?

Log in

No account? Create an account
entries friends calendar profile Previous Previous
don_beaver
Полагаю, что научно-фантастическая трилогия "Астровитянка" как издательский проект практически завершен. Поэтому подвожу итоги и снимаю посты про отдельные тома, делая на них ссылки. Первый том был опубликован в 2008 году, второй - в 2009-м, третий - в 2010. Супертом содержит все три книги. Первая книга вышла еще тремя дополнительными изданиями - в карманном формате и мягкой обложке, а также с разделением на две части: "Космическия маугли" и "Уравнение будущего". Самое свежее издание 2016-2017 года вышло с иллюстрациями Дм.Никулушкина. Вот "семейный портрет" всех изданий:

Советовать, где купить в бумаге, не могу - потому что все практически раскуплено.
Но ищущий - всегда найдет. Всем моим читателям - большое спасибо!

P.S. Некоторые прошлые посты об Астровитянке и обсуждение отдельных томов:
https://don-beaver.livejournal.com/83867.html
https://don-beaver.livejournal.com/178988.html
P.P.S. Аудиокнига "Астровитянка" в шести частях: https://don-beaver.livejournal.com/197274.html

Tags:

15 comments or Leave a comment

https://www.litres.ru/serii-knig/astrovityanka/audioknigi/

Все шесть аудиокниг выпущены! 64 часа великолепного голоса заслуженного артиста России Владимира Сергеевича Левашова. Грандиозный проект, инициированный и финансово поддержанный Максимом Волошиным, за что ему - огромное спасибо!
Режиссер аудикниг - Дмитрий Кувшинчиков. Отзывы слушателей - по ссылке в Литресе.
Был недавно почетным гостем на национальном финале конкурса чтецов "Живая классика" при российском посольстве в Вашингтоне. Сказал всем изучающим русский язык детям: аудиокнига "Астровитянка" в исполнении артиста Левашова - это самый увлекательный спецкурс русского языка. Потом несколько минут звучал Левашова (вне конкурса!), а организаторы закупили аудиокнигу и включили её набор подарков для всех финалистов.

И вам приятного погружения!

P.S. Предыдущий пост по аудиокниге https://don-beaver.livejournal.com/175952.html

Tags:

14 comments or Leave a comment


Для тех, кто думает о новогодних и прочих подарках. Вот вся коллекция моих научных сказок. Пять книжек верхнего ряда - это первое издание четырех первых книг + "Колумбы вселенной" (справа, это переиздание "Звездного витамина" и "Небесных механиков" под одной обложкой). В продаже в настоящее время можно найти только "Космические сыщики" Внимание: больше книг в таком оформлении издаваться не будет.
Нижний ряд: второе издание четырёх первых книг. Все вышли в этом году. Сейчас уникальный момент, когда можно приобрести сразу четыре книги сразу. "Электрический дракон" (справа) - это планируемая пятая книга, которая выйдет в январе 2017. Эта книга и следующие будут издаваться только во втором варианте оформления (как в нижнем ряду).
Планируется написание еще одной книги научных сказок (общее число историй достигнет 100) и "учебника для астровитян" - книги для подростков. На этом эта научно-популярная серия, судя по всему, закончится.

Кому хочется чего-то еще: напоминаю, что в настоящее время продается пятое издание "Астровитянки" с иллюстрациями и аудио-версия "Астровитянки" в сумме на 20 часов записи. Есть из чего выбрать!

Tags: ,

26 comments or Leave a comment
Если у вас есть какие-то вопросы к автору "Астровитянки", то именно здесь его легче всего призвать к ответу.
ЖЖ приспособлен под инициативы хозяина, но тут вы сами сможете поднять или заострить интересующую тему - но обязательно в вопросительной интонации.
Этот раздел будет постоянным, что-то вроде бесконечного интервью.

Tags:

782 comments or Leave a comment
С большим удовольствием обнаружил, что на астрофоруме, членом которого я давно являюсь, ведется обсуждение наших с Васильковым работ. Форум солидный, модератора лично знаю - и я решил вступить в дискуссию и ответить на возникающие вопросы. Чтобы дать возможность войти в тему, сделал там краткий обзор наших представлений вместе с освещением критики (см. ниже). Уже довольно много интересных тем затронуто - см.
http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,161750.40.html

До 1980 года активно развивалась космология отскока, которую поддерживали многие видные учёные: Гамов, Дикке, Пиблс и другие. Суть её в следующем: возьмем вселенную, похожую на существующую, и сожмем её в 10^10 раз – примерно до диаметра в десяток световых лет. Реликтовые фотоны с температурой 3K станут гамма-квантами с температурой в 3*10^10K и разобьют тяжелые ядра до отдельных барионов. Потом происходит отскок или Большой Взрыв, и Вселенная начинает историю с нового листа. Но космология отскока не нашла механизм Большого Взрыва. Как выглядит эта теория в свете новых данных – в первую очередь в свете идеи Bird et al 2016 года (один из авторов статьи – нобелевский лауреат Riess), что темная материя состоит из огромного количества черных дыр с массами в десятки масс солнца? Эта гипотеза обсуждается два года, но успешно выдерживает критику и набирает очки. Рассмотрим коллапс Вселенной, которая состоит в основном из черных дыр. При слиянии черных дыр одинаковой массы и релятивистских скоростей до 25-29% массы дыр сбрасывается в гравитационные волны. Можно построить космологическую модель, в которой последовательное слияние черных дыр на финальной стадии сжатия Вселенной, когда она будет сопоставима по размеру с десятком световых лет, приведет к
а. быстрому переходу значительной доли массы Вселенной в гравитационные волны;
б. формированию огромной черной дыры, которая может быть размером порядка светового года. Она пока содержит незначительную долю начальной массы Вселенной, но начнет снова расти, поглощая гравитационные волны.

Учтем мнение Эйнштейна-Эддингтона-Чандрасекара-тХоофта и других о том, что гравитационные волны не включаются в правую часть уравнений Эйнштейна, то есть не могут служить источником вторичного поля. Наша с Васильковым работа 2016 года, опубликованная в MNRAS, показала, что в таком случае резкое уменьшение массы Вселенной порождает модифицированную метрику Шварцшильда и сильную отталкивающую силу, что дает возможный и очень привлекательный механизм для Большого взрыва: Nick Gorkavyi, Alexander Vasilkov “A repulsive force in the Einstein theory” https://arxiv.org/abs/1608.01541
В космологической работе 2018 года мы получили модифицированные уравнения Фридмана, учтя, что в расширяющейся Вселенной существует большая и растущая черная дыра – то есть небольшая добавка шварцильдовой метрики. Удивительно, но это привело к появлению в решениях Эйнштейна «космологической постоянной», близкой по величине к наблюдаемой. Это позволило объяснить наблюдаемое ускорение разбегания галактик, а вернее их растяжения во поле Большой Черной Дыры, то есть мы подвели солидный физический фундамент под проблему гипотетической «тёмной энергии». “A modified Friedmann equation for a system with varying gravitational mass” https://arxiv.org/abs/1804.02988
Полученные результаты вставляют в хорошо известную космологию отскока две недостающие пружины и возвращают её в повестку дня. Могу отметить, что есть весомые аргументы и в пользу более общей циклической космологии, например, в ней легко объясняется накопление во Вселенной черных дыр с массами в десятки масс Солнца, а также образование сверхмассивных черных дыр в центре галактик.

О критике. Например, в мой ЖЖ приходили с критикой профессора Иванов и Штанов. Первый пункт – насчет нарушения теоремы Биркгофа - опровергается легко, потому что даже в задачниках для студентов написано, что излучающая гравитационные волны система (а она у нас именно такая) не подпадает под действие этой теоремы. Второй пункт, даже пунктик – о том, что мы якобы не учли другие члены разложения. На вопрос – в каком разложении и какие именно члены мы не учли? - ответа не дано и не могло быть дано, потому что у нас нет никаких разложений. Люди удивительно путают мотивационную и математическую часть. Мы мотивируем свои расчеты слиянием черных дыр и излучением гравитационных волн, но в математике просто рассматриваем гравитационную массу, которая феноменологически меняется по какому-то закону от времени. Но народу чудится, что мы забыли какие-то разложения из области гравитационных волн. Ну, просто мерещится.

