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Text File  |  1992-10-31  |  32KB  |  594 lines

  1.  
  2.                   FORWARD THINKING IN ASTRONOMY
  3.  
  4.      [A series of eight lectures specially prepared for Compu-
  5. Serve Information Systems (CIS), for presentation in ASTROFORUM. 
  6. Copyright 1990 by Tom Van Flandern of Washington, DC [CIS ID code
  7. 71107,2320].  Please seek the author's permission before
  8. reprinting more than two paragraphs.  If redistributed in
  9. electronic form, must include this statement of source and
  10. copyright.]
  11.  
  12. CHAPTER IV. RELATIVITY, AND THE PHYSICAL UNIVERSE
  13.  
  14.                             A. Waves
  15.  
  16.      One cannot study the nature of things for very long before
  17. an understanding of waves and their properties becomes an
  18. essential tool.  When substance is disturbed, individual
  19. particles may scatter or behave "randomly"; but the surrounding
  20. medium communicates the effects of the disturbance outward by
  21. means of organized motions of its own constituent particles. 
  22. These organized motions in a medium are called "waves".
  23.  
  24.      Waves are pulses, sometimes in the same direction as the
  25. wave motion (called "longitudinal" waves; e.g. sound waves in
  26. air); and sometimes perpendicular to the direction of the wave
  27. motion (called "transverse" waves; e.g. water waves, also light). 
  28. Dissimilar waves from different sources pass through one another
  29. without lasting effects -- i.e. they do not exhibit the property
  30. of collision, as particles do (although a barrier can be made to
  31. reflect them).
  32.  
  33.      When water is the medium of transmission, individual
  34. molecules of water merely move up and down as the wave passes;
  35. they do not themselves advance with the wave.  When air is the
  36. medium, individual molecules move at extremely high velocities,
  37. much faster than the wave itself, colliding with other molecules
  38. frequently.  The passing wave is merely a statistical tendency
  39. for the molecules to collide more frequently in certain locations
  40. ("condensations"), and less frequently in others
  41. ("rarefactions").  Information about the time and place of some
  42. source disturbance is transmitted by the wave, although the
  43. molecules comprising it do not themselves share that information. 
  44. The propagation velocity of the wave is a function of the density
  45. of the medium and the speed and mean distance between collisions
  46. of the individual particles comprising it.
  47.  
  48.      The hypothetical "sea of entitiararae have postulated in
  49. earlier discussions, pervading the entire universe, can likewise
  50. transmit information by means of waves -- information not shared
  51. by individual entities.  Although waves in this entity sea are
  52. not exactly analogous to any of the other kinds of waves we have
  53. mentioned, their behavior will bear many similaritias.  Since
  54. known waves such as light which can exist purely in this entity
  55. sea propagate with the speed of light, we conclude that this is a
  56. natural wave velocity of the medium.  By analogy with air,
  57. however, the velocitias of the individual particles are many
  58. orders of magnitude greater than the speed of light, c.
  59.  
  60.                       B. General Relativity
  61.  
  62.      In the case of a wave already traveling at the velocity c
  63. approaching a massive body, the gravitational force of the
  64. massive body tries to make the wave travel faster than c. 
  65. However the effect of the imbalance in the number of "gravitons"
  66. on the two sides of the approaching wave must be to shorten the
  67. wavelength of the wave (increasing its energy), since its
  68. velocity is not free to change.  We may apply this result
  69. immediately to light waves traveling away from a massive body. 
  70. The light will experience a "redshift" (an increase in
  71. wavelength, which represents a loss of energy), instead of a
  72. slowing in velocity.  This is the so-called "gravitational
  73. redshift" of light, one of the three tests of Einstein's General
  74. Relativity Theory.
  75.  
  76.      Now imagine that the light wave passes close by the massive
  77. body.  The same constraints apply, since the velocity of the wave
  78. cannot itself be either accelerated or decelerated by the massive
  79. body.  However the wave can be bent by "refraction" in exact
  80. analogy to what happens when a light wave passes from a thinner
  81. medium into a denser one.  It has been shown by many authors that
  82. the famous "light-bending" test of Einstein's General Relativity
  83. theory can be derived exactly in a model which assumes a flat
  84. space-time with refraction in a medium whose wave velocity is c. 
