Что характеризует красное смещение. Отрывок, характеризующий Красное смещение

Что, по вашему мнению, означает термин Расширение Вселенной, в чем суть данного явления.

Как вы догадались, основа лежит в понятии красного смещения. Оно обрело свои очертания ещё в 1870 году, когда было замечено английским математиком и философом Уильямом Клиффордом. Он пришел к выводу, что пространство неодинаково в разных точках, то есть искривлено, а также то, что оно со временем может изменяться. Расстояние между галактиками увеличивается, но координаты остаются прежними. Также его допущения сводились к тому, что это явление каким-то образом относиться к сдвигу материи. Выводы Клиффорда не остались не замеченными и спустя некоторое время легли в основу труда Альберта Эйнштейна под названием « «.

Первые обоснованные идеи

Впервые же точные сведения о расширении Вселенной были представлены с помощью астроспектрографии. Когда в Англии, в 1886 году, астрономом-любителем Уильямом Хаггинсом было отмечено, что длины волн звёздного света сдвинуты в сравнении с такими же земными волнами. Такое измерение стало возможным при использовании оптической интерпретации эффекта Доплера, суть которого в том, что скорость звуковых волн постоянна в однородной среде и зависит лишь от свойств самой среды, в таком случае можно вычислить величину вращения звезды. Все эти действия позволяют нам негласно определить движение космического объекта.

Практика измерения скоростей

Буквально через 26 лет в Флагстаффе (США, Аризона) член национальной академии наук Весто Слайфер, изучая спектр спиральных туманностей через телескоп со спектрографом, первым обозначил разности скоростей скоплений, то есть Галактик, по интегральным спектрам. Учитывая, что скорость изучения была мала, ему все-таки удалось рассчитать, что туманность с каждой секундой на 300 км ближе к нашей планете. Уже в 1917 году им было доказано красное смещение более чем 25 туманностей, в направлении которых проглядывалась значительная асимметрия. Лишь четыре из них шли к направлению Земли, остальные же отдалялись, причем с довольно внушающей скоростью.

Формирование закона

Спустя десятилетие известный астроном Эдвин Хаббл доказал, что у дальних галактик красное смещение больше чем у более близко расположенных, и что оно растет пропорционально расстоянию до них. Им также была получена постоянная величина, называемая постоянной Хаббла, которая используется для нахождения лучевых скоростей любых галактик. Закон Хаббла как никто связывает красное смещение электромагнитных квантов. Учитывая это явление, он представлен не только в классической, но и в квантовой форме.

Последние прорывы

Звезды находятся далеко и кажутся просто светящимися точками в небе. Для простого наблюдателя практически неразличимы ни форма, ни размеры звезд. Для подавляющего большинства звезд существует только одно характерное свойство, которое можно наблюдать - это цвет идущего от них света.

В XII в. Исаак Ньютон открыл, что, проходя через трехгранный кусок стекла, называемый призмой, солнечный свет разлагается, как в радуге, на цветовые компоненты (спектры).

Используя современную оптику можно аналогичным образом разложить в спектр свет, испускаемый звездой или галактикой. Разные звезды имеют разные спектры, но относительная яркость разных цветов всегда в точности такая же, как в свете, который излучает какой-нибудь раскаленный докрасна, не имеющий отношения к звездам предмет. Кроме того, некоторые очень специфические цвета вообще отсутствуют в спектрах звезд, причем отсутствующие цвета разные для разных звезд. Т.к. каждый химический элемент поглощает или излучает электромагнитные волны на строго определённых частотах и образует в спектре неповторимую картину из линий, возможно сравнить их с теми цветами, которых нет в спектре исследуемого объекта, и таким образом точно определить, какие элементы присутствуют в ее атмосфере.

Космологическое красное смешение - это смешение линий в сторону длинных волн в спектре, который получен от далёкого космического источника (например, галактики или квазара), по сравнению с длинами волн тех же линий, измеренными от неподвижного источника. Известны два механизма, приводящих к появлению красного смещения, соответственно космологического и гравитационного:

1. Космологическое красное смещение, обусловленное эффектом Доплера, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между ними. В результате эффекта Доплера, частота излучения от удалённых объектов, например, звёзд, может изменяться (понижаться или повышаться), а линии соответственно могут смещаться в красную (длинноволновую) или синюю (коротковолновую) часть спектра, сохраняя, однако, своё неповторимое относительное расположение.

Рассмотрим подробнее эффект Доплера. Видимый свет - это колебания электромагнитного поля. Частота (число волн в одну секунду) световых колебаний чрезвычайно высока - от 400 до 700000000 млн. волн в секунду. Человеческий глаз воспринимает свет разных частот как разные цвета, причём самые низкие частоты соответствуют красному концу спектра, самые высокие - фиолетовому. Очевидно, что частота приходящих волн от источника света, расположенного на фиксированном расстоянии будет такой же, как та, с которой они излучаются (пусть гравитационное поле галактики невелико и его влияние несущественно).

При движении источника в сторону наблюдателя, он окажется ближе к нам, а потому время, за которое гребень этой волны дойдет до наблюдателя, будет меньше, чем в случае неподвижной звезды. Стало быть, время между гребнями двух пришедших волн будет меньше, а число волн, принимаемых за одну секунду (т.е. частота), будет больше, чем когда звезда была неподвижна. При удалении же источника частота приходящих волн будет меньше. Это означает, что спектры удаляющихся звезд будут сдвинуты к красному концу (красное смещение), а спектры приближающихся звезд должны испытывать фиолетовое смещение. Такое соотношение между скоростью и частотой и называется эффектом Доплера.

В релятивистском случае (в случае использования теории относительности), когда скорость движения источника сравнима со скоростью света, красное смещение может возникнуть и в том случае, если расстояние между движущимся источником и приёмником не изменяется (т.н. поперечный эффект Доплера). Красное смещение, возникающее при этом, интерпретируется как результат релятивистского «замедления» времени на источнике по отношению к наблюдателю.

