Горбачев В.В. Концепция современного естествознания

Подождите немного. Документ загружается.

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

101

множественности миров, неоднократно обсуждались на всех этапах человеческого

общества. Например, Анаксагор выступил с идеей о гомеометриях, каждая из которых

содержит в себе все свойства Вселенной. Другой пример признания множественности

миров дает нам Джордано Бруно, сожженный, как известно, инквизицией за эту идею.

В современном естествознании к этой идее приводит ОТО, одним из выводов которой

является представление, что наш мир снаружи может выглядеть, как микрочастица. Такие

объекты наш соотечественник А. А. Марков назвал фридмонами. Дальнейшее развитие

идей о множественности миров привело к пониманию, что Земля находится не в центре

Солнечной системы. X. Шекли показал, что и Солнце находится не в центре Галактики, а

вблизи ее края. Хаббл и другие исследователи установили, что наша Галактика не только

не является центром Вселенной, но и более того — у нашей Вселенной вообще нет

пространственного центра — все ее точки эквивалентны. Совсем недавно мы стали

понимать, что состоим не из основной материи Вселенной. А расширение Вселенной на

ранних стадиях означает, что наша Вселенная не единственный из раздувшихся

«шариков», а существуют другие Домены — Вселенные, разделенные

162

подвижными границами. (Вспомним пример с воздушными шариками!)

Космомикрофизика показывает необходимость одновременного выполнения

некоторых условий относительно мировых констант:

Это само по себе в обычном понимании довольно противоречиво. Если изобразить на

плоскости Χ,Υ, где и

, эти неравенства графически, то получается, что

этим неравенствам удовлетворяют две области (рис. 6.5), соответствующие

устойчивым структурам Вселенных. В области 1 образование сложных структур и жизни

невозможно, так как минимальная масса в ней порядка массы протона (т ~ 10

-5

г). В

области 2 будут выполняться условия для существования нашей Вселенной. В области 3

значения фундаментальных констант отличны от наших, но там тоже могут возникать

сложные структуры. Однако зоны, где соблюдаются приведенные условия,

соответствующие возникновению и наличию жизни, занимают предположительно

незначительную часть области 3.

Рис. 6.5. Схематическое изображение областей, соответствующих

устойчивым областям Вселенной.

163

6.6.2. Иерархичность структуры Вселенной

Заметим также, что фундаментальные константы играют важную роль в построении

масштабов нашего мира. Они позволяют дать некую иерархическую картину структуры

Вселенной. Это можно пояснить графически представлениями изменения размеров тел и

расстояний, а также их масс (рис. 6.6 и 6.7). Действительно, наиболее естественными и

наглядными квалификационными признаками являются размер объекта и его масса.

Выделяют микромир с характерными размерами меньше, чем 10

-8

м (элементарные

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

102

частицы, ядра, атомы, молекулы), макромир (макромолекулы, кристаллы жидкости, газы,

живые организмы, человек, объекты техники, т.е. макротела) и мегамир (планеты, звезды,

галактики). Понятно, что границы микро- и макромира подвижны, и не существует

отдельного микромира и отдельного макромира. Естественно, что макрообъекты и

мегаобъекты, построены из микрообъектов и в основе макро- и мегаявлений лежат

микроявления. Это наглядно видно на примере построения Вселенной из

взаимодействующих элементарных частиц в рамках космомикрофизики. На самом деле

мы должны понимать, что речь идет лишь о различных уровнях рассмотрения вещества.

Микро-, макро- и мегаразмеры объектов соотносятся друг с другом как макро/микро ~

мега/макро. В классической физике отсутствовал объективный критерий отличия макро-

от микрообъекта. Это отличие ввел М. Планк: если для рассматриваемого объекта

минимальным воздействием (квант действия) на него можно пренебречь, то это

макрообъекты, если нельзя — это микрообъект.

Кварки «являются» составной частью протонов и нейтронов, затем из них образуются

ядра атомов. Атомы объединяются в молекулы. Если двигаться дальше по шкале

размеров тел, то далее следуют обычные макротела, планеты и их системы, звездные

скопления галактик и метагалактик, т.е. можно представить переход от микро-, макро- и

мега- как в размерах, так и моделях физических процессов. Фундаментальные мировые

константы определяют масштабы иерархической структуры материи нашего мира.

