Форма входа
0/0
Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе - Герайнт Фрэнсис Льюис
- Дата:05.09.2024
- Категория: Науки о космосе / Физика
- Название: Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе
- Автор: Герайнт Фрэнсис Льюис
- Просмотров:0
- Комментариев:0
Уважаемые читатели!
Тут можно читать бесплатно Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе - Герайнт Фрэнсис Льюис. Жанр: Науки о космосе / Физика. Так же Вы можете читать полную версию (весь текст) онлайн книги без регистрации и SMS на сайте Knigi-online.info (книги онлайн) или прочесть краткое содержание, описание, предисловие (аннотацию) от автора и ознакомиться с отзывами (комментариями) о произведении.
Описание онлайн-книги Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе - Герайнт Фрэнсис Льюис:
Кванты – это сверхмалые частицы, кирпичики «всего», космос – это триллионы звёзд и постоянно расширяющихся галактик. Жизнь на необъятных просторах Вселенной неотделима от взаимодействий в масштабах кварков. Объединяя эти измерения, авторы книги – ученые-физики, ведут диалог в поисках ответов на самые фундаментальные вопросы науки:– Откуда во Вселенной вещество?– Вечна ли материя?– Как разгадать «химию» небес?– Почему умирая, звезды взрываются?– Как выглядит «теория всего»?С авторами этой книги, учеными-физиками, мы погрузимся в глубокое прошлое Вселенной и заглянем в ее далекое будущее сквозь «оптику» квантового мира, а более понятным это изучение сделают иллюстрации этой книги.В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.
Аудиокнига "Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе"
🌌 Вас когда-нибудь интересовало, как возникла Вселенная? Что было до Большого взрыва? Все ответы на эти и другие вопросы вы найдете в аудиокниге "Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе" от Герайнт Фрэнсис Льюис.
👩🚀 Главный герой книги - это сама Вселенная. Она расскажет вам о своем зарождении, развитии и будущем. Вы узнаете о тайнах черных дыр, гравитации, теории относительности и многом другом.
🌠 Герайнт Фрэнсис Льюис - известный астрофизик и популяризатор науки. Он является автором множества популярных книг о космосе и Вселенной. Его работы пользуются огромной популярностью у читателей всего мира.
🎧 На сайте knigi-online.info вы можете бесплатно и без регистрации слушать аудиокниги на русском языке. Здесь собраны лучшие произведения различных жанров, включая научную литературу, романы, фэнтези и многое другое.
📚 Погрузитесь в увлекательный мир знаний и откройте для себя новые горизонты с помощью аудиокниги "Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе". Не упустите возможность расширить свой кругозор и провести время с пользой!
Читем онлайн Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе - Герайнт Фрэнсис Льюис
Шрифт:
-
+
Интервал:
-
+
Закладка:
Сделать
астрономами новое окно во Вселенную. Теперь учёные могли определять химический состав тел, находящихся на другом конце Вселенной, что казалось настоящим научным чудом. И оказалось, что таинственная материя Вселенной, от ближайших звёзд до края наблюдаемой Вселенной, – не что иное, как обыкновенные «земные» химические элементы. А если вещество «там» не отличается от вещества «здесь», то, чтобы понимать, как изменяется и взаимодействует материя во Вселенной, можно использовать «земные» физические законы.
Предсказание Конта о «неземной» природе материи в дальних пределах Вселенной, повторим, не сбылось: телескопы, призмы, световые колебания и прыгающие с одной орбиты на другую электроны в конце концов принесли нам способность определять и анализировать состав небесных тел.
Откуда взялись вещества, из которых мы состоим?
В Части 1 мы рассматривали образование химических элементов в пламени Большого Взрыва. Этот процесс тормозила хрупкость дейтерия: она образовывала «бутылочное горлышко», из-за которого, когда в ходе нуклеосинтеза начинали формироваться элементы тяжелее лития, Вселенная оказывалась уже слишком холодной. Остывающий «суп» ранней Вселенной состоял из самых простых химических элементов, но сегодня их гораздо больше – от бария до урана. Элементы тяжелее водорода и гелия – основа нашего существования. Но откуда же они взялись?
После того, как первичный космический пожар потух, Вселенная погрузилась в жутковатую тьму. Звёзд в ней ещё не было. Горячий «суп» из фундаментальных частиц превратился в тёплый супчик из протонов – ядер водородных атомов, и ядер нескольких самых лёгких элементов. Были в нём, конечно, и свободные электроны, но температура оставалась слишком высокой, чтобы они могли объединяться с атомными ядрами. Они сделали это только спустя 400 000 лет – астрономы называют это событие рекомбинацией. Но такое название (с указывающей на повторение приставкой) только запутывает: до этого ядра и электроны не соединялись!
Во тьме продолжалась работа гравитации. Не забудем, что в ранней Вселенной вещество было не полностью однородным: из-за квантовых флюктуаций, происходивших ещё в эпоху инфляции, в нём оставались малые флюктуации плотности. Гравитация стягивала вещество к областям повышенной плотности и образовывала гигантские облака. Внутри них плотность продолжала расти по мере остывания газа, теряющего энергию посредством излучения. Облака делились на массивные фрагменты, которые сжимались под действием собственной тяжести, затем коллапсировали и образовывали первые скопления протозвёзд.
Вначале протозвёзды лишь слабо светились в первобытной темноте, разогреваемые сжатием в ходе продолжающегося гравитационного коллапса. Но гравитация сжимала протозвёзды всё сильнее. Центральные их области испытывали колоссальное давление внешних оболочек. Температура и плотность в ядрах поднимались до огромных значений, в процессе столкновений атомы всё больше сближались. Наконец плотность и давление возросли настолько, что электроны стали отрываться от атомов. В образовавшейся плазме ядра вновь прижимались друг к другу так тесно, что сильное взаимодействие опять стало связывать их воедино. В недрах звёзд снова начался нуклеосинтез, который сплавлял ядра лёгких элементов в ядра более тяжёлых. В ходе процесса образования элементов выделялась ядерная энергия; она излучалась ядром звезды и устремлялась наружу сквозь её внешние слои. Сила давления излучения противодействовала гравитационному сжатию и поддерживала равновесие звезды на протяжении всего времени её существования. Примерно через 500 000 лет после Большого взрыва ядерная энергия стала вырываться наружу с поверхности первых звёзд, освещая Вселенную.[39]
Несмотря на множество общих черт, между условиями, существующими в недрах звёзд в нашу эпоху, и теми, которые были свойственны ранней Вселенной, есть очень важное различие, значимое для формирования элементов. Ранняя Вселенная представляла собой смесь почти равного количества двух ядерных частиц, протонов и нейтронов. Первой стадией образования более тяжёлого ядра было связывание воедино единичного протона и единичного нейтрона, в результате чего получался дейтерий. Когда его набиралось заметное количество, пары дейтериевых атомов могли сплавляться в гелий. Но в звёздах недостаточно свободных нейтронов, необходимых для образования дейтерия (не забудем, что все нейтроны, которые не успели оказаться запертыми в первых немногочисленных элементах, порождённых Большим Взрывом, очень быстро распались, превратившись в протоны). Поэтому ядра первых звёзд состояли в основном из свободных протонов с добавлением малых количеств других элементов. Физика процессов внутри звезды – та же, что и в ходе Большого Взрыва: хотя протоны могут сблизиться настолько, что начнут связываться сильным взаимодействием, мы уже видели, что их комбинация, дипротон, неустойчива и мгновенно распадается.
Но если пути создания дейтерия нет – похоже, остановиться придётся уже на самых первых шагах к отысканию источника звёздной энергии. Как звёздам удаётся преодолеть второе «дейтериевое бутылочное горлышко»?
А ведь это «горлышко» – не единственное в процессе формирования элементов в недрах звёзд. С наивной точки зрения всё, что надо обеспечить – это возможность столкновения лёгких ядер с образованием более тяжёлых. Но, конечно, на деле всё гораздо сложнее. Некоторые объединения протонов и нейтронов, в особенности такие, в которых нейтронов слишком мало или, наоборот, слишком много, неустойчивы и мгновенно распадаются. Кроме того, если столкновения имеют слишком высокую энергию, новое, более тяжёлое ядро может образоваться, но внутренние движения протонов и нейтронов внутри него могут оказаться настолько интенсивными, что опять разорвут его на более лёгкие элементы.[40]
С учётом всего этого может показаться, что образование элементов в звёздах – дело необыкновенно запутанное. Требуются на первый взгляд невозможные условия только для того, чтобы этот процесс начать, а затем ещё некоторые, очень жёсткие в смысле энергии, – чтобы он продолжался.
Так что, хоть Большой Взрыв и обеспечил Вселенную простейшими химическими элементами, всё ещё остаётся до конца непонятным, откуда взялись все остальные элементы – те, из которых состоим и мы.
Кванты сокращают путь
Чтобы это понять, придётся вернуться к нашим энергетическим горкам. Если вы заперты в высокогорной долине, вам потребуется, видимо, некий ускоритель, чтобы превратить потенциальную энергию в кинетическую и преодолеть следующий пик. Поскольку единственные свободные нуклоны, которые у нас теперь есть, – это протоны (нейтроны со времён Большого Взрыва, по сути, заперты в гелии-4), им тоже требуется очень много энергии. Почему? Не забудьте, что протоны заряжены положительно и, если два протона медленно приближаются друг к другу, их разбросает в разные стороны электростатическое отталкивание. Их разделяет гора потенциальной энергии, через которую надо перейти. Мы уже говорили об удачно названном сильном взаимодействии, но оно действует только на расстояниях порядка размера частицы и здесь не поможет. На всех других масштабах царит электромагнитная сила.
Представьте, что мы с вами заняли сидячее положение. Один из нас пишет это предложение, примостившись на довольно неудобной скамейке. Другой (допустим, вы) удобно угнездился в мягком кресле. Но ни в том, ни в другом случае никто из нас – ни вы, ни я – в действительности ни к чему не прикасаемся: ваши атомы, атомы вашего
На этой странице вы можете бесплатно читать книгу Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе - Герайнт Фрэнсис Льюис бесплатно.
Похожие на Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе - Герайнт Фрэнсис Льюис книги
- Улыбка - Рэй Брэдбери - Научная Фантастика
- Вселенная Г. Ф. Лавкрафта. Свободные продолжения. Книга 8 - Роберт Альберт Блох - Мистика / Прочее / Периодические издания / Ужасы и Мистика
- 20-ть любительских переводов (сборник) - Рид Роберт - Мистика
- Великолепные модели штор и гардин - Антонина Спицына - Сделай сам
- И грянул гром… (Том 4-й дополнительный) - Вашингтон Ирвинг - Научная Фантастика
