Józef Gelbard
Katastrofa horyzontalna B.
4. Wiek odległych galaktyk i nie tylko to
Zanim
przejdziemy do obliczeń, które prowadzą do wyników, chyba bardziej zbieżnych z
obserwacją, wypowiedzmy ponownie twierdzenie zasadnicze
stanowiące dla nich bazę: Wielki Wybuch miał rzeczywiście miejsce,
jest faktem przyrodniczym, a przy tym to, co dane jest obserwacji, stanowi
Wszechświat w jego absolutnej całości. Twierdzenie to oznacza pośrednio także
rezygnację z podejścia łącznościowego, podejścia
dopuszczalnego, nawet w pełni uzasadnionego, gdyby Wszechświat był
statyczny, a nawet nieskończony.. Ale taki nie
jest.
Reasumując stwierdzić możemy, że:
a) Wszechświat
jest z natury swej płaski (wielkoskalowa niwelacja niejednorodności
lokalnych);
b) Jego (hubblowski) horyzont, będący reliktem „miejsca Wybuchu”
(nie licząc nieliniowego etapu wstępnego), określić
można jako układ inercjalny – jedyny prawdziwie istniejący. Tę inercjalość wyznacza
niezmiennicza prędkość ekspansji (c), która jest kresem górnym prędkości
względnych. Niezmiennicza
jest dlatego, gdyż jest to prędkość ekspansji Wszechświata, która zgodnie z
zasadą kosmologiczną jest jednakowa dla wszystkich obserwatorów. Prędkość ta stanowi relikt stanu Wszechświata z początku
przemiany fazowej, kończącej przyśpieszoną, nieliniową ekspansję: URELA –
ultra-relativitic acceleration (nie była to inflacja). Opisałem to w
artykułach drugiego blogu. Dokładnie wtedy pojawiły się oddziaływania
elektromagnetyczne (światło jest przecież falą elektromagnetyczną).
c) Wobec bardzo
wielkich, kosmologicznych odległości obiektów, a w
związku z tym dużych prędkości względnych, możliwe, a nawet konieczne jest uwzględnienie efektów relatywistycznych
(STW) przy badaniu ich ruchu.
Zwróciliśmy
już uwagę na to, że obiekty bardzo odległe, w tym kwazary, oddalają się od nas
z prędkościami relatywistycznymi. Ich wiek, to znaczy wiek Wszechświata tam, z
naszego punktu widzenia, jest inny. Są młodsze od nas. Czym
są kwazary? Są właściwie galaktykami we
wczesnym stadium rozwoju. Patrząc na nie (w odpowiednio reprezentatywnym zbiorze),
widzimy historię Wszechświata w epoce kształtowania się dzisiejszych form.
Jednak wbrew popularnemu sądowi, widzimy je młodszymi nie z powodu tego, że
„fotony, by do nas dotrzeć stamtąd, potrzebowały sporo czasu; widzimy więc
galaktyki takimi, jakimi były w momencie wysłania fotonów”. Nie w tym rzecz – w poprzednim artykule
sprowadziłem do absurdu ten sposób podejścia. Przecież
widzimy się z nimi od samego Wielkiego Wybuchu. A jednak rzeczywiście widzimy
je młodszymi. Wiek Wszechświata tam, w naszych oczach, jest inny. Możemy go
nawet określić. Aby obliczyć czas jaki upłynął (w
naszych oczach) u nich od momentu Wielkiego Wybuchu do chwili obecnej,
należy więc zastosować znany wzór wyrażający dylatację czasu. Możemy to uczynić
i właśnie w taki, a nie inny sposób, tylko dlatego, gdyż kiedyś „wszyscy
byliśmy razem” i wzajemnie widzimy się, nieprzerwanie, od samego początku do dziś. Prawda, że proste? Oto wzór [I]:
To jasne, że „oni” mówią
dokładnie to samo o nas. W tym przypadku istnieje pełna symetria. Od momentu
gdy byliśmy razem, od Wielkiego Wybuchu, minęło u nas, powiedzmy, około
piętnastu miliardów lat, czyli: Δt = 15·10^9 lat. Kwazar przez nas wybrany, oddala się od nas ze stałą prędkością v
= 272.000 km/s (By to obliczyć należy skorzystać ze
wzoru (*) – poprzedni artykuł.). Obliczmy ile czasu upłynęło tam z
naszego punktu widzenia:
czyli znacznie mniej niż
u nas. To, co widzimy patrząc na kwazar, przedstawia więc obiekt dużo młodszy
niż nasza galaktyka, młodszy o około dziewięciu miliardów lat. Kwazar może więc
stanowić określone, wczesne stadium rozwoju galaktyk. Jego stosunkowo małe
rozmiary są widocznie rozmiarami jąder galaktyk. Zauważmy także, iż Wszechświat
przed dziewięciu miliardami lat był też znacznie mniejszy niż dziś. Ogólnie
uważa się, że nie ma to żadnego wpływu na rozmiary obiektów, nawet galaktyk. Ja
nie dałbym za to głowy. Na aspekt ten zwróciłem uwagę już wcześniej, choć nie był to zasadniczy temat. Być może z tego między innymi powodu
rejestrowana przez nas gęstość energii ich promieniowania wydaje się nam tak
bardzo wielka. Poza tym materia otaczająca go nie zaczęła jeszcze świecić
gwiazdami pierwszej (młodszej) populacji. W samym jądrze zachodzą jednak bardzo
intensywne procesy związane także z grawitacyjnym zapadaniem się materii, co
powodować może wyzwalanie się ogromnych ilości energii, wraz z erupcją materii (warto tutaj przypomnieć sobie artykuł poświęcony dualnej grawitacji). Procesom tym poświęcę
znacznie więcej miejsca w serii artykułów pt. „Jak powstały galaktyki”. Intensywne promieniowanie radiowe, emitowane
przez te obiekty, stanowić może indykację tych zjawisk. [Ta intensywność świadczyć też może o większej niż
dziś wartości inwariantu c.] Niech za przykład posłuży znany już nam kwazar 3C 273 z charakterystyczną strugą (jet).