Очевидно, что сравнительно небольшое их изменение и должно приводить к

формированию качественно иного мира, в котором стало бы невозможным образование

ныне существующих микро-, макро- и мегаструктур и в целом высокоорганизо-

164

Рис. 6.6. Масштабы Вселенной

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

103

Рис. 6.7. Масштабы микромира

165

ванных форм живой материи. Имеющая место «подгонка» мировых констант, т.е.

определенные их значения и взаимоотношения между ними, по существу, и обеспечивает

структурную устойчивость нашей Вселенной. Поэтому проблема, казалось бы,

абстрактных мировых констант имеет глобальное мировоззренческое значение.

Антропный принцип требует также, чтобы средняя плотность вещества Вселенной ρ

ср

была бы близка к критической ρ

кр

, так как при ρ

ср

<< ρ

кр

следует, что время

существования нашего мира было бы настолько мало, что за это время жизнь не могла бы

возникнуть.

Однако современная наука не дает однозначного ответа, какое из этих отношений

между ρ

кр

и ρ

ср

справедливо, поскольку часть вещества находится в «невидимом»

состоянии. Оценка же дает близкие значения ρ

кр

≈ 10

-29

г/см

, ρ

ср

≈ 10

-30

г/см

, откуда

следует, что уже в рамках ньютоновской механики следует возможность нестационарной

или, как мы уже знаем, пульсирующей Вселенной. Из таких вариантов эволюции

Вселенной можно сделать следующие выводы: из термодинамических соображений

следует, что Вселенную в целом можно рассматривать как открытую систему, в которой

происходят необратимые и неравновесные процессы. Тогда ρ

кр

> ρ

ср

Во всяком случае, ρ

ср

и ρ

кр

близки по своим значениям, и, следовательно, антропный принцип выполняется.

Заметим также, что радиус R не должен быть больше критического R

кр

= 2Gm/c

поскольку в нашем миропонимании и признании ОТО скорость разбегания Галактик не

должна превышать скорость света (ν < с). Показано, что при ρ

кр

≈ ρ

ср

пространство может

считаться псевдоевклидовым и число пространственных измерений опять же сводится к

трем. Это вообще не удивительно, так как модель развита в рамках теории Ньютона.

Заметим еще один интересный результат, полученный в 20-х годах П. Эренфестом

(1880—1933): при четном числе пространственных координат не должно существовать

замкнутых орбит планет и невозможна передача информации путем волн, что может

служить дополнительным свидетельством в пользу трехмерности пространства и

правильности антропного принципа.

166

6.7. Антивещество во Вселенной и антигалактики

Поскольку элементарные частицы имеют свои античастицы, т.е. наблюдается некая

симметрия, то возникает вопрос, важный для космологии: если во Вселенной есть

вещество, то может ли там быть и антивещество? А исходя из тех же принципов

симметрии вопрос можно поставить и так: не следует ли предположить, что вещество и

антивещество встречаются во Вселенной в равных количествах, т.е. может быть, есть и

антизвезды, и антигалактики? Как можно отличить антизвезду от звезды? Казалось бы,

легко: атомы антиводорода испускают антифотоны, и если мы их обнаружим, то

фиксируем тем самым антивещество, их излучающее. Фотон тождествен своей

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

104

античастице — антифотону, и не существует различия между фотонами, излучаемыми

атомами водорода и атомами антиводорода. Поэтому электромагитными измерениями

нельзя отличить вещество от антивещества.

Можно попробовать оценить количество антивещества во Вселенной по энергии

аннигиляции при столкновении атомов и антиатомов. Часть этой энергии аннигиляции

уносят из Галактики фотоны и нейтрино, а другая часть (электроны и позитроны)

удерживается магнитными полями и остается в ней. Эти частицы, сталкиваясь в

дальнейшем с атомами или антиатомами, передают свою энергию межзвездному газу. По

оценке средней плотности энергии в межзвездном пространстве Галактики можно

получить верхний предел концентрации антивещества в межзвездном газе. Он оказался

равным крайне малой величине порядка 10

-7

см

-3

Если бы удалось обнаружить хотя бы одно ядро антигелия, а еще лучше —

антиуглерода, то это бы стало серьезным подтверждением гипотезы о существовании

антимира. Однако вероятность возникновения антигелия за счет столкновения протонов

космических лучей с веществом межзвездного газа пренебрежительно мала, меньше 10

-11

В то же время если существуют антизвезды, то в них антиводород должен превращаться

в антигелий, а затем а антиуглерод. К настоящему времени антиядер пока не

зарегистрировано, хотя с большой уверенностью отрицать их присутствие в космическом

газе нельзя.

