Процессы, создающие излучение 1 страница
Помимо того, что мы можем узнавать из частиц или совокупностей материи, с которыми сталкивается Земля в процессе движения в пространстве, эмпирическая информация об астрономических сущностях или феноменах почти полностью поступает из входящего электромагнитного излучения. До 1939 года наблюдения излучения ограничивались оптическим диапазоном и частью прилегающего инфракрасного. В том же году были обнаружены радиоволны, приходящие из инопланетных источников. Через 16 лет к списку прибавилось рентгеновское излучение от астрономических источников, а вскоре и гамма-лучи. Тем временем постепенно расширялся инфракрасный диапазон. Как сейчас обстоят дела, астрономическую информацию обеспечивает весь электромагнитный спектр.
Самым значимым результатом расширения масштаба наблюдений является не увеличение количества полученной информации, а намного большее разнообразие информации. Последующие наблюдения не только пролили свет на новые аспекты известных астрономических объектов, но и привели к открытию классов объектов, ранее неизвестных и неожиданных. Самой неожиданной характеристикой новых видов объектов и наиболее трудно объясняемой на основе традиционной астрономической теории является величина нетепловых компонентов приходящего излучения. Нетепловое излучение играет лишь относительно небольшую роль в астрономических феноменах, известных до недавнего открытия диапазонов спектра высокой и низкой частоты. Но излучение от многих новых открытых объектов, в основном, нетепловое. Это столкнуло астрономов с проблемой, для которой еще невозможно найти удовлетворительного решения в рамках принятой мысли.
|
|
|
“Вначале нам следует признать, – говорит Ф. Смит, – что мы очень плохо понимаем процессы, посредством которых излучают пульсары”.[181] Первичное излучение от этих и других очень компактных астрономических объектов, определенно, нетепловое. Как выражались М. и Г. Бербиджи с конкретной ссылкой на непрерывное излучение от квазаров: “Ясно, что наблюдаемое непрерывное распределение энергии не согласуется ни с одной моделью, в которой излучение испускается термально из горячего газа”. Затем авторы утверждают: “Имеются только два процесса, возможных в подобной ситуации. Это синхротронное испускание и испускание посредством обратного процесса Комптона”.[182]
Это та же самая ситуация, с которой мы так часто встречались при обсуждении других рассматриваемых тем. В пределах существующей физической теории удовлетворительное объяснение рассматриваемого события или феномена отсутствует, а исследователи неохотно признают, что вина лежит на самой теории. Таким образом, превалирующая политика такова: из известных альтернатив выбрать ту, которую они считают наименее вызывающей возражения, синхротронный процесс, и принять ее как корректное объяснение на основании допущения, что “другого способа нет”. Раз за разом на страницах этого и предыдущих томов мы сталкиваемся с подобной тактикой и, бесспорно, наше развитие показало, что есть другой способ, способ, который ведет к удовлетворительному ответу. Все вышесказанное относится и к настоящему случаю.
|
|
|
На самом деле должно быть очевидным, что синхротронное испускание не является видом процесса, отвечающим требованиям в качестве главного источника или даже значимого источника нетеплового излучения от астрономических объектов. Ясно, что это один из классов того, что мы может называть второстепенными процессами создания излучения, процессами, создающими ограниченные количества излучения при весьма специфических условиях и не оказывающими значительного влияния на ситуацию излучения в целом.
Основа синхротронного процесса – это свойство электронов, посредством которого они излучают, если ускоряются в магнитном поле. Следовательно, чтобы сделать возможным такой вид излучения, требуются и адекватный запас очень высоко энергетических электронов, и магнитное поле необходимой напряженности. Такая комбинация имеет место только при очень необычных обстоятельствах. Конечно, имеется слабое свидетельство того, что требуемые условия реально существуют где-то в астрономической сфере. То есть, ныне принятая теория полагается на существование весьма специфических и необычных обстоятельств, чтобы рассматривать феномены, такие обыденные и настолько широко распространенные, что почти самоочевидно, что они являются продуктами обычного эволюционного развития; характеристики самой материи, а не процессы, создаваемые условиями в окружающей среде.
|
|
|
Сильные магнитные поля относительно необычны. Большие концентрации “релятивистских” электронов, то есть, электронов с крайне высокими скоростями, необычны еще больше. Как выразился Саймон Миттон: “Наш общий опыт таков: достаточно большие объемы пространства, по существу, электрически нейтральны”.[183] Более того, имеются серьезные проблемы с рассмотрением вместилища гипотетических концентраций электронов и удержанием таких концентраций на протяжении длительных промежутков времени, чтобы позволить испускание нетеплового излучения. И никого не волнует проблема объяснения, как энергия таких электронов поддерживается на протяжении длительных периодов времени. Выход энергии из многих источников огромен, и теоретики не способны даже рассмотреть создание таких огромных количеств энергии. Скажем, ничего, что объясняло бы, как энергия непрерывно преобразуется в форму высоко энергетических электронов.
