время правильными, признаны непогрешимыми и не подлежащими сомнению и пересмотру. И с той поры делается всё, чтобы сохранить существующие в физике, и считавшимися правильными на момент принятия парадигмы, теории. Их позволяется только продолжать и уточнять. Однако непогрешимость – это не предмет науки, а область религии и веры. Давайте представим, что данная парадигма была бы принята в средние века или в античное время. А если бы её приняли в каменном веке? На каком уровне развития мы бы сейчас были?

Возможно, в будущем, потомки назовут наше время «тёмными» веками в развитии физики, или эпохой алфизики (по аналогии с алхимией).

Так расширяется ли Вселенная? Я в этом совсем не уверен. С рассуждениями по этому вопросу можно познакомиться здесь.