Из экстраполяции длины волны реликтового излучения (температура ~ 2,725К; длина волны в максимуме спектра равна ~ 1,9 мм) в эпоху рекомбинации (T ~ 3000К, длина волны в максимуме спектра ~ 1,8 мкм), следует, что для этих условий z ~ 1000. Это соответствует последним известным данным WMAP. Однако, радиус поверхности последнего рассеяния, рассчитанный исходя из предложенной здесь модели, существенно превышает известную величину (~380 тыс. лет) и составляет ~ 0,001 от времени существования Вселенной или ~ 14400000 лет, если принять время существования Вселенной равным 14,4 млд. лет. Такое большое отличие радиуса последнего рассеяния от известных данных не должно вызывать удивления, так как ранее2, при расчетах, доля барионного вещества в общем объеме материи принималась равной примерно 2,4 процента. Занижение доли барионного вещества в этих расчетах было вынужденной мерой, чтобы получить согласование с наблюдаемым временем жизни Вселенной и объяснить “аномальную” светимость сверхновых Ia. Как было показано выше, в рамках предлагаемой здесь модели занижать долю барионного вещества нет необходимости. Более того, из материалов, представленных в данной статье, следует, что принципиально не наблюдаемая часть барионная вещества Вселенной значительно превосходит её видимую часть и, следовательно, реальная плотность вещества во Вселенной должна быть во много раз больше, используемой в расчетах, что и должно приводить к увеличению радиуса последнего рассеяния.
Необходимо отметить, что угол между вектором движения фотона и вектором времени в точке приема всегда меньше 45° и уменьшается с увеличением расстояния до объектов, источников света. Этот эффект практически незаметен на малых астрономических расстояниях, так как линия фронта расширяющейся Вселенной из-за его малой кривизны мало отличается от прямой линии. Уменьшение угла между вектором движения фотона и вектором времени в точке приема предполагает уменьшение проекции вектора скорости фотона на пространственную ось (т.е. на линию перпендикулярную вектору времени в точке измерения) вблизи точки приема. Фактически, это означает уменьшение скорости света для таких фотонов, а также изменение соотношения импульс-энергия, по сравнению с известным соотношением. Скорость света (Cn) от далеких источников равна тангенсу острого угла между вектором движения фотона и вектором времени в этой точке. Например, в точке B (рис. 2). Следуя геометрическим построениям рисунка, а также учитывая, что вылет фотона из точки A осуществляется под углом 45° к вектору времени в точке вылета, скорость света . Здесь - угол (в радианах) между вектором времени в точке вылета и вектором времени в точке приема фотона. Из этого следует, что при 0, . Скорость Cn в этом случае, выражена в долях относительно известной скорости света и может рассматриваться как коэффициент уменьшения скорости света, приходящего от далеких объектов
В табл. 1 приведены значения коэффициента Cn при различных значениях угла и, следовательно, при различных z и различных расстояниях до источника света.
На первый взгляд может показаться, что модель, которая допускает уменьшение скорости света, не согласуется с законами СТО, которые многократно подтверждены экспериментально. Однако, как это будет показано в 4-ом разделе настоящей статьи, предложенная модель в полной мере соответствует экспериментальным и наблюдательным данным и не противоречит положениям СТО.
Распространение сигнала по прямой может создавать еще один эффект, который вносит элемент неопределенности в результаты наблюдений. Например, если при движении кванта света из точки A (рис. 3) в точку B он проходит мимо некоторого массивного объекта C, находящегося в точке D, на векторе времени T4, гравитационное поле G этого объекта будет оказывать на квант света свое отклоняющее влияние. Однако наблюдение самого объекта C, когда он находится в точке D, невозможно, и будет возможным только тогда, когда он передвинется по вектору времени T4 в точку K. Более того, объект C будет влиять на траекторию прохождения света из точки A в точку B дважды, в разные моменты времени: первый раз, когда он будет находиться в точке D, ниже траектории движения фотона, а второй раз, когда он будет находиться выше траектории движения фотона.
Такой эффект может быть объяснением (по крайней мере в части случаев) как проявление, так называемой, темной материи.
Существует и другой вариант, объясняющий наличие темной материи.
Волна возбуждения пространства, распространяющаяся из центра, может состоять из нескольких H-слоев, следующих один за другим и имеющих достаточно тонкую перегородку. Таким образом, речь идет о двух, а может быть и большем количестве Вселенных примыкающих друг к другу. Тогда массивный объект, находящийся в одном из соседних слоев, за счет упругой деформации пространства, может искривлять пространство нашей Вселенной, вызывая искривление траектории света. При этом сам объект в нашей Вселенной будет невидимым.