Zgodnie z dość powszechną interpretacją, erupcja materii związana jest jakoś
z obecnością czarnej dziury. Ten hipotetyczny obiekt o czarnym kolorze stał się
więc panaceum na wszystko*. We wszystkich obiektach astronomicznych o cechach
wyjątkowych astrofizycy, z zadziwiającą konsekwencją, doszukują się czarnych
dziur. Ja osobiście bardzo powątpiewam w ich istnienie, nawet uzasadniam ich
brak (chodzi o czarne dziury z osobliwością)**.
Ale cóż, nie ja jestem tu autorytetem. Nie mogę nim
być, jeśli sądzę inaczej, w dodatku wytykam różne niedostatki dzisiejszych „ugruntowanych przekonań”. Inna sprawa, że, by przekonania te posiadać nie trzeba było się
przekonać na bazie niezbitych faktów. Wystarczyło uwierzyć. Wiarygodność
autorytetów jest niepodważalna. Tego tematu jednak tutaj nie chcę podejmować,
by nie stracić głównego wątku.
Można by powiedzieć, że patrząc w niebo
widzimy historię Wszechświata. Widzimy „nas samych” sprzed iluś tam miliardów
lat. Nasz kwazar w obserwowalnej (dla naszych homo
arboris) przyszłości rozwinie się w galaktykę jak nasza, w niej powstaną
gwiazdy, okrążane przez planety, powstanie życie i inteligencja. Jedną z gwiazd
obiegać będzie planeta, na której rozwinie się życie i inteligencja. Uczeni tam
odkryją nas jako kwazar, czyli protogalaktykę, a jakiś Tam
Gelbard napisze te słowa…Jeśli chodzi o czas,
istnieje pełna symetria. Oni właściwie już dziś widzą dokładnie to, co my
widzimy, z tym, że to „dziś” nie jest wyznaczane za pomocą fotonów, jest
czasem globalnym, czasem Wszechświata, a my czas ten mierzymy naszymi zegarami,
gdyż znajdujemy się najdalej od Wielkiego Początku (tak samo, jak wszyscy inni
swoją jaźnią, widząc sąsiadów opóźnionych w rozwoju...).
Co byśmy widzieli gdyby nie istniał czasowy
efekt relatywistyczny, gdyby nie istniała prędkość niezmiennicza względem
dowolnego układu odniesienia )c(? Wówczas każda galaktyka
przedstawiałaby sobą czas teraźniejszy, cały Wszechświat byłby czasową
jednością. Oczywiście pod warunkiem, że nastąpił wybuch (Czy w tych warunkach
byłoby to możliwe?) i wszyscy w tym momencie byliśmy razem, a potem byliśmy
przez cały czas w kontakcie wzrokowym. Kwazarów byśmy nie odkryli, co nawyżej w
wykopaliskach (w nagraniach wykonanych przez
trylobitów, albo ich dumnych przodków z którejś gromady kulistej).
5. Konfrontacja
Powyżej obiecałem ustosunkować się do
kwestii czasu potrzebnego światłu z wybuchającej
supernowej (ewentualnie innego ekscytującego
zdarzenia), należącej do odległej (kosmologicznie) galaktyki, by dotarło do
nas. Powszechnie miłośnicy astronomii (nie profesjonaliści) sądzą, że odległość
galaktyki, w której nastąpił wybuch, określa bezpośrednio czas wędrówki światła
(z winy profesjonalistów-popularyzatorów). Na
przykład, jeśli określona galaktyka odległa jest od nas o 8 miliardów lat
świetlnych, to światło wędrowało tyleż lat do nas. Zwróciłem
na to uwagę już w poprzednim artykule. Wiemy już, że jest to fatalne, wprost infantylne uproszczenie. Załóżmy, że dziś
dostrzegamy supernową w galaktyce, której widmo posiada przesunięcie z = 2.
Wiek Wszechświata tam, wyliczamy w oparciu o wzór [I]:
9·10^9 lat (według H = 20). Wiek Wszechświata dziś szacujemy (według
przyjętej tu wartości H) na 15 miliardów lat. Różnica wieku naszego i
galaktyki (wyznaczonego na podstawie wzoru [I])
oznacza, że tę właśnie liczbę lat temu, według
naszej rachuby, wybuchła tam supernowa. Nazwijmy
to zdanie roboczo Twierdzeniem o czasie zdarzeń (Theorem of Event Time
TET). Od tego momentu do dzisiaj światło od tej supernowej
podążało ku nam (i dotarło). Zatem światło ze supernowej podążało ku nam 6
miliardów lat.bez akapituA przecież odległość dzisiejsza tej galaktyki od nas równa jest 12
miliardów lat świetlnych. Łatwo to sprawdzić
stosując wzór (*) i prawo Hubble'a. Różnica wyraźna. To też powinno być oczywiste na
„chłopski rozum”. Przecież gdy wybuchała nasza supernowa, jej macierzysta
galaktyka znajdowała się znacznie bliżej nas, z całą pewnością nie w odległości
dzisiejszej dwunastu miliardów lat świetlnych. Jaka była ta odległość,
obliczymy później. Dzisiejsza odległość nie może więc określać czasu wędrówki
światła od supernowej, która wybuchła na przykład przed pięciu miliardami lat
(według naszego czasu).