Так как доля антивещества в межзвездном газе не может превышать 10

-7

см

-3

, то

звезды нашей Галактики состоят преиму-

167

щественно (а скорее всего, исключительно) из обычного вещества. К такому же

выводу приводит и оценочный расчет отношения числа нуклонов к числу антинуклонов.

Оно оказалось равным 10

—10

. Последний результат получил название барионной

асимметрии Вселенной. Из этих оценочных расчетов следует очень важный вывод, что в

целом Вселенная изначально с момента БВ была асимметрична, что весьма существенно

для физики возникающего и живого. Если же антигалактики предположительно

существуют, то должен существовать механизм разделения вещества и антивещества в

момент БВ, иначе они просто аннигилируют. Такой механизм пока нам не известен.

На основе последних данных показана возможность существования в нашей

Вселенной областей размером порядка 30 кПк, содержащих звездные скопления из

антиматерии.

Аннигиляция — это единственный процесс, в котором исчезают обе начальные

частицы и вся их масса полностью переходит, например, в энергию излучения. Никакая

другая реакция, используемая в энергетике, таким свойством не обладает. И при делении

урана, и в процессах термоядерного синтеза в энергию превращается лишь небольшая

часть массы покоя частиц, участвующих в реакции. Расчет энергии, выделяющейся на 1 г

топлива, показывает, что аннигиляция вещества и антивещества дает 10

Дж, деление

урана 10

Дж, сжигание угля 2,9 · 10

Дж. Поэтому аннигиляция антивещества с

веществом дает в тысячу раз больше энергии, чем при делении такого же количества

урана.

Если бы в нашем распоряжении была небольшая планета из антивещества и если бы

умели извлечь эту энергию аннигиляции и перевести ее в электрическую, то все

проблемы с энергетическим кризисом сразу отпали. Тогда для обеспечения Земли

годовым запасом электроэнергии надо отколоть от такой антипланеты и подвергнуть

аннигиляции кусок антивещества массой всего лишь 1000 кг. Сравните эти 1000 кг с

сотнями миллионов тонн угля и нефти, которые добывают ежегодно, чтобы решить ту же

самую задачу! Кроме того, антивещество было бы идеальным топливом еще и потому,

что оно не загрязняло бы так окружающую среду, как нынешняя энергетика. Однако

после аннигиляции в конечном счете остаются только γ кванты с высокой проникающей

способностью.

168

6.8. Механизм образования и эволюции звезд

Рассмотрим теперь механизм зарождения и развития звезд, а также в связи с этим

классификацию звезд и методы их наблюдения. Согласно гамовской модели БВ все

элементы Вселенной образовались в результате термоядерных реакций. При

гравитационной конденсации звезды из облака межзвездных газа и пыли высвобождается

потенциальная энергия. Часть этой энергии расходуется на излучение, а остальная часть

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

105

преобразуется в кинетическую энергию конденсирующихся атомов, что повышает

температуру звезды. При температурах Т~ 10

К и плотности ~100 г/см

начинаются

термоядерные реакции, которые могут идти в зависимости от первоначального состава

межзвездной пыли и звезд по двум схемам, или цепочкам. Большинство звезд состоит в

основном из водорода (60 — 90% по массе), гелия (10 — 40%) и тяжелых элементов (0,1

— 3%). Звезды, в состав которых входят кроме водорода и гелия тяжелые элементы,

выброшенные при вспышках так называемых новых или взрывах сверхновых звезд,

называются звездами населения I.

Новыми звезды называются так потому, что в древности полагали, что это

действительно новые звезды и до взрыва их нельзя было видеть. На самом деле в

некоторых звездах возникают неустойчивости, происходит извержение вещества в

пространство, и светимость ее резко увеличивается. Частота извержений изменяется от

нескольких месяцев до лет. У остальных звезд извержения бывают примерно раз в 1000

лет. Сверхновые звезды фактически связаны со взрывом массивной звезды, что бывает

один раз в несколько столетий. Сейчас за 10 веков обнаружено 7 сверхновых звезд.

Интенсивность излучения сверхновых звезд в 10

раз больше, чем у новых. Наше Солнце

с 74% Н, 24% Не и 2% тяжелых элементов есть обычная звезда населения I. Звезды

населения II образовались из первичного водорода и гелия и в основном содержат

гораздо меньше остаточного материала других звезд. Они содержат много водорода, мало

гелия и очень мало тяжелых элементов.

