СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Пространство и время ЗАКОН ХАББЛА

ЗАКОН ХАББЛА

© Станислав Кравченко

Контакт с автором: St_krav@gazinter.net

В связи с поступающими в мой адрес письмами по поводу публикации статьи “Философия космологии”, в том числе и критического характера, есть необходимость детализации вопроса, касающегося непосредственно эмпирической закономерности, известной как Закон Хаббла.

Эта закономерность опирается, как известно, на достаточно давнее астрономическое открытие Хабблом в его наблюдениях 1927-1929 гг зависимости расчетных по наблюдаемому красному смещению лучевых скоростей двух дюжин галактик от оцененного им расстояния до них. Закономерность была линейной и создавала впечатление радиального “разбегания” галактик от единого эпицентра – Земли. Количественным итогом этих наблюдений является сформулированный в 1929 году Хабблом "закон разбегания", согласно которому все галактики (в среднем) удаляются от нас и скорость этого разбегания “v” приблизительно прямо пропорционально расстоянию “r” до рассматриваемой галактики:

1. v=Hr, где

v – радиальная скорость удаления от эпицентра,

H – константа (H~ 50 – 100 км/с/Мпк),

r – удаление наблюдаемого объекта.

В разное время константа – постоянная Хаббла – оценивалась по-разному. В настоящее время ее оценочное значение составляет H ≈ 73.3 ± 0.1 км/с/Мпк.

Закон Хаббла приводит к нескольким, достаточно парадоксальным, но неизбежным, на первый взгляд, следствиям.

  1. Обратная экстраполяция векторов скоростей неотвратимо приводит к понятию “Большого Взрыва” во вполне конкретный момент времени и в конкретной точке пространства.
  2. Конечность максимальной физической скорости (скорости света) делает конечной нашу Вселенную.

2. Rmax=C/H, где

Rmax – максимально возможное расчетное удаление по закону Хаббла,

С – скорость света,

Н – постоянная Хаббла.

Абсолютное большинство наиболее популярных космологических сценариев эволюции Вселенной делалось с оглядкой на эти следствия.

Впрочем, сама постоянная Хаббла (H) таковой не является принципиально. При неизменности во времени модулей векторов “разбегания” она является функцией плотности вещества и изменяется обратно пропорционально времени, прошедшего с момента “Большого Взрыва”. Предположим, что фронтальное движение материи происходит со скоростью, очень близкой к скорости света, в силу чего положение материального фронта “Большого Взрыва” определяется уравнением:

3. Rmax=CТ, где:

С – константа скорости света,

Т- промежуток времени от момента “Большого Взрыва”.

Тогда, с учетом уравнения 2. зависимость постоянной Хаббла от времени будет следующей (Rmax=C/H=СТ):

4. H=1/Т

Сам Закон Хаббла во времени будет выглядеть следующим образом:

4. v=Hr=r/T

Не будем вдаваться в достаточно полемические вопросы происхождения красного смещения, действительности “разбегания”, сосредоточимся на самом Законе.

Рис.1. Зависимости Постоянной Хаббла (Н) и пространственного распределения скоростей во времени.

Примем за основу достаточно обоснованный и фундаментальный космологический принцип, согласно которому Вселенная в среднем однородна и изотропна. Под однородностью понимается утверждение, что где бы вы ни оказались во Вселенной, ее крупномасштабная структура выглядела бы одинаково; под изотропией понимается утверждение, что Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях.

Этот принцип необходимо требует, что в силу однородности и изотропности пространства поведение материи в любом месте будет таким же, как и в любом другом. Из этого столь же необходимо следует, что, если и наблюдается явление “разбегания”, то оно должно быть в среднем везде одинаковым и норма приращения скорости на единицу расстояния должна быть везде одной и той же.

На первый взгляд закон Хаббла полностью соответствует космологическому принципу. К сожалению, только на первый взгляд.

Необходим учет по крайней мере двух существенных для понимания условий наблюдения факторов:

  1. Скорость света конечна. Поэтому мы наблюдаем не пространственное распределение красного смещения, а пространственно-временное.
  2. Для наблюдателя арифметическое правило приращения расчетной скорости правомерно лишь для скоростей (расстояний), малых по сравнению со скоростью света (по сравнению с Rmax). Для больших красных смещений необходим учет релятивистских поправок.

Первый фактор приводит к тому, что более удаленные объекты наблюдаются в более ранние эпохи, когда постоянная Хаббла была большей.

Расчет формулы наблюдаемого распределения расчетных скоростей:

Если r- наблюдаемая удаленность космологического объекта, то время, затраченное светом на преодоление этого расстояния:

5. τ=r/C

Тогда объект наблюдается во время, прошедшее с момента “Большого Взрыва”:

6. t=T- τ =T-r/C

Постоянная Хаббла в этот момент была равна:

7. Hr=1/t=1/(T-r/C)

Тогда наблюдаемая расчетная скорость должна быть:

8. v=Hrr=r/(T-r/C)

В этом случае, если ранее без учета конечности скорости света норма приращения расчетной скорости соответствовала космологическому принципу:

9. v=Hr=r/T, откуда

10. dv=Hdr=dr/T, то с учетом конечности скорости распространения света наблюдаемое норма приращения расчетной скорости будет не изотропной:

11. dv= d(r/(T-r/C)dr≠(1/T)dr

Другими словами для наблюдателя при учете конечности скорости распространения света фактически изотропное распределение расчетных скоростей таковым наблюдаться не должно.

 

Рис. 2. Теоретически фактическое и теоретически наблюдаемое распределение расчетных скоростей “разбегания” для изотропной Вселенной с учетом конечности скорости света.

Наблюдаемое же постоянство нормы приращения расчетных скоростей свидетельствует не в пользу соблюдения космологического принципа в гипотезе “Большого Взрыва”. Возможны 2 варианта:

Не меньше проблем возникает и при учете релятивистских эффектов.

Закон линейного (арифметического) сложения скоростей:

12. V2=v1+dv

удовлетворителен лишь для скоростей, неизмеримо малых по сравнению со скоростью света. Когда скорость объекта становится соизмеримой со скоростью света начинают проявляться релятивистские эффекты теории относительности и правило сложения скоростей приобретает иной вид:

13. V2=(v1+dv)/(1+ v1dv/C2)

С учетом релятивистских эффектов условие соответствия космологическому принципу постоянства пространственного прироста скоростей приводит не к строго линейной зависимости наблюдаемой скорости от расстояния, а к гиперболической, по правилу гиперболического тангенса.

14. r= (С/H)arth (v/С), где

r – расчетное расстояние;

H – постоянная Хаббла;

v – расчетная скорость по красному смещению;

c – скорость света.

Или:

15. v=C th (Hr/C)

В этом случае “r” уже может быть любым до бесконечности, что логично, оставляя простор для интерпретации красного смещения. Между тем буквальное лобовое следование формуле закона Хаббла делает материю Вселенной принципиально не изотропной, более того, функцией положения конкретной планеты Земля. Не исключаю, кому-то, может быть, приятно считать себя центром мироздания. Открытие трехлетней давности “ускорения расширения Вселенной” есть прямое экспериментальное подтверждение правильности настоящей позиции.

 

Рис.3. Изотропное пространственное распределение скоростей “разбегания” с учетом релятивистских эффектов.

Не надо клясться в верности теории относительности, надо ее на деле применять и понимать ее эффекты. Сие есть не вероисповедание, а научная теория и руководство к действию.

Дата публикации: 11 ноября 2002
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.