|
|
|
Превалирующая тенденция – допустить, что синхротронный процесс производит нетепловое излучение, а затем выводить из этого, что условия, необходимые для работы процесса, должны существовать в объектах, из которых испускается излучение. Вот типичное утверждение Бока и Бока:
“Факт, что радио синхротронное излучение наблюдается приходящим с направления известных остатков сверхновых, таких как Крабовидная туманность, указывает на то, что с ним связаны крупномасштабные магнитные поля”.[184]
Ситуация сильно похожа на ситуацию с “нейтронными звездами” в предыдущей главе. В данном случае выдвигаются следующие аргументы: (1) пульсары существуют; (2) думают, что это нейтронные звезды; (3) соответственно, должен существовать способ производства нейтронных звезд, хотя никто не предлагает правдоподобный процесс для их создания. Аналогично, в нынешнем примере нам тоже предлагается аргумент: (1) нетепловое излучение существует; (2) думают, что это должно быть синхротронное излучение; (3) соответственно, условия, необходимые для создания синхротронного излучения (такие как сильные магнитные поля) должны существовать, хотя нет никакого наблюдательного свидетельства, что это так.
Другие исследователи идут еще дальше и находят “доказательства” обоснованности идентификации нетеплового излучения как продукта синхротронного процесса в некоторых характеристиках излучения, таких как поляризация. Вот аргумент: (1) ожидается, что синхротронное излучение, по крайней мере, частично поляризовано; (2) излучение из нетепловых источников поляризовано либо полностью, либо частично; (3) следовательно, наблюдаемое излучение должно быть синхротронным излучением. Чтобы “обезопасить” такой очевидно неверный вывод, теоретики прибегают к аргументу “другого способа нет” и допускают, что синхротронный процесс – единственная возможность вселенной (обратный процесс Комптона[185] обычно игнорируется). Это вопиющий пример самонадеянного отношения, раскритикованного Хойлом: “Считается, что мы знаем все”.
Аналогично, Шкловский теоретически выводит, что синхротронное излучение из распределенных источников, таких как остатки сверхновых, должно быстро уменьшаться по мере расширения источника. Затем он категорически заявляет: “Обнаружение теоретически предсказанного быстрого уменьшения радиоизлучения Кассиопеи А предоставляет прямое подтверждение синхротронной теории и всех ее применений”.[186]
Такие суждения абсурдны, каким бы известным не был их автор или как бы широко они не принимались. Все, что продемонстрировано согласованием с наблюдением в каждом из этих двух примеров, – в некоторых случаях синхротронная теория удовлетворяет одному из многих требований достоверности. “Прямое подтверждение”, о котором говорит Шкловский, может прийти лишь в результате удовлетворения всех требований во всех случаях, по крайней мере, всех известных случаев. На нынешней стадии астрономического знания, ни одна из теорий нетеплового излучения не может считаться достоверно подтвержденной астрономическим наблюдением. Просто данные наблюдений слишком ограничены. Астрономы признают, что в их теории отсутствует надежность в применении к крайним ситуациям. Например, нам говорят, что “синхротронная теория жестко напрягается, чтобы объяснить излучение из высоко поляризованных квазаров”.[187] Все очевиднее и очевиднее становится то, что следует найти некое менее ограниченное объяснение для крайне мощного и высоко переменного испускания из этих и других основных источников излучения. Но теория, способная рассматривать такие мощные испускания должна применяться и для более простых ситуаций. То есть, синхротронный процесс вовсе не нужен.
Истина в том, что астрономы еще не осознали, что обнаружение очень энергетически компактных внегалактических объектов открыло абсолютно новое поле исследования. Сильное нетепловое излучение от таких объектов, включая обширное излияние лучистой энергии, не имеющее параллели ни с чем во вселенной, настолько отличается по величине и распределению от относительно незначимых земных феноменов, таких как синхротронное излучение, что разница в виде должна быть очевидной. Наблюдатели осознали, что компактные объекты, которые они недавно открыли, – пульсары, квазары и так далее – это физические сущности вида, до сих пор неизвестного, и для того, чтобы обрести исчерпывающее понимание таких объектов, потребуется новый взгляд на сами основы физики. Сейчас необходимо расширение осознания на излучение из неизвестных сущностей, осознание того, что в них, по-видимому, включены какие-то новые процессы.
