Эффект Доплера или «растяжение» световой волны?

Эффект Доплера или «растяжение» световой волны?

Вернемся, однако, к объяснению «красного смещения». В 1927 году Ж. Лемэтр предпринял попытку объяснить этот эффект на основе общей теории относительности (ОТО) применительно к расширяющейся Вселенной. Хотя он использовал термин «эффект Доплера», фактически его модель явления опиралась не на величину относительной скорости (т. е. на кинематический фактор), а на величину расстояния до галактики в момент излучения ею фотона. Такая модель основана на фундаментальном утверждении общей теории относительности о том, что свет распространяется по геодезическим мировым линиям с постоянной скоростью. Геодезические линии — это линии кратчайшего расстояния между точками в пространстве данной кривизны. На плоскости они являются прямыми, а на сфере — дугами.

Из постоянства скорости следует, что в процессе пространственного расширения Вселенной пропорционально «растягивается» и время. Далее Лемэтр рассмотрел моменты излучения и наблюдения переднего и заднего гребней световой волны: поскольку на этапе наблюдения интервалы времени растянуты относительно этапа излучения. Он и сделал вывод о «красном смещении» светового кванта.

Наблюдения подтверждают вывод о растяжении времени: так, теоретически стандартный период времени между основными фазами кривой яркости сверхновой при наблюдениях действительно оказывается пропорциональным удаленности сверхновой от земного наблюдателя. Поэтому объяснение красного смещения, предложенное Лемэтром, является общепринятым. Однако такое объяснение входит в фундаментальное противоречие с законом сохранения энергии во Вселенной. Поскольку энергия светового кванта однозначно определяется длиной его волны — чем больше длина волны, тем меньше энергия, — то, если длина волны растет (квант «краснеет»), энергия световых квантов в процессе расширения Вселенной уменьшается. Но куда исчезает этот избыток энергии? Если энергия кванта в процессе движения не передается ничему, то ее уменьшение может иметь место лишь при нарушении закона сохранения энергии; если же квант терял бы часть своей энергии («старел»), передавая ее другим фотонам или частицам среды, то направление его движения изменялось бы, изображения далеких галактик были бы расплывчатыми, нечеткими и размытыми тем сильнее, чем дальше эта галактика находится. На самом же деле изображения как близких, так и далеких галактик достаточно четкие и не зависят от их удаленности от наблюдателя.

Поэтому появились работы, в которых изучалась возможность использования эффекта Доплера для объяснения красного смещения. Так, в недавней работе Фульвио Мелиа из США (arXiv:1202.0775v1) обращается внимание на весьма интересное обстоятельство: точно такое же выражение для параметра красного смещения получается в статической метрике (точнее, в шести различных моделях статической метрики), где расширение Вселенной вообще не имеет места, и речь может идти только об эффекте Доплера.

Более того, в работах Банна и Хогга (Bunn, E. F., Hogg, D. W. 2009, AmJPh, 77, 688 (BH9), а также М. Ходоровского (Michal J. Chodorowski, arXiv:0911.3536v3) авторы обосновывают тезис, согласно которому космологическое красное смещение имеет чисто кинематическую природу.

Однако, вопреки этим результатам, в работе Браека и Элгароу (Simen Braeck and Oystein Elgaroy, arXiv:1206.0927v1) выводится точная формула для космологического красного смещения. В правой части этой формулы стоит произведение обычного выражения для релятивистского (кинематического) эффекта Доплера и хорошо известного «гравитационного» отношения радиусов кривизны Вселенной в моменты излучения и наблюдения света для космологического красного смещения. Из формулы следует, что для сопутствующих наблюдателей, т. е. наблюдателей, движущихся вместе со световым квантом, красное смещение является эффектом, обусловленным исключительно расширением Вселенной, и оно может рассматриваться в качестве эффекта Доплера только тогда, когда расстояние между наблюдателем и источником света обращается в нуль (о переводах этих работ см. выше сноску). Что ж — дискуссия продолжается…

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Похожие главы из других книг

«ЭФФЕКТ ЭДИСОНА» И РАДИО

Из книги Эдисон автора Лапиров-Скобло Михаил Яковлевич

«ЭФФЕКТ ЭДИСОНА» И РАДИО Во время своих опытов еще в 1875 году Эдисон столкнулся с необъяснимым в то время фактом получения искры из изолированных предметов, находящихся вблизи электрического разряда. Работая с электромагнитом, он увидел однажды сильную искру, возникшую


Глава 4. Эффект Геллера

Из книги Моя история автора Геллер Ури

Глава 4. Эффект Геллера Я прекрасно понимаю, что мое европейское турне не сопровождалось необходимым научным контролем, который мог бы подтвердить гипотезы ученых по поводу природы и происхождения энергетических сил, названных «эффект Геллера». И все же надеюсь, что эти


Эффект Эммануэль

Из книги Великие неудачники. Все напасти и промахи кумиров автора Век Александр

Эффект Эммануэль • «Эммануэль» – французский эротический фильм 1974 года, экранизация произведения Эммануэль Арсан «Emmanuelle».• Самая большая неудача фильма – его скандальная известность.Через столько лет после выхода «Эммануэль» на мировой экран по-прежнему полно