Против нашей статьи 2016 года было написано две работы: Marek Abramowicz and J. Lasota “No repulsive force in General Relativity” https://arxiv.org/abs/1608.02882
Здесь авторы опять-таки путают мотивационную и математическую компоненты работы. Да, в статье 2016 года мы говорим о космологии, в которой надо найти антигравитационную силу, но рассматриваем в работе лишь математически модифицированную метрику Шварцшильда, которая может быть применима хоть для отдельных черных дыр. Отметим, что эту метрику получил Кутчера в 2003 году для взрывающейся звезды. Поляки же активно выдвигают против нашей работы аргументы космологического толка, упоминая уравнения Фридмана, что просто не по адресу. А уж утверждение о том, что мы рассматриваем гравитационные волны как некую часть уравнения Фридмана, не лезет ни в какие ворота – ни по отношению не только к работе 2016, но и к космологической работе 2018 года. Да, гравитационные волны играют важную роль в динамике Вселенной, потому что, например, именно в них сбрасывается гравитационная масса сливающихся черных дыр, но сами по себе они в уравнения Фридмана не входят – ведь, согласно нашей начальной посылке, основанной на мнении Эйнштейна и других, они не обладают гравитационной массой. Интересен и момент, когда Марек и Ласота утверждают, что мы нашли антигравитацию ньютоновского толка, не замечая, что она обратно пропорциональна скорости распространения гравполя. Следовательно, в ньютоновском пределе бесконечной скорости новый член исчезает. Марек и Ласота послали свою критику в MNRAS, но рецензию эта откровенно слабая статья не прошла.

Вторая работа: Marek Abramowicz “Velocity, acceleration and gravity in Einstein's relativity”, https://arxiv.org/abs/1608.07136 - см. на 11 странице формула (63): Марек выводит свою формулу ускорения (справа) и сравнивает с нашей формулой (слева) – и делает громкий вывод, что наша работа является «бессмыслицей». Тут проблема в том, что а. наша работа сделана в приближении слабого поля, для которого выражения слева и справа дают одинаковую асимптоту (метрические тензоры в знаменателе становятся равны единице, только с разными знаками); б. обсуждаемая формула не является «нашей» - она взята из кучи классических работ, начиная статьи Гильберта (1917), которой мы следуем в данных расчетах, и кончая учебником Мизнера-Торна-Уилера. Почему формула Марека не совпадает с учебниками? Не дает он ответа. На выбор: он сделал ошибку, спрятанную в его десятистраничной куче векторов Киллинга, или он рассматривает не тот случай, который рассматривается в классических источниках и у нас в статье. В обоих случаях его критика является «бессмыслицей».

Итак, никаких серьезных доводов против математической стороны наших двух статей высказано не было – ни в критике отечественных гравитационистов, ни в интернет статьях польских. Что не помешало некоторым заявить, что ура! - Горькавого с Васильковым разгромили наголову. Не только не разгромили, но даже укрепили, потому что если за почти два года ничего существенного против не нашлось, то это свидетельствует в пользу наших работ. Сейчас мы работаем над третьей, более популярной и обзорной работой, которая даст общий набросок современной версии космологи отскока и приведет аргументы в пользу циклической космологии. Там будет больше вопросов, чем ответов, но в этом же – вся соль науки, верно?

Tags:

17 comments or Leave a comment
1. Наконец, в архиве нашелся какой-то внятный модератор. Статья о модифицированных уравнениях Фридмана и реальной физической подоплеке «темной энергии» вышла в архиве сегодня, с опозданием всего лишь на неделю: https://arxiv.org/abs/1804.02988. Более того, модерторской волей она размещена в разделе «Теория гравитации и квантовая космология», куда у меня не было (и нет) разрешения на вход. Так что можете скачивать статью. Текст идентичен журнальному (я даже перенес в него правку корректора), разница в объеме вытекает просто из компактного форматирования, который использует MNRAS на финальной стадии подготовки к печати.


2. Влад Сыщенко выпустил очередную, седьмую книгу, побив по скорости Ландау и Лифшица (они все-таки вдвоем работали!): https://2born.livejournal.com/910974.html
http://shop.rcd.ru/catalog/universitetskie-uchebniki-i-uchebnye-posobiya/18980/

3. Я закончил редактуру «Неоткрытых островов», включая учет замечаний консультантов, и просмотрел эскизы иллюстраций - художником снова замечательный Кирилл Гарин, который иллюстрировал первые три тома научных сказок. Все – книга и весь проект ста сказок окончательно свалились с моих плеч. Впервые за последние годы мои выходные окажутся свободными от литературных усилий, а так как и космологические выкладки резко снизились, то я смогу посвятить своё свободное время другому очень интересному проекту, о котором расскажу в своё время.

Tags: ,

11 comments or Leave a comment
Активно работаю над третьей, завершающей и достаточно общей (и популярно написанной) космологической статьей, четкий план которой уже выстроился. Она будет сфокусирована на космологии отскока, но будет содержать и ряд серьезных доводов в пользу циклической космологии. Работа подбадривается дискуссиями, главная среди которых – обсуждение с нобелевским лауреатом, который после нашей беседы прислал уникальный текст на целую страницу, где намечает целый ряд направлений в области исследования сжимающейся Вселенной и в космологии вообще. Вы достаточно скоро познакомитесь с этим, полагаю, историческим текстом, который можно назвать «космологическим меморандумом». Дальнейшие обсуждения и публикации мы будем строить именно вокруг этого документа.

Кроме того, я в последние недели прочитал челябинским студентам семь лекций по гравитации и космологии. На днях они были «подопытными кроликами» - на них испытывались идеи новой статьи. Выстроились несколько простых численно-аналитических «игрушечных моделей», которые демонстрируют принципиальную возможность космологии отскока и проясняют ряд важнейших моментов. Просто наслаждаюсь урожайностью развиваемого подхода. Давно известно, что трудности существуют только в неправильной теории, а правильная теория, часто необычным и неожиданным образом, но безусловно решает все проблемы, не оставляя принципиальных ям и барьеров. Вопросов остается много, но не тупиков.

Какая связь между энергией фото-диссоциации атомных ядер в момент максимального сжатия Вселенной и между теоретически вычисляемой максимальной эффективностью превращения черных дыр в гравитационные волны? Оказывается, самая непосредственная, хотя, строго говоря, не причинно-следственная. Когда простая модель показала эту связь, одновременно соединив эти две величины с числом черных дыр в темной материи, а также на одиннадцать порядков меньшим числом массивных черных дыр в галактиках, то я был просто ошарашен. Такой инсайт испытываешь крайне редко. Чтобы четыре параметра встретились на обширном поле возможных решений – тут видна чертовски ловкая рука природы. Значит, мы на правильном пути. Еще пример свежего результата: получен мощный аргумент в пользу циклической модели Вселенной, в которой непринужденно решается проблема темной материи. Понятно, что это черные дыры – но откуда их так много? В астрофизике лишь каждая тысячная звезда в процессе эволюции превращается в черную дыру. А темная материя содержит в тысячу раз больше черных дыр, причем, в среднем, более массивных, чем те, которые получаются в результате звездной эволюции. Другими авторами уже было высказано предположение, что это черные дыры из прошлого цикла Вселенной. Верно – и простая математическая модель показывает, за какое количество циклов накапливается эта темная материя, почему дыры в ней примерно одинаковой массы – и почему они кардинально отличаются от сверхмассивных черных дыр, которые образуются, конечно, при этом же процессе, но получают большой разброс в массах. Можно сформулировать пять основных проблем, которые нужно решить для циклической космологии (для более простой космологии отскока требуется решения трёх из этого списка проблем). Сейчас, с моей точки зрения, хорошо решены две с половиной проблемы, а для остальных двух с половиной проблем есть разумные идеи. Так что получаю большое удовольствие от работы.

