No Name - Журнал "Млечный Путь" №02 2012 г.

• Название: Журнал "Млечный Путь" №02 2012 г.
• Автор: No Name
• Издательство: Млечный Путь
• Жанр: Научная Фантастика
• Год: 2012

Издательство «Млечный Путь» приступило к выпуску литературно-публицистического журнала «Млечный Путь». Подробнее можно почитать здесь.

Журнал будет выходить ежеквартально.

---

Особо отметим, что эта современная историко-научная дискуссия вовсе не о приоритетах. Сегодня, когда авторами крупных научных открытий являются, как правило, большие научные коллективы, индивидуальный приоритет «уходит в тень». Но важно, что добросовестность и добропорядочность ученых была и остается краеугольным камнем научной этики. И рассмотренная выше ситуация с «открытием» сверхсветовых нейтрино и, в еще большей степени, с их «закрытием», особенно показательна в этом отношении.

Эффект Доплера или «растяжение» световой волны?

Вернемся, однако, к объяснению «красного смещения». В 1927 году Ж. Лемэтр предпринял попытку объяснить этот эффект на основе общей теории относительности (ОТО) применительно к расширяющейся Вселенной. Хотя он использовал термин «эффект Доплера», фактически его модель явления опиралась не на величину относительной скорости (т. е. на кинематический фактор), а на величину расстояния до галактики в момент излучения ею фотона. Такая модель основана на фундаментальном утверждении общей теории относительности о том, что свет распространяется по геодезическим мировым линиям с постоянной скоростью. Геодезические линии — это линии кратчайшего расстояния между точками в пространстве данной кривизны. На плоскости они являются прямыми, а на сфере — дугами.

Из постоянства скорости следует, что в процессе пространственного расширения Вселенной пропорционально «растягивается» и время. Далее Лемэтр рассмотрел моменты излучения и наблюдения переднего и заднего гребней световой волны: поскольку на этапе наблюдения интервалы времени растянуты относительно этапа излучения. Он и сделал вывод о «красном смещении» светового кванта.

Наблюдения подтверждают вывод о растяжении времени: так, теоретически стандартный период времени между основными фазами кривой яркости сверхновой при наблюдениях действительно оказывается пропорциональным удаленности сверхновой от земного наблюдателя. Поэтому объяснение красного смещения, предложенное Лемэтром, является общепринятым. Однако такое объяснение входит в фундаментальное противоречие с законом сохранения энергии во Вселенной. Поскольку энергия светового кванта однозначно определяется длиной его волны — чем больше длина волны, тем меньше энергия, — то, если длина волны растет (квант «краснеет»), энергия световых квантов в процессе расширения Вселенной уменьшается. Но куда исчезает этот избыток энергии? Если энергия кванта в процессе движения не передается ничему, то ее уменьшение может иметь место лишь при нарушении закона сохранения энергии; если же квант терял бы часть своей энергии («старел»), передавая ее другим фотонам или частицам среды, то направление его движения изменялось бы, изображения далеких галактик были бы расплывчатыми, нечеткими и размытыми тем сильнее, чем дальше эта галактика находится. На самом же деле изображения как близких, так и далеких галактик достаточно четкие и не зависят от их удаленности от наблюдателя.

Поэтому появились работы, в которых изучалась возможность использования эффекта Доплера для объяснения красного смещения. Так, в недавней работе Фульвио Мелиа из США (arXiv:1202.0775v1) обращается внимание на весьма интересное обстоятельство: точно такое же выражение для параметра красного смещения получается в статической метрике (точнее, в шести различных моделях статической метрики), где расширение Вселенной вообще не имеет места, и речь может идти только об эффекте Доплера.

Более того, в работах Банна и Хогга (Bunn, E. F., Hogg, D. W. 2009, AmJPh, 77, 688 (BH9), а также М. Ходоровского (Michal J. Chodorowski, arXiv:0911.3536v3) авторы обосновывают тезис, согласно которому космологическое красное смещение имеет чисто кинематическую природу.

Однако, вопреки этим результатам, в работе Браека и Элгароу (Simen Braeck and Oystein Elgaroy, arXiv:1206.0927v1) выводится точная формула для космологического красного смещения. В правой части этой формулы стоит произведение обычного выражения для релятивистского (кинематического) эффекта Доплера и хорошо известного «гравитационного» отношения радиусов кривизны Вселенной в моменты излучения и наблюдения света для космологического красного смещения. Из формулы следует, что для сопутствующих наблюдателей, т. е. наблюдателей, движущихся вместе со световым квантом, красное смещение является эффектом, обусловленным исключительно расширением Вселенной, и оно может рассматриваться в качестве эффекта Доплера только тогда, когда расстояние между наблюдателем и источником света обращается в нуль (о переводах этих работ см. выше сноску). Что ж — дискуссия продолжается…

Ускоряется ли расширение Вселенной?

