Теория стационарной Вселенной ( англ. Steady State theory , Infinite Universe theory или continuous creation ) — космологическая модель , разрабатывавшаяся с 1948 года Фредом Хойлом , Томасом Голдом , Германом Бонди и прочими в качестве альтернативы теории Большого взрыва . Согласно этой модели, по мере расширения Вселенной между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя и таким образом космологический принцип соблюдается не только в пространстве, но и во времени.

Модель имела довольно большую поддержку среди космологов в 1950-е и 1960-е годы, но открытие реликтового излучения резко уменьшило количество её сторонников в конце 1960-х годов. Сейчас сторонников у данной теории практически нет ^{[ источник не указан 2593 дня ]} .

С другой стороны, реликтовое излучение может быть усреднённым шумом стационарной Вселенной. Причина, по которой мы видим вдали только молодые галактики, есть следствие Закона Хаббла : более далёкие галактики успели в молодости улететь за горизонт событий (~13.7 млрд св. лет), поэтому их не видно.

Расчёты

Плотность межгалактического пространства составляет 10 ³ атомов/м ³ .

Радиус сферы, на которой объекты удаляются от нас на скорости света (согласно закону Хаббла ), составляет 13,7 млрд световых лет, т.е. 13,7*10 ⁹ * 9 460 730 472 580 800 = 129 612 007 474 356 960 000 000 000 метров.

Объём внутренней части этой сферы составляет 4/3⋅π⋅(129 612 007 474 356 960 000 000 000) ³ = 9,12061914065285141913396136793326877647711994148639112312440⋅10 ⁷⁸ м ³ .

Итого атомов в межгалактическом пространстве (если пренебречь галактиками) составляет: 9,121⋅10 ⁷⁸ ⋅10 ³ = 9,121⋅10 ⁸¹ атомов. Это число очень похоже на число атомов в наблюдаемой части Вселенной, рассчитанное другим способом (от 4⋅10 ⁷⁹ до 10 ⁸¹ ).

За горизонт событий (радиус сферы) в таком случае в течение 1 секунды должно уходить примерно 4π⋅(129 612 007 474 356 960 000 000 000) ² ⋅300 000 000⋅10 ³ = 6,333⋅10 ⁶⁴ атомов.

Согласно данной теории, столько же атомов (водорода, т.к. другие атомы как правило синтезируются внутри звёзд) должно появляться из вакуума внутри сферы каждую секунду. Тогда получаем, что в 1 м ³ атом водорода будет появляться в среднем каждые 9,121⋅10 ⁷⁸ / (6,333⋅10 ⁶⁴ ) = 1,440⋅10 ¹⁴ секунд или почти 4 566 372 года. Если появление протона и электрона равновероятно, то любая из этих частиц будет появляться в среднем каждые 2 283 186 лет.

Общая формула для численного значения времени для 1 м ³ или объёма для 1 атома в секунду: S=R/(3ρc), где R — расстояние до горизонта событий, ρ — средняя плотность атомов во Вселенной, c — скорость света, величины в СИ. Если теория верна, то следствием из этих расчётов получаем, что в объёме 7,20⋅10 ¹³ м ³ каждую секунду должен появляться 1 электрон или протон. Этот объём соответствует сфере с радиусом 25 808 м или кубу со стороной 41 602 м.

Таким образом, например, внутри Земли (объём 1,08321⋅10 ²¹ м ³ ) появляется ежесекундно 1,504⋅10 ⁷ протонов и электронов вместе взятых. Это соответствует массе 1,259⋅10 ^-20 кг/с или 3,971⋅10 ^-13 кг/год или 1 кг каждые 2 518 569 291 820 лет или 1803 мг с момента образования Земли.

Расчёты можно провести с другими данными:

радиус сферы взять согласно объёму Хаббла : 13,8 млрд световых лет (а не 13,7);

плотность барионов (протонов и нейтронов) можно взять равной минимум 0,25 ⋅ м ^-3 максимум 0,5 ⋅ м ^-3 согласно лекции . Так как нет данных о количестве нейтронов, то точное значение протонов и электронов из этих данных получить невозможно. Но так как водород составляет значительную часть вещества, то следует склониться близко к 0,25 атомов/м ³ . Для этих данных получим время для появления 1 электрона или протона в 1 м ³ составляет S/2 = 290129067825811200 с или 9,2⋅10 ⁹ лет.

Ещё один пример: время, необходимое для образования дополнительной звезды в Млечном пути (в среднем). Млечный путь по форме представляет круглый диск диаметром 100 000 световых лет и толщины 1000 световых лет. Следовательно, его объём составляет 6,6506 ⋅ 10 ⁶⁰ м ³ . Следовательно, в нём появляется в среднем каждую секунду 4,6185 ⋅ 10 ⁴⁶ атомов водорода. Если массу среднего красного карлика (самый распространённый тип звёзд) взять за 0,20 M _☉, то его масса составит 0,20 ⋅ 1,9885 ⋅ 10 ³⁰ кг = 3,9770 ⋅ 10 ²⁹ кг или 2,3814 ⋅ 10 ⁵⁶ атомов водорода. Тогда получаем, что в среднем на образование новой звезды (красного карлика) требуется (2,3814 ⋅ 10 ⁵⁶ )/(4,6185 ⋅ 10 ⁴⁶ ) с = 5,1562 ⋅ 10 ⁹ с или примерно 163 года.

Опыты для проверки гипотезы

Опыт №1

На основе расчётов выше можно поставить простой опыт: выделить объём, заполненный чувствительными детекторами (вроде подземных бункеров, обнаруживающих нейтрино) и проверить, будут ли появляться "лишние" электроны и протоны (или атомы водорода, если объём заполнен не вступающую с водородом реакцию, например, водой. Тогда водород будет, как лёгкий газ, собираться в пузырь наверху, если форма сосуда имеет, например, конусообразную форму).

Опыт №2

Взять непроницаемый извне для радиации, атомов, отдельных электронов и протонов сосуд большого объёма в виде параллелепипеда. Внутри него создать вакуум. На двух противоположных стенках параллелепипеда закреплены детекторы на столкновение с электронами и протонами соответственно. Затем за параллелепипедом необходимо создать сильную напряжённость электромагнитного поля, чтобы появляющиеся (согласно теории) протоны двигались к одной стенке, а электроны — к другой. Далее считать, сколько электронов и протонов (через небольшой промежуток времени после начала эксперимента) сталкивается с соответствующими детекторами. Этот опыт, как и первый, также можно провести глубоко под поверхностью Земли. Единственная сложность: большое время при малом объёме (см. сторону для куба выше), но если растянуть опыт на 1 год с целью фиксировать 1 частицу в месяц, то будет достаточно куба со стороной 302 метра.

См. также

• Утомлённый свет

Примечания

Литература

• Hoyle, F. / F. Hoyle, G. Burbidge, J. V. Narlikar. — Cambridge University Press , 2000. — ISBN 978-0-521-66223-9 .
• Mitton, S. . — , 2005. — ISBN 978-0-309-09313-2 .
• Mitton, S. . — , 2005. — ISBN 978-1-85410-961-3 .
• Narlikar, Jayant. / Jayant Narlikar, Geoffrey Burbidge. — Cambridge University Press , 2008. — ISBN 978-0521865043 .