Skonfrontujmy
ten wynik z obliczeniem bazujacym na OTW. Obliczmy mianowicie, bazując na wzorze
Mattiga dla przypadku rozwoju krytycznego (wzór [D] z poprzedniego artykułu ),
dzisiejszą odległość od nas, obiektu wymienionego powyżej (z = 2). Otrzymujemy:
12,7 miliardów lat świetlnych. W konfrontacji z wynikiem
obliczenia, uzyskanym powyżej, różnica
niewielka, ok. 0,7
mld.ly. Można by to złożyć na karb zakrzywienia
przestrzeni (gdyby nas to zakrzywienie akurat w tym momencie interesowało).
Uczyńmy to jednak dla większej wartości z. Niech z = 8. Otrzymujemy
odpowiednio: 14,63·10^9 ly
i 20·10^9 ly. W pierwszym przypadku (bazującym na
mojej koncepcji) nie jest możliwe otrzymanie wielkości większej, niż
promień horyzontu (według naszych obliczeń: 15 miliardów lat świetlnych), który
przecież oddala się z prędkością niezmienniczą. W drugim otrzymujemy liczbę
przekraczającą tę wielkość, nawet znacznie. „Tego właściwie wymaga rozwój krytyczny – rzekłby ktoś.” Graniczna odległość (patrz wzór [D]) przy tym, dla z→∞ , równa jest: 30·10^9 ly.
By odległości te przebyć, światło potrzebuje czas znacznie przekraczający wiek
Wszechświata, który, według rachuby bazującej na równaniu Friedmanna i dla
przypadku rozwoju krytycznego (patrz wzór [B])
i przyjętej przez nas wartości współczynnika Hubble’a, wynosi: 10·10^9 lat. A przecież obiekty te (nawet dla z = 10) są widoczne...
Co wynika z
tej konfrontacji? Otóż z łatwością zauważamy rozbieżności, tym większe, im
bardziej odległych obiektów dotyczą. Przypomina to nam rozbiezności, które
stanowiły o „katastrofie ultrafioletowej”. Tym razem mamy do czynienia z inną katastrofą. Czy moja
propozycja jest słuszna? Dla przypomnienia, oparłem się na twierdzeniu,
wyróżnionym powyżej tłustym drukiem (TET), twierdzeniu
raczej oczywistym, jeśli rozważamy dylatację czasu, w oczach obserwatora, w odniesieniu
do obiektów odległych w sensie kosmologicznym. Wyszło mi najpierw
(z = 2) 6 mld. lat wędrówki fotonów, a potem (z = 8) 11,71 mld.
lat wędrówki fotonów, aż do zauważenia ewentualnego wybuchu
supernowej. Ten właśnie sposób podejścia zastosuję dalej, by
wyjaśnić „osłabienie supernowych”, to, które dało asumpt do wymyślenia ciemnej energii. „To
brzmi jak groźba”.
Po czyjej stronie racja? Z punktu widzenia
teorii (OTW), wszystko w porządku. Czy także
wobec Przyrody? Czy teoria, choć niezwykle dokładna w odniesieniu do układów,
daje absolutną prawdę w odniesieniu do Wszechświata stanowiącego
wszystkość, a nie element układu? W odniesieniu do Wszechświata jest
przecież mimo wszystko niesprawdzalna. Czy wystarcza zgodność rachunkowa z
wymogami określonych modeli? Nie istotne tu, co otrzymaliśmy w naszym
przykładzie liczbowym. Chodzi o sprawy
ogólniejsze. Matematyka, czy logos bytu obiektywnego?
A wracając do wyników, od razu daje się
słyszeć: „Odległość wyliczona na bazie OTW powinna być większa, z tego prostego
powodu, że rozszerza się przestrzeń – czynnik dodatkowy. Odległość może być
więc dużo większa, niż promień horyzontu. Nie ma to jednak wpływu na fotony,
podążające ku obserwatorowi (po krzywej geodezyjnej)
ze swą niezmienniczą prędkością, by dotrzeć do obserwatora, warunkując tym
dostrzeżenie obiektu” (horyzont łącznościowy). A jednak obiekty te, jak już
zauważyłem, dziś widzimy (I widzieliśmy w
przeszłości dowolnie odległej), pomimo odległości wykluczającej kontakt
.... „Nie. To, co widzimy jest stanem sprzed miliardów lat wędrówki fotonów.
Nie widzimy dzisiejszego stanu obiektu.” A może jednak?... Przecież dzisiejsze rozmiary Wszechświata określa dzisiejsza
wartość współczynnika H.
A może jednak mimo wszystko należałoby
spojrzeć na to inaczej? Wyżej zwróciłem uwagę na to, że widzimy się cały czas,
gdyż pochodzimy z tego samego Wybuchu. To tak, jak dwa samochody... W tym
kontekście rozwiązanie (uproszczone – naiwne, prostackie?), nie liczące się z
rozszerzaniem się zakrzywionej ponoć przestrzeni, a więc nie bazujące na równaniu
Friedmanna, wydaje się nawet bardziej koherentne, bardziej pasujące do realiów,
nawet do tego, co podpowiada nam ogólna
dzisiejsza wiedza o przyrodzie.