6.8.1. Протон-протонный цикл

В первой термоядерной реакции, происходящей при конденсации из межзвездной

пыли, участвует лишь водород. При достижении указанных температур и плотностей газа

происходит

169

реакция слияния (присоединения) двух протонов в результате слабых

взаимодействий:

Ή +

Н ->

D + е

+ v

где

D — ядро дейтерия, е

— позитрон, v

— электронное нейтрино.

Заметим, что мог бы образоваться изотоп

Не, но его в природе не обнаружено. Как

только в результате данной реакции образуется

D, начинаются еще две дополнительные

реакции — первая:

D +

Н ->

Не + γ,

и за ней вторая с участием двух ядер

Не:

Не +

Не -> 2

Н +

Не.

Конечным результатом этой последовательности реакций, которая называется протон-

протонной цепочкой или водородным циклом, является превращение четырех атомов

водорода в одно ядро гелия (рис. 6.8).

Полная энергия, выделяющаяся при такой реакции, составляет 26,76 МэВ. Позитроны

и кванты, возникающие в этих реакциях, поглощаются в центре звезды. Нейтрино из-за

слабого

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

106

Рис. 6.8. Схематическое изображение протон-протонной цепочки.

170

взаимодействия, покидает звезду, унося свою энергию. С учетом потери этой энергии

в каждой протон—протонной цепочке выделяется 26,3 МэВ, или 6,5 МэВ на нуклон.

Каждый грамм водорода, превращаясь в гелий, высвобождает примерно 6 · 10

эрг.

Поэтому Солнце, где ежесекундно в реакцию вступает ~ 6 · 10

г водорода, выделяет

мощность ~ 4 · 10

Вт. Обычно условия, при которых идут термоядерные реакции,

существуют лишь внутри звезды. Испускаемый свет с поверхности звезды (а это фотоны)

характеризует более холодное вещество.

В целом фотоны оказывают радиационное давление на внешний слой звездного газа.

Из ОТО известно, что масса т обладает энергией Ε = тс

. И наоборот, энергии Ε

соответствует определенная масса т. Следовательно, электромагнитное излучение с

энергией Ε обладает эквивалентной ей массой т = Е/с

. И поскольку электромагнитное

излучение распространяется со скоростью света с, то оно имеет и импульс p = тс = Е/с и,

следовательно, оказывает радиационное давление. В равновесии действующая на любой

малый объем звездного вещества сила, обусловленная гравитацией, уравновешивается

радиационным давлением. Как только термоядерные реакции обеспечивают достаточное

излучение для того, чтобы уравновесить направленную внутрь гравитационную силу,

сжатие звезды прекращается. Это подход к пониманию пульсирующей звезды, как

раньше к целой Вселенной.

6.8.2. Углеродо-азотный цикл

Если в звезде имеется некоторое количество углерода, то может осуществиться еще

одна цепочка реакций, в результате чего также происходит превращение водорода в

гелий, а углерод, азот, кислород служат как бы катализаторами:

Согласно этой схеме три протона захватываются в следующих друг за другом

реакциях (p, γ) и β-распадах. А после захвата четвертого протона и излучения α-частицы

вновь образуется ядро

С. Конечный результат этой цепочки тот же, что и в

рассмотренной протон-протонной: превращение четырех атомов водорода в один атом

гелия. Так как в этой последовательности участвуют и образуются атомы углерода и

азота, то ее и называ-

171

ют углеродо-азотным циклом. Если в состав звезды входит углерод и температура

выше 2 · 10

К, то основным источником энергии является углеродно-азотный цикл.

Более массивные и яркие, и поэтому более горячие, звезды выделяют энергию за счет

углеродно-азотного цикла. Примером таких звезд является одна из самых ярких звезд

Северного полушария — Сириус. Основным источником энергии Солнца служит протон-

протонная цепочка.

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

107

В результате других ядерных реакций, в том числе с участием нейтронов (образование

элементов с атомным номером больше 82), могут образовываться и тяжелые элементы.

При реакции образования углерода из трех атомов гелия 3

Не —>

С наблюдается также

процесс выгорания гелия по следующей цепочке:

С +

Не ->

O + γ

O +

Не ->

Ne + γ

Ne +

Не ->

Mg + γ и т.д.

