КЛЮЧ К ЗАГАДКАМ КОСМОСА

Применяя баллистическую модель к свету (броневик – это источник света, а пули – реоны R, соответствующие гребням волн и "выстреливаемые" со скоростью света c), получим тот же результат: видимая частота света движущегося источника отличается от действительной. Здесь, конечно, нет никакого реального искажения масштаба времени, как в теории относительности. Имеет место лишь кажущееся изменение, как в общеизвестном эффекте Доплера. К нему и сведётся найденная формула в случае равномерного движения источника (a=0). Но эта формула, найденная Ритцем ещё в 1908 г. [1], предсказывает и другой эффект.

В самом деле, пусть начальная скорость ν ускоряемого источника света равна нулю. Тогда приходим к формуле для периодов T΄/T = 1-La/c², или для частот света f ΄/f= 1+La/c². То есть даже при нулевой скорости, когда эффект Доплера не даёт никакого сдвига частоты, такой сдвиг предсказывает формула Ритца (изменение частоты обусловлено повышенной скоростью задних гребней волн: они нагоняют передние, постепенно сокращая разрыв, длину волны). По аналогии с эффектом Доплера назовём такой неизвестный науке способ влияния на частоту эффектом Ритца. Правда, и по теории относительности ускорение способно влиять на частоту, однако там эффект зависит лишь от ускорений, но не от расстояний. К тому же, по аналогии с доплер-эффектом, в БТР частота зависит не от полного ускорения a, как в теории относительности, а от его проекции a_r на луч зрения – от "лучевого ускорения". Проверить, так ли это, можно экспериментально, используя эффект Мёссбауэра.

Но вернёмся к космосу. В изучении его важную роль играет эффект Доплера. Но если тот и впрямь представляет собой лишь одну сторону более сложного эффекта Доплера-Ритца (ЭДР), то как же мы были слепы в астрономии, игнорируя вторую его сторону! Если учесть громадность космических расстояний (L), то окажется, что эффект Ритца может играть даже более важную роль, чем доплеровский. Более того, раз эффекты одинаково способны влиять на частоту, то не принимаем ли мы иногда за доплеровские сдвиги частоты проявления ритц-эффекта? Если это так, то последний и станет тем ключом, что откроет загадки Космоса.

Итак, примерим этот ключ к одной из самых больших загадок Вселенной – красному смещению. Напомним, что в XX-м веке астрономы выявили у света далёких галактик, разложенного в спектр, странную особенность: все спектральные линии были сдвинуты к красному концу спектра, причём сдвиг этот был тем больше, чем дальше от нас находилась соответствующая галактика. "Покраснение" света, то есть уменьшение его видимой частоты f ΄ по сравнению с действительной f, даётся законом Хаббла f ΄/f= 1-LH/c, где L – расстояние до галактики, а H – постоянная Хаббла, равная примерно 55 (км/с)/Мпк. К этому времени нашим замечательным астрофизиком А. Белопольским была уже экспериментально доказана применимость эффекта Доплера к свету, в т.ч. к звёздному. Поэтому сочли, что красное смещение является доплеровским и вызвано разлётом галактик со скоростью v = LH. Значение H показывает, что скорость удаления галактик растёт на 55 км/с на каждый мегапарсек (Мпк).

Правда, многие не согласились с таким объяснением смещения: не ясно было, чем вызван разлёт галактик и пропорциональность их скоростей расстоянию. Поэтому возникло и другое объяснение красного смещения, предложенное всё тем же А. Белопольским. Он предположил, что красное смещение вызвано не разлётом галактик, а предполагаемым эффектом старения света, теряющего по мере движения энергию. Тогда, чем дальше находится галактика, и чем дольше до нас добирался её свет, тем меньше его энергия и частота f (или ν).

Аристарх Аполлонович
Белопольский
(1854 – 1934)

И хотя поборники теории относительности с этой гипотезой расправились, вынудив её уйти в подполье, благодаря БТР она снова обретает мощную огневую поддержку. Действительно, а что если красное смещение связано не с эффектом Доплера, а с эффектом Ритца? Ведь ритц-эффект
f ΄/f= 1+La/c² в отличие от доплеровского как раз даёт зависимость от расстояния L, как в законе Хаббла f ΄/f= 1-LH/c и в гипотезе старения света. То есть при одном и том же ускорении a галактик их красное смещение получалось бы тем больше, чем они дальше. Причём, очевидно, это ускорение должно быть отрицательным (направленным от нас) и иметь значение a=-cH. Тогда формула Ритца автоматически перейдёт в закон Хаббла.