Во вторник веселился с американским выхухолем по имени «astroph” - решил разместить в его архиве статью, уже опубликованную 9 февраля 2018 года в MNRAS (в бумажном варианте она там выходит в первом майском выпуске). Вошёл в свой «кабинет», выбрал раздел, в котором хочу разместить работу: «Общая относительность и квантовая космология». Нужно сказать, что меня смутил термин «квантовая космология». Это что-то вроде «деревянной лошадки» - качаться на ней можно, но только на определенном уровне развития. Ну, ладно, кликнул я на эту «квантовую космологию» – и получил интересное во многих смыслах сообщение: «You are not endorsed for this archive». То есть мне запрещено размещать статьи в данной рубрике. Вспомнил, что по этой тематике я уже пробовал разместить статью 2016 года – тоже уже после опубликования в MNRAS. Модератору - наверняка, «квантовому космологу», не понравилась эта статья – он затормозил её размещение (поставил “on hold”) и отправил на рецензию. Потом эта анонимная писулька от «крупного специалиста» была подброшена в редакцию журнала. Попытка сорвать публикацию не удалась, поэтому «эксперт-модератор», скрипя зубами, разблокировал появление статьи в архиве, но перевел её в менее престижный раздел «общей физики» - и, как сейчас понятно, вообще заблокировал ЛЮБЫЕ МОИ БУДУЩИЕ СТАТЬИ от размещения в космологическом разделе. Какой прелестный идиот. Именно в этом разделе gr-gc поляки опубликовали две критические (и, как я не раз показывал, малограмотные и не попадающие в цель) статьи против нашей работы 2016 года. Меня спрашивал народ – собираемся ли мы писать ответ полякам? А где? Они посылали свою критику в MNRAS – и если бы она была опубликована, то мы бы ответили – и сокрушительно. Но рецензенты не пропустили этот лепет в печать. А в космологическом архиве, где были размещены критические опусы полонских джентльменов, ответить невозможно, потому что на нас там наложены санкции – только за то, что мы опубликовали в MNRAS статью, которая не понравилась модератору! Обижаюсь ли я? Конечно, нет. Ведь на костер больше не посылают – спасибо демократии. Да и как можно обижаться на человека, который гордо скачет на деревянной лошадке? Как писатель, я просто в восторге, потому как ситуация доходчиво демонстрирует уровень научной этики и допустимый уровень дискуссионности, которые сложились в «квантовой космологии».

Тогда я выбрал отдел «астрофизика» с подразделом «космология и внегалактическая астрономия» - и отправил статью туда. Робот бодро мне сообщил, что она должна выйти в среду вечером. Но, так как моё имя уже попало в «чёрный список», программа-сторож и/или сам модератор снова поставили статью на «hold», где она по сей день и пребывает. Если (и когда) статья, опубликованная в главном журнале Королевского общества, будет удостоена чести быть размещенной в архиве второсортного университета, где в тот же день в космологическом разделе были опубликованы статьи про реинкарнацию эфира и про расход авиатоплива – я дам вам знать.

Конечно, модераторов астропиэйча окрыляет анонимность. Никто из них не посмеет вступить в открытую полемику, я прекрасно знаю западные нравы в науке. Как правило, подобно скунсам, они гадят в темноте. Занятие псевдонаукой, которая почти совсем как наука, но непосредственного отношения к реальности не имеет, видимо, приводит к каким-то внутренним конфликтам и моральным деградациям. Меня в этой истории удивляет только следующее – почему они окрысились именно на нашу статью? Ведь каждый год публикуется около тысячи теоретических статей про инфляционную и прочую космологию, которые, как правило, не стоят бумаги, на которой они напечатаны. Эти работы, написанные в рамках сотни различных научных моделей и обещающие решения всего и вся, благополучно проходят все барьеры. Почему наша статья, написанная в консервативных рамках ОТО, застряла и вызвала столь бурную реакцию отторжения? Конечно, можно предположить, что инопланетяне (или пришельцы из будущего) среди нас – и они, согласно Стругацким и «Миллиарду лет до конца света», отслеживают всё научные ростки и выпалывают их, но против этой гипотезы выступает низкая эффективность действий этих суперменов. Скорее, у квантовых людей разработаны какие-то признаки/коды «свой-чужой», которых мы не знаем. Вот зомби, тоже псевдожизнь. Согласно киносвидетельствам, они не грызут друг друга, но сразу бросаются на всех живых, которые появляются среди них. Как-то чуют, проклятые.

Так как книжка про мои персональные научные приключения находится в процессе неспешного писания, то, конечно, все перипетии вокруг космологических работ будут там описаны, включая неадекватные реакции российских космологов. Эта непонятная высокомерная распальцовка – «фигня!» (при том, что у квантовой космологии беда с наблюдательными подтверждениями и совсем плохо с теоретическими предсказаниями, да и просто с вычислениями – той же космологической постоянной). Нарушением всех научных канонов является и слепое доверие к польским интернетным опусам и не менее слепое недоверие к работам, опубликованным в реферируемых журналах мирового уровня (речь не только о наших работах, ведь метрику с переменной массой, на которую нападают интернетные поляки, получил в MNRAS 2003 года более внятный поляк Кутчера).

Ребята, вы что-то крупно не догоняете. Это нужно не мне, это нужно именно вам. В ведущем астрономическом журнале опубликовано две статьи, в которых показано, что последние 30 лет развития так называемой «квантовой космологии» с её антигравитационными инфлантонами и отрицательными вакуумными давлениями – это абсолютный тупик. Математически строго доказано, что есть трактовка ОТО, которая приводит к красивым решениям и для Большого Взрыва, и для ускорения Вселенной. Насколько вы лично увязли в квантовой космологии – вам виднее, но, начиная с весны 2018, включился счетчик времени, которые будет показывать уже не старые ошибки (все могут ошибаться, особенно в компании), а вашу текущую научную дееспособность - не по зарплате и должности, а по гамбургскому счету.

Что будет, если я и Александр Васильков ошибаемся в этих двух работах? Что у нас есть какая-то фундаментальная ошибка в расчетах или в начальных посылках? Да ничего не будет. Теоретики имеют право на ошибку, если бы их расстреливали за них, то никто бы туда работать не пошел – или быстро бы «выбыл» из игры. Мы с Сашей взгрустнём, но у нас у каждого по сотне научных статей, так что это будет вполне приемлемый процент ошибок.

Что будет, если мы правы? Тогда это будет самое катастрофическое падение целой научной области за последние сто лет – и крушение многих личных карьер. Тогда ваши дети и внуки, историки и студенты, жены и налогоплательщики – будут ходить, дергать вас за рукав и спрашивать: «Как же так случилось? Папа (…дедушка, профессор, дорогой…) почему все кругом говорят, что ты – бип-бип?» По коридору возле моего кабинета бродит человек, который сорок лет назад упустил верную Нобелевскую премию, причем он её упустил не только для себя, а для всего НАСА, чьи данные он слишком долго жевал – и его обогнали более смелые британцы, у которых никаких спутников не было. Все знают, что он упустил, и он это тоже знает – и вот уже сорок лет он оправдывается в статьях и докладах. Жалкое зрелище. Лучше не тормозить!

Даже небольшой шанс того, что мы правы, требует дискуссии и анализа. Если мы не правы, то пусть нас раскатают в тонкий блин и все дела, для профессионалов это должно быть раз плюнуть. Я, будучи экспертом в физике планетных колец, быстро и в одиночку раскатал псевдокоманду профессора Бриллиантова и К., которая с большим шумом повторила «Икарусную» статью Лонгаретти, только 30 лет спустя и на гораздо более низком уровне.

Что, если мы правы? Ведь, кроме растрачиваемых впустую тысяч человеко-лет, речь идёт и о сотнях миллионах долларов налогоплательщиков, которые ежегодно тратятся в мире на поиск элементарных частиц темной материи и дорогостоящее изучение прочих экзотических компонент Вселенной. Если мы правы, то все люди доброй воли и не злого ума должны энергично броситься исправлять свои ошибки, переориентировать студентов и т.д. Это будет означать, что я, как ученый, не зря потратил несколько лет своей жизни.

Если же наши научные и математические аргументы совершат упругий отскок от космологических лбов - и все останется на ближайшие годы на уровне высокомерных хмыканий, то это будет означать, что в псевдо-квантовой космологии есть только псевдо-жизнь. И это будет прекрасный материал для меня, как писателя.

Tags:

62 comments or Leave a comment
О проблеме коллапса Вселенной.
В пятницу состоялась очень продуктивная беседа с нобелевским лауреатом. Мы с Александром Васильковым рассказали ему свое видение сложившейся в космологии ситуации (см. первый слайд из презентации, которую мы подготовили к этому разговору): с 1946 по 1980 год существовала космология отскока, которую поддерживали и развивали многие видные космологи: Гамов, Дикке, Пиблс и другие. Она часто излагалась так: возьмем существующую Вселенную и обратим её движение вспять. После сжатия в 10^10 (десять миллиардов) раз – примерно до диаметра в 10 световых лет, существующие фотоны станут гамма-квантами и разобьют тяжелые ядра до протонов – и когда случится отскок, то Вселенная начнет историю с нового листа. Главной проблемой космологии отскока (как, впрочем, и любой космологии) является отсутствие убедительного механизма отскока или Большого Взрыва. Потом настала эпоха инфляционной космологии, для которой Вселенная рождается один раз из микроскопического объема. Наша с Васильковым работа 2016 года дает возможный и очень привлекательный механизм для Большого взрыва, а работа 2018 года показывает, что в рамках переменной гравитационной массы можно объяснить и ускорение расширения Вселенной, то есть подвести солидный физический фундамент под проблему гипотетической «тёмной энергии». Это поднимает вопрос: а не слишком ли рано была списана со счетов классическая космология отскока?