6.8.3. Эволюция звезд

Под действием сил гравитации звезды конденсируются из межзвездной пыли и газа,

сжимаются, разогреваются, и начинаются термоядерные реакции. Звезды, сжигая ядерное

горючее, гибнут, взрываясь в виде сверхновых, или просто угасают, превращаясь в куски

ядерного пепла. При взаимодействии гравитационых сил и радиационного давления

наступает равновесие, и звезда стабилизируется и приобретает характерные для нее

размеры и светимость. Чтобы проследить за эволюцией звезд, достаточно знать две

величины, которые сравнительно легко определить: собственную светимость и цвет,

характеризующий температуру поверхности. Поэтому в этих координатах можно

построить зависимость светимости от цвета, и поскольку каждая звезда в любой период

жизни имеет определенные светимость и цвет, ее положение можно отразить точкой на

этой диаграмме. Так как звезды изменяются со временем, то в течение «жизни» звезды

представляющая ее точка передвигается по этой диаграмме, описывая некую кривую.

Таким образом, можно проследить процесс жизни и угасания звезды.

Динамика поведения звезды зависит только от двух факторов: массы вещества, из

которого она конденсировалась, и состава вещества. В начальный период жизни звезды

играет роль

172

только ее масса. Если сравнивать эволюцию звезд, химический состав которых

подобен составу Солнца, т.е. звезд населения I, то окажется, что на протяжении большей

части своей истории эти звезды занимают положения вблизи так называемой главной

последовательности на диаграмме Герцшпрунга — Рассела (рис. 6.9). Массивные звезды

оказываются более горячими и яркими, менее массивные звезды — холодные и тусклые.

Так как большую часть своей жизни звезда стабильна, диаграмма «цвет-светимость» для

любой группы звезд представляет собой распределение точек вдоль главной

последовательности.

Однако на диаграмме наблюдают и отклонения от главной последовательности, что

связано с начальным составом, массой звезды и ее переходом от одного типа к другому.

Солнце перемещается вдоль главной последовательности уже 4,5 · 10

лет и будет

продолжать это движение еще около 5 · 10

лет, а затем перейдет к последним этапам

своей эволюции. Более массивные звезды проходят этот путь быстрее, поскольку они

расположены на главной последовательности более высоко, и время прохож-

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

108

Рис. 6.9. Главная последовательность звезд населения I, к которым относится

Солнце (т

— масса Солнца).

173

дения цикла составляет ~10

лет. При уменьшении количества водорода внутри звезды

она сжимается, что приводит к увеличению температуры и началу выгорания гелия. При

превращении гелия в углерод выделяется большое количество энергии и поэтому

светимость звезды возрастает. Темпы образования энергии приводят к росту

радиационного давления на внешнем слое звезды и его расширению. В результате

расширения газ охлаждается, излучаемый свет становится более красным и звезда резко

смещается от главной последовательности (рис. 6.10). Процесс расширения и

покраснения идет до увеличения диаметра звезды в 200—300 раз, после чего она

становится красным гигантом, таким, как, например, звезда Бетельгейзе из созвездия

Ориона. Эволюция нашего Солнца к стадии красного гиганта приведет к тому, что оно

сначала сожжет Землю из-за выделения огромного количества энергии при превращении

гелия в водород, а затем в результате гигантского расширения поглотит ее останки. По

рас-

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

109

Рис. 6.10. Диаграмма эволюции звезд населения I.

174

четам астрономов до этого момента пройдет около 5 миллиардов лет. Время

пребывания обычной звезды в виде красного гиганта составляет около 10

лет. Достигнув

на этой стадии максимальных размеров, звезда быстро смещается влево на диаграмме

«светимость—цвет». Переход от красного гиганта до пересечения с главной

последовательностью составляет примерно 1% от всего времени существования звезды

(для Солнца — 100 миллионов лет.) В этот период у большинства звезд нарушается

равновесие, и они начинают пульсировать, изменяя светимость. Их называют

переменными звездами. К ним относятся также нестационарные пульсирующие звезды-

цефеиды. Далее эволюция идет в зависимости от массы звезды. Если она меньше 1,4

солнечной массы («легкая» звезда), то при заканчивании ядерного горючего звезда на

диаграмме «светимость—цвет» смещается вниз, а затем охлаждается и угасает, проходя

через стадию неустойчивости, характеризуемую периодическими возрастаниями

светимости. Такую звезду называют новой; она постепенно переходит в стадию белого

карлика, еще более охлаждаясь, — в стадию красного карлика и наконец — в стадию

черного карлика. Эволюция углеродно-кислородной звезды, масса которой больше 1,4

солнечной массы, кончается эффектным гигантским взрывом — рождением сверхновой

звезды.