Одно из базовых допущений, обычно принимаемых учеными, таково: фундаментальные законы и принципы, работающие в земном опыте, применимы ко всей вселенной. Из этого следует, что все физические феномены, где бы они не происходили, должны объясняться посредством тех же самых законов и принципов. Это резонные допущения и их надежность сейчас подтверждена в ходе развития СТОВ. Но имеется и неразумная тенденция распространять подобный ход мысли до дальнейшего допущения, что все физические феномены, где бы они не происходили, должны объясняться посредством тех же процессов, действующих в земных условиях. Такое допущение определенно не верно, поскольку физические условия, превалирующие на Земле, ограничены лишь очень небольшой частью общего диапазона условий.
Очевидно, возможно, что где-то во вселенной могут работать процессы, не имеющие аналогов на Земле, поскольку условия, необходимые для работы подобных процессов, таких как, например, крайне высокие температуры или давления, не достижимы. На предыдущих страницах мы видели, что такие процессы действительно существуют. В итоге, произвольное допущение, что их не существует, оказало крайне пагубное влияние на астрономическое понимание. Мы уже видели, как его применение к проблеме выработки звездной энергии вылилось в монументальное искажение эволюционной теории. Сейчас мы сталкиваемся с подобной ситуацией в применении этого допущения к теории нетеплового излучения.
Сейчас доступно много информации для демонстрации того, что нетепловое излучение – это основная характеристика физической вселенной. Это господствующая форма излучения, испускаемого разнообразием астрономических объектов, включая самые мощные из известных источников излучения. Теоретики, которые пытаются объяснить очень распространенные основные феномены посредством процессов, требующих необычных условий, явно пребывают на неверном пути. Они совершают вошедшую в поговорку ошибку, посылая мальчика выполнять работу взрослого мужчины. Да, сильное излучение нетеплового вида ограничено некоторыми конкретными классами объектов (не ясно определенными в нынешней практике, но определенными в теории вселенной движения как объекты, движущиеся со скоростями, превышающими скорость света). Но в рамках данных классов объектов, это норма, а не исключение. Следовательно, процесс излучения должен быть одним из тех, которые работают при нормальном ходе событий.
Объяснение нетеплового излучения, выведенное из СТОВ, удовлетворяет этому требованию. Оно возводит крупномасштабное испускание данного типа излучения в статус традиционной физической активности, которой оно явно принадлежит. Открытие настоящей работы в том, что странные астрономические объекты, открытые в последние годы и определенные как источники сильного нетеплового излучения, являются обычными материальными совокупностями – звездами, галактиками или их фрагментами – разогнанными до скоростей выше скорости света посредством сильных взрывов, и движущимися в высшие диапазоны скоростей или возвращающимися из них. Все это описывалось в главе 15. Сильное нетепловое излучение из этих объектов создается процессами, являющимися обычными характеристиками физической активности в вовлеченных верхних диапазонах скоростей.
Поскольку существование скоростей выше скорости света не признается астрономами, принимающими ограничение физической скорости с той же слепой верой, какая проявляется в принятии одинаково неверного физического допущения о природе процесса генерации звездной энергии, нам придется иметь дело с неисследованной до сих пор сферой излучения, ныне классифицируемого как нетепловое. Это поприще, на котором мы сможем продемонстрировать надежное использование способности общей физической теории, выводящей все свои заключения из одного и того же набора предпосылок, чтобы иметь дело с ранее незнакомыми сферами физической вселенной, а также с теми, с которыми мы уже знакомы. Все физические принципы, законы и соотношения, которые понадобятся нам для получения завершенной и согласованной картины ситуации излучения в диапазонах высоких скоростей, уже имеются. Они выявлены и подтверждены в физических сферах, где эмпирические факты доступны точному наблюдению и измерению; и они детально объяснялись на предыдущих страницах этого и предшествующих томов.
Не требуется ничего нового.
Нашей первой заботой было бы определить разные классы излучения, с которыми нам придется иметь дело. Традиционная классификация делит все известное излучение на две категории: тепловое и нетепловое; Это отражение очень узких ограничений, которые накладывает земной опыт. Во вселенной в целом, нетепловое излучение играет намного большую роль, чем тепловое излучение, такое заметное в локальном окружении. На самом деле, имеются четыре вида излучения, которые можно квалифицировать как главные характеристики физической активности вселенной, в дополнение к процессам, которые, как отмечалось раньше, мелкие и случайные. Тепловое излучение – одно из четырех. Излучение, обычно квалифицирующееся как нетепловое, включает испускание радиоволн, рентгеновских лучей, гамма-лучей и инверсное тепловое излучение.