2. Гравитационное красное смещение возникает, когда приёмник света находится в области с меньшим (по модулю) гравитационным потенциалом, чем источник. В классической интерпретации этого эффекта фотоны теряют часть энергии на преодоление сил гравитации. В результате характеризующая фотон частота уменьшается, а длина волны излучения растёт. Примером гравитационного красного смещения может служить наблюдаемое смещение линий в спектрах плотных звёзд - белых карликов.

В дальнейшем мы будем говорить о космологическом красном смещении.

Математически красное смещение выражается отношением разницы принятой и испущенной длин волн к испущенной длине волны. Линии в спектре движущегося источника смещаются на величину, пропорциональную скорости его приближения или удаления, поэтому скорость галактики всегда можно вычислить по изменению положения её спектральных линий.

Зная красное смешение z, можно определить скорость удаления галактики v. Если эта скорость невелика по сравнению со скоростью света (с = 300000 км/с), она выражается простой формулой:

Если измеренное по спектральным линиям z > 1, то скорость связана с ним более сложным образом и зависит от принятой модели Вселенной (см. ниже модели Фридмана).

Большинство квазаров интенсивно излучают радиоволны . Когда астрономы точно определили положения этих радиоисточников на фотографиях, полученных в видимом свете, они обнаружили звездообразные объекты.

Чтобы установить природу странных небесных тел, сфотографировали их спектр. И увидели совсем неожиданное! Эти “звезды” имели спектр, резко отличающийся от всех других звезд. Спектры были совершенно незнакомыми. У большинства квазаров они не содержали не только хорошо известных и характерных для обычных звезд линий водорода, в них вообще с первого взгляда нельзя было обнаружить ни одной линии даже какого-либо другого химического элемента. Работавший в США молодой голландский астрофизик М.Шмидт выяснил, что линии в спектрах странных источников неузнаваемы лишь потому, что они сильно смещены в красную область спектра, а на самом деле это линии хорошо известных химических элементов (прежде всего водорода).

Причина смещения спектральных линий квазаров была предметом больших научных дискуссий, в итоге которых подавляющее большинство астрофизиков пришли к выводу, что красное смещение спектральных линий связано с общим расширением Метагалактики.

В спектре объектов 3С273 и 3С48 красное смещение достигает небывалой величины. Смещение линий к красному концу спектра может быть признаком удаления источника от наблюдателя. Чем быстрее удаляется источник света, тем больше красное смещение в его спектре.

Характерно, что в спектре практически всех галактик (а для далеких галактик это правило не имеет ни одного исключения) линии в спектре всегда смещены к его красному концу. Грубо говоря, красное смещение пропорционально расстоянию до галактики. Именно в этом выражается ЗАКОН КРАСНОГО СМЕЩЕНИЯ , объясняемый ныне как результат стремительного расширения всей наблюдаемой совокупности галактик.

Скорость удаления

У наиболее далеких из известных до сих галактик красное смещение весьма велико. Соответствующие ему скорости удаления измеряются десятками тысяч километров в секунду. Но у объекта 3С48 красное смещение превзошло все рекорды. Получилось, что он уносится от Земли со скоростью только примерно вдвое меньше скорости света! Если считать, что этот объект подчиняется общему закону красного смещения, легко вычислить, что расстояние от Земли до объекта 3С48 равно 3,78 млрд. световых лет! К примеру, за 8 1/3 минут луч света долетит до Солнца, за 4 года - до ближайшей звезды. А здесь почти 4 млрд.лет непрерывного сверхстремительного полета - время, сравнимое с продолжительностью жизни нашей планеты.

Для объекта 3С196 расстояние, также найденное по красному смещению, получилось равным 12 млрд. световых лет, т.е. мы уловили луч света, который был послан к нам еще тогда, когда ни Земли, ни Солнца не существовало! Объект 3С196 очень быстрый - его скорость удаления по лучу зрения достигает 200 тысяч километров в секунду.

Возраст квазаров

По современным оценкам, возрасты квазаров измеряются миллиардами лет. За это время каждый квазар излучает огромную энергию. Нам неизвестны процессы, которые могли бы служить причиной такого энерговыделения. Если предположить, что перед нами сверхзвезда, в которой “сгорает” водород, то ее масса должна в миллиард раз превышать массу Солнца. Между тем современная теоретическая астрофизика доказывает, что при массе более чем в 100 раз превышающей солнечную, звезда неизбежно теряет устойчивость и распадается на ряд фрагментов.

Из известных ныне квазаров, общее число которых более 10 000, самый близкий удален на 260 000 000 световых лет, самый далекий - на 15 млрд. световых лет. Квазары, пожалуй, наиболее старые из объектов, наблюдаемых нами, т.к. с расстояния в миллиарды световых лет обычные галактики не видны ни в один телескоп. Однако это “живое прошлое” пока что совершенно непонятно нам. Природа квазаров до сих пор полностью не выяснена.

Красное смещение: История и современность

Эффект Доплера
Около ста лет тому назад американский астроном Вестон Слайфер (Slipher) трудясь на ниве спектроскопии звезд и туманностей, обнаружил, что спектральные линии химических элементов в спектрах, пришедших от большинства туманностей имеют сдвиг в сторону его низкочастотной части. Этот сдвиг спектральных линий или относительное изменение длины назвали – Красным Смещением (КС).
z = (l - l 0)/l 0 , (1) где l 0 - лабораторная длина волны, l- длина волны смещённой линии в спектре далёкой туманности.