  85. It even gives correctly the time delay of radar waves in the
  86. solar system as a consequence of the slight slowing of the speed
  87. of light when traveling in a denser medium near a massive body. 
  88. We were already aware that light slows down when traveling in
  89. denser media, such as water.  Although this refraction analogy
  90. has been known almost since the General Relativity theory was
  91. first published, the "curved space-time" model has received wide
  92. acceptance over the "refraction" model for these phenomena
  93. because of the failure of experiments to detect the presence of a
  94. medium within which light propagates.  This has to do with the
  95. "Special Relativity" theory, which we will examine in a moment.
  96.  
  97.      The third test of General Relativity is the excess rotation
  98. of Mercury's elliptical orbit, which has been accurately
  99. verified.  This, too, may be seen as merely a consequence of the
  100. behavior of bodies becoming more "wave-like", including the
  101. bending of their paths by refraction rather than by acceleration
  102. as they approach the speed of light.  Specifically, the
  103. contraction of space and time, which are consequences of Special
  104. Relativity (to be discussed next), will result in a greater force
  105. from the Sun when Mercury is at perihelion (closest point to the
  106. Sun) than at aphelion (farthest from the Sun).  As is well known
  107. in Celestial Mechanics, applying a radial perturbation to an
  108. orbit which augments the central force at perihelion, and
  109. decrements it at aphelion, has the effect of rotating the
  110. direction of perihelion in the forward direction.
  111.  
  112.                       C. Special Relativity
  113.  
  114.      Why do clocks slow down when the speed of a body approaches
  115. the speed of light?  Clocks, change, aging, and all measurements
  116. of time ultimately depend upon the structure of the matter they
  117. are made out of.  To focus on just one aspect of this, consider
  118. the revolution of electrons around atomic nuclei.  Suppose every
  119. electron in every orbit around every atom took twice as long to
  120. complete a revolution (or any motion).  Then clocks, aging, and
  121. indeed time itself for observers made of such "slow atoms" would
  122. slow to half the usual rate.
  123.  
  124.      A reason that electrons might "slow down" while moving at
  125. high velocities is that it takes longer for them to complete a
  126. revolution when their atoms are moving near the speed of light
  127. than when their atoms are stationary.  This is true of any body
  128. traveling in a moving medium.
  129.  
  130. ********  Consider a canoe moving upstream and back downstream to
  131. its starting point against a current.  Show that the faster the
  132. current, the longer the round trip takes.
  133.  
  134.      The essence of Special Relativity is that all motion is
  135. relative.  It is supposed that there is no measurement which can
  136. decide that one body is "really moving" and another is not, since
  137. the opposite point of view is equally valid.  The theory then
  138. goes on to propose that moving bodies undergo an apparent
  139. contraction of space and time, as seen from a stationary frame:
  140. distances seem to be compressed in the direction of motion of the
  141. body, and clocks traveling with the body seem to tick more
  142. slowly.
  143.  
  144.      Although the contraction of space and time is negligible at
  145. ordinary velocities, it becomes indefinitely great as the
  146. velocity of the observer approaches c.  This is often dramatized
  147. with an example of two newly-born twins.  It is supposed that one
  148. of the twins remains on Earth, while the other is placed on a
  149. spacecraft moving toward a nearby star (Alpha Centauri) with a
  150. speed of 99% of the speed of light, c.  We further suppose that
  151. the nearby star is about four lightyears away, so that the one
  152. way journey takes just a little over four years, as measured by
  153. Earth clocks.  We then imagine that the traveling twin turns
  154. around and returns to Earth.  According to Special Relativity
  155. theory, the twin who stayed on Earth will be over eight years old
  156. when the two are re-united; whereas the traveling twin will have
  157. aged only a little over one year, and will still be a baby,
  158. because of slowing of the rate of progress of time for any body
  159. traveling with a velocity of 99% of c.  Traveling atomic clocks
  160. have been successful in showing that such effects really do
  161. occur, and that traveling bodies age more slowly.
  162.  
  163.      We have always known that we could use the average position
  164. and velocity of all bodies in a given vicinity as a reference
  165. frame for both position and motion.  And if some velocity greatly
  166. exceeds the motion of any individual body in the vicinity, such a
  167. velocity is both detectable and has physical consequences.  Only
  168. in that sense can it be called an "absolute" velocity.  In the
  169. universe as a whole, there would be asymmetries in the amount of
  170. visible matter in the forward and aft directions; and the cosmic
  171. microwave background radiation would be red-shifted in the
  172. direction of motion and blue-shifted in the opposite direction. 