Obliczając odległość dzisiejszą obiektu na podstawie
równania Friedmanna, w odniesieniu do bardziej odległych galaktyk otrzymujemy
liczbę większą, niż odległość do horyzontu (łącznościowego), to znaczy więcej
lat świetlnych (a więc i lat w czasie), niż
wynosi wiek Wszechświata. Dla profesjonalistów kosmologów to chleb powszedni,
to normalka. Otóż Wszechświat płaski, krytyczny (k = 0), rozszerza się (teoretycznie)
w nieskończoność. Ma więc prawo być nieskończenie wielkim. Oznacza to istnienie
możliwości tej, że czas wędrówki fotonów od obiektu do obserwatora może być
dłuższy niż wiek Wszechświata. Światło wysłane przez określony obiekt bardzo
dawno temu, dociera do nas dziś. Dziś jednak odległość tegoż obiektu od nas
jest już na tyle duża, że zanim zobaczymy go w jego dzisiejszym stanie, upłynie
wiele miliardów lat.” Oto kwintesencja podejścia łącznościowego. Przez te
miliardy lat widzieć będziemy jednak jego stopniowe zmiany. Gdy wreszcie dotrze
do nas ów foton, który wysłany został dziś, widzieć będziemy coś zupełnie
innego (jeśli cierpliwe czekanie uznamy za rzecz nad wyraz ważną). A w
przeszłości, aż do dziś, przyglądaliśmy się temu obiektowi, nawet wtedy, gdy
jeszcze nim nie był, będąc nierozróżnialną drobnostką, współuczestniczącą wraz
z nami w Wielkim Wybuchu. Nie jest więc możliwa sytuacja, w której coś
wcześniej nie było widoczne, a dziś pojawia się na scenie w chwale bycia
byciem, realizując jeden z symptomów podejścia łącznościowego. Tak w każdym
razie wyobrażają sobie rzecz niektórzy. Tym bardziej nie jest możliwe, by to,
co na samym początku było „zaprzyjaźnionym sąsiadem”, przestało być widoczne (Z
jakiego powodu? Inflacji?), a potem znów stało się widoczne za sprawą fotonów,
które wreszcie do nas dotarły. Czyż to nie zakrawa
na...?
Moje podejście
jest zgoła inne. W związku z tym, że kiedyś wszyscy byliśmy razem
i cały czas wszyscy się wzajemnie widzimy, nie musimy czekać na
nadejście fotonów od odległego obiektu. W tej sytuacji aktualną odległość, w
jakiej znajduje się dany obiekt wyznaczamy bezpośrednio z prawa Hubble’a, przy
czym odległość tę (dzisiejszą) określa dzisiejsza wartość (!) współczynnika H.
Tak na marginesie
zauważmy, że w obydwu kocepcjach zakłada się milcząco, iż globalny czas
kosmiczny ma charakter liniowy. Nawet, chyba, jest tym czasem, który
percepujemy my naszą jaźnią i mierzymy naszymi zegarami. Czy słusznie? Tak, bo cóż
innego nam pozostało? Poza tym nas już nie
dotyczą żadne dylatacje. Jesteśmy najdalej od Wybuchu.
Coś innego odległe
galaktyki.
6. Jeszcze zanim groźba się spełni
Powyżej obliczyliśmy wiek kwazara właśnie
stosując wzór na dylatację czasu. W tych dawnych czasach oczywiście inna była
wartość współczynnika Hubble’a. Można ją wyznaczyć. Bazując na koncepcji
alternatywnej wobec akceptowanej powszechnie, wyprowadzimy wzór na H(t)
i porównamy go ze wzorem [A] bazującym na równaniu Friedmana. Czy są jednakowe? Raczej trudno tego
oczekiwać. Przy wyprowadzeniu bazujemy na ustaleniu że odwrotność stałej H równa jest wiekowi Wszechświata (patrz artykuł traktujący o prawie Hubble'a).
Najprościej i bez sztucznych uwarunkowań bazujących
na tym, czy innym paradygmacie. Wielkość ta w odniesieniu do obiektu o
znaczeniu kosmologicznym (np. kwazara) jest już nam znana z ostatniego
obliczenia (wzór [I]). Otrzymujemy więc:
Zatem:
Choć
otrzymaliśmy wyrażenie stosunkowo proste, nie jest ono trywialne. Sama prostota
mogłaby nawet stanowić zachętę do uznania tego kierunku przemyśleń za
wzbudzający zaciekawienie. Kontynuujmy więc.
Celem naszym jest wyrażenie H jako funkcji z (przesunięcia ku czerwieni), by
porównać ze wzorem [A] z poprzedniego artykułu. Dla przypomnienia, oto wzór na wielkość redshiftu z:
Przekształcając ten
wzór (*) otrzymujemy:
A
to daje w ostatecznym rachunku:
Jak
było do przewidzenia, otrzymaliśmy wzór różniący się wyraźnie od wzoru [A]. Inny jest też ich sens
fizyczny. We wzorze [A] H jest wartością współczynnika Hubble’a w
momencie wysłania fotonu przez daną galaktykę (koncepcja łącznościowa).
Natomiast we wzorze [L] H jest wielkością współczynnika odpowiadającą wiekowi Wszechświata
zarejestrowanemu przez nas w badanej (przez nas) galaktyce, wieku innego z
powodu jej dużej prędkości względem nas, przy oczywistym założeniu, że „kiedyś
byliśmy razem”. Zauważmy jednak, że obydwa wzory dają to samo
dla obiektów bliskich, co symbolicznie zapisać możemy następująco: z → 0
=> H = H0 . Stanowić to może kryterium
poprawności obliczeń. Który z tych wzorów jest słuszny (jeśli któryś z nich
jest)? Na roztrzygnięcie sprawy należy zaczekać. Całe szczęście nie jest to
rzecz o zasadniczym znaczeniu dla dalszych przemyśleń, chociaż...