Поскольку отдельные спектральные линии излучений атомов – это практически монохроматические волны, то В.Слайфер предложил и толкование своих наблюдений, опираясь на эффект Доплера для звуковых волн. В котором величина смещения частоты зависит от скорости относительного движения передатчика. Получилось, что спектральные линии 40 туманностей полученные В. Слайфером имеют красное смещение и линии только одной туманности (Андромеды) имели смещение в синюю сторону. Исходя из полученных данных был сделан вывод туманности удаляются от нас, причем с довольно большими скоростями порядка сотен километров в секунду. На рубеже XIX-- XX веков в науке преобладали представления о том, что небольшие туманности на небосводе, являются газовыми туманностями на окраине всеобъемлющей звездной системы Млечного пути. В.Слайфер в полном соответствии с представлениями своего времени считал например спектр туманности Андромеды, отражением света центральной звезды.

Весомый вклад в новую парадигму, согласно которой газовые туманности являются далекими галактиками, внесли Х.Ливитт, Э.Герцшрунг и конечно Э.Хаббл. В 1908г Х. Ливитт обнаружила переменные звезды и определила периоды некоторых из них в в Малом Магеллановом Облаке. Э Герцшпрунг в 1913 отождествил переменные звезды в ММО с известными в нашей галактике цефеидами. Чуть позже(в средине 20х годов) нашел в туманности Андромеды 36 цефеид и Э.Хаббл, по зависимости период-светимость пересчитал расстояние и получил новую галактику «туманность Андромеды». Через 10 лет были известны расстояния до 150 галактик(бывших туманностей).

В ходе исследований Э.Хаббл обнаружил, что чем дальше галактика находится от нас, тем больше красное смещение и, следовательно, с тем большей скоростью она улетает от Земли. На основании данных о лучевых скоростях и расстояний до галактик, был открыт новый закон, который показал, что с десяти процентной погрешностью выполняется равенство Z = kR , где, Z – величина красного смещения, определенная, как отношение приращения длинны волны (частоты) любой спектральных линий атомов галактики, по отношению к спектральным линиям атомов, находящихся на Земле; k = H/C – коэффициент пропорциональности; H – найденная из астрономических наблюдений постоянная Хаббла, C – скорость света в вакууме; R – расстояние до галактики. Некоторые галактики имеют и небольшое синее смещение – в основном это ближайшие к нам звездные системы. Похоже пора проиллюстрировать на примерах – какова же постулируемая эффектом Доплера связь величины красного смещения z и астрономических расстояний (при значении постоянной Хаббла H=70 км/сек) красное смещение z для астрономических расстояний около 3 млн световых лет составит ~ 0,00023 , для астро расстояний 3 млр световых лет оно составит ~ 0,23 а для астро расстояний 10 млр световых лет лет оно будет ~ 0,7. В рамках действия закона Э.Хаббла существует и воображаемая сфера, на которой скорость разбега равна световой, носящая имя первооткрывателя – Э.Хаббла.

Совсем недавно считалось , что галактики во вселенной удаляются от нас со скоростью не превышающей световую, а формулой (1) по КС можно пользоваться лишь при Z>> Z^2 со ссылкой на специальную теорию относительности (СТО), согласно которой Z стремится к бесконечности при приближении скорости галактики к скорости света. Но после публикаций результатов детального изучения излучения сверхновых типа Ia (конец 20 века), сегодня значительное число космологов считает, что далекие галактики и внегалактические объекты, имеющие величину красного смещения Z>1, удаляются от Земли с относительно сверхсветовой скоростью. Оценки «критического расстояния» до таких галактик превышают 14 млрд св.лет. Одновременно следует заметить, что в некоторых энциклопедиях возраст вселенной сегодня оценивается 13+0,7 млрд лет. С уверенностью можно сказать только то, что проблема с превышением световой скорости для удаленных галактик, квазаров, гамма-всплесков на сегодня определенно существует. В последние годы в поле зрения астрономов оказались объекты, красное смещение которых Z ~10. Формула Хаббла даёт для таких смещений расстояния, мягко говоря, порядка размеров всей наблюдаемой Вселенной. Идти к нам это излучение должно в некоторых случаях больше времени её существования. Для объектов со столь большими смещениями объяснение причины смещения эффектом Доплера противоречит здравому смыслу.

Интересно, что и открыватель закона связывающего величину красного смещения с астро расстоянием Э. Хаббл, немало потрудившийся на ниве создания новой карты звездного неба и измеривший расстояния и красное смещение до множества галактик; до конца жизни скептически относился к объяснению полученных им результатов – эффектом Доплера и расширением вселенной. Известна его критика как интерпретации В. де Ситтера, так и гипотезы Ф.Цвики. До конца своей жизни (1953 г.) Хаббл по видимому так и не решил для себя, говорит ли красное смещение о расширении Вселенной, или оно обязано "некоему новому принципу природы". Вероятно основoй он считал закономерность - галактики на бОльших расстояниях от нас имеют бОльшее красное смещение. Возможно классик считал красное смещение, следствием влияния трехмерности пространства на распространение излучения, в котором длина волны уменьшается линейно с расстоянием; возможно он полагал, что не существует идеалистических волн, распространение которых не сопровождалось бы диссипацией энергии, точно это не известно.

Альтернативные гипотезы
Посмотрим, вслед за первооткрывателем знаменитого закона - некоторые альтернативные объяснения спектрального сдвига далеких туманностей или красного смещения:

Гравитационное притяжение света, исходящего от галактики или звезды. Частным случаем этого эффекта может быть черная дыра, при пролете фотона на расстоянии превышающем горизонт событий. Кванты света краснеют, когда распространяются из области большего по абсолютной величине гравитационного потенциала к меньшему, т. е. выходят из сильного поля тяготения.

Смещение спектральных линий квантов света в электромагнитной среде (атомном, молекулярном пространстве….) Оба приводимых механизма смещения в длинноволновую область считаются правомочными на своей области действия и вероятно могут реализовываться на практике. Но имеют и известные недостатки: по первому механизму эффект достаточно мал и локален, по вторму варианту рассеяние на атомах зависит от длины волны, и вследствии влияния изменения направления при рассеянии оно должно выглядеть размытыми.

