Евгений Кузьменков.

Гимн Небес



скачать книгу бесплатно

Важнейшим параметром звезд является масса. Изучая свечение звезд, их спектры, установлено, что атмосферы звезд состоят из водорода, гелия и примеси некоторых других элементов. Именно в звездах имеются условия для формирования более тяжелых элементов, чем гелий. Температуры и светимости звезд заключены в очень широких пределах, но эти параметры не являются независимыми. Светимость звезд сравнивают со светимостью Солнца. Существуют звезды, в сотни тысяч раз более яркие и в сотни тысяч раз более слабые, чем Солнце. Звезды главной последовательности – это нормальные звезды, похожие на Солнце, в которых происходит сгорание водорода в термоядерных реакциях под воздействием первородной энергии. Дальнейшая эволюция звезды зависит от ее массы.

Красные сверхгиганты и гиганты – это стадия звездной эволюции после образования протяженной конвективной оболочки, при которой растет светимость звезды. При этом звезда уходит с главной последовательности вправо. Начинается рост температуры в центре звезды.

Нейтронные звезды образуются при некоторых вспышках сверхновых звезд, если первоначальная масса звезды была 10–40 солнечных масс. Они быстро вращаются вокруг своей оси и обладают сильным магнитным полем. Движущиеся заряженные частицы генерируют электромагнитные волны, которые излучаются узким быстровращающимся пучком. Нейтронные звезды отождествляются с пульсарами.

Если конечная масса звезды слишком велика, то звезда становится черной дырой. Гравитационное поле столь массивной звезды так сильно сдавливает ее вещество, что звезда не может остановиться на стадии нейтронной звезды и продолжает сжиматься вплоть до гравитационного радиуса. Предполагают, что количество черных дыр в нашей Галактике около десяти миллионов.

Особый научный интерес представляет сверхновая звезда или вспышка сверхновой (Рис. 9) – феномен, в ходе которого звезда резко меняет свою яркость на 4–8 порядков (на десяток звёздных величин) с последующим сравнительно медленным затуханием вспышки. Этот феномен является результатом катаклизма, возникающего при взрыве поверхности звёзд и сопровождающегося выделением огромной энергии. Как правило, сверхновые звезды наблюдаются, когда событие уже произошло и его излучение достигло Земли. Поэтому природа сверхновых долго была неясна. Но сейчас предлагается довольно много сценариев, приводящих к подобного рода вспышкам.

Взрыв сопровождается выбросом значительной массы вещества из внешней оболочки звезды в межзвёздное пространство, а из оставшейся части вещества ядра взорвавшейся звезды, как правило, образуется компактный объект – нейтронная звезда, если масса звезды до взрыва составляла более 8 солнечных масс (M?), либо черная дыра при массе звезды свыше 20 M?. При массах звёзд менее 5 M? происходит критическое накопление нового вещества, вызывающего взрыв поверхности и их обновление. Тогда они образуют остаток сверхновой. Выбрасываемое в ходе вспышки вещество в значительной части содержит продукты термоядерного синтеза.

Именно благодаря сверхновым Вселенная в целом и каждая галактика в частности, химически эволюционирует.

Разновидности остатка следующие:

1. Возможный компактный остаток; обычно это пульсар, но возможно и чёрная дыра.

2. Внешняя ударная волна, распространяющаяся в межзвёздном веществе.

3. Возвратная волна, распространяющаяся в веществе выброса сверхновой.

4. Вторичная, распространяющаяся в сгустках межзвёздной среды и в плотных выбросах сверхновой.

Вместе они образуют следующую картину: за фронтом внешней ударной волны газ нагрет до температур TS ? 107 К и излучает в рентгеновском диапазоне с энергией фотонов в 0,1–20 кэВ, аналогично газ за фронтом возвратной волны образует вторую область рентгеновского излучения. Линии высоко ионизированных Fe, Si, S и т. п. указывают на тепловую природу излучения из обоих слоев. Оптическое излучение молодого остатка создает газ в сгустках за фронтом вторичной волны. Так как в них скорость распространении выше, а значит газ остывает быстрее и излучение переходит из рентгеновского диапазона в оптический. Ударное происхождение оптического излучения подтверждает относительная интенсивность линий.

