СЕЛФ

10

С.Б. Каравашкин и О.Н. Каравашкина

5. О безграничном гравитационном сжатии

Указанная отрешенность релятивистских построений от физической сути процессов легко прослеживается и на их методах исследования умирающих звезд. Одной из характерных в этом отношении является статья Ю. Оппенгеймера и Г. Снайдера [28], название которой вынесено в заголовок данного пункта. В этой работе авторы исследуют "звезды больших масс (> 0,7 M), исчерпавшие свои ядерные источники энергии. Такая звезда коллапсирует под действием собственного гравитационного поля, выделяя при этом энергию… Если первоначальная масса звезды достаточно мала, или если достаточная часть массы может быть сдута с поверхности звезды излучением (? - авт.) или непосредственно унесена в виде излучения (? - авт.), или если момент импульса звезды достаточно велик для того, чтобы она распалась на небольшие фрагменты (? - авт.), то оставшаяся масса может образовать устойчивое статическое распределение - белый карлик. Мы рассматриваем случай, когда этого не происходит" [28, с. 353- 354].

Со своей стороны мы тоже не будем анализировать откровенную искусственность и бездоказательность причин, перечисленных авторами, которые могли бы привести к изменению исконной массы звезды, но сконцентрируем внимание на методах доказательства способности подобных небесных тел коллапсировать.

Методы, к сожалению, всё те же. Для начала, без лишних размышлений Оппенгеймер вводит метрику Шварцшильда, описывающую, как известно, поле точечной гравитирующей массы и описывающей, как мы сказали ранее, неверно. Но главное, что указанная метрика описывает поле вне массы, понимание чего Оппенгеймер продемонстрировал при введении метрики: "Если в таком случае мы можем на поздних этапах сжатия пренебрегать гравитационным действием всякого покидающего звезду излучения или вещества, а также отклонениями от сферической симметрии, вызванными вращением, то вне границ r_b распределения звездного вещества (выделено нами - авт.) интервал должен принять вид

где = 1- r₀ /r  и = (1- r₀ / r)^-1. Здесь r₀ - гравитационный радиус звезды, связанный с ее гравитационной массой m равенством r₀ = 2mg / c² , он постоянен" [28, с. 354].

Естественно, данная постановка задачи авторов не устраивает даже при том, что авторы исказили определение радиуса Шварцшильда. Как мы выяснили ранее, он означает особенность метрики, а не радиус гравитирующего тела, который в задаче Шварцшильда был бесконечно мал. Поэтому Оппенгеймер и Снайдер сразу же применяют релятивистскую методику "подгонки феноменологии". На первом этапе авторы вводят: "Поскольку давление звездного вещества недостаточно для противодействия силам собственного гравитационного притяжения звезды, она, по-видимому, начнет сжиматься, так что граница r_b неизбежно будет уменьшаться до гравитационного радиуса r₀. Локальный наблюдатель, находящийся вблизи поверхности звезды, где в любом случае давление должно быть низким, увидит, что вещество уходит вглубь со скоростью, очень близкой к скорости света. Далекому же наблюдателю это движение представится в (1- r₀ / r)^-1  раз медленнее" [там же].

Из процитированной постановки задачи несложно увидеть, что авторы грубо нарушили как классические, так и релятивистские представления о феноменологии реальных процессов. Это не приближает авторов к желаемому результату, поскольку условия, для которых записана метрика Шварцшильда (53), остаются неприкосновенными. Для релятивистов это неудобство означает только одно: нужно сохранять метрику, изменяя условия, - что авторы и начинают осуществлять.