Оригинальными и можно сказать экзотическими являются еще ряд гипотез, приведу 2е наиболее любопытные на мой взгляд

Эффект Рица согласно которому скорость света векторно слагается со скоростью источника, и длина волны света будет нарастать по мере его движения. Для такого эффекта справедлива ф-ла: t"/t = 1+ La/c 2 где период t" между приходом двух импульсов или волн света отличается от периода t их испускания источником тем сильней, чем больше удалённость L и лучевое ускорение a источника света. Обычно La/c2 - гипотеза о квантовой природе постоянной Хаббла, на которую уменьшается частота фотона за один период колебания вне зависимости от длины волны. Вводится даже квант диссипации энергии фотона за один период колебания: E T = hH 0 = 1.6·10-51 Дж, где h - постоянная Планка; а максимальное число колебаний, которое может совершить фотон за свою жизнь: N = E/E T = hv/hH 0 = v/H 0 , где E - энергия фотона.

В различных вариациях существует сегодня и почти столетняя гипотеза «усталого света», согласно которой не галактики удаляются от нас, а кванты света в ходе долгого путешествия испытывают некое сопротивление своему движению, постепенно теряют энергию и краснеют.

Однако наиболее популярна на сегодня пожалуй гипотеза космологического смещения. Образование космологического красного смещения можно представить так: рассмотрим свет - электромагнитную волну, идущую от далёкой галактики. В то время как свет летит через космос, пространство расширяется. Вместе с ним расширяется и волновой пакет. Соответственно, изменяется и длина волны. Если за время полёта света пространство расширилось в два раза, то и длина волны и волновой пакет увеличивается в два раза.

Лишь эта гипотеза способна объяснить полученное в конце XX века, расхождение в расстояниях по эффекту Доплера и спектру сверхновых типа Ia, акцентированное в работах лауреатов Нобелевской премии 2011 г. Обнаруживших что в удаленных галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Или расстояние до этих галактик, вычисленное по методу "стандартных свеч", оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла. Что послужило основой и для вывода Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением!

Тем не менее необходимо отметить, что здесь в явном виде нарушается закон сохранения энергии излученного фотона в отсутствии взаимодействий. Но не только позволяет считать гипотезу космологического смещения несостоятельной, остается неясным:

Чем фундаментально отличаются свойства внутригалактического пространства от межгалактического?, если в неизменном межзвездном пространстве отсутствует космологическое смещение, а в межгалактическом только оно и существует;

Когда, кем и как было открыто новое фундаментальное взаимодействие, обозначаемое как "уменьшение энергии фотона от расширения Вселенной?;

Какова физическая основа отличия реликтовых фотонов (z~1000) от остальных(z
- чем фундаментально уменьшение энергии фотона от расширения Вселенной отличается от давным-давно известной гипотезы «усталого света»?.

Реликтовое излучение
Давайте детальнее рассмотрим недостатки космологической гипотезы на примере космического микроволнового фона (реликтового излучения - с легкой руки И.С.Шкловского), испущенных горячим веществом в ранней Вселенной незадолго до того, как оно, остывая, перешло из состояния плазмы в газообразное.

Начнем с популярного тезиса о предсказании Г. Гамовым микроволнового фонового излучения. В работе «Расширяющаяся вселенная и образование галактик» опубликованной в трудах Датской Академии наук за Mat-Fis. Medd 27(10),1, 1953г Г.Гамов исходил из двух положений: 1) современной эпохе соответствует асимптотический инерциальный режим расширения мира в рамках однородной модели Фридмана с временем расширения Т~ 3млр лет и плотностью материи во вселенной р~ 10^-30 г/см.; 2) температура в-ва во вселенной во все эпохи было отлична от 0, а в начале расширения была очень высокой. Вселенная находилась в термодинамическом равновесии, или материальные объекты с температурой Т по закону Стефана Больцмана излучали фотоны с частотой, соответствующей этой температуре. В ходе адиабатического расширения излучение и материя охлаждаются, но не исчезают

Исходя их этих положений Г.Гамов получил оценку датировки преобладания материи над излучением ~ 73 млн лет, температуру излучения в демаркационной точке 320 К, и оценку современного значения этого излучения, при линейной экстраполяции в 7К.

С. Вайнберг высказывает следующее замечание по «предсказанию» Гамовым реликтового излучения: “…взгляд на эту работу 1953г показывает, что предсказание Гамова основывалось на математически ошибочных аргументах, относящихся к возрасту вселенной, а не его собственной теории космического нуклеосинтеза».

Дополнительно относительно предсказания Г.Гамова, хотелось бы отметить что обратная аппроксимация экспериментально зарегистрированного микроволнового фона 2,7К при увеличении в 100 раз (согласно расчетам Г.Гамова) приводит к температуре рекомбинации 270 К аналогичной на поверхности Земли. А при аппроксимации температуры рекомбинации в 100 раз микроволновый фон должен быть регистрироваться в диапазоне ~ 30К. В этой связи широко распространенный/популярный штамп о теоретическом предсказании Г. Гамовым микроволнового фона /реликтового излучения с последующей экспериментальным подтверждением выглядит скорее литературным преувеличением, нежели научным фактом.

На сегодня происхождение космического микроволнового фона (реликтового излучения) описывается примерно так: «Когда Вселенная расширяется на?столько, что плазма остывает до температуры рекомби?нации, электроны начинают соединяться с протонами, образуя нейтральный водород, а фотоны начинают распространяться свободно. Точки, из которых фотоны доходят до наблюдателя, образуют так называемую поверхность последнего рассеяния. Это единственный источник во Вселенной, окружающий нас со всех сторон. Температура поверхности последнего рассеяния оценивается примерно 3000 К, возраст Вселенной около 400 000 лет. С этого момента фотоны перестали рассеиваться теперь уже нейтральными атомами и смогли свободно перемещаться в пространстве, практически не взаимодействуя с веществом. Равновесная температура реликтового излучения, аналогичная излучению абсолютно черного тела, столь же нагретого, 3000 К.»