Обычно взрыв сверхновой сопровождается вихревыми выбросами в виде волокон. Волокна сами по себе свидетельствуют, что происхождение сгустков вещества может быть двояким. Так называемые быстрые волокна разлетаются со скоростью 5000–9000 км/с и излучают только в линиях O, S, Si – то есть это сгустки, сформированные в момент взрыва сверхновой. Стационарные конденсации же имеют скорость 100–400 км/с, и в них наблюдается нормальная концентрация H, N, O. Вместе это свидетельствуют, что это вещество было выброшено задолго до вспышки сверхновой и позже было нагрето внешней ударной волной.

Глава 3. Солнце на Земле

Известно, что распад ядер сопровождается выделением огромной энергии. В настоящее время многие учёные считают, что и в процессе их синтеза также выделяется значительная энергия. Считается, что такие реакции синтеза идут в недрах Солнца и в других звёздах, что, однако, противоречит закону сохранения энергии. Многочисленные попытки учёных воспроизвести реакции синтеза ядер в земных условиях непременно показывают, что полученная энергия в таких условиях синтеза ядер требует затрат значительно большей энергии. Откуда же берётся необходимая дополнительная энергия на Солнце и в других звёздах? Мы полагаем, что в каждой из них сохраняется какая-то часть первородной энергии, достаточная для свершения жизненного цикла этих космических объектов. Только после исчерпания в энергоёмких космических объектах первородной энергии и присущего ей излучения, прекратится расширение Вселенной и начнётся её сжатие. Как казалось многим учёным, обнаруженное в 1952 году в СССР и США излучение нейтронов при разрядах в дейтерии якобы обусловлено ядерными реакциями D+D=He3+n.

Однако, вопрос о механизме протекания реакций ядерного синтеза можно ставить только после того, как будет установлено, что в мощных газовых разрядах действительно протекают экзотермические реакции синтеза. А чтобы утверждать о наличие реакций синтеза необходимо обнаружить не только нейтроны, но ещё и ядра гелия. Дело в том, что нейтроны могут образоваться и в результате фотоядерных реакций или в результате столкновений ускоренных электронов и ионов. В этом случае ядерные реакции протекают без образования ядер гелия и не являются экзотермическими, как реакции ядерного синтеза. Однако, исследователям до настоящего времени не удавалось доказать это экспериментально. Поэтому нет оснований утверждать о том, что в газовых разрядах протекают реакции ядерного синтеза. Не было сообщений об обнаружении гелия и в тороидальных газовых разрядах в 1968 году на установке ТОКАМАК-3. Тем не менее, Л. А.Арцимович сообщил, что ему первому удалось осуществить длительную термоядерную реакцию ядерного синтеза: «…в описываемых экспериментах впервые зарегистрировано длительное термоядерное нейтронное излучение устойчивого плазменного витка». Л. А.Арцимович. «Письма в ЖЭТФ» 1969, том.10, стр.130–133. С тех пор весь мир считает, что управляемая термоядерная реакция была осуществлена в СССР: «Мы горды тем, что первая физическая термоядерная реакция была осуществлена в конце 1960-х – начале 1970-х годов в нашей стране, на наших токамаках». Однако это было заблуждение, которое направило науку по ложному пути поиска рукотворного Солнца.

Надо отметить, что многие учёные пытались с помощью косвенных методов и созданием гипотез убедить себя и общественность в том, что произведённые нейтроны родились в реакциях ядерного синтеза. Но, тем не менее, все эти попытки, могут быть опровергнуты экспериментальным фактом отсутствия гелия в плазме мощных газовых разрядов. Однако этот чрезвычайно важный для исследователя вопрос до сих пор не подымался и не исследовался. Очевидно, что в данной ситуации, отсутствие сообщений об обнаружении гелия в прямых газовых разрядах и в тороидальных токамаках, позволяет утверждать, что в таких случаях желаемое выдаётся за действительное. Так появился миф о возможности осуществления реакций ядерного синтеза в мощных газовых разрядах. По сути ставилась задача «зажечь» на Земле рукотворное Солнце с неиссякаемым запасом полезной энергии.

