Німецький фізик зупинив Всесвіт

Німецький фізик Крістоф Веттер запропонував цікаву модель нашого Всесвіту, яка, на відміну від стандартних уявлень про неї, зовсім розширюється. Згідно з його побудов, сучасний космос цілком стационарен або навіть почав вже потихеньку стискуватися. Таким чином вченому вдалося обійти багато слизькі питання Теорії великого вибуху.

Слід зауважити, що ідея про те, що Всесвіт розширюється — досить молода, їй ще немає і ста років. На початку минулого століття багато фізики, в числі яких був і Альберт Ейнштейн, дотримувалися гіпотези про те, що наше світобудову стаціонарно і стабільно. Саме тому великий учений спочатку дуже негативно поставився до опублікованої в 1922 році роботу Олександра Фрідмана, в якій пропонувалася ідея нестаціонарної Всесвіту. Проте потім, переконавшись у тому, що всі розрахунки вірні, Ейнштейн визнав правоту свого опонента.

Незабаром ця гіпотеза отримала і експериментальні підтвердження. У 20-х роках минулого століття кілька астрономів, в числі яких були Жорж Леметр і Едвін Хаббл, незалежно виявили так званий ефект червоного зсуву (окремий випадок ефекту Доплера). Суть його полягає в наступному — якщо якийсь об"єкт рухається у зворотний від Землі бік, то частота його електромагнітного випромінювання буде зміщуватися у напрямку до червоної частини спектру (точно так само, як звук від автомобіля, що віддаляється завжди зміщується в бік басів).

І ось астрофізики побачили, що більшість галактик володіють таким червоним зміщенням, причому чим далі від нас галактика, тим цей ефект сильніше. Так народилася гіпотеза розширюється Всесвіту. Ну, а слідом, вже в другій половині ХХ-го сторіччя послідувала і теорія Великого Вибуху, яка пояснювала не тільки те, як з"явився Всесвіт, але і це дивне на першій погляд розширення. Але, як водиться, пояснивши одні моменти, ця гіпотеза створила безліч складнощів в інших областях фізики.

Однією з таких є так звана космологічна сингулярність — стан Всесвіту в початковий момент Великого Вибуху, що характеризується нескінченною щільністю і температурою речовини. Подібний стан є абсурдним з точки зору класичної термодинаміки — адже якщо щільність нескінченна, то ентропія (міра хаотичності системи) повинна прагнути до нуля, однак це не може поєднуватися з нескінченністю температури (так як при цьому ентропія також нескінченно зростає).

Ця, та й інші нестикування спонукали великого фізика сучасності Стівена Хокінга сказати свою знамениту фразу про те, що: «Результати наших спостережень підтверджують припущення про те, що Всесвіт виник в певний момент часу. Однак сам момент початку творіння, сингулярність, не підкоряється жодному з відомих законів фізики ». Але гаразд Хокінг, він вже давно мислить вселенськими категоріями, а як було визнати цей факт його більш «приземлених» колегам — виходить, що в основі світобудови лежить процес, вивчити який за допомогою методів сучасної фізики не можна?

Якщо задуматися про суть такої ідеї, то виходить, що в науку проникла ідея про надприродне початок світу, яка є не науковою, а релігійної — ну, а це, як ви розумієте, вже повне неподобство, оскільки наука все-таки не повинна виходити з своїх чітко окреслених рамок. Саме тому зараз багато вчених намагаються якось розібратися з цією злощасної сингулярностью та іншими «побічними ефектами» теорії Великого Вибуху, які багатьом заважають жити. А ось фізик-теоретик з Гейдельберзького університету (ФРН) Крістоф Веттер тим часом створив і представив на огляду свою космологічну модель. У якій Всесвіт не розширюється, і, отже, в Великому Вибуху і сингулярності в ній немає ніякої потреби. Тобто новий варіант стаціонарної моделі світобудови.

Проте яким же чином цьому вченому вдалося проігнорувати такий очевидний факт, як червоне зміщення галактик? Веттер не став його ігнорувати — він просто запропонував іншу інтерпретацію цього явища. Він міркував так — відомо, що випускається атомами електромагнітне випромінювання залежить у тому числі і від мас складових атоми елементарних часток, зокрема електронів. Виходить, що якщо маса атома збільшується, що випускаються їм фотони несуть більше енергії. Ну, а оскільки більш високої енергії відповідають більш «високоенергетичні» частоти випускання і поглинання, то логічно, що для спостерігача вони зрушаться убік синьої частини спектра. Проте можливий і зворотний ефект — якщо частки стають легше, то частоти їх випромінювання безсумнівно продемонструють те саме червоне зміщення.

Далі доктор Веттер розсудив, що оскільки швидкість світла кінцева, то коли спостерігач дивиться на далекі галактики, він ніби подорожує назад по часу, спостерігаючи їх такими, якими вони були в момент випускання випромінювання. Таким чином, якщо маса Всесвіту в минулому була нижчою і з тих пір постійно збільшується, випромінювання старих галактик здасться нам зміщеним в червону частину спектру, причому ступінь червоного зсуву буде пропорційна їх відстані від Землі. І це зовсім не означатиме те, що вони від нас віддаляються.

Втім, зовсім вже від розширення і Великого Вибуху Крістоф Веттер і не думає відмовлятися — згідно його моделі, Всесвіт швидко розширювалася протягом недовгого періоду інфляції (періоду прискореного розширення відразу після Великого Вибуху). Але, що найцікавіше, згідно цієї ж моделі, цьому розширення не передував той самий злощасний момент сингулярності! Вчений встановив, що Великий Вибух був розтягнутий у минуле на істотно нескінченний час. Ну, а нинішній космос за цією гіпотезою цілком собі статичний, або навіть вже почав потихеньку стискуватися.

Поки що робота Веттеріха ще не опубліковано ні в одному в рецензованому журналі, проте жоден з фахівців, з якими зв"язалася редакція «Nature», не побачив у препринті статті очевидних помилок. Більше того, деякі з них прислали вельми доброзичливі відгуки про неї. Так, астрофізик Чжао Хун Шен з Сент-Ендрюського університету (Великобританія) відзначив, що Веттер продемонстрував у статті: «серйозний підхід, цілком заслуговує розгляду».

Тим не менш, всі рецензенти, а також сам автор роботи визнають, що одне слабке місце у даного дослідження все-таки є, і воно досить значно. Справа в тому, що перевірити цю гіпотезу експериментально, звичайно ж, навряд чи вийде. Оскільки така характеристика матерії як маса в принципі безрозмірна, то вона може бути виміряна лише одним шляхом — порівнянням з якимось еталоном, чия вага добре відомий (так, маса об"єктів на поверхні Землі вимірюється щодо стандарту кілограма, що зберігається в Міжнародному бюро мір і ваг на околиці Парижа). З цього випливає, що якщо маса всіх частинок у Всесвіті зростає пропорційно, зафіксувати це зміна на практиці неможливо — її просто немає з чим порівняти.

Проте деякі колеги Веттеріха вважають, що подібна гіпотеза все одно корисна для світової науки. «Завжди корисно дізнатися про альтернативне поясненні, згоду з усіма відомими спостереженнями, до того, як тобі стане занадто комфортно в рамках стандартної моделі», — вважає фізик Арджун Берера з Единбурзького університету (Великобританія). Та й потім те, що перевірка гіпотези Веттеріха неможлива зараз, зовсім не означає, що вона неможлива в принципі. Загальної теорії відносності, наприклад, довелося чекати такої більше десяти років, проте все одно подібне все ж таки сталося …

Антон Євсєєв,  pravda.ru