7. To nie ciemna energia!
Wyekwipowani należycie w bazę pojęciową i
niezbędne środki opisu, możemy w kulminacji naszych dociekań zająć się tym, co
ponoć przesądzone. Zacznijmy od zapowiedzianego wcześniej obliczenia odległości
określonej galaktyki, tej mianowicie, w której wybuchła supernowa, odległości w
momencie wybuchu. Interesują nas galaktyki odległe, na tyle, by wyraźny był
efekt mniejszej jasności supernowych (w porównaniu z jasnością oczekiwaną na
podstawie wielkości przesunięcia ku czerwieni ich macierzystych galaktyk). Dla
przypomnienia, to „osłabienie” spowodowało powołanie do życia
(myślę, że dość krótkiego), bytu nazwanego przez astrofizyka amerykańskiego
Michaela Turnera w1999 roku „ciemną energią”. Bug 2000...
[Cóż, poprzednie tysiąclecie. O nim w przyszlości
historia (nie ta przekłamana) powie: Ponure i ciemne tysiąclecie. Czyż nie? Ale ostatnie stulecie stanowiło kulminację: straszne wojny i bezprzykładne ludobójstwo, z ktorego nie wyciągnięto
żadnego wniosku, bo nie usunięto źródeł odwiecznej nienawiści. Średniowieczna mentalność +
narzędzie w postaci niebywałej technologii, w szczególności medialnej. Zaiste
zlepek morderczy. Irracjonalna nienawiść o światowym zasięgu dziś w
dalszym ciągu zatruwa serca miliardów ludzi, wykorzystując w dodatku najnowsze zdobycze nauki i
techniki. Nienawiść podjudzana permanentnie i metodycznie. A
ofiary nienawiści? O dziwo, choć stanowia garstkę, przewodzą
rozwojowi nauki i kultury ogólnoludzkiej. Mógłby ktoś stwierdzić, że są
błogosławieństwem ludzkości. Nie przesadzajmy. Po prostu naród
cierpiący na zespół Aspergera... Kosmici? Czy
za to są znienawidzeni? Gog i Magog.
Stanowczo za wcześnie na
te wszystkie cuda techniki. Stanowczo za wcześnie, gdyż ta wybujała technologia
ogłupia, otumania i pozorami wolności zniewala masy. Rozpieszczone, okrutne
dziecko. Obym był złym prorokiem. Czy czeka nasz gatunek
kolejna katastrofa (nie horyzontalna)? Raczej nie potop. Raczej sami się na
wzajem... Ponuro i ciemno.]
Wciąż mnie nachodzą refleksje. Przepraszam. A chciałem tylko
skromnie zauważyć, że wiek dwudziesty w nauce zwieńczyły: postmodernizm i
powszechna ciemnota (wtórne ogłupienie przez media w
nadmiarze technologii), a także... ciemnoty (światlejsze): czarna
dziura, ciemna energia i ciemna
materia. Tę trzecią byłbym skłonny jednak przyjąć dlatego, gdyż
zwiastuje dobrą nowinę. Jej wyjaśnienie (pomimo, że zwana jest ciemną) będzie znakiem czasu. Tu
warto poczytać pierwszą serię artykułów mego drugiego blogu, szczególnie artykuł trzeci.
Tam podjąłem arogancką próbę odpowiedzi na pytanie: Czym jest ciemna materia(?).
Ad rem. Załóżmy, że mamy do czynienia z
galaktyką odległą od nas o 7 mld lat świetlnych. Prędkość tej galaktyki (według
H0 = 20 zgodnie z decyzją podjętą
na samym początku naszych rozważań) wynosi: 140.000 km/s. Jej odległość od nas
w chwili wybuchu supernowej obliczymy ze wzoru:
r = v/H (**)
Wykorzystując wzór [J] otrzymujemy w wyniku: 6,19·10^9 lat świetlnych. [Pod warunkiem,
ze prędkość v nie ulega zmianie. Jeśli się
zmienia, to wyłącznie w związku ze zmianą inwariantu c, o której niewiele dziś wiemy] To odległość oczywiście
mniejsza, niż dziś. Z powodu różnicy odległości jasność supernowej powinna być
więc mniejsza. O ile? To łatwo wyliczyć. Jak
wiadomo, obserwowana jasność punktowego źródła światła słabnie z kwadratem
odległości od niego (zależność odwrotnie proporcjonalna). Zatem stosunek
jasności obserwowanej dziś do oczekiwanej na podstawie redshiftu (h) wyraża się kwadratem odwrotnego stosunku
odległości. Wielkość osłabienia jest różnicą: 1 - h. Otrzymujemy zatem:
h = (6,19/7)^2 = 0,782 ,
1 – h = 0,218 = 21,8%
1 – h = 0,218 = 21,8%
Dla
galaktyki odległej o 8 mld lat świetlnych otrzymujemy:
h = 0,716
i 1 – h
= 28,4%
Sądzę,
że uzyskaliśmy bardzo dobrą zgodność wyniku naszych obliczeń z obserwacją.
Oznaczałoby to, że wyjaśnienie fenomenu podane przeze mnie ma duże szanse być
słusznym. Jeśli tak, to słusznym było też stosowanie powyższych wzorów, słuszna
cała koncepcja, tak przecież odmienna od tej, dziś przyjętej za obowiązującą.
