Как рождалось Солнце

1.1. Чёрные дыры и мифы

Природа не терпит голой сингулярности.

Существование чёрных дыр является одним из теоретических предсказаний общей теории относительности (ОТО). Несмотря на серьёзные аргументы о невозможности возникновения и существования таких объектов, сторонников указанной теории меньше не становится. Почему так происходит? Один из ответов лежит в материальной плоскости – эксплуатация ложных представлений и явлений, противоречащих физике природы, да и элементарной логике, с целью заработка.

Физика, а особенно космология, не выявляет истинные законы природы, а в большей степени их затуманивает, всё больше превращаясь в лженауку, вынуждая молодое поколение уверовать в ложные постулаты. На этих постулатах вырастают новые теоретики, которые ещё дальше отодвигают истину.

В связи с этим вопрос о реальности чёрных дыр имеет исключительно важное значение.

По моему разумению, чёрные дыры (ЧД) – это не монстры-поглотители и пожиратели всякой материи вплоть до звёзд и галактик, как их преподносят некоторые журналисты от науки и космологи популярных статей и книг. Чёрные дыры не сгибают лучи света, но если те туда попали, то им действительно выхода нет, т. к. энергия света трансформируется в теплоту. ЧД не искривляют ни пространство, ни время и, что весьма важно с точки зрения гуманности, не превращают путешественников в спагетти и тем более не разрывают их на атомарные и молекулярные составляющие при приближении к горизонту событий.

«Природа (Бог) не терпит голой сингулярности» – данное выражение принадлежит британскому физику-математику Роджеру Пенроузу (Roger Penrose) [1, с. 59]. Гипотеза «космической цензуры» утверждает, что во Вселенной не существует голых сингулярностей [2]. В ОТО голая сингулярность – это гипотетическая гравитационная сингулярность без окружающего её горизонта событий, но данный принцип не доказан.

В 2020 году Пенроуз вместе с немцем Райнхардом Генцелем (Reinhard Genzel) и американкой Андреей Гез (Andrea Ghez) получили Нобелевскую премию по физике. В официальной формулировке Пенроуз награждён «за открытие, согласно которому общая теория относительности надёжно предсказывает рождение чёрных дыр». Генцель и Гез награждены «за открытие сверхмассивного компактного объекта в центре нашей галактики».

Порадуемся за лауреатов столь престижной премии, но, стараясь придерживаться физики, логики и здравомыслия, подвергнем сомнению то, что ОТО надёжно предсказывает рождение ЧД. Самое интересное, что по началу сам А. Эйнштейн, а потом и приверженец его теории астрофизик А. Эддингтон не верили в существование таких странных объектов – чёрные дыры в то время ещё «дурно пахли».

Я бы подкорректировал слова Пенроуза и высказался следующим образом: природа проста, она не терпит чёрных дыр, сингулярностей и Больших взрывов.

Кратко, традиционный взгляд на рождение Вселенной был таков: в начале было нечто, которое взорвалось. Современная космология подразумевает, что расширяющаяся Вселенная возникла в результате Большого взрыва, а доказательствами якобы являются реликтовое излучение и смещение в красную область спектра далёкого света.

В лучшем случае это можно отнести к мифам. Что я имею в виду? Пожалуй, перейдём сразу к списку.

Мифы о:

• существовании чёрных дыр;

• слиянии чёрных дыр и генерации гравитационных волн;

• генерации энергии в звёздах только при помощи термоядерных реакций;

• Солнце – красном гиганте, который поглотит Землю;

• Большом взрыве;

• реликтовом излучении;

• давлении света как отталкивательной силе, отбрасывающей хвосты комет.

И другие мифы, которые будут вскрыты в процессе изложения мыслей на бумагу. Почему появились указанные мифы? В большей степени – как подгонка результатов умозрительных опытов и реальных физических экспериментов под теорию гравитации, разработанную в общей теории относительности. Простой пример: перед тем как прогремел БВ, всё вещество должно было собраться, сколлапсироваться в точку с бесконечным давлением и плотностью и разогреться до невозможных температур (1032 К), одним словом – сингулярность! Что это за вещество, или какая-то материя, или вообще нечто? С помощью чего оно должно было собраться в одну точку пространства? Ответ: только с помощью гравитации, других сил в природе нет. Но по ОТО – это искривление пространства-времени, т. е. нужно это пространство так искривить или свернуть, чтобы все частицы сначала скатились по его склонам в центр, а потом какими-то немыслимыми силами это всё сжать в точку с бесконечной плотностью и температурой.