Но здесь перед нами предстает множество парадоксов.

Излучение даже экстремально удаленных космологических объектов не рассеивается (среда прозрачна);

Спектральный состав излучения даже экстремально удаленных космологических объектов не изменяется (среда линейна).

Спектральный состав реликтового излучения должен соответствовать спектральному составу излучения абсолютно черного тела при 3000 К. Но его регистрируемый спектральный состав соответствует излучению абсолютно черного тела, нагретого до 2,7 К, без каких-либо дополнительных экстремумов.

Непонятно под действием какого, противоречащего закону сохранении энергии, процесса излученные при 3000К фотоны превратились в фотоны соответствующие температуре 2,7К? Cогласно формуле hv=KT, энергия фотона должна уменьшится в тысячу раз без каких-либо взаимодействий и воздействий, что невозможно.

Иными словами, если бы реликтовое излучение имело бы происхождение в соответствии с теорией Большого Взрыва, то нет никаких физических оснований, чтобы оно имело иной спектр, кроме спектра излучения абсолютно черного тела при 3000 К. «Уменьшение из-за расширения Вселенной» - всего лишь набор слов, имеющий единственный смысл - прикрыть прямое противоречие теории наблюдательным фактам. Если текущему равновесному излучению соответствует температура 2,7 К, то на три порядка более высокой температуре 3000 К будет соответствовать равновесное излучение примерно на три порядка более энергичных фотонов спектрального максимума более короткой длины волны.

Ряд ученых, полагает что микроволновый фон (реликтовое излучение), слишком однороден, чтобы его можно было считать последствием грандиозного взрыва. Существуют и работы в которых это излучение объясняется суммарным излучением звезд, и работы с объяснением этого излучения частицами космической пыли….

Гораздо проще потеря энергии реликтовых фотонов, излученных при T 3000K объясняется потерями при прохождении физического вакуума (аналога эфира).

Обобщая сказанное об альтернативах эффекту Доплера красного смещения астрономических объектов, необходимо отметить что гипотеза космологического смещения не имеет физически состоятельного механизма потери энергии фотоном. По существу являясь лишь аналогом гипотезе «усталого света», видоизмененным через ~ 100 лет. Что же касается предсказания и связи реликтового излучения с теорией горячей вселенной это далеко не однозначные вещи, имеющие множество нерешенных вопросов. В том числе и редко упоминаемое в литературе отсутствие экспериментальной регистрации реликтовых нейтрино, немного ранее фотонов возникающих при остывании плазмы.

Эффект Доплера под сомнением …наблюдения квазаров, сверхновых
Большие проблемы для доминирующей во второй половине XX века интерпретации красного смещения эффектом Доплера, привнесли и астрономические объекты квазары, или если называть их полным именем, квазизвездные радиоисточники.

Первый квазар,или радиоисточник 3C 48, был обнаружен в конце 1950-х А. Сендиджем и Т. Метьюзом во время радиообзора неба. Объект как будто совпадал с одной звездой, не похожей ни на какие другие: в ее спектре присутствовали яркие линии, которые не удавалось соотнести ни с одним из известных атомов.

Немногим позже в 1962г., был обнаружен еще один звездоподобный объект, излучавший в широком спектре 3С273.

Через год М. Шмидт показал, что если этому звездоподобному объекту приписать смещение 16%, то его спектр совпадет со спектром газообразного водорода. Такое красное смешение велико даже для большинства галактик. Объект 3С 273 отождествили не с экзотической звездой из Млечного Пути, а чем-то совсем иным, мчащимся от нас с огромной скоростью. Расстояние до этого квазара оценивается около 2 млрд. световых лет, а видимый блеск равен 12,6m. Оказалось, что и другие звездоподобные радиоисточники, такие как 3С 48, имеют большие красные смещения. Вот эти-то компактные объекты с большим красным смещением, которые на фотографиях напоминают звезды, и есть квазары.

Считается, что квазары непрерывно поглощают из ближайшего пространства газ, пыль, другой космический мусор и даже звезды. Освобождающаяся при этом гравитационная энергия поддерживает яркое свечение квазаров - они излучают во всем электромагнитном диапазоне с интенсивностью большей, чем сотни и тысячи миллиардов обычных звезд.

Наблюдения за небесными объектами далеко не всегда находятся в соответствии с положениями принципиально непроверяемых моделей и гипотез, в т.ч. некоторые эмпирические наблюдения звездного неба противоречат поведению объектов обозначаемых как квазары.

Одной из проблем, которую приподнесло красное смещение объектов - квазаров является нарушение визуально наблюдаемой связи между квазарами и галактиками. Х. Арп в средине 70х годов прошлого века, нашел что квазар Makarian 205, вблизи спиральной галактики NGC 4319 визуально связан с галактикой посредством светящегося моста. Галактика имеет красное смещение 1,800 километров в секунду, соответствующее расстоянию около 107 миллионам световых лет. Квазар имеет красное смещение 21,000 километров в секунду, который должен означать, что он находиться на расстоянии 1,24 миллиардов световых лет. Х.Арп предположил, что эти объекты определенно связаны и это показывает, что стандартная интерпретация красного смещения ошибочна в этом случае. Критики заявили, что не нашли связующего моста, показанного в картине Арпа на фотографии галактики NGC 4319. Но позднее Джек М.Сулентик из Алабамского университета сделал обширное фотометрическое исследование этих двух объектов и заключил, что связующий мост реален. В дополнении к наличию непрерывной световой связи квазаров и галактик, в которых квазары наблюдаются, Х.Арп на основе наблюдений за четырьмя квазарами в окрестностях галактики NGC520 считал, что они были извержены из взрывающейся галактики. Причем изверженные квазары имеют красное смещение намного больше, чем галактика, которая, кажется, является их родителем. Примечательно, что согласно стандартной теории красного смещения, квазары должны быть намного дальше, чем галактика. Х. Арп интерпретирует этот и другие сходные примеры, предполагая, что только что извергнутые квазары рождаются с большими красным смещениями, и постепенно, их красные смещения уменьшаются с течением времени.

