Вселенная вдвое старше, чем мы думаем? Канадский физик выдвинул феноменальную гипотезу о природе света

Старение света, Большой взрыв и возраст Вселенной

Гупта считает, что настало самое время дать шанс подзабытой гипотезе об «старении света» и интегрировать ее с теорией Большой взрыва.

Это позволяет прийти к выводу, что Большой взрыв мог произойти поразительно давно — 26,7 млрд лет назад. Это в два раза больше, чем показывают существующие модели зарождения Вселенной.

Результаты его исследования опубликованы в авторитетном издании Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Что за гипотеза о «старении света»?

Впервые эта гипотеза была предложена американским астрофизиком швейцарского происхождения Фрицем Цвикки в 1929 году.

Цвикки предполагал, что фотоны теряют свою энергию, когда преодолевают большие расстояния. По его мнению, это происходит из-за взаимодействия фотонов с материей или другими фотонами. А может быть, предполагал Цвикки, дело и вовсе в некое еще не открытом законе физического взаимодействия, который влияет на фотоны и «ослабляет» их со временем.

Фактически, Цвикки предлагал альтернативное объяснение наблюдаемому красному смещению — явлению, при котором длина волны электромагнитного излучения для наблюдателя увеличивается относительно длины волны излучения, выпущенного источником. Красное смещение является индикатором расширения Вселенной.

Цвикки же предположил, что наблюдаемое красное смещение можно объяснить не стремительным удалением галактик, а как раз изменением свойств фотонов, преодолевших большие расстояния. Свет просто теряет свою пышность на таких огромных пространствах. Меньшая энергия означает меньшую частоту и большую длину волны, что приводит к смещению спектра ярких удаленных объектов.

По сути, свет просто «устает». И ни о каком расширении Вселенной эти изменения не свидетельствуют.

Целый ряд ученых очень благосклонно восприняли гипотезу о старении света. Она позволяла иначе взглянуть на закон Хаббла, который описывает расширение Вселенной.

Достаточно сказать, что среди адептов гипотезы Цвикки был один из отцов квантовой механики немец Макс Борн. Но что еще более показательно, одно время совместить гипотезу о старении света с законом Хаббла пытался даже… сам Эдвин Хаббл.

Со временем однако, гипотеза о старении света постепенно ушла в тень.

Огромное количество новых исследований вроде бы свидетельствовали в пользу того, что Цвикки ошибался.

Например, наблюдаемая зависимость длительности крупных космических событий, таких как вспышки сверхновых от расстояния до них. Или отсутствие рассеивания света от далеких источников. Или отсутствие расчетов, которые бы доказывали независимость красного смещения от длины волны.

В общем, создать некую достоверную теорию происхождения Вселенной, которая стала бы альтернативой теории Большого взрыва с ее «разлетающимися» галактиками, не удалось.

Почему Гупта хочет воскресить гипотезу о старении света?

Когда вы хотите оценить возраст ребенка, вы в первую очередь ориентируетесь на его рост.

Однако, со Вселенной такой фокус не пройдет.

По какой-то причине объекты, которые расположены далеко от нас вы несколько более красными, чем можно было бы ожидать по их характерному световому рисунку.

Наиболее вероятное объяснение этого феномена заключается в том, что пространство расширяется, растягивая световые волны, подобно натянутой пружине.

Общепринятая теория предполагает, что поскольку свету требуется время для прохождения пути, более красный свет — это более старый свет, прошедший большее расстояние.

Соответственно, если отталкиваться от этой предполагаемой скорости роста, то по расширению можно определить, когда Вселенная представляла собой компактный «объем», наполненный концентрированной энергией.

Гипотеза Цвикки о «старении света» предлагает иное объяснение. Сам Цвикки, впрочем, на ней не зацикливался.

Спустя несколько лет после публикации работы о фотонах, теряющих свои свойства на расстоянии, Цвикки опубликовал работу о «скрытой массе», предопределившую гипотезу темной материи, которая годы спустя стала одной из доминирующих в современной космологии.

Цвикки умер в 1974 году, оставив после себя две гипотезы эпохального масштаба. Одну научный мир не признал, а вторая стала настоящей «глыбой» в астрофизике.

Как утверждает Гупта, обе гипотезы вовсе не исключают друг друга. На самом деле, Гупта предлагает объединить их в одну гипотезу, которая позволяет решить вопрос о том, почему самые ранние квазары и галактики имеют возраст в миллиарды лет. И почему они выглядят как ощутимо меньшие объекты, чем можно ожидать, учитывая их колоссальную массу.

Гибридная гипотеза Гупты об эволюции Вселенной

Гибридная гипотеза Гупты предполагает, что Вселенная действительно настолько велика, как мы считаем, и что она расширилась до своих размеров в результате произошедшего в прошлом Большого взрыва.

Однако в стандартную модель расширения Вселенной, которая предполагает, что космос является равномерным и плоским пространством, Гупта предлагает внести коррективы.

В частности, он использует так называемую константу взаимодействия (иногда ее называют также константой связи) — параметр в квантовой теории поля, который определяет интенсивность взаимодействия между полями и частицами.

Например, именно константа взаимодействия описывает взаимодействие сил между частицами, такими как электромагнитные поля двух протонов. Находясь в непосредственной близости друг от друга, они будут определенным образом влиять на поведение друг друга.

Согласно квантовой теории поля, все силы в природе имеют константу взаимодействия, но он вовсе не обязательно постоянна, а изменяется в зависимости от энергии.

По мнению Гупты, это оставляет возможность для того, чтобы константа взаимодействия изменялась достаточно сильно, чтобы повлиять на поведение света.

Например, если эта константа изменилась с течением времени после того как произошел Большой взрыв, то наши расчеты возраста Вселенной могут оказаться меньше реального значения. Причем отличие может быть колоссальным, убежден Гупта.

«Наша новая модель „растягивает“ время образования галактик на несколько миллиардов лет, в результате чего возраст нашей Вселенной составляет 26,7 млрд. лет, а не 13,7, как предполагалось ранее», — подводит итог Гупта.

По мнению обозревателя ScienceAlert Майка МакРэя, слабым местом гипотезы о старении света заключается в том, что потеря энергии в световой волне соответствует потере импульса, что сказывается на внешнем виде далеких объектов. Учитывая, что древние галактики выглядят необычно маленькими, это противоречие может стать поводом для пересмотра гипотезы.

Когда реальные наблюдения не вполне соответствуют теоретическим ожиданиям, ученые выкладывают на стол любые идеи, которые приходят им в голову, чтобы посмотреть, что из них приживется.

Некоторые из них обыденны, некоторые причудливы, а некоторые раскапывают трупы умерших гипотез, чтобы проверить, бьется ли у них сердце, констатирует МакРэй, суммируя свои впечатления от теории Гупты.

Однако, если Гупта окажется прав, или выбранный им ход мысли хотя бы указывает в правильном направлении, дальнейшие изыскания в этой области могут изменить наши взгляды на Вселенную и ее эволюцию.