Сначала спросим (у кого спрашивать? – у автора данной книги): где энергия, которая должна породить эту немыслимую силу, способную скрутить это пространство? Нет ни того, ни другого, тогда откуда Big Bang, иначе – Большой взрыв?

«Плотность чёрной дыры с массой порядка трёх масс Солнца составляет около 6·1026 кг/м3, тогда как плотность воды 1 кг/м3». «В случае с квантовыми ЧД, их плотность может составлять около 1094 кг/м3» [3].

«Чем меньше масса ЧД, тем выше её плотность».

Чем меньше масса, тем меньше в неё закачено энергии, простите, а вы чем сжимаете до плотности 6·1026 кг/м3? Я уже не спрашиваю про плотность 10 94 кг/м3. Можете не отвечать, я знаю – ручным прессом, который находится на кончике пера вашей послушной ручки или карандаша.

В 1852 году лордом Кельвином, а в 1865 году Р. Клаузисом на основании экстраполяции второго начала термодинамики была выдвинута гипотеза о тепловой смерти Вселенной. При условии, что Вселенная бесконечно состарится, все звёзды остынут, т. е. отдадут всё своё тепло на нагревание вселенского пространства, и наступит термодинамическое равновесие.

Тепловую смерть усилиями физиков отменили благодаря тому, что Вселенная не совсем стационарна, в ней постоянно возникают флуктуации (умирание и рождение новых звёзд).

Век спустя появились высказывания представителей космологической науки, что в будущем нас ждёт… вернее, ничего не ждёт, т. к. наступит эпоха чёрных дыр, во время которой будут доминировать только чёрные дыры [4]. Во всяком случае, такую судьбу предвещает Стандартная модель современной космологии. Доминирование ЧД тоже не вечно из-за излучения Хокинга, после чего они исчезнут и наступит «эпоха вечной тьмы»! (Аплодисменты!)

Вот с такими тяжёлыми чувствами мне приходится начинать работу над данной книгой. Но зато я порадуюсь за вас, уважаемые читатели, в надежде, что мне удастся развеять эти чёрные тучи мифов.

1.2. Стационарная Вселенная

В середине прошлого века Германом Бонди, Томасом Голдом и Фредом Хойлом была предложена теория стационарной Вселенной. Разработчики данной теории придерживались реальной картины – в масштабах космоса Вселенная по существу выглядит одинаково в каждой точке в любое время.

Данная идея стационарной Вселенной возникла с пониманием того обстоятельства, что обнаруженное красное смещение в спектрах удалённых галактик можно объяснить, не прибегая к эффекту Доплера, гипотезе Большого взрыва и ускоренному расширению Вселенной.

Сторонники модели стационарной Вселенной предполагали, что эффект покраснения был вызван не расширением Вселенной, а неизвестным в то время явлением, при котором фотоны излучали часть своей энергии при длительном путешествии в пространстве. Фотоны света теряли энергию постепенно по мере движения через космос, переходя к длинным волнам, менее энергетическим в красном конце спектра. Эту идею впервые высказал Фриц Цвикки в 1929 году, он скептически относился к расширению Вселенной [5]. Некоторые астрофизики называют это явление старением фотонов, другие – утомлением. На мой взгляд, более чем адекватная модель, но хочу уточнить, что оба термина – старение и утомление – не совсем корректно трактуют ситуацию с фотонами. У фотона нет мышц и нечему утомляться, у фотона нет молекул ДНК и нечему стариться. На самом деле фотоны теряют энергию только за счёт переизлучения, это основное свойство, и о нём будет сказано позднее.

Согласно стационарной модели, по мере расширения Вселенной постоянно генерируется новая материя, соблюдая космологический принцип.

В эволюцию стационарной Вселенной вмешалось открытие реликтового излучения, что привело к резкому уменьшению её сторонников. Вот спрашивается, кто этих открывателей просил связывать микроволновый фон излучения с реликтовым? Они бы и так получили Нобелевскую премию, адекватно и правильно объяснив, откуда оно исходит[2]. Об этом читаем в следующих разделах.