Как объяснялось в главе 14, обычное тепловое излучение – это феномен высокой частоты, в том смысле, что он создает длины волн короче 11,67 микрона. Такое тепловое излучение создается материей при температурах ниже тех, которые соответствуют единице скорости. Материя при температурах выше этого уровня создает инверсное тепловое излучение посредством того же самого процесса, но длины волн больше 11,67 микрона, а распределение энергии обратно обычному распределению, применимому к тепловому излучению. В обоих случаях часть излучения, созданного материей в любом из плотных состояний (твердое, жидкое или конденсированный газ), уменьшается по мере выхода из региона субединицы, в котором создается. Этот небольшой компонент появляется как излучение инверсной частоты, но оно соответствует распределению энергии класса излучения, к которому принадлежит. Например, тепловое излучение в инфракрасном диапазоне уменьшается с увеличением длины волны.
Затем, вот объяснение инфракрасного компонента наблюдаемого нетеплового излучения. Подобно обычному тепловому излучению, инверсный вид создается обычными движениями материи, из которой испускается; и процесс не требует ни особого набора условий окружения, в которых работает, ни отдельного источника энергии. Поскольку каждый атом вносит свой вклад в такое излучение, все, что необходимо для создания сильного источника, – это достаточно большая совокупность материи при температуре чуть выше температуры, соответствующей единице скорости. Как мы увидим на последующих страницах, таким требованиям удовлетворяют несколько классов компактных объектов.
Разница между тепловым и инверсным тепловым излучением позволяет нам определять диапазон скорости компонентов астрономических совокупностей. Сильное инверсное излучение с длиной волны больше 11,67 микрон (в крайнем инфракрасном диапазоне) определяет эмиттер как источник, компоненты которого пребывают в верхних диапазонах скоростей. Также мы можем пойти на шаг вперед и предположить, что если испускающий объект испускает излучение любой длины волны вне инверсного теплового диапазона, это будет излучение радиоволн.
Инверсный тепловой процесс не способен создавать сильное излучение в радиодиапазоне. Подобно тепловому процессу, это один из низко интенсивных процессов относительно естественного уровня при единице скорости. Следовательно, он ограничен в основном длинами волн, относительно близким к уровню единицы – 11,67 микрона. Давно осмыслено, что большая часть наблюдаемого коротковолнового излучения, рентгеновских лучей и гамма-лучей создается не термально, а процессами другого вида, включающими интенсивную фундаментальную активность в испускающейся материи. Наше открытие таково: то же справедливо и для излучения на очень длинных волнах, волнах радиодиапазона. В обоих случаях основной вовлеченный процесс – радиоактивность, природа которого детально исследовалась в томе II. В связи с настоящим обсуждением, существенной характеристикой радиоактивности является изменение в атомной структуре.
Во всех радиоактивных событиях функция электромагнитного излучения – заботиться о дробных количествах движения, которое остается после основных перераспределений, таких как испускание альфа- и бета- частиц. Как мы видели, эквивалент дробной единицы скорости – это целое число единиц инверсной сущности: энергии. Спонтанное излучение из материи, движущейся со скоростью меньше единицы, включает испускание фотонов эквивалентной скорости 1/n² (или 1/n²-1/m²), где n – число единиц энергии. Поскольку по причинам, детально обсужденным в томе II, дробь 1/n² мала, n – относительно большое число. Таким образом, излучение состоит из высоко энергетичных фотонов, рентгеновских лучей и гамма-лучей. В излучении от материи, движущейся на скоростях больше единицы, полная единица – это единица энергии, и эквивалент дробной единицы достигается путем прибавления единиц скорости. Спонтанное излучение из материи, движущейся в диапазоне высоких скоростей, включает испускание низко энергетичных фотонов с частотами в радиодиапазоне.
Понимая паттерн излучения, сейчас мы можем определить общую природу сильных излучателей радио- и рентгеновских лучей. Небольшое или умеренное количество излучения таких видов может создаваться одним из ряда способов, но отдельные астрономические источники сильного излучения – это объекты, в которых происходят крупномасштабные радиоактивные процессы. Для того, чтобы понять, откуда берутся такие крайне большие количества радиоактивности, нам понадобится вернуться к феномену, еще не осознанному традиционной наукой, но открытому в ходе теоретического развития, описанного в томе II. Этот процесс мы называем магнитной ионизацией. Как только на начальной стадии исследования, до публикации первого издания этого труда, мы прояснили природу электрической ионизации, стало очевидно, что у одномерной электрической ионизации должен быть двумерный аналог. Уровень магнитной ионизации – это основной определитель стабильности изотопов разных химических элементов.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 153; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!