На первый взгляд, лучше ничуть не стало: просто вместо скоростей у галактик объявились ускорения, а "разброд" Вселенной остался. Но присмотримся поближе: галактики состоят из миллиардов звёзд, обращающихся вокруг галактического центра O. А где есть вращение, там всегда - и центростремительное ускорение a =v²/r (где v - окружная скорость на расстоянии r от центра), направленное в видимой нам части галактик как раз от нас (рис. 3). Итак, если красное смещение вызвано эффектом Ритца, то создаёт его не разлёт галактик, но их вращение, причём вращательное ускорение a =v²/r должно равняться cH.

Выходит, по БТР постоянная Хаббла должна иметь значение H= v²/rc. Проверим. Не будем искать данных о вращении галактик, а воспользуемся обычным в астрономии приближением, положив, что в среднем параметры большинства галактик сходны. Поэтому значения v и r, известные для нашей Галактики, будем считать справедливыми и для всех прочих. Самая яркая часть Галактики, её ядро, имеет радиус r = 2000 пк = 0,002 Мпк, скорость v на этом расстоянии - около 180 км/с [3, с. 91], скорость света c = 300000 км/с. Подставляя всё в формулу H = v²/rc, имеем H = 54 (км/с)/Мпк, что лежит близко к принятому значению постоянной Хаббла H = 55 (км/с)/Мпк [3, с. 83]. Значения H, рассчитанные для других v и r, приведены в таблице. Все они лежат в пределах допускаемых значений постоянной Хаббла.

Итак, закон красного смещения оказывается естественным и даже необходимым следствием баллистического принципа, а не вымышленного расширения, как прежде. Но значительно важней другое: впервые найдена формула H= v²/rc, задающая постоянную Хаббла через известные параметры и дающая значения, очень близкие к наблюдаемым. Так может и впрямь ни к чему считать, что галактики разбегаются?

Понятно, почему смещение именно красное, а не синее: нам всегда видна ближняя часть ядер галактик, а ускорение там направленно от нас. Обратной стороны ядра, где ускорение направлено к нам (и смещение синее), мы не видим из-за непрозрачной сердцевины ядра, заполненной межзвёздными облаками газа и пыли (даже сквозь ядро нашей Галактики в оптическом диапазоне ничего не видно). Поэтому синего смещения мы не видим, хотя оно и существует. А поскольку ядра галактик обычно сферичны и ускорение в любой их точке (даже на полюсах ядра) направлено к центру, то независимо от наклона галактики к лучу зрения, ускорение в ближайшей к нам (и потому наиболее яркой, не затемнённой) части ядра будет всегда направлено от нас: красное смещение галактик почти не зависит от их наклона.

Итак, БТР по-своему подтверждает гипотезу старения света и снимает все возражения против неё. Так, полагали, что при старении света величина f ΄/f зависела бы не только от расстояния, но и от частоты f . Кроме того наблюдения удалённых галактик показали, что пропорционально частоте в них изменена и длительность процессов. Старение же света, как считали, должно менять лишь частоту, не затрагивая масштаба времени T ΄/T. На самом же деле ритц-эффект должен проявляться совершенно аналогично доплеровскому – одинаково на всех частотах, и с соответствующим преобразованием масштаба времени. А потому ничто уже не запрещает считать, что красное смещение вызвано отнюдь не безумной гонкой галактик, но лишь плавным их кружением в классическом "вальсе". И если нет "разбегания", то закон Хаббла будет верен лишь в отношении галактик, да и то не всех. К другим объектам Вселенной он не применим, или, по крайней мере, для разных их типов должны приниматься свои значения H = v²/rc: ведь размеры и вращение у разных групп объектов сильно разнятся.

Благодаря этому простое объяснение находит ещё одна загадка Космоса – квазары. Эти объекты имеют огромные красные смещения, что по закону Хаббла заставляет относить их очень далеко. Однако яркость и размеры квазаров оказываются для столь сильного удаления огромными, что никак не согласуется с быстрыми колебаниями их яркости (быстро менять свою яркость способны лишь небольшие астрообъекты). Но всё объясняется, если верна БТР. Тогда квазары – это и впрямь сравнительно компактные объекты не слишком высокой светимости, и находятся они много ближе, чем принято считать. Коэффициент же Хаббла H = v²/rc в силу малости размеров и быстроты вращения оказывается у них много больше, чем у галактик. Вот почему, несмотря на близость к нам квазаров, их красные смещения огромны.

Обратим теперь взор к более близким объектам – к тому, что находится в пределах нашей Галактики. Хотя галактические расстояния и невелики (в сравнении с вселенскими), эффект Ритца должен проявится и здесь: ведь ускорения в тесных звёздных системах много больше галактических, и это может с лихвой окупать малость расстояний. Рассмотрим, для начала, двойные звёзды (с которыми во многом связана и драма забвения идей Ритца). Напомним, что так называют пару звёзд M и N, обращающихся вокруг общего центра O по круговым или эллиптическим орбитам (рис. 4). Раз в соответствии с БТР скорость света c складывается со скоростью v источника, то свет приближающейся звезды M мы видим на время Δt = L/(c-v) - L/(c+v) раньше, чем свет удаляющейся N. То есть, в одних точках орбиты мы будем наблюдать звезды чуть раньше, а в других – чуть позже, чем следовало бы.

В результате видимое движение звёзд исказится, получив отклонения от законов Кеплера, чего реально никто не наблюдал. Потому и была в своё время отвергнута теория Ритца. Но многими [5] было показано, что у двойных звёзд, различимых через телескоп, подобные отклонения и нельзя бы было обнаружить. Из-за сравнительно малой их удалённости малыми (меньше разрешающей силы телескопов) получаются и пропорциональные L искажения.

Поэтому против теории Ритца могут свидетельствовать лишь наблюдения спектрально-двойных звёзд, удалённых от нас на много большие расстояния, чем визуально-двойные, и имеющих пропорционально большие искажения. Однако эти звёзды уже бесполезно наблюдать через телескоп, ибо пара звёзд сливается в одну точку. Поэтому об их движении судят лишь с помощью спектроскопа: смещение спектральных линий даёт по формуле эффекта Доплера лучевую скорость звёзд в каждый момент времени. А по кривой лучевых скоростей легко найти основные параметры звёздных орбит, в том числе их эксцентриситет – степень вытянутости орбиты. Так, если для круговой орбиты кривая лучевых скоростей имеет форму синусоиды (рис. 5.а), то для эллиптической орбиты она уже менее симметрична (рис. 5.б, в).

Рассмотрим кривую для круговой орбиты. Если движение звезды влияет на скорость света, то её кривая скоростей должна перекоситься (рис. 6): точки, где лучевые скорости положительны (направлены от нас) сместятся вперёд по оси времени (их свет запоздает), а где отрицательны – назад (их свет прибудет раньше). И форма кривой скоростей (рис. 6.а) стала бы напоминать таковую для эллиптической орбиты (рис. 5.в), также нарушался бы (рис. 6.б) зеркальный ход кривых скоростей двух звёзд M и N (рис. 4.а). Зная удалённость и скорость звёзд, легко вычислить значения этих предполагаемых отклонений. Но, как показали наблюдения, такие отклонения отсутствуют. Так, известно множество спектрально-двойных с почти круговыми орбитами, которые по БТР казались бы сильно вытянутыми. Выяснилось, что если скорость света и складывается со скоростью источника по закону c΄ = c+kv, то k < 0,002. То есть выходило, что теория Ритца (где k=1) полностью противоречит наблюдениям.

Но всё не столь однозначно. Вспомним, что о движении спектрально-двойных судят лишь по смещению спектральных линий, а по БТР оно создаётся уже не только доплер-, но и ритц-эффектом. Причём ритцевы смещения, пропорциональные La/c², могут заметно превосходить доплеровские, пропорциональные ν/c. Для звезды, движущейся по круговой орбите радиуса r, ускорение a =v²/r, откуда La/c²=Lv²/rc². И спектральный сдвиг от эффекта Ритца превосходит таковой от эффекта Доплера в Lv/rc, или порядка L/cτ раз, то есть во столько же раз, во сколько расстояние до звезды в световых годах L/c превышает период τ её обращения. А поскольку для большинства спектрально-двойных звёзд τ составляет несколько суток, а удалённость - многие световые годы, то смещение создаётся в основном эффектом Ритца.

Следовательно, не скорости, а ускорения вызывают периодическое смещение линий в спектрах далёких двойных звёзд. Найденные же по формуле Доплера скорости ошибочны: истинные скорости звёзд будут меньше найденных как раз в L/cτ раз, то есть, как минимум, в тысячи раз. А потому ожидаемые отклонения kv не могли бы возникнуть даже при k = 1: наблюдения не противоречат теории Ритца. Если б астрономы смогли наблюдать движение спектрально-двойных звёзд непосредственно, они бы заметили несоответствия, но в том-то и проблема, что о движении их судят лишь по спектрам, а переменное лучевое ускорение звёзд создаёт кривые спектрального смещения схожие с кривыми лучевых скоростей (рис. 5 и 7).

Лишь привлекая другие методы измерений, можно понять, чем вызван сдвиг линий в спектрах далёких звёзд – их скоростью или ускорением. Так, известны звёздные пары, в которых одна звезда периодически закрывает собой другую. По периодам между затмениями определяют форму и положение их орбиты: у некоторых звёзд она оказалась вытянутой точно вдоль луча зрения r, как на рис. 5.в. Но спектральные измерения дали для этих звёзд отнюдь не кривую с рис 5.в, а кривую 5.б [6, с. 200–203]. С точки зрения астрономии это совершенно невозможно. Эффект же Ритца всё легко объясняет: если спектральное смещение в этих случаях вызвано ускорением, то для орбиты, вытянутой вдоль r (рис. 7.в), получим как раз кривую с рис. 5.б. БТР объясняет и другие странности двойных звёзд, описанные в книге Алана Бэттена [6] и называемые там эффектом Барра. Так, у некоторых двойных систем кривые скоростей звёзд M и N не соответствуют друг другу [6, с. 207] как на рис. 6.б. Однако почему-то никто не связал все эти искажения кривых скоростей с предсказанными БТР.

Эффект Ритца может иметь и более внушительные проявления. Дело в том, что доплер-эффект T΄/T = 1- ν/c не способен заметно изменить масштаб времени и частоту, поскольку у космических объектов отношение ν/c обычно не превосходит 10^-3. Напротив, эффект Ритца T΄/T= 1-La/c², как мы выяснили для тех же двойных звёзд, способен дать сдвиг в L/cτ (в тысячи) раз больший. Иными словами, величина La/c² оказывается сравнима с единицей, и T΄ = T (1-La/c²) может стать даже почти нулевым. То есть весь свет, испущенный в течение длительного интервала времени T, может прийти к наблюдателю в один предельно краткий миг T΄. Тогда даже самый тусклый источник, движущийся с соответствующим, не особенно даже большим ускорением способен дать ярчайшую вспышку, правда, весьма краткую.

Может, именно эффект Ритца ответственен за ярчайшие вспышки новых и сверхновых звёзд, представляющих собой как раз двойные системы? Напомним, что при таких вспышках звезда увеличивает яркость порой в миллиарды раз. Вспышки происходили бы крайне редко, поскольку ускорение звезды в течение некоторого времени должно почти в точности равняться c²/L, что случается, естественно, не часто. И чем это совпадение точнее (чем меньше период T΄), тем ярче и короче должна быть вспышка (именно такая зависимость и выявлена у сверхновых). Ведь вызвана вспышка не реальным физическим увеличением светимости звезды, а лишь сжатием времени, как в эффекте Доплера, только намного более мощном.

Возможно, эффект Ритца проявляется и в пульсарах - источниках, периодически посылающих к нам мощные радиовслески и тоже входящих в двойные системы. Огромная частота, резкость и сила этих всплесков наводят на мысль о сжатии времени T΄. Наконец, эффект Ритца способен создать и огромные сдвиги частоты света f ΄/f =T/T΄, отчего простой оптический источник стал бы нами восприниматься как рентгеновский или, напротив, как радиоисточник. А потому, возможно, рентгеновские источники это отнюдь не чёрные дыры, как принято считать. Да и наблюдаемые сверхбыстрые движения звёзд возле гипотетических чёрных дыр ещё не говорят о большой гравитации: реальная скорость звёзд много меньше, если правильней искать её по формуле Ритца, а не Доплера. Так стоит ли верить в существование загадочной тёмной материи, чёрных дыр, невидимых подобно платью голого короля?

Теперь оставим космическую экзотику и обратимся снова к прозаическим двойным звёздам. Раз эффект Ритца столь значим, то не могут ли и у них проявиться аналогичные колебания частоты и яркости? Ритц-эффект пропорционален величине L/cτ и выражен тем сильней, чем меньше период τ обращения звёзд. Именно этот случай рассмотрел в своей замечательной книге [5] В.И. Секерин. Если мы, подобно ему, рассмотрим удалённую звезду, движущуюся по орбите с малым периодом, то обнаружим удивительную вещь: по БТР яркость звезды должна плавно и периодически нарастать пропорционально T/T΄ = 1/(1-La_r/c²).