В обзоре научных новостей предыдущего выпуска мой коллега, ведя речь о присуждении Нобелевской премии по физике за 2011 год в связи с открытием ускоренного расширения Вселенной в нашу эпоху, справедливо писал: «Все эти подтверждения опираются именно на представления Стандартной космологической модели. Однако не следует думать, что вопрос об интерпретации экспериментальных данных, полученных лауреатами, закрыт».

Я бы хотел уточнить, что, строго говоря, экспериментально было открыто вовсе не ускоренное расширение Вселенной, а специфический астрофизический эффект: видимая яркость сверхновых типа Ia изменялась с расстоянием до них не совсем так, как ожидалось. Чтобы объяснить этот эффект, и была доработана Стандартная модель, в которую пришлось ввести новую степень свободы — так называемую космологическую постоянную, введенную (а потом исключенную из теории) когда-то еще самим Эйнштейном. Подобрав численное значение этой постоянной, авторы открытия добились удовлетворительного совпадения наблюдательных данных с теорией. Справедливости ради добавлю, что это же значение космологической постоянной хорошо соответствует данным по гравитационному линзированию (искривлению световых лучей при прохождении мимо массивных объектов) и эффекту Сюняева-Зельдовича (изменение интенсивности радиоизлучения космического фона при рассеянии на горячих электронах межзвездного и межгалактического газа).

Аналогичное возражение приводится в статье известного польского космолога Анджея Красиньски (Andrzej Krasinski, arXiv:1110.1828v1): «Ускоренное расширение» Вселенной является не наблюдаемым феноменом, а элементом интерпретации наблюдений, к которой нас побуждают принятые большинством космологов модели. Сам Красиньски предлагает альтернативную возможность объяснения открытого эффекта пониженной светимости сверхновых на основе модели неоднородной Вселенной, в которой «ускоренное расширение» оказывается иллюзией (о переводах этих работ см. выше сноску).

Открытие века?

4 июля 2012 г. на семинаре CERN в Женеве произошло событие, которого ждали все, кто хотя бы краем уха следит за новостями науки. Суть этого события изложена в пресс-релизе CERN (http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR17.12E.html) и состоит в том, что бозон Хиггса экспериментально «почти обнаружен».

Что это означает для современной физики? Рассказать об этом «в двух словах» так же трудно, как изложить содержание «Улисса» Джойса или «Войны и мира» Толстого в формате «Abstract». Тем не менее, в следующем обзоре научных новостей нашего журнала мы постараемся это сделать.

А пока отсылаем читателя к многочисленным комментариям в интернете — они помогут «войти в тему» тем, кто хочет этого.

http://slon.ru/world/bozon_khiggsa_chastitsa_boga_poymana_v_rukotvornom_adu_s_pomoshchyu_rossiyskikh_datchikov-807122.xhtml

http://i-innomir.ru/posts/1359

http://elementy.ru/news/431868

Елена Соснина Хлеб Вселенной

Дождевая завеса у краешка леса,
Ни единого признака жизни.
И как будто бы нет ничего: ни прогресса,
Ни людей, ни религий, ни чисел.

Но над лесом белесым есть умное поле,
Уходящее в самое небо,
И похоже оно на кусок треугольный
Ноздреватого белого хлеба.

Это — важная пища, для разума свыше.
Из нее появляются звезды.
Хлебным духом большая Вселенная дышит
И печет наши мысли и грезы.

Андрей Медведев Из позднего Вийона

Как блеск меча в таинственной ночи —
Сигнал о неизбежной передряге,
Так непорочно чистый лист бумаги —
Хороший знак того, что разум чист.

Неважен слог, в котором нет любви
К чему-нибудь, а может, и к кому-то,
На вид скромна и немощна минута,
Но миг стыда неделями кровит.

Отшельник прав, но нет верней молитв,
Чем те, которые не для латыни,
Болит душа, и тело в страхе стынет,
Когда надежды не видать вдали.

Чем больше слов покоится в гробах,
Тем легче путь к природе и достатку,
Но если смысл в служении повадкам,
То нет счастливей сытого раба.

Александр Габриэль