1.3. Сказки про чёрные дыры

Дыра в пространстве, да ещё чёрная. Звучит зловеще и непредсказуемо. Видимо, поэтому популяризаторы чёрных дыр так пугают нас, землян, при встрече с ней. Смотрите, только на подступах к ней, к так называемому «горизонту событий», вас уже начинают трясти гравитационные силы, и чем ближе продвигаетесь к жерлу этого антивулкана, тем сильнее вы ощущаете вибрацию. Силы гравитации нарастают как снежный ком, наконец, ваше тело просто разрывается этими силами на крупные или сразу на молекулярные и атомарные составляющие. Жуткая картина.

Что такое чёрная дыра? Космический объект, который с помощью имеющихся у астрономов технических средств увидеть не могут, а по расчетам математических моделей получается, что в данном месте галактики должна быть масса с огромной гравитацией, вокруг которой вращаются небесные тела.

Некоторых ученых и журналистов, работающих в научной тематике, порой так заносит, что они начинают сочинять настоящие космические сказки о чёрных дырах. Снова, под мелодичный стих Пушкина: «О сколько нам фантазий чудных, готовит просвещённый люд».

1. «Чёрные дыры – это одно из самых странных явлений во Вселенной. Во всяком случае, на данном этапе развития человечества. Это объект с бесконечной массой и плотностью[3], а значит и притяжением, за пределы которого не может вырваться даже свет – поэтому дыра чёрная. Сверхмассивная чёрная дыра может втянуть в себя целую галактику и не подавиться» [6].

2. «Чёрные дыры – удивительные объекты, в которых сила тяжести настолько огромна, что может сгибать свет, деформировать пространство и искажать время. Существуют два способа вычислить, насколько что-то велико. Можно назвать массу или [то,] какую величину занимает участок. Если брать первый критерий, то нет конкретного предела массивности чёрной дыры. Кроме того, в каждой галактике должна проживать центральная сверхмассивная чёрная дыра, чья масса превосходит солнечную в миллион раз – 1036 кг» [7].

3. «Согласно теориям, вещество внутри чёрной дыры сжимается до бесконечной плотности, а пространство и время перестают существовать. Когда это происходит, законы физики перестают действовать, просто потому, что человеческий разум не способен вообразить предмет, имеющий нулевой объём и бесконечную плотность» [8].

4. «Бесконечный уровень гравитации, который производит сингулярность, находящаяся в центре чёрной дыры, способен искривлять пространство, пускать время вспять и изменять до неузнаваемости свет» [9].

Поскольку время с пространством искривляются, то можно предположить, что искривление времени открывает возможность путешествия во времени в будущее. Говорят, в своё время на эту тему теоретизировали А. Эйнштейн и С. Хокинг.

Желаете совершить путешествие во времени, следуйте за Эйнштейном, доберитесь до центра нашей галактики и ныряйте в ЧД, которая находится на расстоянии в 25 тыс. световых лет. После чего, очевидно, должно наступить что-то визуально и физически невообразимое.

Сказки о ЧД сочиняют журналисты и настоящие учёные. Меня особенно умиляют фразы о необычных генераторах гравитационных волн.

5. «Кто и что излучает гравитационные волны? Например, вы, уважаемый читатель. Потрясите рукой, – и во все стороны Вселенной со скоростью света помчатся волны пространства-времени. Они нигде не поглотятся и будут вечным свидетельством вашего существования!» [10].

Такого рода потряхивания рукой стали весьма популярны среди физиков, лекторов-популяризаторов науки, журналистов, которые своими жестикуляциями, очевидно, хотят навечно оставить след в космологической науке, одновременно делая зарядку для своих рук.

Сколько людей в один и тот же момент времени трясут, помахивают своими руками: одни – прощаясь или провожая друзей и родственников на вокзалах, другие – в порывах гнева и раздражения, третьи – на боксёрских рингах, остальные – в церквах, крестясь в молитвенных поклонах. Представьте себе, какой бы создавался шквал гравитационных волн только от одних жестикуляций руками всего человечества.

Откуда возникло это потрясывание ручкой в научной тематике? Здесь стоит обратиться к американскому профессору Кипу Стивену Торну (Kip Stephen Thorne, родился в 1940 году), основателю и вдохновителю обсерватории LIGO. В 2017 году вместе с Райнером Вайссом и Барри Бэришем ему присуждена Нобелевская премия по физике – «за экспериментальную регистрацию гравитационных волн».