2.2 Распространение света, при условии сохранения угла равным 45 градусов между вектором движения фотона и любым вектором времени, который этот фотон пересекает
На рис. 4 показано двухмерное сечение нашей Вселенной, подобное тому, что и на рис. 2. Кривыми L и R обозначена совокупность точек в плоскости сечения, вылетев из которых, фотоны в состоянии достичь точки B, расположенной на векторе времени T3, в современный момент (t = 1.0). Так как, по определению, угол б между направлением движения фотона и любым вектором времени, который фотон пересекает в процессе движения, должен оставаться неизменным, то это означает, что кривые L и R являются логарифмическими спиралями. В данном случае, уравнением кривой в полярных координатах является с = exp(), так как ctg б равен единице (б = 45°). Угол , как и в предыдущих случаях, это - угол между вектором времени, на котором находится точка приема, и вектором времени, на котором расположена точка вылета фотона. В свою очередь, это означает, что коэффициент KTS увеличения длительности сигнала в точке приема, относительно его длительности в точке отправления, также должен подчиняться экспоненциальному закону: KTS = exp(). Так же как и в первом варианте, увеличение длительности сигнала в точке приема должно приводить к снижению наблюдаемой светимости объектов.
Данные, характеризующие распространение света на большие расстояния, для второго варианта представлены в табл. 2. Коэффициент увеличения длительности сигнала и коэффициент уменьшения светимости в табл. 2 обозначены KTS и KSS соответственно, чтобы избежать путаницы с подобными коэффициентами, характеризующими линейное распространение света. Остальные обозначения те же, что и в табл. 1.
Увеличение длительности сигнала в точке приема относительно точки отправления и, соответственно, снижение светимости сверхновых при z = 0. 5 и z = 1.0 представленные в табл. 2, практически не отличаются от результатов для линейного распространения света (табл. 1) и находится в полном соответствии с наблюдательными данными.
Из экстраполяции длины волны реликтового излучения в эпоху рекомбинации следует, что как и в случае линейного распространения света, радиусу поверхности последнего рассеяния, составляет ~ 0,001 от времени существования Вселенной или ~14000000 лет.
В этом варианте распространения света имеются существенные отличия по сравнению с вариантом прямолинейного распространения. Так как центр (t = 0.0) является асимптотой кривых L и R, это означает, что любая из этих кривых может пересекать один и тот же временной вектор несколько раз. Это, в свою очередь, означает, что существует принципиальная возможность одновременного наблюдения одного и того же объекта в разные моменты его существования и даже с противоположных направлений. Конечно, эти наблюдения будут соответствовать разным временам существования Вселенной и, следовательно разным значениям z для одного и того же объекта.
Кроме того, должны существовать несколько особых точек. Так, например, для наблюдателя, расположенного, в точке B, должны существовать две особые точки, которые находятся на пересечениях кривых L и R. Излучение от объекта, расположенного в особой точке A (угол = ; z ~22) (рис. 2), может распространяться до точки B в плоскости сечения, как по траектории кривой L, так и по траектории кривой R. Понятно, что существует также множество других траекторий, не лежащих в плоскости сечения, по которым излучение из точки A может попасть в точку B. И, следовательно, объект, расположенный в точке A (рис. 4), должен одновременно наблюдаться со всех направлений и иметь вид протяженного объекта, занимающего весь горизонт. Такое явление может иметь место только в том случае, если объект расположен строго в точке A, а гиперсфера пространства-времени геометрически идеальна. Кроме того, особая точка должна перемещаться по вектору, направленному в противоположную от вектора T3 сторону из-за расширения Вселенной.
Не менее существенным является и то, что все объекты, у которых z > 22, являются повторным изображением объектов, у которых z < 22. Это означает, что при оценке массы Вселенной должны учитываться только объекты с z < 22.
Существует еще только одна особая точка ( = 2; z ~ 532). Наблюдение объектов расположенных в других подобных особых точек ( = 3 и т.д.) невозможно, так как эти точки находятся за пределом поверхности последнего рассеяния (z ~ 1000).
Если, в действительности, имеет место второй вариант распространения света, то Вселенная вся доступна наблюдению.
3. Обсуждение
Наиболее важным из представленного выше является то, что эффект увеличения длительности сигнала в точке приема, по сравнению с точкой отправления, имеет место в любом из рассмотренных вариантов, и это увеличение прекрасно согласуется с известными измерительными данными. Таким образом, в рамках настоящей работы находит объяснение “аномальная светимость” сверхновых типа Ia без предположения ускоренного расширения Вселенной.