  173. These likewise enable us to detect a sort of "absolute" motion,
  174. but only in a statistical sense.
  175.  
  176.      With these concepts in mind, let us examine by analogy
  177. exactly how and why space and time contract in our model as
  178. velocities approach the speed of light; and most importantly, how
  179. it is possible for substance to travel faster than the speed of
  180. light without violating Special Relativity, and without moving
  181. backwards in time, thereby violating causality.  ["Violating
  182. causality" from traveling backwards in time means, for example,
  183. preventing your own grandfather from being born.  Since you would
  184. then never come to exist, you couldn't do what you just did.]
  185.  
  186.                      D. The "Sound" Analogy
  187.  
  188.      Consider an alternate universe containing "atoms" of
  189. unspecified size and mass, each consisting of a "nucleus"
  190. exerting some attractive force, and "electrons" in orbit around
  191. that nucleus, similar to the Bohr model for the Hydrogen atom. 
  192. Now let the universe be filled with a continuous medium having
  193. the properties of air, and let the electrons of our hypothetical
  194. atom propagate through this medium in their orbits around their
  195. nucleus just as sound propagates through air.  Let the Bohr
  196. radius of an imitation "Hydrogen atom" in this universe provide
  197. the unit of length; and let the elapsed interval needed for the
  198. corresponding electron to circle its nucleus provide a unit of
  199. time in this universe.
  200.  
  201.      The essential difference between this model and the real
  202. universe is that all motion in this model is via wave propagation
  203. through a medium in which the limiting propagation velocity is
  204. the speed of sound.  We will find the implications of this
  205. variation familiar.
  206.  
  207.      Suppose that an airplane composed of these alternate atoms
  208. flies through the air-like medium (assuming no gravity) by means
  209. of propellers.  Since its means of propulsion is by pushing
  210. against the medium (rather than action-reaction, as in jets or
  211. rockets), the speed of the airplane is limited to the speed of
  212. sound.  (The speed of sound is the maximum speed at which waves
  213. or pressure can propagate in a medium.)  As ever more energy is
  214. applied to make the propellers spin faster, the airplane's speed
  215. will approach the speed of sound ever closer; but it can never
  216. quite reach it, except with infinite energy and infinite
  217. propeller speed.
  218.      To a physicist in this alternate universe, it appears as if
  219. the airplane's inertial mass is increasing as its velocity
  220. increases.  The airplane seems to resist further acceleration as
  221. the energy applied approaches infinity because the airplane's
  222. inertial mass seems to approach infinity.  This is PRECISELY
  223. analogous to the way in which the inertial mass of a body in the
  224. real universe seems to approach infinity as its velocity
  225. approaches the speed of light.
  226.  
  227.      As the airplane's velocity approaches the speed of sound,
  228. the sound waves emanating from it in the direction of motion get
  229. bunched up closer and closer together, because their velocity
  230. relative to the airplane gets less and less.  For precisely the
  231. same reason, the orbits of the electrons in the airplane get
  232. compressed in the direction of motion, because they, too,
  233. propagate like sound waves in our special universe.  But since
  234. the dimensions of the electron orbits provide the unit of length
  235. in this universe, a physicist in this universe would conclude
  236. that distances contract in the direction of motion as bodies
  237. approach the speed of sound.  Indeed, he would derive precisely
  238. the well-known "Lorentz contraction" formula to represent the
  239. amount of this contraction.  In the real universe, distances seem
  240. to be contracted in the direction of motion in accord with the
  241. Lorentz formula as bodies approach the speed of light.
  242.  
  243.      Moreover, if the matter is judged by a stationary observer,
  244. the electrons will take more time to complete their orbits,
  245. because the round trip time for any particle moving upstream and
  246. downstream in a moving current is greater than the round trip
  247. time in a stationary medium.  This "time dilation" for the moving
  248. electrons of the airplane also follows the Lorentz formula,
  249. because the revolution time for the electron approaches infinity
  250. as the velocity of the airplane approaches the speed of sound. 
  251. In the real universe, the clocks of moving observers seem to slow
  252. down with respect to those of stationary observers as their
  253. relative velocity approaches the speed of light.
  254.  