Лауреат - человек мудрый во всех отношениях, и он предложил пригласить несколько специалистов и устроить дискуссию вокруг вопроса: а что произойдет со Вселенной, если «кино запустить назад»? Понятно, что каждая теория будет иметь свой ответ (мы с Васильковым тоже имеем своё видение на этот счет). Эта задача не рассматривается в инфляционной теории, но если столько разговоров о мультивселенных, то почему бы не представить Вселенную (или часть Вселенной), которая сжимается? Как отметил лауреат, в проблеме о сжатии нашей Вселенной возникает масса интересных конкретных задач, которые можно предложить многочисленным студентам, которым все время надо предлагать что-то интересное! Реальные начальные условия задачи о сжатии Вселенной известны достаточно хорошо – лучше просто не бывает, потому что это наблюдаемая вокруг Вселенная. А при сжатии возникают и проблемы взаимодействия фотонов и обычной материи, и фотодиссоциация ядер, и возникновение кварк-глюонной плазмы и т.д. Мы обсуждали такой интереснейший вопрос: а что будет при таком сжатии с черными дырами, которые открыты в нашей Вселенной в огромном количестве? Если склеить без потерь все сто миллиардов сверхмассивных черных дыр из центров галактик, то получится черная дыра в сто тысяч световых лет, что заведомо запрещает сжатие Вселенной до десяти световых лет. Мы с Сашей приступаем к подборке специалистов, которых можно пригласить на такую дискуссию, на которой будет председательствовать сам лауреат. Если вам знакомы статьи о физике в процессе сжатия Вселенной - дайте знать. Мы всячески за возвращение такой темы в научное поле, потому что изучение коллапса Вселенной даст ответ на вопрос – создаются ли там условия для реализации нашего механизма Большого взрыва, или нет?

О научных критиках.

Мне написал читатель:
«поздравляю со второй статьей в MNRAS. Тут два известных популяризатора Сергей Попов и Борис Штерн высказываются по ее поводу:
<Вячеслав Пуговкин>
По неграмотности, я не могу оценить ни вашу статью, ни ее критику, но мне кажется, что у вас есть право на критику ответить.
Каким-то образом обсуждение попало на комиссию по борьбе с лженаукой:

Не уверен, что все заседающие в Комиссии уважаемые люди, статью читали и поняли. Может, ответите там?»

Я не хожу по чужим лужайкам, я могу что-то сказать здесь. Начну с конца - с комиссии по борьбе с лженаукой. Это меня удивило – подумал, неужто за нахождение центра Вселенной на костер потянут? Оказалось, что борцам не понравилось мое желание популяризировать свою теорию. Видимо, они из тех ковбоев, которые сначала стреляют, а потом у трупа спрашивают – ты чего хотел-то? Ну, вообще-то я имел в виду – популяризацию своих теорий среди учёных, разъяснения значения полученных результатов и применимости к космологии. Так делают все учёные – вот вскоре я полечу на космологическую конференцию рассказывать о наших работах (популяризировать их!) - уже и билет купил. Организаторы не только попросили меня рассказать именно о второй статье, но и даже финансово поддержали мою поездку. И популярная статья имелась с виду – ну, условно так, уровня несложности Nature, написанная для широких научных масс и студентов, чтобы привлечь их к новой теме. Конечно, мы никогда не отказываемся высказать свое мнение журналистам, если у них появится желание что-то спросить.

Я не вижу, о чем мне спорить с Сергеем Поповым, который статью не читал, высказывается голословно и не считает мои работы наукой. Если это – не наука, то он – не учёный. Вопрос закрыт. На замечание Бориса Штерна, который высказал какое-то логическое умозаключение и на его основании, сделал вывод, что это – «фигня», отмечу, что тоже считаю замечание Бориса Штерна «фигней». Вот только моя «фигня» прошла суровое рецензирование и опубликована в журнале Королевского общества, а его «фигня» остается обычной фейсбучной фигней. Если Борис Штерн захочет подробнее покритиковать мою работу, то готов обсудить это с ним на любой площадке, в любой удобной форме. И дискуссию потом можно опубликовать, в его «Троицком варианте» или ещё где-нибудь. Думаю, не захочет, но я предложил – и вы все тому свидетели.

Нужно сказать, что за последние годы моё мнение об экспертах в области космологии и гравитации резко ухудшилось. Возьмем первую статью, которая вызвала буквально всплеск негативных эмоций: на неё поляками были написаны две критических статьи (обе есть в архиве astroph; насколько я понимаю, обе отвергнуты рецензируемыми журналами, но восприняты нашими критиками типа Сергея Попова и Павла Иванова, который «не читал, но осуждаю», на ура). Сами модераторы астрономического архива задержали размещение статьи, уже принятой в печать, отправили её кому-то на рецензию, а потом эту рецензию отправили в редакцию MNRAS с требованием отменить публикацию статьи. При этом, и поляки, и рецензент-доброволец совершили целый ряд ошибок, и одну из них – главную и одинаковую, полезно обсудить, потому что она показательна.

Обычно при упоминании антигравитации в ОТО, специалисты вспоминают работу знаменитого Гильберта 1917 года, где он строго показал, что трехмерное ускорение в ОТО, кроме ньютоновского члена притяжения, имеет два других антигравитационных члена. Первый возникает вблизи черной дыры, второй - для частиц с релятивистскими скоростями. Первый понятен и считается фиктивным: если для внешнего наблюдателя, падающий на черную дыру наблюдатель сначала падал с ускорением, а возле черной дыры затормозился, застрял – то это в формулах проявляется как отталкивание, хотя понятно, что это связано с замедлением времени. А вокруг второго члена до сих пор идут споры - и на них кто-то даже навешивает ускорение космических лучей.

В своей работе 2016 года мы привели выкладки Гильберта, чтобы а. отгородиться от них, б. использовать для своих задач предельный случай формулы для трехмерного ускорения. То, что наша антигравитация НЕ является антигравитацией Гильберта, было видно сразу из трёх пунктов:
1. Мы заявили в лоб после выкладок Гильберта, что дальнейшее рассмотрение будет сделано для больших расстояний от черной дыры и для медленных скоростей.
2. ВСЯ дальнейшая математика и физика работы свидетельствовала, что мы рассматриваем совсем другой случай.
3. Когда мы получили нужный метрический тензор для модифицированной метрики Шварцшильда, то мы сослались на общую формулу ускорения по Гильберту, но записали её предельный случай, когда остается только ньютоновский член – и, используя новый метрический тензор, получили антигравитацию при переменности гравитационной массы. То есть, было достаточно сравнить трехчленную формулу Гильберта с антигравитационными членами и одночленную формулу, которую мы использовали в качестве предельного случая, чтобы понять – все гильбертовские антигравитационные члены выпали.

Каково же было наше удивление, когда и поляки, и рецензент-доброволец дружно заявили, что наша работа типа «фигня», потому что использует фиктивную антигравитацию Гильберта! Я не знаю, кто вытирает слюни у этих экспертов, но это явное слабоумие. Я не виню добровольца – он получил статью, посмотрел её по диагонали (явно великий человек!) и нацарапал отзыв из нескольких строк. Но поляки-то – они даже критическую статью в ответ написали! И не суметь внимательно прочитать критикуемую статью из пяти страниц!
Вот такая постоянная фигня с этими научными критиками.

Литературные новости: несколько дней назад сдал финальную книгу научных сказок "Неоткрытые острова" в редакцию. Уф! 100 историй о науке и учёных. Гигантский проект - и он закончен. Выйдет летом, так что можете добавить в свою коллекцию. Тем, кто не успел купить каких-то ранних томов из 6 книжек - не волнуйтесь, будет переиздание! А лишние книжки всегда можно подарить знакомым.