И хотя очень хорошие совпадения результатов, представленных в данной статье и тех, которые следуют из астрономических наблюдений, вряд ли могут быть случайными, эти результаты не отвечают на вопрос: каким их двух рассмотренных альтернативных вариантов распространяется свет.
На первый взгляд может показаться, что вариант с прямолинейным распространением света должен быть отброшен, так как в этом случае скорость света не является константой, и, следовательно, нарушается Лоренц - инвариантность - основа СТО и ОТО. И все же материалы, представленные в настоящей статье, не противоречат СТО и в то же время допускают возможность уменьшения скорости света от далеких объектов.
Дело заключается в том, что эффект уменьшения скорости света за счет неколлиниарности векторов времени в точках вылета и приема так мал, что зафиксировать его прямым измерением скорости света вряд ли возможно в обозримом будущем. Это связано с трудностями измерения скорости света в одну сторону11-13, а также и в силу малости коэффициента Cn на расстояниях, на которых реально проведение измерений. Так, например, расстоянию равному одной световой секунде соответствует угол менее 2*10-18 радиан. Коэффициент увеличения длительности сигнала KTL с учетом малости угла , может быть записан KTL = 1 + . То есть, современные методы измерения не смогут его выявить и, следовательно, можно говорить о неизменности скорости света в пределах погрешности измерения, на расстояниях сравнимых с размерами солнечной системы. То есть в тех условиях, в которых до настоящего времени проводились все эксперименты со светом. На больших астрономических расстояниях эксперименты не проводились и, следовательно, вопрос должен оставаться открытым до эксперимента подтверждающего или опровергающего положения данной статьи.
Здесь стоит обратиться к истории вопроса и вспомнить, что математические выражения, названные в последствие как преобразования Лоренца, возникли как ответ на выявленную экспериментально независимость скорости света от движения среды, в которой свет распространяется. Этот факт, а также то, что положения СТО были многократно подтверждены экспериментами, делают положение СТО незыблемым. Но известно также, что любая группа формул, связанных между собой, используемых в физике, отражают реальность лишь приближенно. Для любой формулы есть область ее применения. И если существует теоретическая предпосылка, пусть даже самая маленькая, к тому, что имеются границы применения какой-либо модели (формулы), важно экспериментально проверить справедливость такой предпосылки или опровергнуть ее, не отождествляя математическую модель с реальным миром.
Для подтверждения или опровержения варианта прямолинейного распространения света может быть использовано измерение скорости света, исходящего от далеких объектов, у которых z > 0. Меньшее значение скорости света от таких источников по сравнению с известным значением скорости света подтвердило бы справедливость первого варианта с высокой достоверностью. Измерение скорости света от далеких астрономических объектов может быть осуществлено путем наблюдения экранировки этих объектов. При «надвигании» экрана на светящийся объект, последний некоторое время будет наблюдаться на фоне экрана. Время наблюдения объекта на фоне экрана будет зависеть от разницы в скоростях света от далекого источника и отраженного от экрана, а также от расстояния до экрана. Это время, назовем его временем запаздывания tz, записывается в виде:
,
где S - расстояние до экрана; Cn- коэффициент уменьшения скорости света, указанный в таблице 1; c - известная величина скорости света.
Для удобства выбора методики измерения, в табл. 1 приведены значения tz для расстояния в одну световую секунду, при разных значениях z источников света.
В качестве экрана может быть использована одна из планет, или какой-либо другой объект солнечной системы.
Эффект запаздывания должен проявляться не только при «надвигании» экрана на светящийся объект, но также и при «сдвигании» экрана со светящегося объекта. Светящийся объект при этом должен появляться не на границе экрана, а сразу на некотором расстоянии от экрана.
Способом доказательства справедливости второго варианта распространения света, могло бы быть наблюдение объектов, который имеют z ~ 22 и которые, следовательно. располагаются вблизи особой точки A (рис. 4). Каждый из этих объектов, должен наблюдаться с двух противоположных направлений и при этом оба изображения должны обладать близкими световыми характеристиками. Понятно, что чем ближе такой объект будет к точке A, тем меньше будут различаться характеристики изображений, наблюдаемых с одного и другого направления. Особый интерес должны представлять несколько таких объектов, расположенных близко друг к другу. Тогда для отождествления этих объектов, наблюдаемых с двух противоположных направлений, могут быть использованы не только их световые характеристики, но также и взаимное расположение объектов. При наблюдении с двух противоположном направлении такие объекты должны иметь зеркальное положение друг относительно друга. Наблюдение таких объектов существенно увеличит достоверность наблюдений. К сожалению, в настоящее время, вследствие несовершенства имеющегося измерительного оборудования у наиболее далекого наблюдаемого объекта, красное смещение составляет 11,9 [14].