  255.      The contractions of the units of length and time are exactly
  256. analogous in the alternate universe with respect to the speed of
  257. sound, to what they are in the real universe with respect to the
  258. speed of light.  So it follows that all observers in the
  259. alternate universe performing "Michelson-Morley" experiments, or
  260. trying to measure the speed of sound, will get the same constant
  261. answer regardless of their state of motion with respect to the
  262. air medium, just as that happens for light in the real universe. 
  263. In fact, all experiments performed in the two universes would be
  264. analogous.  Even a moving biological twin being made of such
  265. hypothetical "sound" atoms would age more slowly than his non-
  266. moving identical brother, because the "sound" atoms of which he
  267. is comprised slow down in all respects.
  268.  
  269.                           E. Causality
  270.  
  271.      Now because the situation is reciprocal for "moving" and
  272. "stationary" observers (i.e. each "sees" the clocks of the other
  273. slow down and distances contract, but via waves traveling at the
  274. speed of sound, not light), it has been concluded that no
  275. experiment can tell which observer is really moving and which is
  276. stationary.  But we have just described how the same experimental
  277. results may be achieved within a medium which provides a
  278. "preferred" reference frame.  So the conclusion that "no
  279. experiment can tell ..." is incorrect.  It is possible in
  280. principle to measure the average motion of all air molecules in a
  281. given volume, and to adopt that average as a standard of rest. 
  282. Of course there might be a "breeze" blowing through our entire
  283. adopted volume, so that it does not provide an "absolute"
  284. standard of rest for the alternate universe.  But it would
  285. provide a preferred frame for any volume of arbitrary size.  In
  286. the real universe, we propose to make the same remark about the
  287. sea of agents, the presumed medium for the propagation of light. 
  288. Any experiment which could measure its statistical properties
  289. could determine a preferred frame.
  290.  
  291.      There is one more important point to consider.  In the real
  292. universe it is concluded that faster-than-light communications
  293. would violate causality because they would propagate backwards in
  294. time.  In our alternate universe we may see a similar line of
  295. reasoning if all communications were limited to the speed of
  296. sound.  The fact that atoms and clocks would slow down as they
  297. approached the speed of sound, and that the electrons would
  298. reverse direction if the speed of sound were exceeded, does not
  299. alter the forward flow of "meta time" as kept by clocks fixed in
  300. the preferred frame.  Indeed, the phenomenon of "slowed time" may
  301. be seen as a consequence of using imperfect clocks which depend
  302. upon the speed of propagation of waves through a medium.  An
  303. observer could choose to use "meta-clocks" which do not depend
  304. upon the speed of sound or the properties of the medium they
  305. reside in.  Against such meta-clocks the observer could measure
  306. the slowing of his own imperfect clocks and of his own biological
  307. processes as his velocity increased.
  308.  
  309.      If a physicist in the alternate universe could devise a way
  310. to construct an enclosure out of matter from our real universe,
  311. it would not be subject to the speed of sound limitations in his
  312. universe.  Such an enclosure could fly through his air medium at
  313. any speed whatever, shielding occupants within (still composed of
  314. "sound" atoms) from experiencing space and time contractions.  By
  315. analogy, if real physicists could find a way to construct an
  316. enclosure out of substance which was not subject to the
  317. limitations of ordinary matter (all electromagnetic forces
  318. propagate at the speed of light), then they too could move
  319. through the universe faster than light without suffering space-
  320. time contractions -- or violating causality!
  321.  
  322.      If the reader accepts this analogy, then we have
  323. demonstrated that wondrous things are possible.  Although it may
  324. be that our starting point is incorrect, nonetheless if it is
  325. not, then faster-than-light travel is possible.  And if there
  326. truly is a "sea of entities", then there will be no such thing as
  327. "black holes" in the usual sense, nor singularitias in nature. 
  328. Dense masses will be capable of shielding some of the matter in
  329. their interiors from acting on the external universe (a violation
  330. of the "Universal" Law of Gravitation), which would prevent
  331. escape velocities for such dense masses from ever reaching or
  332. exceeding the speed of light.  There may come a day when we
  333. master the utilization of the entities through which light
  334. propagates, using them for communications as easily as we have
  335. now mastered the use of light itself.
  336.  
  337.                     F. The Big Bang Universe
  338.  