«Квантование» квазаров или регистрация нескольких объектов с идентичными параметрами излучения поставило с 1979г еще одну проблему перед космологами. Наблюдая звездное небо Д.Вельш Р.Каршвелл и Р.Уэймен (Den?nis Walsh, Robert Carswell, Ray Weymann) обнаружи?ли два одинако излучающих объекта, находившихся на угловом расстоянии в 6 секунд дуги друг от друга. Кроме того эти объекты имели одинаковое красное смещение zs=l,41, а также иден?тичные спектральные характеристики (профили спектральных линий, отноше?ния потоков в разных областях спектра и др). Не мало поломав голову над возникшей астрономической головоломкой, космологи вспомнили старую идею Ф.Цвики (1937года) о гравитационных линзах на основе галактик. Согласно которой присутствие массивного гравитационного объекта (туманность, галактика или темной материи), вблизи траектории светового луча как бы увеличивает источник световых лучей. Этот эффект и называется гравитационное линзирование. Гравитационная линза своим поведением сильно отличается от оптической в силу того, что теория гравитации принципиально нелинейна. Если бы удаленный объект находился на линии наблюдатель -- линза, то наблюдатель увидел бы кольцо Эйнштейна. Вероятность подобного совпадения мала (мы не имеем возможностей изменять какую либо из базовых точек), точечный источник будет виден как две дуги внутри и снаружи относительно кольца Эйнштейна.

Несмотря на нехватку массы галактик для значительного отклонения лучей при предполагаемом гравитационном линзировании и принципиальной возможности линзы построить только одно фантомное изображение, в арсенале космологов не существует иных разумных объяснений наблюдениям фантомных изображений нескольких объектов -квазаров на небосводе. Им приходится строить абсолютно фантастические прожекты о «группе из пяти галак?тик (две с красным смещением 0,3098, две - 0,3123 и одна - 0,3095)», так называемая "Вторая линза.» для объяснения четырехкратного изображения квазара с красным смеще?нием zs=l,722.

Еще одной проблемой, что приподнесли объекты квазары (на сегодня у более чем 1500 из них измерено красное смещение) оказалось отсутствие в современной физике дееспособного механизма, способного объяснить огромную мощность излучения в относительно небольшом объеме. Несмотря на то, что красному смещению это не имеет прямого отношения, этот факт заслуживает внимания.

Обусловленность красного смещения множества астрономических объектов эффектом Доплера, можно сказать не только находится в противоречии с некоторыми наблюдениями движения и расположения астрономических объектов, но и ставит перед современной физикой целый ряд нерешаемых вопросов: физические процессы в квазарах, превышение относительной скорости света далекими астрономическими объектами, антигравитация…

В необходимости такой обусловленности сомневался и первооткрыватель знаменитого закона Э.Хаббл. И достоверную область применения эффекта Доплера для объяснения красного смещения установить невозможно, т.к. в окрестностях Земли и солнечной системы отсутствуют объекты с красным смещением.

На сегодня значительное количество астрономов утверждают, что красные смещения у многих объектов не вызваны эффектом Доплера и некорректно их интерпретировать исключительно эффектом Доплера. Возможно эффект Доплера и вызывает красное смещение объектов, но откуда можно знать, что красное смещение у всех объектов вызвано именно эффектом Доплера?

Например расхождение в расстояниях, определяемых как по эффекту Доплера, так и спектру сверхновых типа Ia, на дальних расстояниях практически привело к исключению эффекта Доплера, как причины красного смещения на таких расстояниях; и одновременно к снятию ограничения на скорость света как максимально возможную относительную скорость движения.

Заключение
Кроме вышеупомянутых позиций, для LCDM (Lambda - Cold Dark Matter, доминирующий вариант концепции Большого Взрыва) сегодня проблематичен быстрый рост красных смещений обнаруживаемых астрономических объектов. К 2008 году все они уже преодолели рубеж z = 6, причем особенно быстро росли рекордные z гамма-всплесков. В 2009 году ими был установлен очередной рекорд: z = 8,2. Это делает несостоятельными существующие теории образования галактик: им просто не хватает времени на формирование. Между тем прогресс в показателях z, похоже, не собирается останавливаться. Даже по самым оптимистическим оценкам размеров вселенной, если появятся объекты с z > 12, это станет полномасштабным кризисом LCDM.

В средине и первой половине XX века концепция Большого Взрыва, выросшая из взрыва первозданного атома Ж.Леметра, в основном трудами Г.Гамова, была в целом прогрессивной программой исследований, успешно объяснившей некоторые существовавшие на те времена непонятные астрономические наблюдения. Наблюдаемое красное смещение и регистрируемое реликтовое излучение(микроволновый фон), являлись можно сказать эмпирической основой (двумя китами) на которые опиралась эта концепция. В начале XXI века прогресс в объяснении новых астрономических наблюдений, сменился регрессом с появлением множества ad-hoc (дополнительных) гипотез как мы видели далеко не всегда способных дать конструктивное объяснение новым наблюдениям. Наряду с этим в концепции стало популярно активное использование как гипотетических объектов (черные дыры, темная материя, темная энергия, сингулярность…) , так и гипотетических явлений (взрыв сингулярности, антигравитация, быстрая фрагментация материи…). Необходимо отметить, что частое употребление в концепции гипотетических объектов и гипотетических явлений не дает возможность считать такие объекты или явления реально существуемыми.

Да и эмпирическая основа (два кита) Большого Взрыва, можно сказать еле стоит под воздействием критики: красное смещение после расхождения данных по сверхновым типа Ia потеряло однозначную связь с эффектом Доплера, cвязь реликтового излучения с «первоплазмой» так и не получило подтверждения в виде регистрации реликтовых нейтрино, немного раньше излученных «первоплазмой».

