U poslijednje vrijeme se često spominje širenje
prostora koje na taj način uzrokuje dodatni crveni pomak jer Dopplerovim
crvenim pomakom nije moguće objasniti izmjerene pomake. Naime, mjerenja
pokazuju kako bi se udaljene galaksije trebale od nas udaljavati brzinom većom
od svjetlosti. Kakav je to crveni pomak 'širenja prostora', što ga uzrokuje,
koliko iznosi?
- - - - - HUBBLEOV SPECIJALNI ZAKON KOSMIČKOG CRVENOG POMAKA - - - - -
Za razumijevanje ovdje obrađene hipoteze poželjno je
pogledati i priloženi link na kojem se formalno foton opisuje energetskim
EM-valom kojemu amplituda energije ovisi o frekvenciji: http://www.inet.hr/~brvasilj/doppler/doppler.html.
Svaki foton koji polazi s nekog izvora se dalje tretira kao val, a poznato je
da jakost polja opada s kvadratom udaljenosti. Međutim, mjerenja su pokazala
kako je prostorni crveni pomak u linearnoj vezi s udaljenošću izvora ( vidi
Hubbleov zakon ), i logično je bilo zaključiti kako se ne radi o kvadratnoj,
nego običnoj inverznoj vezi s amplitudom hipotetičkog fotonskog vala. To je kao
uvođenje 'fotonskog' potencijala, rada potrebnog da se foton 'prenese' iz
beskonačnosti u neku točku polja. Detaljniji opis pristupa preko potencijala je
na dnu stranice (Dodatak). Kod promatrača se na osnovu izračunate frekvencije
izračunava crveni pomak. Matematički izrazi daju:
Na priloženom dijagramu je punom crtom prikazan prostorni crveni pomak u funkciji udaljenosti, a usporedbe radi, crtkano je označena tzv. Hubbova brzina preko koje se u literaturi izračunava crveni pomak. Na apscisi i ordinati je logaritamska skala:
Prema Hubbleovom zakonu na udaljenosti od oko 10E26
m je crveni pomak oko 0,7, ali je Hubbleova brzina jednaka brzini
svjetlosti. Uvođenjem 'fotonskog' potencijala potpuno se izbacuje pojam te
brzine, koja uostalom i nema neko konkretno značenje pri prostiranju svjetlosti
na velike udaljenosti. Sve se svodi na običnu inverznu funkciju koja nema
problema sa zakonima fizike. Prema ovoj hipotezi, foton može putovati teoretski
do beskonačnosti sa sve većim crvenim pomakom.
Ukoliko foton prelaskom udaljenosti gubi energiju, moglo bi se pretpostaviti kako na njega djeluje neka sila. Na slijedećoj slici je pokušaj reverzne metode određivanja sile na osnovu energije u polju, prvo, provjere radi, na gravitacijsko polje, a onda na foton. Računa se po izrazu F = dE / dx, pri čemu je pređeni put r, a polazi se od neke točke udaljenosti R, do točke na R + r:
Dobiveni izraz za 'silu' na foton je prikazana niže, uz valnu duljinu fotona n = 550 nm ( zelena svjetlost) i log. skalu na apscisi:
'Sila' je konstantna sve do udaljenosti od nekih 10e24, a onda naglo opada. Iako se na prvi pogled činilo neobično, prvi ravni dio izgleda logičan, kao što za svjetlost nema prioritetnih referentnih sustava, prema tome nema ni neke točke u prostoru oko koje bi ta 'sila' bila jača ili slabija. Postoji mogućnost varijacija te 'sile' u blizini izvora gravitacije, ali ovu vrijednost možemo smatrati konstantom srednjom vrijednosti za vidljivi dio Svemira. Zatim, pad vrijednosti se dosta poklapa s udaljenostima pri kojima se Hubbleova brzina približava brzini svjetlosti. Zatim, prema izrazu, ta 'sila' ovisi i o frekvenciji fotona!
Gore navedeni pad vrijednosti 'sile' na fotone
nikako nije objašnjiv: nije ni neka posebna vrijednost udaljenosti pri kojoj se
događa, niti je Hubbleova brzina jednaka brzini svjetlosti, niti je logično da
bi se nakon neke udaljenosti to događalo. Jedna od mogućnosti je pretpostavka
kako je ta 'sila' na fotone konstanta do 'beskonačnosti', a Hubbleov zakon je
samo specijalni slučaj za udaljenosti do nekih 10E25 m ( oko milijarda
svjetlosnih godina). Matematička analiza je dovela do Generalnog Zakona
Kosmičkog Pomaka, pri čemu je tzv. Hubbleov zakon samo specijalni
slučaj uz brisanje viših potencija pri razvoju u red potencija:
Dijagram prikazuje područja
velikih udaljenosti gdje se rezultati razlikuju uz logaritamske skale:
Tablica daje vrijednosti udaljenosti za oba izraza u metrima i milijardama svjetlosnih godina, kao i razlike u postocima za neke vrijednosti z-pomaka:
z-pomak |
Generalni Zakon |
Specijalni ( Hubble) |
Odstupanje (%) |
||
[metri] |
[milijardi god.svjetlosti] |
[metri] |
[milijardi god.svjetlosti] |
||
1 |
9,54 E25 |
10 |
1,38 E26 |
15 |
44 |
10 |
3,3 E26 |
35 |
1,38 E27 |
147 |
317 |
100 |
6,36 E26 |
68 |
1,38 E28 |
1470 |
2000 |
1000 |
9,5 E26 |
101 |
1,38 E29 |
14 700 |
14370 |
10000 |
1,27 E27 |
135 |
1,38 E30 |
147 000 |
108 470 |
Kao što se može uočiti, ovaj Generalni Zakon daje prihvatljive rezultate i za najveće procjene veličine nama poznatog, tj. 'vidljivog' dijela Svemira, a za Hubbleov Specijalni Zakon se moraju raditi razne 'relativističke' korekcije.
Usporedni pregled sila,
energija i potencijala za gravitacijsko i električno polje:
Za navedena polja sile su u inverznoj kvadratnoj
funkciji udaljenosti, a energije i potencijali su u inverznoj funkciji. Kako se
foton opisuje izrazom E = h * f, što je energija, nameće se zaključak
kako se ta energija mora inverzno povezivati s udaljenošću, iako se ne zna o
kakvoj interakciji, kao i s čim foton stupa u interakciju. Vjerojatno se radi o
gravitacijskom polju, a trebalo bi razraditi i mogućnost dobivanja veze s
nekakvim 'fotonskim poljem i potencijalom'.
Stranica postavljena:
14.08.2010.
Stranica dorađena:
18.08.2010.
e-mail: branko.vasiljev@inet.hr