  339.      Our examination of the large scale structure of the universe
  340. would not be complete without adding some obvious corollaries of
  341. the assumption that it is infinite in extent, time, and scale. 
  342. At SOME level of scale, whether that be "super-bubble-clusters"
  343. or well beyond, the structure may become non-uniform in the
  344. extreme.  It may appear at first that there are limits to the
  345. matter in the universe; but we will eventually discover that
  346. other such super-super structures exist at vast distances.  It
  347. will be analogous to finding the limits of stars within our own
  348. galaxies, later to discover that there are entire other galaxies
  349. at vast distances beyond ours.
  350.  
  351.      Related problems for the Big Bang theory are that the
  352. distribution of matter on the largest scales is supposed to be
  353. uniform; and the highest redshift galaxies should consist of only
  354. very young stars.  The highest redshift quasar to date, 4.73, has
  355. an ordinary spectrum, implying roughly the same materials and
  356. evolution as later galaxies.  And the smoothness of the cosmic
  357. background radiation ("the heat left over from the creation of
  358. the universe") contrasts with the lumpiness of matter in
  359. galaxies, clusters, super-clusters, and bubbles.
  360.  
  361.      If the universe is infinite in extent, duration, and mass,
  362. how can such an idea be reconciled with the Big Bang theory, or
  363. with the observed "expansion of the universe", or with the
  364. universe's "observed" age?
  365.  
  366.      All of modern cosmology is based ultimately upon a very
  367. small number of observed facts, the chief of which is that the
  368. further away a galaxy is, the more its light is redshifted.  For
  369. lack of any better explanation, the redshift of galaxies has been
  370. assumed to be due to a velocity of recession.  Hence, the further
  371. away a galaxy is, the faster it is receding from us (and from all
  372. other galaxies).  A traceback of these fleeing galaxies with
  373. their "observed velocities" tells us the "age of the universe" --
  374. the time when this expansion began.  The theory which explains
  375. the beginning of the expansion of the universe in an explosive
  376. event is called the Big Bang theory.
  377.  
  378.      We also observe a cosmic microwave background radiation
  379. nearly uniformly around the sky, with a peak temperature of 2.78
  380. degrees Kelvin, which is interpreted as the remnants of the
  381. "fireball" from the Big Bang explosion.
  382.  
  383.      A third observation useful to cosmologists is that, if
  384. redshift (z, the ratio of cosmological wavelength to local
  385. wavelength for known spectral features) is interpreted as a
  386. velocity indicator, and if velocity is a distance indicator, then
  387. the space density of radio galaxies increases at one goes further
  388. out into the universe.
  389.  
  390.      The redshifts and the microwave background radiation are
  391. observed facts.  It is easy to forget that their interpretation
  392. as velocities and fireball remnants, respectively, is theory. 
  393. There is nothing compelling about these interpretations; they
  394. were merely the best available explanations at the time they were
  395. thought of.  We must continually evaluate whether or not these
  396. theories continue to be of value (i.e. make useful predictions),
  397. and whether they continue to be supported by newer observational
  398. data.
  399.  
  400.      Arp's book, "Quasars, Redshifts, and Controversies", offers
  401. compelling evidence from many different sources that at least
  402. some galactic and quasar redshifts are not due to velocity.  But
  403. if some are not, then we must question whether any large
  404. redshifts are due exclusively to velocity.  Indeed, we must
  405. question whether it is reasonable to continue assuming that the
  406. universe is expanding at all.  Even if Arp were wrong about all
  407. of the evidence he presents, it would still be reasonable to
  408. question the velocity interpretation of redshifts.  There is,
  409. after all, next to nothing in the way of evidence that the
  410. redshifts ARE due to velocities.  It is merely the case that
  411. objections have been raised to all other possibilitias proposed
  412. to date.
  413.  
  414.                    G. The Weak Light Universe
  415.  
  416.      It has been proposed by many authors that redshifts of
  417. distant objects may be in part due to a loss of energy of photons
  418. which have traveled very great distances.  The objections to this
  419. idea, called the "tired light" theory, are twofold:  (1) If the
  420. energy losses are due to interaction with particles in space, the
  421. resulting "scattering" effect on the photons would prevent images
  422. of distant objects from being sharp in our telescopes.  (2) Type
  423. I supernovas from extragalactic sources have their lightcurves
  424. stretched out in time as expected if the galaxies are truly
  425. receding from us at their redshift velocities, but not as
  426. expected if their relative velocities are much lower.
