Глава девятнадцатая. Как произошла Земля, звезды и весь наш мир

– Тебе хочется узнать, как произошли Земля, Солнечная система, звезды, галактики и сама наша вселенная, не так ли?

– Да, дядя Джон. А вы это все знаете?

– Ну, как, изучал астрофизику и космологию в университете, сам работал наблюдателем.

Так вот, как все это произошло, тебе интересно? Вот как это произошло по современным представлениям. Была Земля. Она была как бы в составе громадного небесного тела. Потом это тело взорвалось. В разные стороны полетели осколки, а земля осталась на месте, но уже в составе остатка, который был квазаром. Затем произошел еще один взрыв, Земля снова осталась на месте, но уже в составе другого осколка. И этот осколок взорвался, и образовалась галактика, а Земля осталась, но уже в составе звезды. Наконец, звезда, в составе которой была Земля, еще раз взорвалась, и образовалась Протоземля. Потом, возможно, был еще один взрыв, который выбросил из Земли Луну. И осталась Земля. А потом пошел длительный процесс тектонического, геологического, биологического и антропогенного развития Земли, пока она не стала нынешней.

Земля всегда была на месте, но серией взрывов она сбрасывала с себя слой за слоем, пока не образовалась нынешняя.

Это теория холодного космогенеза. А в двадцатом веке более распространенной была теория горячего космогенеза. Согласно последней сначала произошел Большой взрыв, который все вещество превратил в мельчайшие субатомные частицы, в ядерную пыль, из которой затем начали, как говорят, аккрецией, или конденсацией, создаваться галактики, звезды, планеты и т.д.

Теория горячего космогенеза основывалась на теории Эйнштейна, на работах Фридмана и других ученых начала двадцатого века. И только армянский ученый Амбарцумян, который жил и работал в Советском Союзе в двадцатом веке, один пошел против этого всеобщего течения и утверждал на основе наблюдательных данных, что главными процессами во вселенной являются процессы дробления. А вот обратных процессов конденсации плотного вещества из раздробленного или газообразного, мы нигде не наблюдаем. Но ведь даже ты, мальчик, можешь сообразить. Пусть вся вселенная состояла из газа или пыли, а потом она началась сжиматься в отдельные твердые тела. Тогда какую картину мы бы наблюдали? Такую. Вокруг звезд или галактик, которые собрали в себя вещество, было бы чистое небо. А в межзвездных и межгалактических промежутках должно была бы оставаться какое-то вещество. Но мы же наблюдаем обратную картину. В межгалактическом и межзвездном пространстве никакого вещества почти нет, а внутри галактик или вблизи звезд мы как раз наблюдаем больше всякого вещества. Значит, не рассеянное вещество создало галактики или звезды, а наоборот, именно какие-то протогалактики, и мы даже знаем, какие – это квазары, создали галактики с большим количеством звезд, а звезды создали планетные системы вокруг себя. Так что сейчас мы склоняемся к тому мнению, что вся наша вселенная произошла из некоторой плотной протовселенной путем целой цепи взрывов и дроблений.

Такие процессы мы наблюдаем очень хорошо. Вот взрыв сверхновой в Крабовидной туманности, который даже наблюдали невооруженным глазом китайские ученые в 1044 году нашей эры. И понятно, что при взрывах могли появиться самые разнообразные объекты, так как в супермассивных телах были самые различные условия в разных ее местах. Но как из однородной пыли могли образоваться такие разнообразные звездные объекты – это трудно представить. Так что сейчас мы склоняемся к точке зрения именно Амбарцумяна, а не Эйнштейна и его последователей.

О том, что наша галактика, в которой мы живем, произошла в результате взрывного процесса, есть явные доказательства. Предположим, что существовало некоторое массивное неподвижное тело. И если оно взрывается и сбрасывает свою наружную оболочку, из фрагментов которой образовались звезды, то взрыв будет, естественно, сферическим, т.е. во все стороны. На месте взрыва остался керн, еще достаточно массивное тело. Ясно, что это тело после взрыва могло придти во вращение. И если этот керн тоже взорвался, то он уже взрывался как вращающийся диск, т.е. этот взрыв будет уже плоским. И если мы видим в галактике две звездные подсистемы, одну сферическую, а вторую плоскую, то мы можем с уверенностью сказать, что сферическая подсистема звезд старая, а плоская – молодая. Но как раз это мы и наблюдаем в нашей галактике, которая состоит, как установили астрономы, из древней сферической подсистемы звезд и молодой плоской подсистемы, что ясно свидетельствует о происхождении нашей галактики через два взрывных процесса. В центре нашей галактики, однако, до сих пор имеется очень массивное тело, которое, в принципе, может еще раз взорваться.

Так что космология горячего взрыва и последующей конденсации пылевого и атомарного вещества в галактики, звезды и планеты не выдерживает никакой критики.

Вот таковы, молодой мой друг, основные направления происхождения вселенной, галактик, звезд, солнечной системы и земли. Взрывы, взрывы, взрывы. Все большего и большего дробления какого-то супер, невообразимо крупного тела. И если взрывается неподвижное тело, то получаем разлет во все стороны. Если же взрывается вращающееся тело, то получаем плоскую систему тел, которая может разлетаться до определенного предела, а затем более или менее стабилизируется. И плоских галактик мы видим на небе в телескоп множество.

Наконец, возможен еще третий тип взрыва. Это если звезда, к примеру, вращается и одновременно прецессирует как волчок. Такая звезда может взорваться в виде струи, и разлетающиеся фрагменты при этом образуют уже линейную систему, каковые мы также наблюдаем.

Так что в рамках взрывной модели Амбарцумяна находят хорошее объяснение поражающее нас разнообразие объектов вселенной.

– А как устроены звезды внутри, это уже знают ученые?

– Тут уже моя специальность и о звездах я могу тебе многое порассказать.

Начнем с переменных звезд, которые периодически меняют блеск. Их еще называют цефеидами. Период изменения светимости таких звезд очень постоянный. Как ты думаешь, почему? Мы думаем вот почему. Эти звезды вращаются. И на поверхности таких звезд гравитационная весомость, направленная внутрь, уравновешивается центробежной весомостью, направленной наружу. Другими словами, на их поверхности вещество находится в невесомости. Предположим, звезда начала расширяться. Раз она расширяется, то скорость вращения замедляется и центробежная сила уменьшается. В конце концов, сила тяготения пересиливает силу центробежную, и звезда начинает снова сжиматься. Когда она сжимается, то увеличивается скорость вращения и центробежная сила пересиливает гравитационную, и начинается снова расширение. Оболочка звезды то сжимается, то расширяется. И это мы и наблюдаем по изменению ее светимости. Ведь когда звезда расширяется, ее светимость возрастает, когда сжимается, светимость уменьшается.

Теперь рассмотрим, как устроена звезда внутри. Раньше считалось, что к центру звезды растет давление и температура. Сейчас почти доказано, что на самом деле температура звезды растет вглубь до некоторого предела, а затем к центру звезды она падает. Главный энергетический реактор звезды находится в ее среднем шаровом кольце. Там идут ядерные реакции с выделением энергии, например, реакция слияния ядер водорода и дейтерия в гелий. А центр звезд, как правило, холодный. Но давление в центральной области очень велико, и под этим давлением ядра гелия могут сжиматься вместе, образуя тяжелые элементы. Это называется нуклеосинтезом, т.е. образованием тяжелых элементов. При этом тяжелые элементы опускаются все ниже, а легкие всплывают. И создается эффект парилки. Когда в парной бане ты поддаешь водой, то почему вверху становится жарче? Потому что водяной пар легче воздуха, он всплывает вверх и захватывает с собой тепло. А внизу становится холоднее. Точно также, по мере опускания тяжелых элементов вглубь, их температура понижается, а давление увеличивается и благодаря этому происходит образование все новых и новых тяжелых элементов. При этом само образование тяжелых элементов идет с поглощением энергии, что еще сильнее охлаждает ядро. В конце концов, самые тяжелые элементы собираются в центральном холодном ядре. В холодном состоянии и под громадным давлением вещество в ядре может даже перейти в сверхпроводящее состояние, в нем появляются незатухающие токи, которые и создают магнитное поле звезды.

Под действием сжатия в центре звезды могут образовываться все более и более тяжелые элементы, которые уже сами оказываются неустойчивыми, радиоактивными. И когда масса радиоактивного, делящегося вещества в центре превысит критическую, происходит ядерный взрыв в центре звезды или еще более крупного небесного тела, который разрывает звезду или это небесное тело. Таков один из возможных механизмов тех гигантских взрывных процессов, которые мы наблюдаем во вселенной. При этом может образовываться рентгеновское и гамма излучение большой интенсивности, в этих процессах зарождаются космические лучи, так как при взрыве происходит исчезновение магнитного поля, а именно в переменных магнитных полях и возможно ускорение заряженных частиц до больших энергий. Но, конечно, могут быть и другие взрывные механизмы.

Я мог бы долго рассказывать о том, что и как происходит в звездах, ведь мир звезд столь многообразен.

Но закончим только вопросом, как образуются солнечные системы. Они образуются из двойных звезд. Пусть одна из звезд не только вращается, но и прецессирует, как волчок. Такая прецессия возникает, если звезда ассиметрична. При прецессии возникают силы, которые растягивают звезду в направлении оси вращения, благодаря чему прецессия еще больше усиливается, а следовательно растяжение вдоль оси вращения усиливается еще больше. Этот процесс может еще больше усилиться благодаря тому, что тяжелое ядро начинает всплывать. Наконец силы прецессионного растяжения разрывают звезду, и она разлетается на осколки вдоль оси вращения, при это разные части звезды, имеющие разный состав, вылетают с разной скоростью, и в конце концов захватываются гравитационным полем на различных орбитах. Вот почему планеты солнечной системы столь разнообразны. При этом Земля, по всей видимости, возникла из центрального ядра звезды и сохранила внутри себя сверхпроводящее ядро, незатухающие токи в котором и создают магнитное поле. Эти сверхпроводящие токи циркулируют внутри сферического ядра Земли и могут легко изменять плоскость своего вращения. Именно этим может объяснить движение полюсов Земли и даже полную их переполюсовку. Это значит, что плоскость, в которой циркулируют эти токи, перевернулась на 180 градусов.

Земля из взрыва вышла в виде несимметричного обломка с холодной поверхностью. В результате сброса давления на внутренние слои звезды при ее разрыве, начались процессы распада радиоактивных элементов или даже каких-то нестабильных химических соединений, в результате которого выделялись газы: кислород, азот и вода, которые постепенно продвигались, диффундировали вверх. Газы, выходя на поверхность, образовали атмосферу, а вода скапливалась в той части этого осколка, который был ближе к центру Земли. Видимо, сначала был один океан, и над ним возвышалась единым массивом суша. Это был протоокеан и первичный материк Пан-Гея. А почему этот единый материк вдруг разорвался? И на это наука знает уже ответ. Дело в том, что температура под дном океана была низкой, вода не давала ему согреваться. А под материком на этой же глубине была довольно высокая температура. Образовался горизонтальный перепад температур. А под действием такого горизонтального перепада температур в мантии начались горизонтально-вертикальные конвективные движения. Такие движения можно наблюдать в кастрюле с водой, поставленной на огонь. Эти конвективные движения, в конце концов, разорвали единый материк на части, которые стали дрейфовать на собственных литосферных плитах, перемещаясь по поверхности Земли, сталкиваясь, сминаясь, сходясь и расходясь. Но здесь уже астрофизик покидает Землю, передавая ее в руки тектонистов и геологов. Но главное, что современная наука позволяет выстроить единую цепь развития нашей вселенной от ее первого взрыва до современной Земли, от космологии до практической геологии. Причем мы использовали на всех этапах развития единый набор физических механизмов, которые в разных сочетаниях и при разных условиях давали различные результаты, давали все необычайное богатство нашего мира. Земля входит во вселенскую структуру – планетная система из Земли и Луны, Солнечная система, галактика, метагалактика, вся видимая вселенная. И каждый из этих уровней показывает этапы единого взрывного процесса.

– Дядя Джон, я слышал, что был такой самый чуть ли не большой физик Эйнштейн. Он создал какую-то теорию относительности.

– Да, Эйнштейн был великим физиком. Он создал теорию фотоэффекта, на котором основано тысячи устройств и приборов. Он создал релятивистскую механику, то есть механику движения частиц со скоростями, близкими или равными скорости света. Это его вклад в физику, который никогда не будет забыт. Но его теорию гравитации, времени и пространства под названием «Общая теория относительности» мы считаем сейчас скорее артефактом в истории физики. Хотя некоторые идеи, высказанные им в области гравитации, вошли в современное ее понимание.

– А как сейчас ее понимают?

– Гравитация нынче понимается не как взаимодействие, а как свойство. Электромагнетизм – это взаимодействие между заряженными телами. А гравитация есть свойство, такое, к примеру, как свойство «быть большим», «быть теплым» и т.д. Свойство само по себе не может распространяться, оно распространяется вместе с носителем свойства и в отрыве от его носителя не существует. Взаимодействие может отрываться от своих носителей, например, свет и радиоволны как раз и есть оторвавшееся от своего источника электромагнитное взаимодействие. Но свойство не может отрываться от носителя свойств. Поэтому можно говорить о скорости распространения взаимодействия, но нельзя говорить о скорости распространения свойства, потому что ее вообще нет. Значит и никаких гравитационных волн не существует.

– А какое это свойство?

– Есть два типа пространств. Галилеево, в котором свободные тела движутся равномерно и прямолинейно или покоятся, и негалилеево, в котором свободные тела движутся по некоторым более сложным траекториям. В галилеевом естественные движения, т.е. движения свободных тел – это прямые, в негалилеевом естественные движения более сложные.

Так вот гравитация состоит в том, что в окрестности массивного, как говорят, гравитирующего тела имеет место быть негалилеево пространство. Например, в окрестности Солнца, т.е. в Солнечной системе, все планеты, астероиды, кометы, даже ракеты в инерционном полете движутся по естественным траекториям, которые для нашего случая определил еще великий математик и астроном Иоганн Кеплер. Но самое главное, что никаких таких «гравитационных» сил не существует. Просто если мы препятствуем естественному движению, то мы должны приложить к нему некоторую силу, при этом тело уже становится несвободным или, что тоже, весомым. Например, естественное, свободное движение тел на земле это свободное падение. Но мы препятствует этому естественному движению. Например, с помощью пола или поверхности земли или, чтобы наша голова не упала, с помощью позвоночника и т.д. И со стороны пола, поверхности позвоночника на наше тело и голову действует некоторая сила. Но это никакая не гравитационная сила, а сила жесткости, твердости тел, которая создается электромагнитными силами. Вот почему на поверхности Земли все неподвижные тела являются весомыми, так как они не свободны. А если станут свободными, то тут же начнут падать.

Вот то новое понимание гравитации, которое существует сейчас. В нем есть кое-что от Эйнштейна, но кое-что и от Ньютона. Понимание гравитации идет скорее от Эйнштейна, а описание от Ньютона. Мы описываем и рассчитываем его через ньютоновские напряженности гравитационного поля, а не какие-то там четырехмерные искривления, как у Эйнштейна.

– Значит всякие замедления или ускорения времени это ерунда?

– Конечно. Понятие времени мы создаем сами с помощью часов. И если у вас хорошие часы, например, электронные, то где бы вы ни летали, и чтобы вы ни делали, при возвращении на Землю они покажут то же самое время. А если плохие, например, маятниковые, или пружинные, то могут показать и другое.

– Значит, нет и никакого эффекта близнецов, о котором я слышал.

– Да нет, конечно. Что может зависеть от «собственной скорости». Такого понятия вообще нет, есть скорость только относительно кого-то, другого. А почему что-то во мне или у меня может зависеть от того, как кто-то на меня смотрит? Да на меня может смотреть кто угодно. И у одного я могу лететь со скоростью чуть ли не скорости света, а у другого тащусь как черепаха.

– И даже черных дыр нет?

– В голове они только есть. Но вот что действительно принципиально новое, что возникло в понимании гравитации, так это то, что, кроме обычного ньютоновского гравитационного поля, существует еще одно поле, связанное уже не с массой, а с вращением тела. Если ньютоновское массовое поле напоминает электростатическое, то неньютоновское поле вращения напоминает магнитное поле от магнитного диполя. Это поле является, короткодействующим. Например, влияние вращения Солнца еле-еле достает до Меркурия, лишь чуть-чуть изменяя характер его вращения по орбите. Но вот на самой поверхности Солнца и внутри его это поле имеет большое значение. Например, вспышки на Солнце и появление потоков быстрых частиц, отчего и бывают на Земле северные сияние и магнитные бури, многие ученые связывают именно с этим короткодействующим полем от вращения Солнца. Есть массивные быстровращающиеся звезды. Возле них это поле очень сильное, и появляются самые разные эффекты.

– Джон, у меня два вопроса осталось, можно я задам?

– Задавай, конечно.

– Первый мой вопрос, наша вселенная расширяется. А что будет дальше, будет ли она все время расширяться или когда-то, может очень и очень не скоро, станет сжиматься?

– Да, это в некотором смысле самый кардинальный вопрос космологии. Все зависит от средней плотности вещества во вселенной и скорости расширения, то есть от соотношения между кинетической энергией разлета вещества и потенциальной гравитационной энергией. Если кинетическая энергия больше потенциальной или даже если они равны, то расширение будет продолжаться бесконечно. Если потенциальная энергия больше кинетической, то, в конце концов, гравитационное притяжение остановит процесс разлета, и вселенная начнет снова сжиматься. И что же говорят наши астрономические наблюдения и расчеты? Они пока дают как раз само пограничное значение, т.е. по нашим данным кинетическая энергия разлета равна потенциальной гравитационной энергии. Но точность знания еще не настолько велика, чтобы ответить однозначно, будет ли расширение бесконечно, либо оно сменится сжатием. Но сам по себе факт, что полная энергия вселенной близка к нулю, весьма интересен.

– А вот и второй вопрос, Джон. Ты сказал, что земля произошла в результате целой цепи взрывных процессов. А они уже закончились? Не может ли этот процесс продолжиться и дальше, и взорваться сама наша Земля.

– Ну, брат, ты задал вопрос, так вопрос. Это как раз самый мучительный и важный для всего человечества вопрос. Сразу скажу, мы не знаем. Есть свидетельства, что планеты тоже могут взрываться. Пояс астероидов как раз и демонстрирует взрыв планеты Фаэтон. А стабильна ли Земля, не идут ли в ее глубине процессы, которые, в конце концов, могут привести к взрыву ее – это мы пытаемся узнать, но пока есть только гипотезы. А здесь гипотез недостаточно, нужны точные знания.

– Так если Земля взорвется, то погибнут все люди, погибнет все живое, погибнет все, что создано на Земле человеком, так, да?

– Увы. Но мы надеемся, что, если это и произойдет, то будут некоторые провозвестники в виде резко усиливающейся тектонической деятельности, изменений в характере вращения Земли, какие-то сильные изменения магнитного поля. И тогда надо будет постараться успеть эвакуировать с Земли людей и все наиболее ценное. Но пока нет ни малейших признаков, что внутри Земли что-то происходит необычное. Но ведь впереди еще не тысячи, а миллионы и миллиарды лет и трудно сказать о будущем.

– Как-то совсем не хотелось бы, чтобы Земля взорвалась, – так мне стало жалко Землю.

– Ты прав, малыш, – ответил Джон.

Но тут началась мягкая посадка на Нептун, и наш интересный разговор пришлось прервать. Но сколько нового я успел узнать, просто жуть. ДАЛЬШЕ>>