Евгений Александров – Необычные размышления о… (страница 14)

Такие ситуации необходимо учитывать в рассуждениях об инерциальных системах отсчета, законе инерции Галилея и Ньютона, о, якобы, невозможности отличить состояние покоя от состояния инерциального движения.

12. Красное смещение обусловлено эффектом Комптона

Мы уверены, что именно фотон и нейтрино являются переносчиками энергии, импульса и момента в макромире, а также, частично, и в микромире. И, это также подтверждает их исключительную абсолютность. И фотон, и нейтрино летят в пустом (вакуумном) пространстве с одинаковой скоростью. При этом, они могут лететь бесконечно далеко и бесконечно долго. Никаких изменений в них не происходит, то есть переносимые ими энергия, импульс и момент не изменяются. Это может продолжаться миллионы, миллиарды, триллионы лет.

Но стоит фотону (о нейтрино пока трудно сказать что-то определенное) столкнуться с материальным объектом, например, с протоном или электроном, так сразу (мгновенно) начинается процесс передачи такому объекту энергии, импульса, вращательного момента. Проявляется такая передача в том, что фотон изменяет свои возможности переносить в дальнейшем энергию, импульс и момент в прежних объемах. Например, уменьшается частота фотона, или, согласно выражению (E= h*f) Макса Планка, уменьшается переносимая фотоном энергия.

Эффект Комптона это убедительно доказал. Аналогично обстоит дело с импульсом и моментом, которые фотон переносит через пространство. Световой или солнечный парус, своими поступательным и вращательным движениями, подтверждает это на практике. Для частиц, с массой, равной нулю, и, движущейся со скоростью света (для фотона), справедливо следующее соотношение: p=E/c= h*f/с. Мы видим, что энергия и импульс фотона зависят от его частоты f. Согласно эффекту Комптона, при столкновении фотона с материальным объектом, происходит уменьшение частоты фотона, а, следовательно, уменьшаются переносимые фотоном энергия и импульс. То есть, после такого столкновения, фотон располагает уменьшенной энергией и импульсом.

Уменьшение энергии и импульса фотона зависит от характера столкновения фотона с материальным объектом (электроном, протоном). Если столкновение лобовое, то весь импульс передается протону или электрону. Импульс фотона становится нулевым, то есть фотон перестает перемещаться или прекращает свою жизнь, ибо неподвижных фотонов в природе не существует. При этом, вся энергия фотона передается частице, с которой произошло столкновение. И частица, приобретя от фотона энергию и импульс, начинает ускоренно перемещаться (увеличивается ее кинетическая энергия) в направлении первоначального перемещения фотона (из-за полного израсходования импульса).

Если столкновение не лобовое (касательное, рикошетирующее), то фотон изменяет свое направление движения, но при этом продолжает жить. Правда, его энергия уменьшается в соответствии с выводами Комптона (частота фотона уменьшается согласно формуле Комптона). Импульс фотона также уменьшается. Именно этим (эффектом Комптона) объясняется красное смещение. То есть столкновениями фотонов с частицами в космосе, а не каким-то мифическим эффектом Доплера. Такой эффект применим только к звуковым частотам, но не к световым (электромагнитным).

Откуда в космическом пространстве электроны, протоны и другие частицы? Напомним, что только наше Солнце ежесекундно выбрасывает в космическое пространство около 4 миллионов тонн различных частиц. А, в нашей галактике свыше 100 миллиардов звезд, многие из которых, намного крупнее Солнца. Так называемые, туманности простираются в пространстве на десятки триллионов километров. И все они заполнены атомами водорода, гелия, другим веществом и множеством различных частиц. Так что электромагнитному излучению звезд (в том числе и свету), есть с чем столкнуться в космосе, и, тем самым переместиться в длинноволновую сторону (в том числе – и в красно волновом диапазоне частот).

12.1. Заблуждения Перлммутера

Многие астрономы уверены в том, что красное смещение позволяет определить относительную скорость удаления объекта (звезды, галактики) от земного наблюдателя. К сожалению, это не так. Красное смещение позволяет приближенно обнаружить засорение космического пространства различными элементарными частицами и атомами вещества. Чем дальше галактика или звезда находятся от земного наблюдателя, тем больше шансов у света, исходящего от таких галактик, наткнуться на целые анклавы космического засорения частицами и, дойти до земного наблюдателя в виде красного смещения.