  427.  
  428.      However we can readily visualize that a sea of gravitons
  429. traveling many orders of magnitude faster than light would not
  430. necessarily be subject to these objections, because the energy
  431. losses would be slow, gradual, and continuous.  Let us describe
  432. this new variation of the "tired light" theory by the
  433. description: the "weak light" model for cosmological redshifts. 
  434. It has the immediate advantage that the same mechanism, the
  435. cumulative energy loss effect of the passage of photons through
  436. gravitational fields, could also explain anomalous redshifts for
  437. seemingly nearby quasars, since quasars are also associated with
  438. intense gravitational fields.
  439.  
  440.      More specifically, in the Weak Light model, we propose that
  441. the redshift of starlight from distant galaxies is produced by
  442. the same mechanism as that which produces gravitational
  443. redshifts.  But it is the continuous background of a sea of
  444. gravitons which serves as a medium for light to propagate in, as
  445. well as giving rise to the force we call gravity in the vicinity
  446. of masses, which produces the redshift.  So the properties of the
  447. Weak Light redshift include propagation delay, just as is true of
  448. gravitational redshifts, or of any wave propagating through a
  449. medium (i.e. refraction slows propagation).
  450.  
  451.      Indeed, in an infinite universe, there must be some such
  452. loss of energy by photons, forcing them out of the range of
  453. visible light.  If there were not, then Olbers' Paradox would
  454. come into play: in an infinite universe, a line drawn in any
  455. direction would eventually intersect a star from which photons
  456. are emerging; hence the sky would be everywhere bright.  The
  457. shift of photons out of the visible range through this
  458. "frictional" energy loss with the graviton sea can explain why
  459. the sky is dark; and it causes a redshift of the light of
  460. galaxies even without any expansion of the universe!
  461.  
  462.      It will eventually be possible to distinguish between the
  463. two possible causes of redshift: high velocity, in the Big Bang
  464. theory; or energy loss by passage through a refracting medium, in
  465. the Weak Light model.  In the Big Bang theory, matter does not
  466. form into galaxies for about a billion years after the
  467. originating explosion, so there is a maximum possible redshift
  468. for the youngest galaxies we can ever observe.  This maximum
  469. should occur at redshifts of about 50 or so.  At longer
  470. wavelengths there should be few photons from the relatively cold
  471. gas which has not had time to form into stars and galaxies. 
  472. Finally, the background spectral feature in the microwave region
  473. is the fireball remnant, with nothing observable except neutrinos
  474. expected beyond that.
  475.  
  476.      In the Weak Light model, there will be no such limit to the
  477. redshift of ordinary galaxies, which will be ever more abundant
  478. as one observes fainter and fainter, perhaps without limit. 
  479. Galaxies with redshifts of 100 will eventually be found, then
  480. 1000, etc.
  481.  
  482.                H. The Microwave Blackbody Spectrum
  483.  
  484.      The spectrum of the cosmic microwave radiation has been
  485. determined to be quite close to that of a "blackbody", which is a
  486. type of spectrum requiring a fairly narrow source, such as the
  487. "surface" of a fireball remnant.  So if the microwave radiation
  488. is indeed "background", i.e. coming from beyond the remotest
  489. galaxies, then it surely is what the Big Bang theoreticians have
  490. hypothesized: the remnant of a gigantic explosion involving much
  491. or all of the visible universe.
  492.  
  493.      But there is another possibility.  Really, any fireball
  494. remnant which surrounds us would produce almost exactly the same
  495. type of spectrum.  For example, if a supernova in our part of the
  496. galaxy exploded in the past, its fireball would eventually
  497. encompass us.  Once inside of it, we would see a blackbody
  498. spectrum coming uniformly from all directions on the sky, which
  499. would inevitably cool to 2.78 degrees Kelvin at some time in its
  500. history.  We would be virtually unable to tell the difference.
  501.  