Создается впечатление, что не только выводы космологов не имеют под собой научно состоятельного основания, но и сама попытка создать некую математическую модель Вселенной некорректна, и сопряжена с трудностями принципиального характера. Известный шведский физик плазмы и астрофизик, лауреат Нобелевской премии Х. Альвен отнес "теорию Большого взрыва" к разряду математических мифов, лишь операциями над идеализированными объектами отличающегося от египетских, греческих мифов.., системы Птолемея. Он писал: «Один из этих мифов – космологическая теория “большого взрыва” – в настоящее время считается в научной среде “общепринятым”. Это обусловлено главным образом тем, что эту теорию пропагандировал Г.Гамов с присущими ему энергией и обаянием. Что касается наблюдательных данных, свидетельствующих в пользу этой теории, то, как заявлял и Г.Гамов и другие её сторонники, они полностью отпали, но чем меньше существует научных доказательств, тем более фанатичной делается вера в этот миф. Как вам известно, эта космологическая теория представляет собой верх абсурда – она утверждает, что вся Вселенная возникла в некий определённый момент подобно взорвавшейся атомной бомбе, имеющей размеры (более или менее) с булавочную головку. Похоже на то, что в теперешней интеллектуальной атмосфере огромным преимуществом космологии “большого взрыва” служит то, что она является оскорблением здравого смысла: credo, quia absurdum (“верю, ибо это абсурдно”) …….когда сотни или тысячи космологов одевают эту историю в софистические уравнения и вопреки истине утверждают, что эта бессмыслица поддерживается всем тем, что наблюдается гигантскими телескопами - кто посмеет сомневаться? Если это считается наукой, то существует противоречие между наукой и здра?вым смыслом. Космологическая доктрина сегодняшнего дня является антиинтеллектуальным фактором, возможно большого значения!»

Вспоминая о величине периода обращения Солнечной системы вокруг галактического центра ~ 200 миллионов лет, отсутствие экспериментально достоверных данных о звездообразовании, эмпирической несостоятельности астрорасстояний больше 1 кпс, ….нет оснований считать концепцию Большого Взрыва существенно отличающейся от того, что называется околонаучным мифом.

К. Болдинг в своем обращении к Американской ассоциации развития науки говорил: “Космология... представляется нам наукой, не имеющей под собой прочного основания, хотя бы потому, что она изучает огромную Вселенную на примере небольшой ее части, исследования которой не могут дать объективной картины реальности. Мы наблюдали ее на протяжении очень короткого отрезка времени и имеем относительно полное представление лишь о ничтожно малой части ее объема”. Гигантских экстраполяций во времени и пространстве, применения гипотетических объектов и явлений, представляется принципиально невозможным избежать при рассмотрении вопросов о происхождении и строении вселенной.

До сих пор мы говорили об объективном знании о происхождении мира и общих законах мироздания. И вслед за множеством здравомыслящих людей пришли к выводу о мифологичности предлагаемой и сегодня картинки происхождения и строения мироздания.

Вспомним, что вопросы о происхождении мира и жизни, общих законах мироустройства, в первую очередь будучи детьми, мы субъективно адресуем нашим отцам и дедам. И нам, по достижении срока возмужалости предстоит держать личный/субъективный ответ на эти вопросы пред нашими детьми и внуками. Наиболее существенное отличие религиозного знания от научного и состоит в субъективном характере религиозного и объективном характере научного.

Православную святоотеческую точку зрения о происхождение мира, на современном этапе наиболее тщательно и детально озвучивал и развивал о.Серафим Роуз. Согласно ей процессы, происходившие в библейский Шестоднев, принципиально отличны от происходящих под действием чина естества сегодня. Святоотеческая точка зрения никогда не противоречила, и сегодня не противоречит научным данным, т.к чин естества или существующие в современном мире законы природы феноменальную часть которых познают научные сотрудники - появились во вселенной по окончании сотворения мира и жизни. Текст Шестоднева описывает сверхъестественные события и процессы, происходившие во временам до установления чина естества во вселенной. И объективными (научными) методами получить какое-либо знание об этих процессах невозможно, они находятся за пределами сферы научных знаний о мире.