Если бы, в экспериментах 1952 года и в 1968 году на установке ТОКАМАК-3 было установлено, что ядра гелия не производятся, то Л. А. Арцимовичу необходимо было бы сообщить, что в мощных газовых разрядах экзотермические реакции ядерного синтеза не протекают – ни по ускорительному механизму, ни по термоядерному, и поэтому устройства типа токамак не пригодны для получения термоядерной энергии. Создать искусственное Солнце без запаса первородной энергии в земных условиях не представляется возможным.

Превращение вещества сопровождается выделением свободной энергии лишь в том случае, если вещество обладает запасом энергии. Последнее означает, что микрочастицы вещества находятся в состоянии с энергией покоя большей, чем в другом возможном, переход в которое существует. Самопроизвольному переходу всегда препятствует энергетический барьер, для преодоления которого микрочастица должна получить извне какое-то количество энергии – энергии возбуждения. Экзоэнергетическая реакция состоит в том, что в следующем за возбуждением превращении выделяется энергии больше, чем требуется для возбуждения процесса.

Глава 4. Удивительная Вселенная

Трудно себе представить безжизненный хаос и беспорядок после Большого Взрыва, если бы он не управлялся Космическим Разумом. Только благодаря Ему мы сегодня видим такое космическое великолепие. «Что есть красота и почему ее обожествляют люди? Сосуд она, в котором пустота, или огонь, мерцающий в сосуде?» Так писал поэт Н. Заболоцкий в стихотворении «Красота спасет мир». Эта крылатая фраза известна практически каждому человеку. Она наверняка не раз касалась прекрасных женщин и девушек, слетая с уст очарованных их красотою мужчин. Это замечательное выражение принадлежит знаменитому русскому писателю Ф. М. Достоевскому. В своем романе «Идиот» писатель наделяет мыслями и рассуждениями о красоте и о ее сути своего героя – князя Мышкина. В произведении не указано, как сам Мышкин говорит о том, что мир спасет красота. Эти слова принадлежат ему, но звучат они опосредованно: «Правда, князь, – спрашивает Мышкина Ипполит, – что мир спасет "красота"? Господа, – крикнул он громко всем, – князь говорит, что мир спасет красота!» В другом месте романа во время встречи князя с Аглаей та говорит ему, как бы предупреждая: «Слушайте, раз навсегда, если вы заговорите о чем-нибудь вроде смертной казни, или об экономическом состоянии России, или о том, что "мир спасет красота", то… я, конечно, порадуюсь и посмеюсь очень, но… предупреждаю вас заранее: не кажитесь мне потом на глаза! Слышите: я серьезно говорю! На этот раз я уж серьезно говорю!»

Всем, наверное, известно высказывание о том, что можно смотреть на предметы вместе, а видеть их совершенно по-разному. После прочтения романа Достоевского внутри образуется чувство некоторой неясности того, что же есть красота. «Красота спасет мир», – Достоевский произнес эти слова от имени героя как свое собственное понимание способа спасения суетливого и бренного мира. Тем не менее, автор дает возможность ответить на этот вопрос каждому читателю самостоятельно. «Красота» в романе представляется как неразгаданная загадка, сотворенная природой, и как сила, способная свести с ума. Простоту красоты и ее утонченное великолепие видит и князь Мышкин, он говорит, что в мире много вещей на каждом шагу столь прекрасных, в которых их великолепие может увидеть даже самый потерявшийся человек. Он просит посмотреть на ребенка, на зарю, на траву, в любящие и смотрящие на вас глаза.... Действительно, сложно представить наш современный мир без загадочных и прекрасных природных явлений.

Слово космос несомненно включает в себя великолепие и божественную красоту. Это понятие изначально использовалось как противоположное хаосу, мир или Вселенная это был космос – живой и подвижный, а значит думающий, так же структурно-упорядоченный. Брокгауз и Ефрон в энциклопедическом словаре подчёркивают, что это слово имело значение – порядок, красота, гармония. У Пифагора и Платона были теории о том, что космос разумен и божественен. Космос прекрасен и весьма удивителен. Туманность в форме песочных часов светится весьма ярко, поскольку в самом ее центре находится яркая звезда – там, где соприкасаются конусы. Вполне возможно, что эта звезда взорвалась и стала сверхновой, в результате чего кольца у основания конусов стали светиться интенсивнее.

Как однажды написал Дуглас Адамс, «космос большой. На самом деле большой. Вы даже представить не можете, насколько умопомрачительно он большой». Мы все знаем, что единицей измерения, которой измеряют расстояния в космосе, является световой год, но мало кто задумывается о том, что это означает. Световой год – это настолько большое расстояние, что свет – нечто, что движется быстрее всего во Вселенной – проходит это расстояние только за год. Это означает, что когда мы смотрим на объекты в космосе, которые действительно далеки, вроде Столпов Творения (образования в туманности Орла), мы смотрим назад во времени. Как так получается? Свет из туманности Орла достигает Земли за 7000 лет и мы видим ее такой, какой она была 7000 лет назад, поскольку то, что мы видим – это отраженный свет. Последствия этого прыжка в прошлое весьма странные. К примеру, астрономы считают, что Столпы Творения были уничтожены сверхновой около 6000 лет назад. То есть этих Столпов уже просто не существует. Но мы их видим.

Космос – сплошная загадка, куда ни глянь. Например, если мы посмотрим в точку на востоке нашего неба и измерим радиационный фон, а затем проделаем то же самое в точке на западе, которая будет отделена от первой 28 миллиардами световых лет, мы увидим, что фоновое излучение в обеих точках одинаково. Это кажется невозможным, потому что ничто не может двигаться быстрее света, и даже свету понадобилось бы слишком много времени, чтобы пролететь от одной точки к другой. Как мог микроволновой фон стабилизироваться почти однородно по всей Вселенной?

Это может объяснить теория инфляции, которая предполагает, что Вселенная растянулась на большие расстояния сразу после Большого Взрыва. Согласно этой теории, не Вселенная образовалась путем растягивания своих краев, а само пространство растянулось, в доли секунды. Это не противоречит закону о том, что ничто не может двигаться быстрее скорости света, потому что ничто и не двигалось. Оно просто расширялось.

Если говорить о надежных, проверенных экспериментами и наблюдениями границах, то весь наш видимый мир (от протона до Метагалактики) заключен в пределах размеров от 10–13 до 1027 см, что составляет ровно 40 порядков (13+27). Если же принять во внимание вполне вероятные и чаще всего признаваемые теоретические границы масштабов нашего мира, то необходимо рассматривать уже 61 порядок (от 10–33 до 1028 см – от максимона до Метагалактики). Для анализа структуры Вселенной, её красоты, важно знать, существует ли масштабный порядок мироустройства или его нет.

Средний размер Метагалактики 1,6 • 1028 см. С другого края масштабов в нашем мире минимальный (определяемый экспериментально) размер имеет такая известная система, как протон, – 1,6 • 10–13 см или 10–12,8 см. Однако поскольку даже в экспериментах удалось проникнуть на несколько порядков глубже, то теоретиками был поставлен вопрос: есть ли вообще предел для расщепления микрочастиц на составные части?



Квантовая теория, опираясь на всю совокупность своих знаний, вывела некий теоретический предел расщепления материи на элементы – это так называемая фундаментальная длина. Ее свойства таковы, что любые меньшие частицы, если они существуют, уже не подчиняются законам нашего мира, и не могут быть описаны современной физикой. Мы не будем углубляться в эту область физической теории, она имеет свою специфику. Отметим лишь, что именно этот фундаментальный размер могут иметь некоторые гипотетические микрочастицы (их называли максимонами). Точное значение этого фундаментального размера 10–32,8 см.

99,9% вещества Вселенной сосредоточено в звездах, которые практически все собраны в галактики. Звезды более чем на 70% по массе состоят из водорода, ядром которого является протон. С учетом того, что по количеству элементов Вселенной водород превышает 90% содержания остальных атомов, а протон при этом является наиболее долгоживущей частицей Вселенной (~1056 лет), – выбор данных объектов на масштабных уровнях определялся их подавляющей численностью. Выбор клетки и человека – субъективен лишь на первый взгляд. Место человека в этом ряду по крайней мере представляет собой определенный интерес. Соответственно человек, как и все многоклеточные организмы, состоит из клеток. Более того, по мнению многих биологов, клетка – это наиболее важная и представительная биологическая система Биосферы.

Известно, что ядра атомов определяют основные свойства самих атомов, хотя имеют размеры в 100 000 раз меньшие. Аналогично в мегамире, именно ядра звезд и галактик определяют их основные свойства, а их размеры примерно во столько же раз меньше самих звезд и галактик. Поэтому ядра звезд и ядра галактик выбраны для построения классификационной схемы.

Размеры протона и атома водорода известны науке с точностью до десятых долей. Средний рост человека колебался в истории его становления в довольно узких пределах. Размеры клеток, ядер звезд, ядер галактик и самих галактик определялись как среднегеометрические по одной и той же процедуре. Если, например, известно, что звезды не бывают менее 1010 см и более 1014 см, то средний размер звезды определялся как точка на шкале, равноудаленная от этих границ, т. е. – 1012 см. Выбранный ряд систем (включая средние размеры звезд, галактик и т.п.) занимает на М-оси места, чередующиеся через 5 порядков. На рисунках 10, 12 изображена М-ось и точки нахождения на ней выбранных объектов. Этот результат свидетельствует о том, что в масштабной иерархии Вселенной присутствует строгий порядок, красота и периодичность, которая определяется безразмерным отношением: средняя галактика во столько раз больше среднего ядра галактики, во сколько последнее больше среднего размера звезды, и т.д.

Итак, используя общеизвестные данные астрофизики, мы получаем чрезвычайно важный результат: в масштабном центре расположена живая клетка – фундамент всей жизни на Земле. Учитывая гигантский размах масштабного интервала Вселенной – 61 порядок (!), нет оснований считать этот факт следствием слепой случайности. Помня же о том, что подавляющее большинство информации – о нашем организме, о нашем характере, внешности и, скорее всего, судьбе – мы получаем в наследство, можно уверенно утверждать, что генетический человек «переходит» из поколения в поколение через «узкое горлышко» масштабного канала с «сечением» около 50 мкм. При этом наше наследственное «Я», сохраняемое в каждой клетке, всегда находится точно в масштабном центре Вселенной! И это – ключ к пониманию жизни во Вселенной. Для простоты объяснения основной идеи используются две модели масштабной симметрии Вселенной: упрощенная, или округленная до целых порядков, и уточненная – с использованием сотых долей порядка. Упрощенная модель удобна для уяснения основных закономерностей масштабной симметрии, а уточненная – для проверки феноменологических данных. При этом упрощенная модель при описании и построении графиков использует значения размера от максимона – 10–33cм до размера Метагалактики – 1027 см, т.е. оперирует М-интервалом [–33; +27] длиной в 60 порядков. Уточненная модель использует те же значения размеров – от10–32,8 см до 1028,2 см соответственно, т.е. рассматривает М-интервал [–32,8; +28,2] длиной в 61 порядок. Такая замена одного интервала на другой дает погрешность всего 1/60, т.е. всего 1,5%

Впервые наука столкнулась на странный масштабный порядок, которому трудно было дать какое-либо рациональное объяснение. Еще в начале века А. Эддингтоном и П. Эренфестом была обнаружена уникальная масштабная закономерность: оказалось, что разумная комбинация из различных космологических констант дает в результате одно и то же безразмерное число, близкое к 1040 или его кратное. Эта проблема привлекала внимание всех известных физиков, таких, как Эйнштейн, Гамов, Дирак, и других ученых, занимавшихся мировоззренческими проблемами устройства Вселенной. Оказалось, что полученный результат не следовал ни из одной теории, а многолетние попытки найти ему объяснение показали, что его нельзя вывести из какой-либо известной физической теории.

На размерной шкале десятичных логарифмов наш мир заключен в диапазоне 61 порядка: от максимона до Метагалактики (32,8 + 28,2 = 61). Наиболее известные и распространенные системы расположены на этой шкале в следующий ряд:

0 – максимоны, 2 – фотоны, 3, ядра электронов, 4 – протоны, ядра атомов, 5

– атомы водорода, 6 – живые клетки, 7 – человек, 8 – ядра звезд, 9

– звезды, 10

– ядра галактик, 11 – галактики, 12 – Метагалактика.


Таблица 2



Проблема получила название «проблема больших чисел». Она заключается в том, что существуют загадочные численные совпадения некоторых безразмерных численных отношений, составленных из атомных констант, скорости света и следующих космологических констант: возраста Вселенной tp, радиуса Вселенной Rp, средней плотности вещества во Вселенной ?p и гравитационной постоянной G.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6