  502.      The reason for the uniform appearance for an observer not
  503. near the center of the remnant may need some explanation.  It is
  504. well known in physics that any inverse square field emanating
  505. from a spherical shell will produce a uniform effect everywhere
  506. inside the shell.  (For example, the gravitational potential
  507. inside of a massive spherical shell is constant.)  To see why,
  508. consider the radiation into a certain solid angle arriving at an
  509. observer at some distance inside the shell.  The flux seen by the
  510. observer will vary inversely with the square of the distance; but
  511. the area of the shell emitting into that solid angle will
  512. increase with distance squared.  The two effects exactly
  513. compensate, keeping the flux at the observer constant regardless
  514. of the distance to the shell wall.  It follows that observers
  515. inside a fireball remnant would continue to be irradiated by it
  516. at some constant flux level no matter how large the fireball
  517. expanded, but for the fact that the fireball cools and gradually
  518. emits less flux with time.
  519.  
  520.      The distance of the microwave radiation is difficult to
  521. determine.  But perhaps our new "COsmic Background Explorer"
  522. (COBE) satellite will find some evidence in mapping the microwave
  523. emissions from over the entire sky.  For example, gravitational
  524. lensing effects might tend to brighten a background source in
  525. that direction.  So if COBE sky maps trace outlines of bubbles
  526. and walls and other large scale features of the universe, the
  527. source must be more distant than those.  On the other hand, if
  528. the maps have asymmetries similar to our own galaxy, that would
  529. argue strongly for a source related to our galaxy.
  530.  
  531.      Another good test of cosmologies is provided by the radio
  532. galaxies, whose space density seems to increase with distance. 
  533. In the Weak Light model, distance is proportional to redshift,
  534. not to velocity.  For example, at redshift z = 1, velocity = 0.6
  535. c, and the distance is about 9 billion light years in the Big
  536. Bang theory; but the distance would be 15 billion light years
  537. (the Hubble radius) in the Weak Light model, which implies nearly
  538. five times the volume of space out to that distance.  There is
  539. more volume in the Weak Light model corresponding to any given
  540. redshift, so the inferred densitias are less.
  541.  
  542.      As soon as we can observe and count the number of galaxies
  543. at large redshifts, we will be immediately able to distinguish
  544. between the two theories.  We do have to be careful, though, that
  545. we use only cosmological redshifts in making such a comparison. 
  546. Much evidence has accumulated in recent years that many quasars
  547. are not at the distances indicated by their redshifts.  For
  548. example, many high-redshift quasars are associated with low-
  549. redshift galaxies.
  550.  
  551.      If the Weak Light model does not seem probable to the
  552. reader, he should at least appreciate how amazingly fragile is
  553. all of modern cosmological theory, based as it is on an
  554. assumption (that redshifts are due to velocities) whose rationale
  555. has since been severely undercut (some redshifts apparently are
  556. not due to velocities).
  557.  
  558.      The Big Bang theory, the physical limitation of the speed of
  559. light, the existence of "black holes" -- three fundamental tenets
  560. of present day cosmological research.  There are reasons to
  561. believe that none of them is correct as customarily interpreted. 
  562. We have also examined an alternative model which, at worst, has a
  563. comparable number of objections to it as the Big Bang theory, and
  564. perhaps fewer.  But this model is deductive, not inductive.  So
  565. it can be invalidated only by faulty reasoning or an incorrect
  566. starting point or assumptions.  If it explains existing
  567. observations, provides insight and understanding, and predicts
  568. new things not previously known, I argue that is sufficient for
  569. it to be worthy of consideration AS A HYPOTHESIS in the field of
  570. astronomy.
  571.  
  572.      It should not be ignored that the model we have presented
  573. also offers an explanation of the how and why of the fundamental
  574. behavior of large scale processes in the universe, all in a
  575. single, coherent model.  Separate AD HOC explanations are needed
  576. for many phenomena in the conventional models.
  577.  
  578. ********  Clearly the same model could be extended to small scale
  579. phenomena as well.  For example, why do photons and electrons
  580. behave as if they are particles when observed individually, and
  581. waves when observed collectively?  The model suggests that they
  582. are pure transverse waves in a continuum; and that, when they
  583. encounter other substance, they THEN give the appearance of being
  584. particles.  But that may be an illusion produced by interaction
  585. with the substance they encounter.  The model provides such a new
  586. view of phenomena that all of quantum physics must be re-thought
  587. in this light.  Since quantum physics already has reality
  588. paradoxes, a new way of interpreting its phenomena is at least
  589. timely, even if beyond the scope of this on-line course.
  590.  
  591.  
  592. Downloaded From P-80 Systems 304-744-2253
  593.  
  594.