В свое время, лауреат Нобелевской премии, Сол Перлммутер, для определения расстояния до галактики, предложил опереться на, так называемые, стандартные свечи. В качестве таких свечей, он рассматривал сверхновые типа А, то есть взрывы белых карликов. Яркость таких сверхновых у всех приблизительно одинакова и убывает по квадратичной зависимости с расстоянием. Да, таким способом, весьма приблизительно, можно определить расстояние до галактики, в которой проявилась сверхновая. Но Перлммутер претендует на то, чтобы обнаружить скорость удаления галактик, замеряя красное смещение света, идущего от галактик. Тем самым, ему хочется доказать явление разбегания галактик, а, значит, и расширение вселенной.

Увы, господин Перлмуттер, красное смещение никак не демонстрирует нам удаление галактик. Оно свидетельствует лишь, о наличии засоренности космического пространства частицами и веществом. Внимательно изучайте эффект Комптона. Наблюдая за Солнцем, вы сможете убедиться в том, что, когда Солнце в зените, то никакого красного смещения не существует. На Солнце без защитных очков трудно смотреть. Ультрафиолетовое излучение может разрушить рецепторы на сетчатке глаз, из-за слишком большой энергичности ультрафиолетового излучения.

Красное смещение появляется во время заката Солнца. На закате Солнце пребывает в диапазоне красного света. На него можно смотреть без защитных очков, поскольку фотоны красного света не энергичны, в сравнении с ультрафиолетовым светом. И, во время заката, и, в зените, Солнце находится на одном и том же расстоянии от Земли – 150 млн. километров, и никуда не удаляется. Тогда, почему в зените Солнце бело-желтое и ультрафиолетовое, а во время заката – преимущественно красное. Все дело – в эффекте Комптона.

При нахождении Солнца в зените, и в закате, свет проходит сквозь толщу атмосферы и попадает на сетчатку глаз. Однако, толщина атмосферы и в том, и в другом случае – различная. В зените, толщина атмосферы в вышину – 10 километров (выше – почти разреженная атмосфера), и столкновение фотонов с атомами и частицами атмосферы проистекает именно на таком расстоянии. Во время заката, путь фотонов происходит в плотных слоях атмосферы по касательной к поверхности Земли. Такой путь составляет – сотни (если не тысячи километров). Так что шанс, чаще столкнуться с частицами атмосферы, у фотонов намного выше во время заката.

Поэтому ультрафиолетовые фотоны во время заката, согласно эффекту Комптона, при таких столкновениях трансформируются в красный и даже в инфракрасный свет, о чем свидетельствует сумеречная (темная) обстановка во время заката. Ибо наши глаза не воспринимают инфракрасное излучение, или, воспринимают такое излучение как темноту.

В зените, ультрафиолетовые фотоны на очень маленьком расстоянии (10 километров) не успевают трансформироваться, согласно эффекту Комптона, в красный свет. Ситуацию с Солнцем мы привели специально для господина Перлммутера, чтобы он прочувствовал, что красное смещение не связано с удалением от нас звезды или галактики. И не претендовал на роль учителя о расширении вселенной.

Постулаты термодинамики убеждают нас в том, что тепло не может передаваться от холодного тела к горячему. Действительно, если в печи бани мы сжигаем дрова, то при этом в огне производится желтый свет. Если сжигаем природный газ, то в огне производится и синий и фиолетовый свет. Но и в том, и в другом случае, при очень длительной топке, труба бани начинает светиться малиновым или красным светом, или невидимым инфракрасным (тепловым) светом. Но ни синим светом или фиолетовым.

Объяснение простое. Желтые, синие, фиолетовые фотоны, образующиеся в пламени, сталкиваются с атомами трубы и, в соответствии с эффектом Комптона, такие фотоны уменьшают при столкновениях свою частоту в красную и инфракрасную сторону. Вот, если бы при таких столкновениях, увеличивалась бы частота фотонов, то стало бы возможным по-иному трактовать начала термодинамики. Так что, за современную трактовку постулатов термодинамики, ответственность несет все тот же эффект Комптона.

Инспекторы ДПС, чтобы проконтролировать скорость автомобиля, используют прибор, который опирается на частоту излучения, исходящего или отраженного от автомобиля. Называют такой прибор доплеровским измерителем скорости в диапазоне электромагнитного излучения. На самом деле, такой прибор следует назвать комптоновским измерителем скорости. Да, с удалением автомобиля от сотрудника ДПС, происходит изменение частоты излучения. Но, объясняется это эффектом Комптона. При таком удалении автомобиля, происходит увеличение слоя атмосферы между автомобилем и сотрудником ДПС, который с помощью своего прибора измеряет увеличивающуюся толщину слоя атмосферы. Сотрудники ДПС могут также опереться на измерение временных интервалов прихода нескольких отраженных от инспектируемого автомобиля световых сигналов. Однако, в этом случае потребуются слишком точные часы. Из-за слишком большой скорости света (или иного электромагнитного излучения).