В одном интервью Торн говорит: «Потому что есть гравитация, говорят ученые. Искривление и гравитация суть одно и то же. Там, где есть гравитация, пространство будет искривлено. Она его неотъемлемое свойство. Она есть везде и была всегда. Гравитационное поле – самое первое поле Вселенной, а гравитационные волны, соответственно, её самые первые волны. Они, а не пресловутый бозон Хиггса, который только что обнаружили в большом адронном коллайдере, появились в первый миг бытия мира. Вот только, что это такое, физики так до конца понять и не могут. Едущий по улице автомобиль или колышущиеся занавески гонят гравитационную волну и искривляют пространство. Только очень слабо. Ни один детектор, произведённый руками человека, до сих пор её не фиксировал» [11].

Надеюсь, каждый из нас наблюдал, как на окне колышутся занавески. Отодвиньте эти занавески, и увидите искривлённое пространство, воспетое в песне: «За окном черёмуха колышется, осыпая лепестки свои». Гляньте вдаль, а там сплошная физика, переплетённая с лирикой: «В поле рожь густая, шевелились усики овса». Да что там – «Рожь шумит, качается», там вся природа, если поверить Торну: тонкая травинка, кустик, каждое дерево гонит сплошным потоком гравитационные волны благодаря шевелению, качанию, в сопровождении голосового пения.

А вы живёте на берегу океана? Тем хуже для вас. Здесь штормы, ураганы, цунами – это мощные источники гравитационных волн, от которых вас бы просто трясло каждую секунду. Здесь песня о генераторе гравитационных волн: «Ветер с моря дул». Откуда ветер набирает свою силу? От перепада давления, при неравномерном нагреве поверхности Земли. Солнце светит и палит – лечит ваш радикулит! Это уже гелиотерапия, и совсем другая песня.

А в городе – автомобили разных мастей, мощностей и прочая техника. Наконец, самолёты и ракеты, а во время войны разрывы тысяч снарядов, да мы просто утонули бы в этом бесконечном шторме гравитационных волн. И это не весь арсенал генерации гравиволн – вся Вселенная должна быть пронизана реликтовыми волнами тяготения, унаследованными от инфляционной эпохи после Большого взрыва, которого не было.

Кроме постоянной генерации гравиволн, вокруг ещё искривлённое пространство в тандеме с искривлённым временем. Жуть! Дома бы просто качались и вибрировали, а где вибрация, там разрушения. Это будет пострашнее землетрясений. И как жить в таком поле бесконечных генераторов гравитационных волн?

Скажете, слабые волны. Нет, не слабые – они же идут к нам не из-за миллионов и миллиардов световых лет, они рядом, а для их распространения благоприятные среды – воздушный и водный океаны. Кроме того, гравитационные волны от разных источников излучаются на близких частотах, а это путь к наложению, т. е. к резонансу. Этот путь весьма опасный не только для солдат, идущих в ногу по мосту, это опасность для всего человечества. Это уже не рябь в далёком пространстве космоса – это реальное цунами. Спасибо природе, что она до таких гравитационных волн не додумалась.

Полагаю, верить в данном случае К. Торну и ОТО-питекам никак нельзя.

Но вернёмся к чёрным дырам, до которых действительно далеко, поэтому здесь сплошные сказки. «Внутри чёрной дыры, для всех намерений и целей, пространство и время перестают существовать, нулевой объём, бесконечная плотность!» и т. п.

Сказочно подробную информацию о чёрных дырах можно встретить в научных журналах, медийных сайтах и в книгах. Основное внимание в статьях по данной тематике уделяется физическим параметрам и гравитационной силе ЧД, вот только не раскрывается главный вопрос: откуда возникает такая мощнейшая сила, которая создает эту «бесконечную плотность» и саму гравитацию? Откуда эта энергия, способная породить силу, которая может «сгибать свет, деформировать пространство, искажать время и пускать его вспять»?

В интернете в свободном доступе по запросу «чёрная дыра» Google выдал 1,9 млн сайтов! По запросу «чёрные дыры» – на миллион больше! Вот, к примеру, большая по объёму, с множеством графиков и рисунков, научная статья [12], в которой на основе спектроскопии трёх известных звёзд авторы пытаются анализировать свойства центральной чёрной дыры, то есть её массы и расстояния до неё. Подобные статьи мотивировали меня на исследования этих загадочных ЧД.