О космологическом «красном смещении».

Сегодня общепризнано, что «красное смещение» спектральных линий у света от далёких галактик, пропорциональное расстоянию до них (согласно закону Хаббла), имеет допплеровскую природу. Отсюда делается вывод о разбегании галактик во Вселенной, что приводит к важным следствиям в космологии.

Но рассмотрим, в рамках вышеизложенного подхода, вопрос о том, какой допплеровский сдвиг может дать убегание далёкой галактики.

Пусть далёкая звезда-излучатель движется, вместе со своим звёздным частотным провалом, по «плоской» межзвёздной области. Если звезда излучала бы свет в импульсном режиме, то частота следования световых импульсов соответственно изменялась бы при выходе за границу звёздного провала. Но как сказывается переход через эту границу на энергии фотонов? При этом переходе происходит всего лишь переключение «привязки» фазовой скорости – с одного отрезка «среды» на другой – но при этом не изменяется энергия фотонов, т.е. не изменяются ни их частоты, ни длины волн. Мы видим, что допплеровский сдвиг частоты из-за движения излучателя может быть обусловлен только его локальным движением относительно частотного провала самого низкого ранга, в котором он находится. Аналогично, вклад в итоговый допплеровский сдвиг из-за движения приёмника определяется лишь его движением самого низкого ранга из всех, в которых он участвует. Принцип, согласно которому лишь самые низкоранговые движения излучателя и приёмника обусловливают результирующий допплеровский сдвиг, оказывается универсальным: он справедлив и тогда, когда излучатель и приёмник находятся вблизи одной и той же планеты, и тогда, когда они находятся в разных галактиках.

Таким образом, мы приходим к важному выводу: космологическое «красное смещение» не может иметь допплеровскую природу, и, значит, оно связано не с разбеганием галактик, а с какой-то иной причиной.

Предлагались альтернативные объяснения - например, «старение» фотонов. Но подобные процессы приводили бы к разнообразным дисперсионным эффектам, которые не имеют места. Всё говорит о том, что со светом от далёких галактик не происходит никаких изменений в пути. Учитывая это, мы предлагаем следующую гипотезу. Предположим, что во всей Вселенной синхронно происходит монотонное увеличение масс протона и электрона (m_p и m_e), с сохранением их отношения постоянным. Логично допустить, что энергии электронных состояний в атомах пропорциональны собственной энергии свободного электрона, т.е. атомные частоты испытывают такой же дрейф, как и m_e. Тогда в течение того времени, пока свет от далёкой галактики движется к приёмнику, опорные спектральные линии приёмника успевали бы сдвинуться в сторону коротких длин волн, что и объясняло бы космологическое «красное смещение». Величина этого смещения говорила бы не о скорости убегания далёкой галактики, а только о времени, в течение которого её свет идёт до наблюдателя.

Приведём некоторые оценки, считая, что дрейф масс протона и электрона линеен во времени. В соответствии с нашей гипотезой, постоянная Хаббла H имеет физический смысл, отличающийся от традиционного. Она является как раз коэффициентом, описывающим относительный дрейф во времени у m_e, т.е. у частоты пульсаций свободного электрона m_ec ² / h (h - постоянная Планка), и, как мы предположили, у всех атомных частот: H =( df_i / dt )/ f_i. На основе рекомендованного значения постоянной Хаббла, равного 2.44×10^-18 с^-1 [6], мы получаем для абсолютного дрейфа частоты пульсаций свободного электрона величину 300 Гц/с, или, в относительном исчислении, ~7.7×10^-11 в год.

Уместен вопрос: свидетельствуют ли о таком дрейфе m_e какие-либо некосмологические данные, например, результаты чисто наземных экспериментов? Предполагаемый дрейф m_e приводил бы к одинаковым относительным дрейфам частот у разнотипных атомных стандартов, не проявляясь при сличениях этих стандартов. Однако поведение во времени частот молекулярных переходов может отличаться от поведения частот атомных переходов. Дело в том, что, демонстрируя колебательные и вращательные спектры, молекула ведёт себя не как квантовый, а, скорее, как классический осциллятор. Его частота зависит от отношения осциллирующей массы к «коэффициенту упругости возвращающей силы», причём в первом приближении это отношение постоянно даже в условиях дрейфа m_p и m_e. Тогда на достаточно большом интервале времени этот дрейф мог бы проявиться через взаимное изменение частот атомных и молекулярных стандартов.

Сличения атомных и молекулярных стандартов частоты проводились различными группами исследователей. Так, сотрудники Госэталона времени и частоты СССР в 1981-85 годах измеряли частоту гелий-неонового лазера, стабилизированного по молекулярному поглощению в метане, по отношению к эталонной атомной частоте. Если верна наша гипотеза, то дрейф атомной частоты и отсутствие такового у молекулярной частоты должны были бы привести к «уменьшению» молекулярной частоты относительно эталонной. Действительно, величина обнаруженного «уменьшения» составила ~10^-11 в год [7], причём во всех ведущих лабораториях мира наблюдалась аналогичная тенденция к «снижению» частоты молекулярного стандарта. Но в дальнейшем те же авторы провели серию измерений с другим образцом молекулярного стандарта и сообщили более осторожную оценку возможного дрейфа его частоты: не более 10^-12 в год [8].

Если космологическое «красное смещение» и дрейф частот атомных стандартов действительно являются следствиями одного и того же феномена, а именно, монотонного роста масс протона и электрона, то следует устранить рассогласование в полтора порядка между изменением частот, рассчитанным на основе рекомендованного значения постоянной Хаббла, и измеренным изменением частот. Как значение постоянной Хаббла, так и измеренный дрейф частот получены на переднем крае экспериментаторского искусства, и надо полагать, что истина находится где-то посередине.

Заключение.

Все предшествовавшие модели светоносного эфира строились на основе предубеждения в том, что эфир является вещественной средой – и все они потерпели неудачу. Отличие нашего подхода заключается в том, что с «эфиром» отождествляются частотные склоны, которые невещественны. Этот подход позволяет объяснить, по-видимому, все ключевые явления в оптике движущихся тел, а также разрешить вышеупомянутые проблемы, связанные со звёздной аберрацией и эффектом Допплера. В рамках этого подхода новую жизнь обретают локально-абсолютные скорости, классический закон сложения скоростей, и даже единое вселенское время, стрелу которого можно связать с тем самым дрейфом масс протона и электрона, с помощью которого мы попытались объяснить космологическое «красное смещение».

Автор благодарит В.И.Беленко за полезную дискуссию.

Ссылки.

1. А.А.Гришаев. Энергетика свободного падения.

2. A.A.Grishaev. On the nature of gravitational shifts of the frequency of quantum oscillators. Report for International Forum on Wave Electronics and its Applications. 14-18 September, 2000. St.Petersburg – Valaam – Mandrogi – St.Petersburg. Proceedings, p.94.

3. А.А.Гришаев. О природе релятивистских и гравитационных сдвигов частот квантовых осцилляторов.

4. А.Эйнштейн. К электродинамике движущихся тел. Собр. Науч. Трудов, т.1, «Наука», М., 1965.

5. T.Van Flandern. Phys. Lett. A, 250 (1998) 1.

6. Таблицы физических величин. Справочник под ред. акад. И.К.Кикоина. «Атомиздат», М., 1976.

7. Ю.С.Домнин и др. Письма в ЖЭТФ, 43, 4 (1986) 167.

8. Ю.С.Домнин и др. Квант. Электроника, 23, 12 (1996) 1111.