Co najważniejsze, koncepcja zaproponowana tutaj zdaje się potwierdzać, gdyż
stwierdzone osłabienie supernowych wynosi około 25%, przy czym chodzi o
galaktyki odległe od nas o 4 – 8 mld. lat świetlnych. [Mierzona wielkość
osłabienia w funkcji odległości jest niepewna, w związku
z niepewnością dotyczącą pomiaru odległosci.]
Istnieje więc zgodność tych danych z wynikiem powyższego obliczenia. Że to nie
przypadek, przekonamy się za chwilę. Jeśli już tak, to „ciemna energia” niech
wzbogaci historię twórczych pomyłek. Podkreślam, „jeśli już tak”.
By postawić kropkę nad i, podejdźmy do
sprawy ogólnie. Rozwiążmy zadanie na ogólnych symbolach (jak to się mawia w
szkole). Stosując wzory: [J] i (**), mamy [M]:
Sprawdźcie.
Wynik bardzo elegancki, zgodny zresztą z intuicyjnymi oczekiwaniami. Zauważmy,
że w odniesieniu do galaktyk bardzo bliskich, osłabienie jest bardzo, wprost
niemierzalnie małe. Wykrywalne jest tylko w odniesieniu do galaktyk bardziej
odległych. W kwazarach jednak osłabienie byłoby już spore. To dodatkowe
utrudnienie. Trudno oczekiwać, że dostrzeżemy tam wybuch supernowej.
Zauważmy, że wzór [M] stanowi antycypację określonych wyników obserwacji.
W tym jego ważność. Potwierdzenie obserwacyjne tego wzoru stanowiłoby o
słuszności całej koncepcji. Dziś można to z łatwością
sprawdzić, gdyż liczba supernowych, odkrytych dzięki burzliwemu rozwojowi
technik obserwacyjnych, jest pokaźna. By zachęcić do pomiarów należałoby jednak
podsunąć podaną tu antycypację. Czy zniewoleni przez ciemną energię
astronomowie zechcą się tym zająć? Mało prawdopodobne. Tym bardziej oczekiwać
należy, że któryś z nich dokona wielkiego odkrycia i zdobędzie nobelka,
zapomniawszy o lekturze tego artykułu. Oczywiście to tylko jedna z możliwych
opcji.
Do tego samego wyniku dojść można też inną
drogą. Oprzyjmy się na twierdzeniu TET. Przesłanką dla tego
twierdzenia przypominam, było spostrzeżenie, że „od momentu Wielkiego Wybuchu
jesteśmy w kontakcie wzrokowym ze wszystkimi elementami wybuchającego
Wszechświata”. Supernowa jest jednak zjawiskiem odosobnionym, nie mającym
znaczenia kosmologicznego. Stąd efekt obserwacyjny, którym zajmujemy się
(osłabienie). Różnicę wieku Wszechświata (patrz
twierdzenie TET powyżej), a tym czas potrzebny do zauważenia wybuchu,
wyrazić można następująco:
Droga,
jaką przebył foton w tym czasie równa jest:
Zapytajmy:
„O ile krótszą drogę przebyłby promień świetlny, gdybyśmy się nie
oddalali?”. Chodzi oczywiście o różnicę między odległością (między naszymi
galaktykami) dzisiejszą i odległością w momencie wybuchu supernowej. Stosując
prawo Hubble’a w odniesieniu do dwóch momentów czasu (w tym wzór (**))
otrzymujemy: 
Od
razu widać, że wielkość: (Δr/Δl)^2 mówi nam: „o ile natężenie światła
jest mniejsze”. Chodzi bowiem o różnicę dróg. Zatem:
Stąd:
Otrzymaliśmy
wynik identyczny [M].
Przy okazji uzyskujemy potwierdzenie spójności spostrzeżenia, które
nazwaliśmy twierdzeniem TET, z ogólną koncepcją przedstawioną w tej pracy.
Sprzyja to wiarygodności opisywanego tu modelu, w szczególności w odniesieniu
do dynamiki ekspansji Wszechświata. Prezentowany tu pogląd zaowocuje w kolejne
ustalenia (chyba także dość zaskakujące), do których dojdziemy w odpowiednim
czasie, w spostrzeżenia spójne (lub niesprzeczne) z wynikami obserwacji.
[Zauważmy, że
definiując
i precyzując wielkość osłabienia w funkcji odlegóści
uzyskaliśmy
dodatkowe narzędzie do pomiaru odległości, kryterium nawet dość
precyzyjne, pod warunkiem, że odległe supernowe zasadniczo nie różnią się od
tych z galaktyk najbliższych. Mimo wszystko dodatkowa antycypacja.]
By zakończyć sprawę, obliczmy (zgodnie z obietnicą),
jaka była odległość galaktyki, której redshift z = 2, w momencie wybuchu tam
supernowej. Przypominam, że czas wędrówki światła od supernowej wybuchającej w
tej galaktyce wyznaczyliśmy jako równy 6 miliardów lat. Odległość tej galaktyki
w chwili wybuchu supernowej wyliczamy ze wzoru (**). Otrzymujemy: 7,2·10^9ly. Osłabienie wynosić
powinno w tym przypadku aż 64%. Jest już tak duże, że
szanse na dosrzeżenie supernowej w tej
galaktyce są niewielkie (odległość bardzo duża, a sama supernowa nie jest dużo
jaśniejsza od tła. Poza tym
galaktyka jest mniejsza rozmiarami, a więc i gęstsza gwiazdami.)
8. Zamiast podsumowania
Czy „interesujace wyniki”, do jakich
doszedłem nie stanowią jeszcze jednego (z wielu)
przykładu (trzeba przyznać, że) dość
swoistego wyczynu? –
Mógłby ktoś z
ironią zapytać. Może to nawet wybryk, ale należy rzecz sprawdzić. Ci,
którzy twierdzą, że nie trzeba sprawdzać, stanowią zacniejszą większość. Tak
było też (właściwie dokładnie) 500 lat temu.