Tags:

55 comments or Leave a comment
После выхода двух основных статей с математическими решениями, на повестку дня вышла задача написания более популярной и широкой статьи, а также пропаганда возрождённой классической космологии. И тут оказалось, что удивительным образом на вторую статью успели отреагировать европейцы, которые уже пригласили меня сделать в июне пленарный доклад на 25 минут об ускорении Вселенной с переменной массой. Вижу в этом хороший признак: специалисты устали от "космологической темноты" и ищут альтернативу.

Также журналист Руслан Сафин прислал вопросы в связи с выходом второй статьи. Несколько сокращенная версия ответов была опубликована сегодня в "Южноуральской панораме" под таким заголовком от редакции "Внутри черной дыры. Астроном Николай Горькавый нашел центр Вселенной"
https://up74.ru/articles/obshchestvo/101456/

Во-первых, истины ради должен отметить, что именно Александр Васильков стал активно задаваться "наивным" вопросом: Есть ли у Вселенной центр? - чем и инициировал всю нашу дальнейшую космологическую работу. Так что мы искали и нашли этот центр вместе. Во-вторых, газета запросила наше совместное фото, но не дождалась, так что привожу его здесь вместе с полным текстом прочитанного Сашей и дополненного по его замечаниям интервью. Вот и мы: Александр Павлович Васильков слева, а я справа:


Напомню, что перепечатка научно-просветительских материалов из моего ЖЖ приветствуется и не требует согласования.

1. После выхода вашей первой с Васильковым статьи вы предположили, что наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной связано с преобладанием сил отталкивания над силами притяжения на больших расстояниях. В новой статье вы приходите к другому выводу - об относительном ускоренном расширении: нам кажется, что что-то ускоряется, потому что сами мы замедляемся. Что привело вас к этой мысли?

В статье 2016 года, вышедшей в журнале Королевского астрономического общества, мы с Александром Васильковым показали, что если гравитационная масса объекта меняется, то кроме обычного ньютоновского ускорения, вокруг него возникает дополнительная сила. Она падает обратно пропорционально расстоянию от объекта, то есть медленнее, чем ньютоновская сила, зависящая от квадрата расстояния. Поэтому новая сила должна доминировать на больших дистанциях. При уменьшении массы объекта, новая сила давала отталкивание или антигравитацию, при увеличении - возникало дополнительное притяжение, гипергравитация. Это был строгий математический результат, который модифицировал известное решение Шварцшильда и получался в рамках теории гравитации Эйнштейна. Вывод применим для массы любого размера и сделан для неподвижного наблюдателя.

Но при обсуждении этих результатов, мы словесно высказали дополнительные гипотезы – скорее надежды, что найденная антигравитация отвечает как за разлет Вселенной, так и за ускорение её расширения в глазах сопутствующих наблюдателей, то есть нас с вами. Во время работы над второй статьей, которая вышла в феврале этого года в том же журнале, и была уже непосредственно посвящена космологии, мы обнаружили, что реальность сложнее наших надежд. Да, найденная антигравитация отвечает за Большой Взрыв и очевидное расширение Вселенной – тут мы были правы в своих предположениях. Но едва заметное ускорение космологического расширения, обнаруженное наблюдателями в 1998 году, оказалось связанным не с антигравитацией, а с гипергравитацией из нашей работы 2016 года. Полученное строгое математическое решение однозначно указывает, что это ускорение будет иметь наблюдаемый знак только тогда, когда какая-то часть массы Вселенной растет, а не уменьшается. В своих качественных рассуждениях мы не учли, что динамика космологического расширения выглядит очень различно с точки зрения неподвижного наблюдателя и для сопутствующих наблюдателей, сидящих в разлетающихся галактиках.

Математика, которая умнее нас, приводит к следующей картине эволюции Вселенной: из-за слияния черных дыр и перехода их массы в гравитационные волны, масса коллапсирующей Вселенной прошлого цикла резко уменьшилась – и возникла сильная антигравитация, вызвавшая Большой Взрыв, то есть современное расширение Вселенной. Эта антигравитация потом уменьшилась и сменилась гипергравитацией из-за роста огромной черной дыры, возникшей в центре Вселенной. Она увеличивается из-за поглощения фоновых гравитационных волн, которые играют важную роль в динамике космоса. Именно этот рост Большой Черной Дыры вызвал растяжение наблюдаемой вокруг нас части Вселенной. Этот эффект был интерпретирован наблюдателями как ускорение расширения, но, на самом деле, это неравномерное торможение разлёта. Ведь если в колонне автомобилей задняя машина отстает от передней, то это может означать как ускорение первой машины, так и торможение задней. С математической точки зрения, влияние растущей Большой Черной Дыры вызывает появление в уравнениях Фридмана так называемой «космологической постоянной», отвечающей за наблюдаемое ускорение разбегания галактик. Расчеты квантовых теоретиков расходились с наблюдениями на 120 порядков, мы же вычислили её в рамках классической теории гравитации – и она хорошо совпала с данными спутника «Планк». А вывод, что масса Вселенной сейчас растет, дает прекрасную возможность построить циклическую модель Вселенной, о которой мечтали несколько поколений космологов, но она никак не давалась в руки. Вселенная – это огромный маятник, в котором черные дыры превращаются в гравитационные волны, а потом идёт обратный процесс. Здесь ключевую роль играет эйнштейновский вывод, что гравитационные волны не имеют гравитационной массы, что позволяет Вселенной менять свою массу и избегать необратимого коллапса.

2. Как появилась растущая Большая Черная Дыра, которая ответственна за относительное ускоренное расширение Вселенной?

Природа тёмная материи, которая, например, вызывала ускоренное вращение галактик, почти век была загадкой. Последние результаты обсерватории ЛИГО, которая поймала несколько гравитационных волн от сливающихся массивных черных дыр, приоткрыли завесу тайны. Ряд исследователей выдвинули модель, по которой темная материя состоит из черных дыр, при этом многие считают, что они попали к нам из прошлого цикла Вселенной. Действительно, черная дыра – единственный макроскопический объект, который невозможно уничтожить даже сжатием Вселенной. Если черные дыры составляют основную часть барионной массы космоса, то при сжатии Вселенной до размера в несколько световых лет, эти черные дыры будут активно сливаться друг с другом, сбрасывая значительную долю своей массы в гравитационные волны. В результате, общая масса Вселенной резко упадет, а на месте слияния облака мелких дыр останется огромная черная дыра размером порядка светового года и с массой в триллионы масс Солнца. Она - непременный результат коллапса Вселенной и слияния черных дыр, а после Большого Взрыва она начинает расти, поглощая гравитационное излучение и любую материю вокруг. Что такая супердыра возникнет на стадии коллапса Вселенной, понимали многие авторы, включая Пенроуза, но никто не знал, насколько важную роль в динамике последующего расширения Вселенной играет эта Большая Черная Дыра.

3. Как далеко от нас и где именно (в какой части неба) она находится? Каковы ее параметры?

Мы полагаем, что на расстоянии порядка пятидесяти миллиардов световых лет. Целая серия независимых исследований говорит об анизотропии различных космологических явлений – и многие из них указывают на область неба возле тусклого созвездия Секстант. В космологии даже появился термин «дьявольская ось». По современной величине ускоренного расширения Вселенной, можно оценить размер Большой Черной Дыры в миллиард световых лет, что дает её массу в 6*10^54 грамм или в миллиарды триллионов солнечных масс – то есть, она выросла в миллиард раз с момента своего возникновения! Но и эту информацию о массе Большой Черной Дыры мы получили с запаздыванием на миллиарды лет. В реальности Большая Черная Дыра уже значительно больше, но насколько - сказать трудно, нужны дополнительные исследования.

4. Можно ли с такого расстояния, на котором располагается эта БЧД, с помощью существующих инструментов увидеть если не ее саму, то хотя бы косвенные признаки, указывающие на ее присутствие в данной части Вселенной? При каких условиях она станет доступна для непосредственного изучения?

Изучив ускорение расширения Вселенной, и как оно зависит от времени, мы определим эволюцию параметров Большой Черной Дыры. Анизотропия космологических эффектов проявляется в распределении по небу флуктуаций реликтового излучения, в ориентации осей галактик и ряде других феноменов. Это тоже способы изучения Большой Черной Дыры на расстоянии. Непосредственно мы её тоже изучим, но попозже.

5. Что бы мы увидели, если бы могли слетать к этой БЧД? Можно ли в нее нырнуть без риска для жизни? Что мы найдем под ее поверхностью?

Насчет внутреннего пространства чёрных дыр даже в учебниках приводится масса противоречивой информации. Многие думают, что на границе черных дыр всех нас непременно разорвет приливными силами на мелкие ленточки – возникло даже словечко «спагеттифицирование». На самом деле, приливные силы на краю очень большой черной дыры совершенно незаметны, а согласно строгим решениям эйнштейновских уравнений, для падающего наблюдателя процесс пересечения границы черной дыры ничем не примечателен. Я полагаю, что под поверхностью Большой Чёрной Дыры мы увидим практически такую же Вселенную – те галактики, которые нырнули в неё пораньше. Главным различием будет смена разбегания галактик на их сближение: все исследователи согласны с тем, что внутри черной дыры всё падает к центру.

6. Если эта черная дыра растет, то однажды она засосет в себя всю остальную материю. Что случится тогда?

Граница Большой Черной Дыры уйдет на границу наблюдаемой Вселенной, и её судьба перестанет нас волновать. А Вселенная внутри дыры вступит во вторую фазу своего цикла – когда расширение сменяется сжатием. В этом нет ничего трагического, потому что на сжатие уйдет примерно те же многие миллиарды лет, которые потребовались для расширения. Разумные существа данного цикла Вселенной почувствуют проблемы через десятки миллиардов лет, когда температура реликтового излучения вырастет настолько, что планеты будут перегреваться из-за тёплого ночного неба. Может, для каких-то инопланетян, у кого солнце будет гаснуть, это станет, наоборот, спасением, пусть и временным - на сотню миллионов лет. Когда нынешняя Вселенная сожмётся до размера в несколько световых лет, то она снова сбросит свою массу, что вызовет Большой Взрыв. Начнется новый цикл расширения, а в центре Вселенной появится свеженькая Большая Черная Дыра.

7. Когда это событие (сваливание Вселенной в БЧД), по-вашему, должно произойти? Является ли этот временной интервал неизменным для всех циклов расширения/сжатия или может меняться?

Думаю, что космологические циклы с хорошей точностью следуют определенному периоду, связанному с общей массой и энергией Вселенной. Трудно сказать, на какой точно стадии своего цикла мы находимся – для этого нужно строить конкретные космологические модели с заданным количеством барионов, черных дыр, гравитационных волн и других видов излучения. Когда нас настигнет граница растущей Большой Черной Дыры? Расчеты показывают, что она непременно выйдет на сверхсветовой режим расширения – это не нарушает теорию относительности, потому что граница черной дыры не является материальным объектом. Но эта сверхсветовая скорость означает, что наша встреча с этой границей Большой Черной Дыры может произойти в любой момент – мы не сможем засечь её приближение по каким-то наблюдениям, которые ограничены скоростью света. Во избежание паники повторяю: ничего трагического в этом я не вижу, но космологи начнут замечать, как красное смещение далёких галактик будет сменяться на синее. Но для этого свет от них должен успеть к нам дойти.

8. Какие наблюдательные и теоретические данные говорят в пользу предложенной вами космологической модели или, может, делают ее даже обязательной?

Классические уравнения Фридмана основаны на принципе изотропности и однородности. Таким образом, обычная космология в принципе не могла рассматривать эффекты анизотропии, о которых говорят многие наблюдатели. Модифицированные уравнения Фридмана, полученные в нашей с Васильковым статье 2018 года, включают в себя анизотропные эффекты – ведь Большая Черная Дыра расположена в определенном направлении. Тем самым открываются возможности для изучения этих эффектов, что даст подтверждение и самой теории. Мы не строили новую космологию, мы просто вставляем недостающие динамические пружины в хорошо разработанную классическую космологию, которая возникла в середине 20 века, начиная с работ Гамова и его группы. Мы возрождаем эту классическую космология, делая её частью обычной физики. Сейчас она не содержит никаких предположений о квантовой гравитации, о лишних пространственных измерениях и о темных сущностях вроде «инфляции», «вакуумных фазовых переходов», «темной энергии» и «темной материи». Она работает только в рамках классической и хорошо проверенной теории гравитации Эйнштейна, используя только известные компоненты космоса вроде черных дыр и гравитационных волн. Так как она хорошо объясняет наблюдаемые явления, то это делает её совершенно обязательной – согласно принципам науки. Космологических моделей много, а реальность одна. Возрожденная классическая космология поразительно элегантна и проста, поэтому я полагаю, что мы узнали истинный способ существования Вселенной.

Tags:

168 comments or Leave a comment
Вторая статья с Александром Васильковым, посвященная космологии и космологической постоянной, опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society!

Копия вышедшей статьи прилагается. Статья выдержала самую тщательную проверку в MNRAS в течение нескольких месяцев. Отмечу, что британский MNRAS публикуется с 1827 года, и сейчас имеет импакт-фактор около 5, образуя вместе американскими Astrophys. Journal и Astrophys. Journal Letters мировую тройку самых авторитетных журналов по астрофизике и астрономии, печатающих оригинальные научные статьи (не обзоры). Искренне восхищен работой научных рецензентов этого журнала, их дотошностью и профессионализмом.

Содержание новой работы будет понятно из следующего обзорного текста о новой космологии, к которой нас подводят последние теоретические и наблюдательные результаты. Этот текст – стартовый для третьей, завершающей статьи по космологии.

С середины XX века до начала 80-х активно развивалась и была научным майнстримом в космологии модель отскока - “rebound cosmology” или “Big Bounce Cosmology” (которую можно рассматривать как предельно простой случай циклической космологии, свободной от сингулярностей). Она началась в 40-х годах с работ Гамова, Альфера и Хермана, но её развивали, разделяли и излагали в своих статьях и книгах практически все видные гравитационисты и космологи – Дикке, Вилкинсон, Вайнберг, Мизнер, Пибблс и другие.

Gamow G. “The Creation of the Universe”, 1953, p.29: “We can now ask ourselves two important questions: why was our universe in such a highly compressed state, and why did it start expanding? The simplest, and mathematically most consistent, way of answering these questions would be to say that the Big Squeeze which took place in the early history of our universe was the result of a collapse which took place at a still earlier era, and that the present expansion is simply an “elastic” rebound which started as soon as the maximum permissible squeezing density was reached”.
Dicke R.H., Peebles P.J.E., Roll P.G., Wilkinson D.T., 1965, Astrophys. J., 142, 414 (классическая статья, сопровождающая статью Пензиаса и Вильсона об открытии реликтового излучения): “…for the matter we see about us now may represent the same baryon content of the previous expansion of a closed universe, oscillating for all time. This relieves us of the necessity of understanding the origin of matter at any finite time in the past. In this picture it is essential to suppose that at the time of maximum collapse the temperature of the universe would exceed 10^10 K, in order that the ashes of the previous cycle would have been reprocessing back to the hydrogen required for the stars in the next cycle”. “A temperature in excess of 10^10 K during the highly contracted phase of the universe is strongly implied by a present temperature of 3.5 K for black-body radiation”. “Assuming a singularity-free oscillating cosmology, we believe that the temperature must have been high enough to decompose the heavy elements from previous cycle…”
Peebles P.J.E. “Principles of Physical Cosmology” 1993, p.141: “Let us extrapolate the expansion of the universe back to redshift z~10^10, when the temperature was T~3*10^10K, and the characteristic photon energy was ~ kT ~3Mev. At this epoch, the CBR photons are hard enough to photodissociate complex nuclei, leaving free neutrons and protons”.

Не буду переводить цитаты, а изложу суть космологии отскока своими словами: возьмем нынешнюю Вселенную, обратим её расширение в сжатие (почему так можно сделать – отдельный вопрос). Когда она сожмется в 10^10 раз – примерно до нескольких световых лет в диаметре, то энергия нынешних реликтовых фотонов в 3К вырастет настолько (до 3*10^10 K или тридцать миллиардов градусов), что они разобьют/превратят все атомные ядра, возникшие в ходе эволюции Вселенной, в свободные протоны и нейтроны. Как поэтично выразились Дикке и др. в 1965 году: фотоны или гамма-кванты переработают «пепел предыдущего цикла». Космология отскока предполагает дальнейший упругий отскок Вселенной со свежим набором барионов – и её расширение в новый цикл. Этот отскок очень логичен, но природа его механизма была неизвестна.

В 80-х в физике элементарных частиц случилась безработица: была успешно создана Стандартная Модель и синхрофазотроны позакрывались. Поэтому в классическую космологию высадился многочисленный десант элементарщиков, выросших на квантовых полях, играя частицами микроскопического размера. Что умеем, то и лепим – поэтому десант создал (и умело вытеснил ею все альтернативы) одноразовую модель Вселенной, вырастающую чудесным образом из микрочастицы и управляемую гипотетическими квантовыми полями: инфлантоном вначале и темной энергией вакуума потом. На роль темной материи, на существование которой указывают кривые вращения галактик и другие наблюдения, опять-таки была предложена массивная туча гипотетических элементарных частиц. Но предсказательная сила новой инфляционной теории была близка к нулю (например, открытие ускорения расширения Вселенной стало для неё неожиданностью), хотя задним числом она, обладающая множеством свободных параметров, могла объяснить всё.

В последние годы недовольство инфляционно-тёмной космологией с множеством допущений выросло настолько, что некоторые еретики даже перестали называть её наукой. Возникло или реанимировалось сразу несколько теорий, возвращающих нас к модели циклической вселенной или к космологическим моделям отскока. Мы тоже вынесем за скобки всю квантовую фантасмалогию последних десятилетий и вернёмся к незаслуженно заброшенной классической космологии. Давайте посмотрим, какие изменения вносят в неё последние наблюдательные и теоретические достижения, в первую очередь - экспериментальные результаты ЛИГО, получаемые с 2016 года:
1. Гравитационные волны существуют.
2. Значительная доля массы сливающихся чёрных дыр превращается в гравитационные волны.
3. Во Вселенной есть огромное количество неучтённых черных дыр с массой около 30 масс Солнца.
Последний результат привел к появлению реалистичной модели тёмной материи, состоящей из черных дыр в десятки масс Солнца. Эта модель обсуждается уже два года, и все увереннее набирает очки в среде наблюдателей и теоретиков.

Рассмотрим сжимающуюся Вселенную, в которой, кроме атомов и реликтовых фотонов, существует компонента черных дыр, по массе превосходящая барионную компоненту. Легко показать, что, когда Вселенная достигнет размера в несколько световых лет, эти черные дыры начнут лавинообразно сливаться, уменьшая свою суммарную массу на несколько порядков. В нашей статье в MNRAS 2016 года (где получена и исследована модифицированная метрика Шварцшильда для переменной гравитационной массы) показано, что это неизбежно генерирует мощную отталкивающую силу, которая приводит к ускоренному расширению шара Вселенной из гамма-квантов; черных дыр, уцелевших от слияния, а также из барионов, образовавшихся при разрушении атомных ядер. Там же – гравволны и нейтрино.

Обратим внимание, что черные дыры – единственные материальные макрообъекты, которые могут уцелеть – и даже вырасти - в горниле сжатой Вселенной. Таким образом, проблема Большого Взрыва, которая была главным барьером для космологии отскока, естественно решилась, когда во Вселенную добавили достаточное количество черных дыр: они при сжатии сработали лучше любой взрывчатки. Кроме того, ускоренное расширение Вселенной в этой модели аналогично инфляционному периоду, что, видимо, решает проблему горизонта. Отметим, что решение с переменной гравмассой, как я убедился после многочисленных неудачных попыток, не отвечает за проблемы галактических вращений и не избавляет от необходимости темной материи – это решение, которое работает только на больших, космологических расстояниях.

Но новая космология отскока должна объяснить ещё и наблюдаемое ускорение Вселенной, открытое в 1998 году. Это ускорение хорошо описывается феноменологической космологической константой, вставленной в уравнения Эйнштейна руками самого Эйнштейна. Из уравнения Эйнштейна эта константа перекочевывает в решения или в уравнения Фридмана. Квантовые люди не могут получить эту константу из квантовой теории и объясняют её с помощью введения ещё одного гипотетического поля - «тёмной энергии» с удивительными свойствами вроде отрицательного давления. Так как мы не только обсуждаем классическую космологию, но и работаем в классической научной парадигме, которая крайне отрицательно относится к размножению сущностей, то такой свободы решений мы позволить себе не можем. Поэтому желательно объяснить ускорение расширения Вселенной в рамках уже принятого (единственного!) предположения о переменности гравитационной массы. Эта переменность прямо вытекает из трактовки ОТО, сделанной Эйнштейном после 1916 года: источником гравитационного поля не может быть энергия гравитационного происхождения, то есть нетензорная энергия самого гравполя и гравволн.

В статье 2016 года мы не строили космологию, то есть не получали уравнения Фридмана для сопутствующих наблюдателей, а рассматривали квази-шварцшильдовское решение для покоящегося наблюдателя. В этой модели отталкивающая сила, которая возникает при уменьшении гравитационной массы, со временем не исчезала, а только уменьшалась, что позволяло надеяться на то, что она как-то перейдет в космологическое уравнение Фридмана и объяснит ускоренное расширение. На этом основании мы даже позволили себе (как позже выяснилось – зря позволили) космологическое предположение в нашей по сути не космологической работе 2016 года о том, что наблюдаемое ускорение Вселенной будет уменьшаться со временем.

При построении новой космологии мы предвидели и трудности. Во-первых, отталкивающая сила в шварцшильдовой метрике сохранялась, только если Вселенная сбрасывала свою массу и больше не набирала её, а значит не могла снова сжаться. Это ставило под сомнение циклическую модель, оставляя нам только космологию одного отскока. Во-вторых, было непонятно, что делать с самой большой черной дырой, которая несомненно образовывалась в ходе слияния черных дыр при сжатии Вселенной предыдущего цикла. Эта дыра была неуничтожима и должна была только расти, поглощая как обычную материю, так и гравитационные волны. Она тоже не укладывалась в модель циклической Вселенной. Отмечу, что проблема самой Большой Черной Дыры для циклической модели эквивалентна проблеме роста энтропии, поднятой Толманом, потому что основная энтропия Вселенной содержится именно в этой дыре.

Ну, решили мы, бросаясь в космологию с головой, поживем – увидим. И действительно, пожили и увидели. Уравнения Фридмана можно получить нестрогим способом из ньютоновских уравнений, но строго, из эйнштейновских уравнений, они получаются непросто, с использованием исходной метрики Фридмана-Робертсона-Уокера. Мы стали исходить из того, что в этой метрике появилось малое возмущение в виде добавки из шварцшильдовской метрики с переменной массой. Процедура введения таких возмущений в метрику ФРУ хорошо отработана (см., например, учебник Дональдсона), но, в отличие от прежних вариантов, мы рассмотрели не мелкомасштабное возмущение, а крупномасштабное, шварцшильдовское. Расчеты получились очень сложными. Пришлось проверять их многократно, да еще и двумя способами (первый способ – всё долго и нудно делаем сами; второй быстрый способ основан на результатах, изложенных в параграфе 100 у Толмана). Рецензент MNRAS, кстати, оценил нашу кропотливость: а то многие норовят провести гравитационные выкладки с помощью специального софта!

Результат расчетов оказался впечатляющим: мы не закладывали руками феноменологическую космологическую постоянную в уравнения Эйнштейна, а исходили из классической версии этого уравнения, где этой постоянной нет. Но в результате вычислений в уравнении Фридмана появилась красивая величина из вторых производных от шварцшильдовского возмущения, которая оказалась эквивалентом космологической постоянной. Она является, конечно, не космологической постоянной, а космологической функцией и зависит от параметров шварцшильдовского возмущения – величины переменной массы и скорости её переменности. При вполне разумных предположениях оценка этой космологической постоянной прекрасно совпадает с наблюдаемым значением, определяемым из данных спутника «Планка».

Таким образом, в статье 2018 года были получены модифицированные уравнения Фридмана и аналитическое выражение для космологической постоянной, а также её числовая оценка, совпадающая по порядку величины с наблюдениями. Напомним, что результаты квантовых космологов по вычислению космологической постоянной, расходились с наблюдениями на 40-120 порядков. Так как мы работаем с возмущениями, то в предельном случае малых возмущений мы получаем уравнение Фридмана обычного вида, в котором феноменологическая космологическая константа неизвестной природы заменилась на аналитическую функцию от известных величин. То, что мы приходим к уравнению Фридмана обычного вида, означает, что наши вычисления в первом приближении согласуются со всеми данными современной наблюдательной космологии, основанными на уравнениях Фридмана и предположении об изотропности Вселенной. Но мы оставили в модифицированном уравнении Фридмана новый член следующего порядка, который может вносить свой вклад в анизотропные эффекты.