Астрофизики показали, что при возникающих в этом случае высоких давлениях и

температурах образуются условия для образования нейтронов. В результате электроны,

как бы «вжимаются» в ядра, исчезает электростатическое отталкивание и под действием

тяготения нейтронное вещество коллапсирует, образуя сверхплотный шар нейтронной

звезды. Он настолько плотен, что обычный распад нейтрона в нем оказывается

запрещенным.

6.8.4. Пульсары

Сравнительно недавно (в 1968 г.) были обнаружены еще одни небесные объекты,

являющиеся источниками переменного радиоизлучения, причем пульсация происходит с

частотой около 1 колебания в секунду, которые получили название пульсаров. Голдом

была предложена модель, согласно которой пульсар — это вращающаяся нейтронная

звезда. Время жизни пульсара ~10

лет. Механизм возникновения переменного излучения

состоит в том, что электроны и протоны захватываются сверхсильным магнитным полем

звезды. Вместе со звездой вращаются

175

Янко Слава (Библиотека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21

век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

110

Рис. 6.11. Модель пульсара, предложенная Голдом.

магнитное поле и захваченные им частицы (рис. 6.11). Вблизи внешней границы

плазмы, которая удерживается магнитным полем, частицы движутся со скоростями,

близкими к световой. Согласно квантовой электродинамике они испытывают ускорение

и, следовательно, излучают. Ускорение очень большое, и интенсивность излучения

поэтому велика. Следствием релятивистского характера движения частиц является то,

что излучение в основном испускается вдоль направления движения частиц. Поскольку

вращение происходит вместе с магнитным полем звезды, то она излучает, как

«прожектор», луч которого обегает небо. При каждом обороте пульсара на Земле

наблюдается вспышка.

Также недавно, в 1972 г., экспериментально были обнаружены всплески космического

гамма-излучения, когда американцы запустили спутник «Вела» (название — от

испанского слова velar — быть на страже), желая установить, не производят ли русские

тайные испытания ядерных устройств, при которых должны возникать кратковременные

всплески гамма-излучения большой энергии. Оказалось, что всплески длительностью

порядка секунды происходят примерно раз в сутки, но их источники равномерно

распределены по всему небу и они происходят где-то в дальнем Космосе. Предполагают,

что гамма-всплеск происходит при. слиянии пары нейтронных звезд, падении

нейтронной звезды на черную дыру или слиянии двух черных дыр. При этом выделяется

гигантская энергия порядка 10

— 10

Дж в области 10 — 100 км за время около

секунды. Согласно теории

176

освобожденная при столкновении черных дыр энергия может привести также к

распространению в космосе гравитационных волн.

В ноябре 1999 г. появилось сообщение об экспериментах на релятивистском

коллайдере (ускорителе — сталкивателе тяжелых ионов, в котором частицы разгоняются

до скорости, равной 99,9 скорости света) в Брукхевенской национальной лаборатории

США по получению кварк-глюонной плазмы (КГП) — того самого состояния вещества, в

котором находилась масса нашей Вселенной через 10

-5

с после БВ. В КГП с плотностью

3,6 • 10

т/мм

и температурой 1,5 • 10

К кварки теряют свою привязанность к

отдельному адрону и начинают «чувствовать» кварки адронов-соседей. Весь объем ядра

заполняется кварками и глюонами, но в целом состояние КГП очень неустойчиво, и

кварки снова склеиваются в адроны.

Другими словами, экспериментаторы решили рукотворно на Земле осуществить

процесс, напоминающий Большой Взрыв! Это вызвало неоднозначную реакцию даже

среди профессионалов-физиков. Дело в том, что в таких условиях может возникнуть

материя из «странных» кварков, начаться неконтролируемая реакция по превращению

всей «нашей» материи в «странную материю», в новое состояние со сверхплотным

веществом и температурой в триллион градусов, и в итоге может образоваться черная

дыра. Если теоретики не ошибаются, что рождение Вселенной вызвал БВ, а

экспериментаторы смогут воссоздать его на Земле, то об успешности такого

моделирования судить придется уже не нам!

В связи с проблемой CETI можно предположить, что молчание далеких цивилизаций и

вспышки сверхновых звезд могли быть вызваны энтузиастами, которым не терпелось

узнать правду о зарождении Вселенной и даже посоревноваться с природой. Результатом

такой спешки и могли быть очередные черные дыры во Вселенной.