A jednak..
Jednoznaczne roztrzygnięcie, to sprawa
badań profesjonalnych (Czy ktoś się da na nie namówić?), z użyciem
odpowiedniego sprzętu. Z niecierpliwością oczekiwać więc należy zakończenia
budowy gigantycznych teleskopów (ok. 30m średnicy zwierciadeł), choć już
dzisiejsze mogłyby z powodzeniem wypełnić tę misję. A może, wbrew ugruntowanym
teoriom, coś przypadkiem i ku zdumieniu badaczy zostanie odkryte, tak, jak to
było na przykład z osłabieniem supernowych?... Tak bywa dosyć często. Wskazane
więc, by podsunąć astronomom z obserwatoriów odpowiednią antycypację, co z
przyjemnością niniejszym czynię. Póki co, należy więc czym prędzej tę herezję
obalić, gdyż ciemna energia stanowi już integralny składnik powszechnej
świadomości poznawczej. Zanim jednak dokonane zostanie to obalenie, zauważmy,
że gdyby okazało się, że supernowe świecą jaśniej (a nie słabiej), to
oznaczałoby to, że Wszechświat nie tyle spowalnia (to by musiało wynikać już z
równania Friedmanna), lecz, że zapada się. Jeśli zatem te wszystkie fantazje
mają ręce i nogi, otrzymujemy, tak przy okazji, kryterium dla
sprawdzenia rozwojowej tendencji Wszechświata. Jak się więc okazuje, rozszerzamy
się. Kryterium to jest nawet mocniejsze, niż przesunięcie widm ku
czerwieni. Przekonamy się o tym niebawem. Rozszerzamy się! Jeśli ktoś nie wierzy, niech zaczeka i sprawdzi. Grunt to
cierpliwość. Zatem cywilizacja nasza nie jest zagrożona, chociaż niepokoi
trochę znikanie drzew. Pocieszeniem są jaskinie. Nie psuć malunków człowieka z
Cro-Magnon! Te dzieła sztuki sprzed trzydziestu tysięcy lat przetrwały nawet
Potop. Ale dziczy, która dziś ogarnia Europę, z całą
pewnością nie przetrwają, tak, jak nie
przetrwały monumentalne dzieła sztuki
buddyjskiej w Azji Środkowej. Czymże
jest Wszechświat wobec ludzkiej potworności?
Jak wiadomo,
dziś o przyszłości Wszechświata decyduje ciemna energia. Sądząc po dzisiejszych
przypuszczeniach, a właściwie po powszechnie obowiązującym przekonaniu,
supernowe z jeszcze bardziej oddalonych galaktyk zdradzać powinny względnie
mały efekt osłabienia. Wraz z odległością efekt ten powinien nawet znikać do
zera, gdyż grawitacja w tych wczesnych czasach stanowiła czynnik bardziej
znaczący. Sądząc po tym, supernowe, te jeszcze dalsze, powinny mieć nawet
jasność większą, niż by to wynikało z odległości ich macierzystych galaktyk.
Świadczyłoby to o istnieniu spowolnienia ekspansji – przed upływem, powiedzmy,
że 7 miliardów lat po Wielkim Wybuchu – zgodnie z dzisiejszym głębokim
przekonaniem uczonych (tę rzecz ostatnio cofnieto do 5
miliardów lat, bo coś nie pasuje w obserwacjach). Zatem już w odniesieniu
do galaktyk odległych o 8 mld. lat świetlnych osłabienie nie powinno istnieć.
Zaraz, zaraz! Galaktyki, te odległe o 8 mld. lat świetlnych (jak na razie), jeśli mnie pamięć nie myli, wykazują nawet znaczne
osłabienie...
Warto dodać, że powinniśmy oczekiwać także istnienia relatywnie dużego
efektu osłabienia w odniesieniu do supernowych należących do galaktyk
najbliższych, gdyż efekt przyśpieszenia z czasem nasila się. Dziś
przyśpieszenie ekspansji ma być większe, niż „wczoraj”, w związku z coraz
słabszą grawitacją. A może się mylę? Przecież nic takiego nie zauważono...
Oczekiwać coś takiego, to właściwie absurd. Supernowe należące do najbliższych
galaktyk nie mogą być dużo słabsze, niż są, niż by to miało wynikać z ich
odległości od nas. Te supernowe zresztą służą nam za wzorce jasności. A ciemna
energia? Dopowiedzcie sobie sami.
Na początku tego artykułu, w
odniesieniu do odległych galaktyk, zwróciłem uwagę na to, że „oni widzą
dokładnie to, co my widzimy; dla nich my jesteśmy opóźnioną w rozwoju
galaktyką, opóźnioną w tym samym stopniu, co oni dla nas”. Istnieje pełna
symetria. Konsystentne to jest z zasadą kosmologiczną, której spełnienie
stanowi podstawową bazę dla rozważań prowadzonych w tej pracy. Jeśli, zgodnie z
dzisiejszymi poglądami, oni poruszają się (faktycznie) wolniej, niż my (w
związku z ciemną energią), a my wolniej, niż oni (w ich oczach), to jak to
jest? Ciemna energia jest subiektywnym, lokalnym wrażeniem, złudzeniem? Raczej
nie. Po prostu nie istnieje. A jeśli istnieje? To jako fikcja. Nie. Jako kwintesencja... fikcji.
Sądząc po
interpretacji zaproponowanej przeze mnie (Wzory?