Эффект Варданяна

Из книги Вокруг и около автора Баблумян Сергей Арутюнович

Эффект Варданяна Журнал «Форбс», давно и с любовью считающий деньги в чужом кармане, насчитал у нашего соотечественника 980 миллионов долларов и поставил его на 62-е место в первой сотне самых богатых предпринимателей России. Соотечественника зовут Рубен Варданян. Рубен


Эффект комара

Из книги Неизвестный Сикорский [«Бог» вертолетов] автора Михеев Вадим Ростиславович

Эффект комара Продолжая линию на поддержку авиации, отцы города разрешили проведение в Киеве «воздухоплавательной недели» — авиационного праздника с 18 сентября по 2 октября 1911 г. Аэродромом служили пригородные заливные луга близ Куреневки на берегу реки Почайны. Кроме


Эффект Доплера

Из книги Сериал «Теория Большого взрыва» от А до Я автора Рикман Эми

Эффект Доплера Один из самых удачных и любимых зрителями эпизодов сериала – это эпизод, посвященный Хэллоуину (1-й сезон, 6-й эпизод «Парадигма Средиземья»), где Шелдон одевается в костюм эффекта Доплера. Сам эффект Доплера состоит в изменении частоты и длины световой или


ЗЕРКАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ

Из книги Избранные произведения. Т. I. Стихи, повести, рассказы, воспоминания автора Берестов Валентин Дмитриевич

ЗЕРКАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ Этим утром Костя шел в свой НИИП (Научно-исследовательский институт инструментальной психологии), словно предчувствуя то удивительное, что его ожидало. Шагая по бульвару, он напевал песенку студенческих лет: Вновь принятый студент лежит и в вуз не


«Эффект» Петра Градова

Из книги Чертов мост, или Моя жизнь как пылинка Истории : (записки неунывающего) автора Симуков Алексей Дмитриевич

«Эффект» Петра Градова На встрече Нового 1978 года у нас было много народа. Был и Петр Градов, поэт, драматург, член Союза писателей, которого пригласила моя дочь и за которого она вскоре вышла замуж.Петр Градов, стихотворный талант которого, как мне кажется, особенно хорошо


1922–1935. «Световой ливень» (Борис Пастернак)

Из книги Цветаева без глянца автора Фокин Павел Евгеньевич

1922–1935. «Световой ливень» (Борис Пастернак) Ариадна Сергеевна Эфрон:Отношения, завязавшиеся между обоими поэтами, не имели и не имеют себе подобных — они уникальны.Два человека — он и она! — равновозрастных, равномощных во врожденном и избранном (наперекор внушавшейся


Эффект финансиста

Из книги Финансисты, которые изменили мир автора Коллектив авторов

Эффект финансиста Благодаря нашим друзьям и коллегам из издательства «Манн, Иванов и Фербер» мы имеем еще одну весьма увлекательную книгу, которая будет интересна всем, кто неравнодушен к истории, экономике, истории экономики, кто задумывается о роли личности в истории и


Эффект очевиден!

Из книги Оно того стоило. Моя настоящая и невероятная история. Часть I. Две жизни автора Ардеева Беата

Эффект очевиден! Я попробовала: раздельное питание, разгрузочные дни с зеленым чаем, диету Протасова, диету Аткинса, овощную диету, фруктовую диету, белковую диету и т. д.: подробности этих испытаний теперь забавно видеть в дневнике и мне самой. Но они помогали!Уже потом я


Эффект Германа (вместо предисловия)

Из книги Герман. Интервью. Эссе. Сценарий автора Долин Антон

Эффект Германа (вместо предисловия) За книгу о Германе, и тем более книгу интервью с Германом, браться было страшно. Сложный характер классика вошел в легенды, разговаривать с ним наравне невозможно – хотя бы в силу возраста… Помогло то, на чем построен каждый


Эффект Эдисона

Из книги Американские ученые и изобретатели автора Уилсон Митчел

Эффект Эдисона Фонограф был одним из изобретений, которыми Эдисон особенно гордился. Другое открытие Эдисона, как оказалось впоследствии, было еще более важным: он первый обнаружил ток свободных электронов через вакуум. В течение четверти века эти его наблюдения


Радиоактивность и фотоэлектрический эффект

Из книги Джуна. Одиночество солнца автора Савицкая Светлана

Радиоактивность и фотоэлектрический эффект Месяц спустя Анри Беккерель поставил опыт, исследуя флуоресцирующие свойства двойного сульфата урана и калия. Когда некоторые вещества, после того как их подержали на свету, начинали светиться в темноте, про них говорили, что


Растяжение связок. Боли в мышцах после травмы

Из книги автора

Растяжение связок. Боли в мышцах после травмы 1. «Установочные движения».2. Контактное воздействие. Накладывают подушечки пальцев на больное место (ладонь в виде «краба»). Необходимо сосредоточиться на кончиках пальцев, затем слегка надавливать на мышцу, не отрывая руки