Вселенной не обязательно расширяться

Немецкий учёный предлагает объяснить наблюдаемые явления увеличением массы Вселенной.

Сначала взрыв, потом расширение, которое продолжается до сих пор. Альтернативы этой точке зрения на Вселенную, утвердившейся в науке около столетия назад, время от времени появляются, но остаются на обочине — полуразработаны и не очень-то известны.

Какая судьба ждёт очередную интерпретацию, которую предложил физик-теоретик Кристоф Веттерих из Гейдельбергского университета (ФРГ)? В его космологии Вселенная не расширяется, но масса растёт. Работа пока не опубликована в рецензируемом журнале, но ни один из специалистов, с которыми связалась редакция журнала Nature, не увидел в препринте очевидных ошибок. «Серьёзный подход, заслуживающий рассмотрения», — так, например, отозвался о труде космолог Хуншэн Чжао из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания).

Разбегание галактик часто иллюстрируют тем, как расходятся точки, нанесённые на поверхность надуваемого воздушного шарика. (Изображение SPL.)

Понять, приближается объект к Земле или удаляется, можно по излучению, испускаемому или поглощаемому атомами. Если нечто движется в обратную от нас сторону, частота будет смещаться по направлению к красной части спектра (по той же причине становится ниже звук удаляющегося автомобиля).

В 1920-х астрономы (прежде всего Жорж Леметр и Эдвин Хаббл) обнаружили, что большинство галактик обладают таким красным смещением, причём чем дальше галактика, тем оно сильнее. Из этих наблюдений они вывели, что Вселенная должна расширяться.

Однако г-н Веттерих напоминает, что излучение, испускаемое атомами, зависит также от масс составляющих атомы элементарных частиц, в частности электронов. Если масса атома увеличивается, испускаемые им фотоны несут больше энергии. Поскольку более высокой энергии соответствуют более высокие частоты, частоты испускания и поглощения сдвинутся в сторону синей части спектра. И наоборот, если частицы становятся легче, частоты демонстрируют красное смещение.

Скорость света конечна, поэтому, когда мы смотрим на далёкие галактики, мы смотрим назад во времени, наблюдая их такими, какими они были в момент испускания излучения.

Если масса Вселенной в прошлом была ниже и с тех пор постоянно увеличивается, излучение старых галактик покажется нам смещённым в красную часть спектра, причём степень красного смещения будет пропорциональна их расстоянию от Земли. Тем самым нам покажется, что галактики удаляются.

Отталкиваясь от этих соображений, г-н Веттерих строит математическую модель, в которой выходит, что Вселенная быстро расширялась в течение недолгого периода инфляции. Ему не предшествовал момент сингулярности, когда Вселенная обладала бесконечной массой. Вместо этого получается, что Большой взрыв растянут в прошлое на существенно бесконечное время. А нынешний космос статичен или даже начал уже сокращаться.

Проверить эту гипотезу, конечно, не получится. Масса, как известно, безразмерна, то есть может быть измерена только относительно чего-то другого. Например, масса объектов на поверхности Земли измеряется относительно стандарта килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов на окраине Парижа. Если масса всего во Вселенной (в том числе этого официального мерила) со временем увеличивается, нет никакого способа об этом узнать.

Но для г-на Веттериха проверка не главное. Он считает, что его построение полезно для размышлений о космологических моделях в том смысле, в каком существуют различные интерпретации квантовой механики — все математически последовательные. Важным преимуществом своей гипотезы г-н Веттерих называет обоснование отсутствия сингулярности Большого взрыва.

Не все комментаторы готовы радушно встретить новую точку зрения. Например, астрофизик Ниаеш Афшорди из Института теоретической физики «Периметр» (Канада) отмечает: космологи принимают расширение Вселенной, потому что это наиболее удобная интерпретация красного смещения галактик. Зачем ещё одна?

Однако есть и такие, которым понравилось то, что г-н Веттерих ломает стереотипы. «Всегда полезно узнать об альтернативном объяснении, согласующемся со всеми известными наблюдениями, до того, как тебе станет слишком комфортно в рамках стандартной модели», — считает физик Арджун Берера из Эдинбургского университета (Великобритания).

Результаты исследования опубликованы на сайте arXiv.