"Будем считать, что внутри звезды вещество распределено сферически-симметрично. Тогда интервал можно брать в виде (53)" [там же]. Как видим, все очень просто. Нет вещества - метрика (53) справедлива. Есть вещество - тоже, если оно распределено сферически симметрично. Никакого различия. При этом тензор энергии-импульса   уже состоит из двух частей: "1) вклада вещества, соответствующего электронам, протонам, нейтронам и ядрам, и 2) вклада излучения" [там же, с. 355]. Причем "вклад вещества можно мыслить как тензор для жидкости, движущейся в радиальном направлении, для которой в сопутствующих координатах выполняется определенное соотношение между давлением, плотностью и температурой" [там же, с. 355]. Таким образом, тензор аналогичен жидкостному, но для такой жидкости, поверхность которой смещается к центру со скоростью, близкой к скорости света. Если это так, то как мы выяснили раньше, для жидкости зависимость между изменением объема и возникающим противодавлением описывается формулой (47) и несложно посчитать, что при внешнем давлении, которое способно создать вещество в теле массой, сравнимой с солнечной, столь высокая скорость сжатия вещества принципиально не может реализоваться хотя бы потому, что при указанной массе вещество принципиально не может сжиматься без противодействия изнутри. К тому же, чтобы некоторое тело (и тем более его части) разогнать до скоростей, близких к световым, да еще в поле гравитирующего тела с массой, близкой к солнечной, нужно расстояние, неизмеримо превышающее размеры самого гравитирующего тела. Поэтому вещество на границе тела, при всем откровенном желании авторов, не может "уходить вглубь со скоростью, близкой к скорости света". К тому же, как мы показали в предыдущем пункте, деформация вещества в небесных телах, имеющих размеры Солнца, не столь уж велика, чтобы тело не могло сопротивляться сжатию; а значит, в самом теле будет возникать эффективное противодействие, компенсирующее стремление вещества проникнуть вглубь.

С точки зрения релятивизма Оппенгеймер и Снайдер тоже грубейшим образом ошибаются. Для двух наблюдателей, один из которых находится близко к поверхности тела, а второй удален от поверхности, скорость смещения вещества на поверхности коллапсирующего тела тоже не покажется столь уж различной, как это предполагают авторы. Как мы выяснили в пункте 2 данной работы, из представлений Эйнштейна следует, что для наблюдателей, находящихся в инерциальной системе отсчета в гравитирующем поле, скорость света неизменна, поскольку именно это значение Эйнштейн закладывает во все свои формулы. То, что он потом отрекается от своей постановки задачи, с точки зрения физики уже несущественно, поскольку сами формулы получены именно при условии неизменности скорости света с точки зрения инерциального наблюдателя.

Естественно, что при столь глубоком противоречии между реальностью и желанием авторов обусловить коллапс системы, они не смогли добиться согласования своих представлений даже в рамках откровенно нефизического представления метрики Шварцшильда, в чем они сами и признались: "Нам не удалось проинтегрировать эти уравнения (уравнения поля - авт.), не полагая давление равным нулю" [28, с. 355]. Но это нисколько не остановило Оппенгеймера и Снайдера в их стремлении любыми способами доказать коллапс. Следуют новые и новые модификации условий задачи. В конечном счете все вариации свелись у авторов к тем, которые удобны для достижения цели, но неудобны в силу несоответствия условий в коллапсирующей звезде, при которых рассматривается текущая задача: "Чтобы ответить на этот вопрос, мы найдем решение уравнений поля для того предельного случая тензора энергии-импульса, когда давление равно нулю (! - авт). В отсутствие давления уравнения поля не имеют статических решений, кроме как при обращении в нуль всех компонент . Полагая p = 0 , мы приходим к свободному гравитационному коллапсу вещества". И при этом же: "так как рассматриваются сопутствующие координаты, а давление равно нулю,

[там же, с. 356- 357].

Таким образом, из модифицированной постановки задачи следует, что в модели звезды давление внутри звезды должно быть равно нулю, тензор энергии- импульса тоже должен быть обнулен (в звезде отсутствуют какие-либо процессы и она не обладает никакой энергией), но при этом все же плотность вещества должна быть отличной от нуля, да еще и равномерно распределенной внутри объема звезды.

Возникает единственный вопрос: какое вообще отношение имеет эта с позволения сказать модель к реальным процессам? Не говоря уже о нестабильностях, перераспределении масс, взаимном влиянии вещества внутри звезды, термодинамических процессах, но даже в рамках геометризации релятивистских подходов? Безусловно, никакого. Но именно эти решения, отделенные от "обусловленностей", при которых они были выведены, возводятся релятивистами в ранг неоспоримых, строго обоснованных, да к тому же и наблюдаемых где-то и кем-то.