Nie taki diabeł...), efekt osłabienia powinien wzrastać wraz z odległością cały
czas i zgodnie z tendencją, jaką przewiduje wzór [M]. Oto antycypacja, którą w
niedługim czasie będzie można sprawdzić. Na razie
nieliczni. Efekt "Lokomotywy".
Ciemna
energia. Opisałem już niejeden raz przesłanki na podstawie których uczeni
doszli do wniosku o przyśpieszeniu ekspansji. To wprost naturalna, nawet spontaniczna
reakcja na niespodziankę. [Wciąż mamy niespodzianki.
To znak, że obowiązujący model ich nie przewidywał, a więc nie jest adekwatny z
rzeczywistością. Zamiast niespodzianek powinny być przewidywania, a w ślad za
tym odkrycia je potwierdzajace. Szanowni astronomowie, właśnie otrzymujecie na
tacy komplet przewidywań.] Spontaniczna... Nie dziw, że wątpliwości w
stosunku do takiego postawienia sprawy są, a ich wymowa jest nie do pominięcia.
Ciemna energia stanowi czynnik odpychania. Pomijam tu niezborność tego z zasadą
kosmologiczną, zgodnie z którą, tak dla przypomnienia, wypadkowa siła
działająca na każdy obiekt fizyczny (w skali kosmologicznej) równa jest zeru.
Dajmy na to, tym bardziej, że moja interpretacja tej zasady może być nie w
pełni słuszna. Otóż można sądzić, że jeśli istnieje ciemna energia, energia odpychajaca (czyli dodatnia), to
równoważna jej masa powinna być ujemna, tak, jak dodatnią jest masa związana z
ujemną energią potencjalną przyciągania (patrz artykuł
traktujący o grawitacji dualnej – w drugim blogu. A
to by sugerowało, że parametr gęstości związany z nią, także powinien być
ujemny. W tej sytuacji łączny parametr gęstości powinien być wiec równy -0,4 (a
nie 1). Dla przypomnienia, sądząc na podstawie wniosków, a właściwie swoistej
interpretacji wyników obserwacji, masa substancjalna (wraz z masą ciemnej
materii) stanowi tylko ok. 30% wkładu do łącznej wartości parametru gęstości,
równego jedności (gęstość krytyczna). Przyjmując masę związaną z ciemną energią
za ujemną, otrzymujemy: 0,3 – 0,7 = -0,4. Dziwne, że masę związaną z energią
odpychania uznano za dodatnią. Z jakiego powodu? Czy chodzi o grube nici? Nawet
jeśli są cienkie, to to tylko fastryga. Jakoś trzeba się dopasować. [A potem usankcjonować tę fastrygę Noblem.]
„Czym właściwie
jest ciemna energia?” Pytanie to padło natychmiast po wymyśleniu tej nazwy. Od
razu zwrócono więc uwagę na kwantowe fluktuacje próżni, związane z kreacją i
anihilacją cząstek wirtualnych, będące źródłem energii próżni. Czy z niej
bierze się ciemna energia, przyśpieszająca ekspansję Wszechświata? I tu pojawia
się problem. Wprost zastanawiające jest to, że wielkość energii próżni nie
odpowiada zupełnie oczekiwaniom związanym z ciemną energią, bazującym na
wnioskach wyciągniętych z obserwacji supernowych. Okazuje się bowiem, że
energia zawarta w jednym centymetrze sześciennym próżni jest 10^120 razy większa od
oczekiwanej. Tej rażącej rozbieżności nie da się już stonować. Może należy
poszukać jakiegoś czynnika odwracającego, czegoś prawie całkowicie
neutralizującego energię próżni? A może poddać w wątpliwość jej istnienie?
Istnienie czego? Energii próżni, ciemnej energii? Obydwu? Co wymyślić na jej
(ich) miejsce? Chyba można otworzyć sklep z brzytwami. Zyskami chętnie podzielę
się z panem Ockhamem.
*) Pewien astronom z Torunia (było to gdzieś osiem lat temu),
czytając te słowa, gdy jeszcze to coś nie było książką, stwierdził, że koledzy
jego, astrofizycy, ukamienowaliby mnie. Tak nazywać te dostojne przedmioty ich
fascynacji? To bezsprzecznie bluźnierstwo!
Nie musiał mi tego mówić. Zapewniam, że nie
zajmuję się zawracaniem Wisły za pomocą kija, a moje "herezje" mają
dość gruntowne podstawy. Tak mi się przynajmniej dziś wydaje. A tu bomba. W styczniu 2014
dowiedziałem się, że Hawking kwestionuje (z powodów innych, niż moje) istnienie
czarnych dziur o cechach powszechnie dziś zakceptowanych. A le ja, to przecież
nie Hawking.
**) Patrz artykuł poświęcony odpychaniu grawitacyjnemu (pierwszy w drugim blogu).
*
*
*
Właśnie natknąłem się, tuż przed
opublikowaniem tego artykułu, na publikację,
której ostateczna konkluzja jest jakby zbieżna
z wynikami moich dociekań, opublikowanych, tak dla przypomnienia, już w końcu
roku 2010 (w mych książkach) – na nich bazują publikowane tu artykuły.
Uwaga!
Materiał ten opublikowany został (i jest powszechnie dostępny) w książce pt.
Pofantazjujmy o Wszechświecie I.
Oscylujący? To nie takie proste (Wyd. Druktor – Toruń 2011)
Nakład wyczerpany. Pozostała jedynie możliwość nabycia w formie e-booku.
Kontakt:
madajg@gazeta.pl
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz