Червоний зсув: щось не так?

У сучасній астрофізиці існують проблеми з деякими моделями червоного зсуву світла. Зазвичай вони не працюють, якщо ми говоримо про Всесвіт, що розширюється. Причина — галактики та скупчення галактик рухаються (не)випадковими траєкторіями, але вони жодним чином не вказують на розширення космосу, простору-часу тощо.

Розглянути декілька відомих альтернативних сценаріїв. Які, своєю чергою, теж не працюють. Мало того, 80 з гаком теорій здаються вкрай невиразними не виправдовують Стандартну модель.

Чому їх так багато?

Припустимо: загальнометодологічні проблеми не дозволяють сконцентруватися на одному чи декількох напрямках досліджень. Тому астрофізики вимушені обирати домінантний scenario і діяти за логікою апріорно заданої математики. Все, що виходить за межі такої штучної домінанти, вважається “альтернативщиною”, тобто позанауковим підходом. Хоча насправді йдеться лише про правила аналізу, що можуть бути змінені у будь-який момент.

Перше, на що слід звернути увагу, - це фіктивні взаємодії, про які ми ніколи не чули, але які породжують фіктивні втрати енергії. Приклад — коли протони втрачають енергію, хоча енергія має кудись дітися.

Одна з найпоширеніших проблем — розмиття світла через комптонівське розсіювання, розсіювання вмісту, в усіх напрямках. Втрачається інтенсивність, яскравість. А разом із ними впевненість в реальності такого розсіювання.

Чому?

Якбибуло велике розсіювання, ми б взагалі не побачили доказів існування космологічно далеких галактик. Ми мали б більше розсіювання в регіонах, де є галактики або галактичні скупчення. Під питанням — за такою моделлю - червоне зміщення в цілому.

Тому залежність світла від внутрішньої щільності залишається великою проблемою, і не тільки для Всесвіту, що розширюється.

Поглинання також може бути надто нелінійним, воно може статися занадто швидко, а ми не побачимо далеких галактик і лінійного ефекту, тому що поточні спостереження за допомогою космічного телескопа “Джеймс Вебб” демонструють непрямий зв’язок між розмірами галактик та лінійним ефектом.

Звідси: якщо навіть залучена дещо нелінійна модель, вона все одно має бути досить лінійною, щоб пояснити наші спостереження.

Типи вірогідних моделей

Перша велика група — розпад фотонів, де вони спонтанно втрачають енергію під час руху. Ми не можемо перевірити цю гіпотезу в земних умовах. У нас немає ефективного механізму, хоча Стандартна модель постійно вимагає, щоб фотони втрачали енергію. Інакше кажучи, СМ (не) підтверджується (в цьому відношенні) ані емпіричним досвідом, ані астрономічними спостереженнями, ані загальною фізикою.

Якщо фотони розпадаються та втрачають енергію, ця енергія має кудись рухатися, напрямок руху. Нам потрібна модель для енергії, яка пояснює такий рух і позначати місце, локацію або щось інше світлової концентрації руху. Або довести, що розсіювання має глобальний, космічний масштаб.

Але ми навіть не знаємо, як підійти до розв'язання означеної проблеми.

Друга група — вплив квантового поля на втрату енергії фотонами. І, знов-таки, не існує жодних доказів того, - враховуємо експеримент Майкельсона-Морлі, - яким чином світло “втрачає” власні елементарні частинки (що, звісно, не означає повернення до концепції ефіру). Знадобиться набагато краща модель фотонів, яка відповідає й емпіричним даним, й математиці, й логіці теоретичних пояснень.

Третя велика група — проблема взаємодії фотона. Ми знаємо, що фотони високої енергії можуть втрачати енергію в морі інших фотонів, але ми також знаємо, що дві групи фотонів не взаємодіють одна з одною.

Як правило, не взаємодіють. Тому якщо не перевішується енергія для виробництва фотонів-позитроонів, ніякої взаємодії не відбудеться. Можливо, енергія піде на створення нових частинок. Але такі частинки здебільшого мають бути віртуальними. Вони існуватимуть лише в математичних моделях як примусовий вихід для вимушеного пояснення закону про збереження енергії.

Навіть якщо виникає менш часта взаємодія, яка до певної міри спричиняє червоний зсув, у нас немає впевненості у збереження основної частки енергії. Простіше кажучи, ми можемо не побачити особливо далекі галактики. Або галактики, розташовані в чисельних войдах. Занадто мало матерії, щоб “генерувати” зображення далеких або поодиноких астрономічних об’єктів.

Четверта група — гравітаційне червоне зміщення, і це одна з найстаріших ідей, яка вимагає, щоб фотони мали масу, взаємодіяли з масою і змушували речовини змінювати імпульси. Але ми знаємо, що фотони не володіють масою. Крім того, згідно із загальною теорією відносності, простір викривлюється, а фотони втрачають енергію, коли відбувається це викривлення.

Сама ж теорія відносності працює “не так” у випадку, якщо фотон слідує за викривленим простором. Питання: а чи відбувається при цьому якась взаємодія? І, відповідно, чи втрачається енергія? Тим більше якщо ми вважаємо масу особливим різновидом енергії?

Не дивно, що всі гравітаційні моделі з часом втрачають свій сенс. Або потребують значної доробки на основі “нової фізики”, якої — в котрий раз! - поки що немає.

Тому лише інтуїтивна гіпотеза без претензії на наукову цінність. Що, якщо фотони втрачають енергію залежно від відстані та протягом часу?

Те, як взаємопов’язані фундаментальні константи, існує дуже обмежена кількість способів змін. Або еволюції у космологічному розумінні цього слова. Адже “альтернативні” фізичні константи означають виникнення нової фізичної моделі, всесвіту.

Тому ми й стикаємося з релятивістськими ефектами, що існують лише в просторі-часі. Матерія не знаходиться поза межами самої себе. І поза межами світла, яке своїм розсіюванням описує те, що ми називаємо фізичною реальністю.