Так, для круговой орбиты кривая лучевого ускорения a_r имеет форму синусоиды: a_r= a·sin(2πt/τ) (рис. 7.а), и потому видимая яркость тоже периодически меняется, пропорционально 1/(1-Lasin(2πt/τ)/c²). Причину изменения яркости можно пояснить и наглядно. От перекоса кривой лучевых скоростей (рис. 6.а) пара точек 1 и 2, соответствующих началу и концу промежутка времени T, смещаются, причём в разной степени, и расстояние между 1' и 2', измеренное вдоль оси времени t, даст видимый интервал времени T ', отличный от T. Свет, испущенный звездой за период T, воспринимается в течение иного времени T ', и потому он станет казаться пропорционально T/T΄ ярче или слабее, в зависимости от положения звезды.

Но именно такая переменная яркость, периодичная кривая блеска, как заметил Секерин, характерна для пульсирующих звёзд, например для цефеид. По Секерину цефеиды – это не что иное как двойные звёзды. Впервые эту мысль высказал ещё А.А. Белопольский: сняв у цефеид кривые лучевых скоростей, он подметил их сходство с таковыми у двойных звёзд и заявил о единой их природе. Но от его точки зрения отказались, посчитав, что цефеиды – это пульсирующие, периодически нагревающиеся звёзды. Учёт эффекта Ритца позволяет вернуться к гипотезе Белопольского. Если цефеиды – это двойные звёзды, то простое толкование получат многие их странности и особенности. Так, легко объяснятся синхронные с колебаниями яркости колебания температур и лучевых скоростей цефеид (рис. 8): и то и другое суть следствия эффекта Ритца - смещения соответственно спектров излучения и поглощения. И все эти колебания кажущиеся. Кстати, и предсказанные БТР искажения движений двойных звёзд не были обнаружены только потому, что когда такие искажения заметны (рис. 6.а) начинает заметно колебаться и яркость звезды, и её считают уже не двойной, а цефеидой. Сравнение же типичных кривых скоростей цефеид (рис. 8.б) с рис. 6.а подтверждает БТР.

Но вернёмся к кривой скоростей звезды, движущейся по круговой орбите. В соответствии с БТР, чем от нас дальше система, тем сильней перекос кривой. На некотором удалении он приведёт к тому, что отдельные участки графика установятся вертикально (рис. 9.а). То есть близкие положения звезды, разделённые в действительности некоторым промежутком времени, смогут наблюдаться одновременно. Об этом говорил и сам Ритц (см. эпиграф). С одной стороны это привело бы к сильному увеличению яркости объекта, как в случае сверхновых звёзд. Но, кроме того, если источник в своём движении заметно смещается по небу, то он будет одновременно виден сразу в нескольких точках своей траектории, сам вычертит её.

Космические снимки "гравитационных линз". Изображение светящегося объекта размывается вдоль линий окружностей и эллипсов на отдельные дуги и точки.

Возможно, именно этой формой эффекта Ритца созданы загадочные вытянутые структуры: светящиеся дуги, джеты, выбросы из галактик и других космических объектов. Все они могут оказаться лишь следами объекта, или разных частей его, видимых одновременно в разных точках траектории. Из-за сжатия времени и сильного смещения частоты, созданного ритц-эффектом, будет казаться, что у этих "выбросов" огромные скорости. И точно, используя принятые методы расчёта, астрономы получают гигантские скорости выбросов, часто сопоставимые со скоростью света. По БТР же все эти выбросы, возможно, лишь видимость.

А вот БТР верно предсказывает и число дополнительных изображений и их конфигурацию: все изображения должны укладываться на эллипс (соответствующей орбиты), что и наблюдается. Легко объяснить и движение изображений, несхожие колебания их яркости: с течением времени вертикальная линия (рис. 9) смещается, а с ней – и точки пересечения (каждая со своим индексом яркости T/T΄). Той же природы могут быть и выбросы радиогалактик, состоящие из многих точек. Возможно и многократное перекрытие петель (рис. 9.в), а значит и как угодно большое число изображений. Они могут усеивать почти всю орбиту объекта или двух объектов системы (рис. 4.а, 10), подобно трассирующей пуле, пунктиром чертящей свою траекторию. Не так ли возникло и загадочное двойное кольцо из отдельных светящихся точек у сверхновой SN 1987A? (см. о ней: http://acmephysics.narod.ru/b_r/sn1987a.htm)

1. http://www.ritz-btr.narod.ru/Ritz/Ritz-2a.doc.

2. Семиков С. Сто лет СТО.

3. Справочник необходимых знаний, 2-е изд., М., 2002 г.

4. Ефремов Ю.Н. В глубины Вселенной, М.: Наука, 1984 г.

5. Секерин В.И. Теория относительности - мистификация века, 1991 г.

6. Бэттен Алан. Двойные и кратные звёзды, М.: Мир, 1976 г.

7. Дёмин В.Н., Селезнев В.П. Мироздание постигая..., 1989 г.

R