Литература

1. http://www.astronet.ru/db/msg/1202879
2. http://physiclib.ru/books/item/f00/s00/z0000022/st012.shtml
3. http://ritz-btr.narod.ru/melnikov.html
4. http://ritz-btr.narod.ru/starsvet.html
5. http://alemanow.narod.ru/hubble.htm
6. http://goponenko.ru/?p=45
7. http://ufn.ru/ufn94/ufn94_8/Russian/r948f.pdf
8. http://nashaucheba.ru/v31932/%D1%80%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B5_%D0%B8%D0%B7%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
9. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=125201
10. http://astroera.net/content/view/106/9/
11. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/6797/
12. http://elementy.ru/blogs/users/a-xandr/35988/
13. http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager.cgi?id=30&num=45 .
14. http://kharkov.orthodoxy.ru/evolution/Biblio/rouz_genesis/
Как известно, к красному смещению приводят два механизма: эффект Допплера и эффект гравитационный. Красное смещение, обусловленное первым эффектом, возникает в том случае, когда движение источника света относительно наблюдателя приводит к увеличению расстояния между источником и наблюдателем. Гравитационное красное смещение возникает тогда, когда приёмник света находится в области с меньшим гравитационным потенциалом, чем источник. В таком случае красное смещение является следствием замедления темпа времени вблизи гравитирующей массы и уменьшения частоты испускаемых квантов света.
В астрофизике и космологии красное смещение обычно соотносят, как уже было сказано выше, с эмпирическим законом Хаббла. При наблюдении спектров удалённых галактик и их скоплений оказалось, что величина красного смещения увеличивается с увеличением расстояния до удалённого объекта. Обычно принято полагать, что чем дальше находится объект от наблюдателя (естественно здесь учитываются огромные космические расстояния), тем с большей скоростью он удаляется от нас. Закон Хаббла выражается в численном виде формулой, в которой скорость удаляющегося объекта равна расстоянию до него, умноженному на коэффициент, называемый константой Хаббла. В общей теории относительности, в том варианте решения её уравнений, который дан А.А. Фридманом, удаление скоплений галактик друг от друга объясняется расширением Вселенной. На этом решении, собственно говоря, и строится модель Вселенной, которая получила широкое признание. Считается, что нынешнее состояние Вселенной есть результат её последовательного расширения после Большого взрыва из некоторого сингулярного состояния. (Обычно принимают модель горячей Вселенной, которая охлаждается по мере расширения).
Далеко не так выглядит космологический сценарий в РТГ Логунова. В этой теории, как говорится в аннотации, касающейся космологии, открылось новое свойство не только замедлять действием гравитации ход времени, но и останавливать процесс замедления, а, следовательно, процесс сжатия вещества. Возникает явление «самоограничения» гравитационного поля, которое играет важную роль во Вселенной. Согласно РТГ, однородная и изотропная Вселенная может быть только «плоской» и развивается циклически от некоторой максимальной плотности до минимальной и т.д. При этом теория устраняет известные проблемы ОТО: сингулярности, причинности (горизонта), плоскостности (евклидовости). Эффект «самоограничения» поля исключает также возможность образования «чёрных дыр». Из теории следует существование «тёмной» материи .
Познакомимся теперь с проблемой логического и эмпирического оправданий ОТО и РТГ в плане исключительно космологических следствий этих теорий.
РТГ Логунова феномен красного смещения объясняется гравитационным эффектом. Согласно решению уравнений, составленных по правилу сочетания двух метрических тензоров, материя во Вселенной, при рассмотрении её в крупномасштабном плане, покоится; претерпевает циклическое изменение во времени гравитационное поле. Наличие этого циклического процесса объясняется тем, что гравитоны обладают собственной массой, которая оценивается величиной порядка (?). Когда Вселенная находится в фазе уменьшения интенсивности гравитационного поля, электромагнитный сигнал, приходящий из некоторой удалённой точки Вселенной в точку, в которой расположен наблюдатель, попадает в то место пространства, где частоты электромагнитных излучений оказываются выше соразмерно той длительности, которая требуется для распространения сигнала из точки r к точке (?). Отсюда частотная разница в стандартном спектре и спектре приходящего издали сигнала. Как видим, автор РТГ представил гениальное, по простоте, объяснение и количественное описание феномена красного смещения
http://www.titanage.ru/Science/SciPhilosophy/Cosmology.php
В качестве "экспериментальных подтверждений" теории Большого взрыва считают наличие реликтового излучения и так называемого "покраснения фотонов" - красного смещения спектров видимого излучения галактик.
В РТГ существование реликтового излучения связывается главным образом с тем, что напряжённость гравитационного поля во Вселенной меняется со временем и в начале цикла развития Вселенной была гораздо больше, чем в настоящее время. Материя в далёком прошлом находилась, разумеется, в состоянии, отличном от нынешнего - это видно и по результатам астрономических наблюдений. Температура и давление в "первичной Вселенной" были намного выше, чем сейчас. Затем, по мере остывания Вселенной, излучение "оторвалось" от вещества и его-то мы и наблюдаем в качестве реликтового. Впрочем, есть и другие интерпретации реликтового излучения - например, предположение о том, что фоновое излучение Вселенной появляется при непрерывном процессе синтеза атомов и молекул водорода и сжижениии молекул водорода. Покраснение фотонов тоже объясняется в рамках РТГ изменением напряжённости гравитационного поля со временем, но, по-видимому, здесь действует и другой механизм. http://elementy.ru/lib/430919?context=2455814&discuss=430919

Красное смещение спектральных линий в оптическом спектре суперкластера далёких галактик (BAS11) (справа), по сравнению с Солнцем (слева).

Красное смещение - сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Это явление может происходить из-за эффекта Доплера, или эффектов общей теории относительности: гравитационное и космологическое красного смещения. Красное смещению может также являться следствием сразу несколько указанных выше причин. Сдвиг спектральных линий в фиолетовую (коротковолновую) сторону называется фиолетовым смещением.

Каждый химический элемент поглощает или излучает электромагнитные волны на строго определённых частотах. Поэтому, каждый химический элемент образует в спектре неповторимую картину из линий, используемую в спектральном анализе. В результате эффекта Доплера и/или эффектов общей теории относительности, частота излучения от удалённых объектов, например, звёзд, может изменяться (понижаться или повышаться), а линии соответственно будут смещаться в красную (длинноволновую) или синюю (коротковолновую) часть спектра, сохраняя, однако, своё неповторимое относительное расположение. Смещение линий в красную сторону (обусловленное удалением объекта) и называется "красным смещением".

Новая интерпретация

В работе "Новая интерпретация красного смещения" ("A New Redshift Interpretation,") Роберт Джентри () предложил интерпретацию галактического красного смещения как комбинацию эффекта Доплера и гравитационного красного смещения.

Новая Интерпретация Красного смещения (НИК) объясняет красное смещение галактики как комбинацию Доплеровского и гравитационного красного смещения. Согласно данной космологии (CBR) это гравитационное красное смещение раскалённого водорода с границы уровня при температуре 5400 по Kельвину. Он считает, что эта граница уровня в действительности состоит из тонкой оболочки над свёртывающимися галактиками.

Ограниченная вселенная

Как и космология Белой дыры , NRI использует понятие ограниченной вселенной. В то время как это противоречивые космпологии, понятно что они могут быть скомбинированы, поскольку в случае с Dark energy была добавлена к начальным условиям космологии Белой Дыры и результат похож на NRI.

NRI has an outward gravitational force, that says is caused by vacuum pressure/energy. This is effectively the same as Dark energy and in NRI, Dark energy can be substituted for vacuum pressure/energy. In any case the formula for this cosmic gravitational red shift is: