Заблуждения в физике: Большой взрыв

Первоначально я не планировал ввязываться в еще одну битву в физике, а думал ограничиться одними элементарными частицами. Но разобравшись в "темной материи" и "темной энергии", захватившими умы людей я понял, что оставаться в стороне и спокойно смотреть, как тихо уничтожают науку в физике - я не могу. Разобравшись также в "красном смещении" и увидев его односторонность, я понял, что корень всего этого сосредоточен в модели "Большого взрыва" и я должен показать людям, что на самом деле представляет собой эта сказка ХХ века. Я отчетливо понимаю, что если не остановить поток сказок в физике - то физика как наука перестанет существовать.

Создавая науку о природе под названием ФИЗИКА ее создатели провели гигантское количество экспериментов, изучая природу и ища в ней закономерности. Затем с помощью математики найденные закономерности приобрели вид формул, а некоторые из них обрели статус законов природы и были заложены в фундамент науки. Тем самым в физику были введены как глобальные законы природы, называемые фундаментальными (такие как закон сохранения энергии) так и законы отдельных областей физики (действующие в соответствующих областях). Таким образом, физика как наука о природе базируется на фундаменте из законов природы и утверждает, что эти законы действуют в природе, а, следовательно, и во Вселенной.

Любая научная теория разрабатываемая в физике должна строго соблюдать законы природы либо доказать неверность таковых. Выход за рамки законов природы или противоречие с ними говорит об ошибочности теории (модели, гипотезы и ...). Именно поэтому законы природы (наряду с экспериментом) являются обязательным инструментом проверки подлинности разрабатываемых теорий (моделей). За это их так "не любят" псевдонаучные сказки, и больше всего они не могут терпеть Закон сохранения энергии. Отсюда все сказки о том, что закон сохранения энергии может временно нарушаться. Но если закон природы нарушается - то это не закон природы. И тут необходимо либо провести глобальную ревизию науки, если эксперименты однозначно говорят о нарушении закона природы либо дать пинка под зад такой "теории" и ее авторам занимающимися псевдонаучными играми, когда нет прямых доказательств. Все косвенные свидетельства допускающие неоднозначность толкования не могут рассматриваться в качестве экспериментального подтверждения неверности законов природы.

Утверждения типа "наличие бозона Хиггса доказывает возможность нарушения закона сохранения энергии"; говорят о том, что перед нами не наука, а СКАЗКА. И совершенно неважно кто ее автор, и какая в ней математика - в ней отсутствует физика, наука о природе. Да и бозон Хиггса не найден, а выдумать можно все что угодно, в том числе и то, что его "почти открыли".

Так пропустим гипотезу "Большого взрыва" через законы физики и посмотрим, насколько она соответствует законам природы, а также накопленным физикой знаниям о природе.

Для анализа нужны законы, регулирующие рассматриваемую модель. Это будет, прежде всего, основная тройка законов сохранения: закон сохранения энергии, закон сохранения импульса и закон сохранения спина (момента импульса). Кроме того поскольку элементарные частицы обладают электромагнитными полями, к отбираемым законам добавятся еще законы электромагнетизма (попросту говоря уравнения Максвелла) и их следствия. Для рассмотрения факторов вызванных строением элементарных частиц придется по мере необходимости подключать еще и полевую теорию элементарных частиц.

Конечно, когда разрабатывалась модель Большого взрыва, полевая теория элементарных частиц еще не была создана и авторы модели не могли ей воспользоваться - но это не отменяет действия полевой теории в природе и, следовательно, будет необходимо учитывать следствия и полевой теории.

Теперь приступим к анализу модели Большого взрыва на соответствие отобранным законам природы. Если окажется что модель противоречит, какому либо закону это будет означать, что анализируемая модель не соответствует природе (или попросту говоря - модель не верна).

Большой взрыв - заблуждение 1

• 1. Утверждается, что вселенная возникла 13,7 млрд. лет назад из некоторого начального сингулярного состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается.

Возьмём маленькую цитату из "Википедии":

Космологическая сингулярность - состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества. Космологическая сингулярность является одним из примеров гравитационных сингулярностей, предсказываемых общей теорией относительности (ОТО) и некоторыми другими теориями гравитации.

Возникновение этой сингулярности при продолжении назад во времени любого решения ОТО, описывающего динамику расширения Вселенной, было строго доказано в 1967 году Стивеном Хокингом. Также он писал:

"Результаты наших наблюдений подтверждают предположение о том, что Вселенная возникла в определённый момент времени. Однако сам момент начала творения, сингулярность, не подчиняется ни одному из известных законов физики".

То, что сингулярность не подчиняется ни одному из известных законов физики (а, следовательно, и законам природы), уже говорит об ошибочности гипотезы Большого взрыва. Но для ее авторов это не существенно, по сравнению с возможностью создать супер теорию всех времен - "теорию сотворения Вселенной".

Зададимся вопросом: сингулярность - это точка или некоторый чрезвычайно малый объем. Если сингулярность это точка, то она не может расширяться - как не увеличивай точку она точкой и останется. В этом случае расширение сингулярности будет не возможным. Масса такой сингулярности (а значит и масса создаваемой Вселенной) будет неопределенной, поскольку математика не может сказать чему равно произведение нуля на бесконечность. Ну а если сингулярность это объем то из бесконечно большой плотности вещества следует бесконечно большая масса Вселенной, что противоречит наблюдаемым размерам Вселенной. И что за вещество было так сжато - физика такого вещества не знает. Также не зачем сюда притягивать для солидности ОТО. Надо еще доказать, что ОТО будет работать в космологической сингулярности, состоящей из массы неизвестного природе гипотетического вещества, и почему у этого "вещества" должна проявиться гравитация.

Еще один вопрос: что такое температура неизвестного природе вещества. В физике температура характеризует наличие и величину кинетической энергии атомов, молекул и других частиц вещества. Но в гипотетическом "веществе" еще ничего нет кроме бесконечной плотности неизвестной природе массы. Но если в сингулярности гипотетическое вещество изначально разбито на элементарные частицы, то это будет электромагнитная материя, и тогда модель будет противоречить классической электродинамике и полевой теории. Электромагнитные поля просто так не сжимаются, тем более в точку - требуется гигантская энергия на сжатие электромагнитных полей каждой элементарной частицы. Наверно температуру притянули за уши для большей убедительности.

Кроме того никто не доказал, что теперешняя Вселенная расширяется - красное смещение можно объяснить и не прибегая к эффекту Доплера.

Таким образом, даже в первом пункте модель Большого взрыва не выдерживает критики, а игнорирование законов природы (открытых физикой) должно рассматриваться как заблуждение в физике.

Большой взрыв - заблуждение 2

• 2. Утверждается, что ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Термин ранняя Вселенная может быть при допущении верности модели, но возникает вопрос: а может ли быть Вселенная ранней. У физики нет доказательств того, что 13,7 млрд. лет назад Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением.

Следующий вопрос о форме энергии, из которой тогда (как утверждается) состояла Вселенная. Если это была особая форма энергии - то ее в природе как не было, так и нет. За данной формой энергии не стоят никакие фундаментальные взаимодействия и природные поля. Кроме того особая форма энергии будет противоречить фундаментальному закону природы: закону сохранения энергии. Ну а если эта форма энергии электромагнитная тогда она будет подчиняться законам электромагнетизма, и сразу возникает вопрос: кто ее так сжал - уж не бог ли? Говоря более простым языком: электромагнитные поля по желанию "теоретиков" просто так не сжимаются - на сжатие требуется гигантская энергия (напоминаю, чем меньше по размерам элементарная частица, представитель электромагнитной формы материи, тем она тяжелее - следствие полевой теории элементарных частиц).

По поводу температуры остаются возражения с пункта 1.

Еще один вопрос: что такое давление изотропной среды неустановленной формы энергии. Как и почему возникает давление в замкнутом объеме газа можно посмотреть в термодинамике, но давление в изотропной среде, не имеющей структуры энергии (т.е. не состоящей из атомов, молекул, наконец, просто элементарных частиц) - это что и какие чудодейственные силы природы за ним стоят? - Когда сочиняешь физическую сказку, необходимо сначала хотя бы ознакомиться с физикой.

Далее никто не доказал что Вселенная расширялась. Но даже если предположить "расширение ранней Вселенной" возникает вопрос: а почему Вселенная должна при этом охлаждаться. При расширении газа охлаждение происходит, поскольку при этом совершается работа за счет внутренней энергии газа - а расширение Вселенной с расширением газа не имеет ничего общего. Здесь будут работать совсем другие законы природы отличные от законов термодинамики.

И что за чудодейственные фазовые переходы аналогичные конденсации жидкости из газа применительно к элементарным частицам. - Элементарные частицы не конденсируются из не существующей в природе формы энергии. Элементарные частицы создаются и преобразуются по законам природы. А форма энергии должна быть электромагнитной.

Как видно утверждения пункта 2 также не соответствуют природе и ее законам. Когда хочешь сочинить красивую физическую сказку, надо сначала ознакомиться с законами физики и понять где и как они работают. А эта сказка ничего общего с физикой не имеет.

Большой взрыв - заблуждение 3

• 3. Утверждается, что приблизительно через 10^-35 секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время - 10^-43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени, температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение.

Насчет Планковской эпохи - нет доказательств, что она была, а выдумать можно все что угодно.

Введение фазового перехода приведшего к образованию из неизвестной формы энергии кварк-глюонной плазмы это попытка провести аналогию между "зарождающейся" Вселенной и состояниями вещества из молекулярной физики (наверно это тот раздел физики, который понятен авторам модели). Но в молекулярной физике работают иные законы природы не связанные со строением атомов и полями, следовательно, данная аналогия игнорирует действующие в рассматриваемом случае законы природы.

Кварк-глюонная плазма в природе не существует, это все выдумки стандартной модели не соответствующие природе. Так что никакого строительного материала по завершению гипотетической Космической инфляции не было создано - невозможно создать то, что не может существовать в природе.

На счет падения гипотетической температуры неизвестно чего уже было сказано. К физике это не относится.

Выдуман очередной фазовый переход под названием "бариогенезис" в результате которого, из не существующих в природе кварков и глюонов образовались барионы (протоны и нейтроны), причем протонов с нейтронами образовывалось больше чем их античастиц. - Здесь проигнорированы законы электромагнетизма. Поскольку протоны и нейтроны обладают электромагнитными полями то эти поля можно создать не из мистического нечто, а из других электромагнитных полей. А асимметричное образование частиц и античастиц это просто подгонка под наблюдаемую Вселенную.

В этой суматохе "создания" Вселенной забыли о лептонах (в частности об электронах) - но если электронов не создавать, то из чего потом создадутся атомы. Возникает вопрос: из чего, как и когда создались электроны.

Как видно утверждения пункта 3 также не соответствуют природе и ее законам.

Большой взрыв - заблуждение 4

• 4. Утверждается, что дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу - образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии). После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

Образование элементарных частиц возможно только в соответствии с законами природы, в том числе и с законами электромагнетизма, поскольку частицы обладают электромагнитными полями. И гипотетический фазовый переход к образованию элементарных частиц никакого отношения не имеет. Если в гипотетическую эпоху "нуклеосинтеза" были элементарные частицы в современной форме, значит, эти частицы были и до предполагаемой эпохи.

Образование физических сил - еще одна сказка. Физические силы являются следствием полей элементарных частиц и не могут возникнуть по чьему-то повелению. Если до момента нуклеосинтеза были поля у элементарных частиц - то с ними были и физические силы. Но если не было физических сил, то значит, не было и самих элементарных частиц.

Также не все гладко с образованием ядер легких изотопов. Забыли о том, что нейтрон является нестабильной элементарной частицей и по истечении времени (порядка 1000 секунд) распадется на протон, электрон и электронное антинейтрино. Таким образом, до нуклеосинтеза дело не дойдет - мы получим водородную Вселенную практически без ядер легких изотопов.

По поводу температуры уже говорилось.

Что касается фонового излучения по ошибке (исторически) называемого реликтовым то это отдельная тема и можно посмотреть мою статью "Реликтовое излучение".

Таким образом, и даже пункт 4 не выдерживает критики.

Новая физика: Большой взрыв - итог заблуждений

Итак, модель Большого взрыва игнорирует часть законов природы и поэтому она не может рассматриваться как теория, вводит не существующие в природе формы энергии, вещества и элементарные частицы, не учитывает реальных свойств элементарных частиц, манипулирует с физическими силами, следовательно, модель Большого взрыва является заблуждением в физике. Или говоря простым языком: модель Большого взрыва - это библейская сказка XX века. Не удивительно, что она так понравилась церкви (см. Википедия "Большой взрыв": Теория и религия).

Аналогичным образом можно легко проверить любые теоретические построения: как "темную материю" и "темную энергию" так и даже "стандартную модель" или супермодную "теорию струн", чтобы отделить науку от псевдонаучных сказок. И если обнаружится несоответствие хотя-бы одному закону природы (вероятнее всего это будет закон сохранения энергии) то это будет свидетельствовать о несоответствии природе. А на утверждения типа "Стандартная модель физики элементарных частиц проверена на сегодня с большой точностью" есть хороший ответ из истории физики: законы теплоты были получены на основе гипотетического теплорода, а в действительности за ними стоит энергия и такой нелюбимый псевдонаучными сказками Закон сохранения энергии - один из фундаментальных законов природы. Ну а насчет точности, то это значит, что есть области, в которых стандартная модель хорошо работает (как и теплород) - но из этого не следует, что стандартная модель верна.

И эту проверку теоретических построений придется сделать, чтобы остановить процесс превращения физики в мир математических сказок. Надо излечить физику от болезни под названием: "обожествление математики". За каждым теоретическим построением должна стоять физика. Красота математических формул и умозаключений не является доказательством их действия в природе.

Владимир Горунович
24.11.2012