Вот сейчас мы можем всерьез поговорить со всеми нашими оппонентами о космологии (многие высказывали космологические претензии к нашей не космологической работе 2016 года, что попросту не по адресу). Отметим, что гравитационные волны как среда сами по себе не играют никакой роли в расширении Вселенной (поэтому никаких теорем, на которые так полагался Павел Иванов в критике нашей статьи 2016 года, мы не нарушаем). Причина её расширения и ускорения расширения лежит исключительно в крупномасштабном гравитационном поле – самой могучей силе для Вселенной. Но гравитационные волны играют важную роль в переменности гравитирующей массы, которая и генерирует нужные поля. Отметим, что решения в обеих статьях 2016 и 2018 года основаны на предположении о переменности гравитационной массы без детального обсуждения причин этой переменности.

Полученные уравнения ожидаемо откорректировали наши ожидания и опасения. Оказалось, что наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной соответствует не уменьшению центральной массы, а её увеличению! Замечательный факт, открывающий дорогу к будущему сжатию Вселенной.
Это случилось из-за того, что в наших ожиданиях мы не учли принципиальную разницу между покоящимся шварцшильдовским наблюдателем и сопутствующими фридмановскими «летунами». Её можно понять, вспомнив, как восприятие мира отличается для человека, сидящего на стуле, и для человека, который падает в лифте. Первый думает, что он покоится, в то время как он испытывает постоянное ускорение от стула, а второй может думать, что он не в лифте, а висит где-то в невесомости космоса, в то время как он стремительно движется по геодезической к опасной поверхности Земли. Так же случилось и при переходе к фридмановским наблюдателям – они испытывают ускоренное относительное (!) разбегание друг от друга из-за усиления гравитационного влияния центральной переменной массы. Таким образом, мы пришли к удивительной интерпретации наблюдаемого (в сопутствующей системе) ускоренного расширения Вселенной, как результата роста центральной массы и торможения разлета Вселенной (с точки зрения покоящегося шварцшильдовского наблюдателя). Действительно, если по ночной дороге движется колонна автомобилей с включенными фарами, то факт, что задний автомобиль ускоренно отдаляется от переднего, можно с одинаковой вероятностью интерпретировать, как ускорение первого автомобиля, или как торможение последнего. И кто прав – сами локальные наблюдатели этого определить не могут, это решает только неподвижный светофор.

Не учитывая этих моментов, мы оказались неправы в своём предположении, что ускорение Вселенной будет уменьшаться. Сейчас это ускорение выражается несложной формулой, куда входят два параметра. Анализ поведения этих величин ещё предстоит сделать, но, по общим соображениям, можно предположить (с четким пониманием, что это очень предварительное предположение), что ускорение Вселенной может увеличиваться – и, видимо, именно в такой фазе расширения Вселенной мы живем. Вообще говоря, исследование новых уравнений возрожденной космологии (=модифицированных уравнений Фридмана) только началось – и они много расскажут интересного о том, как устроен мир.

Новая модель является сильнейшим аргументом в пользу природы тёмной материи как совокупности чёрных дыр и серьёзным предостережением для всех, кто собирается и дальше искать аксионы и прочие гипотетические элементарные компоненты темной материи.

Ещё один бесспорный и впечатляющий результат новой модели: у Вселенной есть центр! Нам долго говорили, что его нет, но его нет только для локально наблюдаемой Вселенной. Шварцшильдовская метрика имеет центр – и там располагается та самая Большая Черная Дыра (мы называем её BBH – Big Black Hole), которая образовалась при слиянии меньших дыр при сжатии Вселенной. Эта дыра пока «небольшая» (по нашим оценкам – порядка миллиарда световых лет) по сравнению с космологическими размерами и располагается на самом краю наблюдаемой части Вселенной, так что её можно почувствовать только по набору анизотропных космологических эффектов, которые систематически указывают в одном направлении. Куда они указывают – сейчас мы это понимаем. Именно быстрый рост BBH из-за поглощения фона гравитационных волн приводит к наблюдаемому «ускорению» расширения Вселенной (правильнее говорить о её дополнительном «растяжении»), а также внушает надежду на построение циклической модели Вселенной. Конечно, другие уцелевшие черные дыры тоже растут при проходе через сжатое состояние Вселенной, готовясь стать гравитационными центрами для формирования галактик и звездных скоплений нового цикла (это решает острую проблему раннего формирования квазаров и галактик и служит одним из главных аргументов для сторонников моделей отскока), но Большая Черная Дыра растёт безусловно быстрее всех за счет своей колоссальной поверхности.

Возрожденная классическая космология полностью свободна от гипотетических полей, от феноменологических космологических постоянных и тёмных субстанций. Отметим, что чёрные дыры, которые заменили «тёмную материю», никак не темны, а наоборот – хорошо знакомы и поддаются наблюдениям. Новая классическая космология существует как решение уравнений Эйнштейна, которые только применять надо с умом, вернее, с уважением к мнению Эйнштейна, Эддингтона и других легендарных знатоков ОТО. Вообще говоря, как только одно интерпретационное предположение в рамках ОТО приводит к решению сразу двух таких проблем как причина Большого Взрыва и механизм наблюдаемого ускорения Вселенной, то все споры от том, правильна ли эта модель или нет, должны заканчиваться - умному достаточно. Кто не понимает разницы между решением в рамках классической ОТО и модельками в рамках какой-нибудь многомерной квантовой гравитации – тому и объяснять бесполезно.

Сейчас стало понятно, что Вселенная никогда не была микроскопическим квантовым объектом, она имела минимальные размеры в несколько световых лет, то есть её диаметр был сопоставим с нынешним расстоянием до ближайших звёзд. Никаких сингулярностей при сжатии Вселенная не испытывает, потому что взрывчатка из черных дыр всегда обращает её движение вспять раньше сжатия в точку. Вселенная – вполне классический объект, и подчиняется она квантовым законам в такой же степени, как звёзды или галактики. Все многомерные и бесчисленные вселенные также накрылись медным тазом – прости, Голливуд и те, кто собирал урожай с этой полянки многомерной мульти-лапши.

Общей картине космологии отскока и циклической модели Вселенной будет посвящена третья статья, к которой мы уже приступили. В этой статье математики будет мало, за деталями она будет отсылать к двум первым работам. В новой статье будет решена проблема превращения расширения Вселенной в сжатие, а также проблема роста энтропии Вселенной и судьба Большой Черной Дыры.

Хочу еще раз со всей определенностью заявить – мы не изобретаем новую теорию гравитации и не строим новую космологию. Мы строго следуем эйнштейновской теории гравитации, а также берем хорошо разработанную и популярную космологию отскока 80-х годов и просто добавляем к ней набирающую популярность гипотезу о темной материи из чёрных дыр, что сразу дает отсутствовавшую пружину для Большого Взрыва и причину наблюдаемого «ускорения» Вселенной. Вот и всё, тема суперволшебной и суперквантовой космологии закрыта.

Все космологи доброй воли и трезвого ума сейчас могут вернуться в русло нормальной науки, где не надо ничего высасывать из пальца, а нужно просто решать уравнения Эйнштейна, который мудрее нас всех. А интереснейших задач в возрождённой классической космологии – море. Нужно верифицировать все старые решения, стыковавшиеся с наблюдениями (барионные осцилляции, спектр реликтового излучения, происхождение гелия и т.д.), строить теоретические модели анизотропных наблюдаемых эффектов, а также исследовать динамику всех компонент циклической Вселенной, которая всегда в движении.

Кстати, если вы – ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ гравитационист и/или космолог, который считает, что возрождённая классическая космология с переменной гравитационной массой достойна внимательного рассмотрения, как альтернатива квантовой космологии (заметьте – не истина в последней инстанции, в которую вы верите, а просто модель, которая, с вашей точки зрения, заслуживает анализа), то напишите мне. Я подумаю над декларативной статьей-обращением, под которой могли бы подписаться достаточно большое количество специалистов. Очевидно, что без серьёзного толчка паровоз квантовой космологии, свистящий на миллиард долларов в год, будет пыхтеть еще очень долго.

А сейчас, добро пожаловать в статью-2:
Read more...Collapse )

Tags:

203 comments or Leave a comment