Факультет

Студентам

Посетителям

Галактики и звезды

Одной из самых сложных проблем физики является определение возраста Вселенной: всегда ли она существовала или же она возникла в определенный момент времени?

Поскольку эта космологическая тема уже была рассмотрена в одной из моих предыдущих книг («Миры и антимиры»), я не буду касаться ее здесь. Давайте лучше рассмотрим совокупность проблем совершенно иного характера — а именно, как наша часть Вселенной приобрела свою современную структуру. Если мы предположим, что одно время наша часть пространства содержала определенное количество материи, то возникает вопрос: каким образом эта материя приняла вид галактик? И почему часть вещества в пределах нашей Галактики существует в форме сильно разреженных газов, заполняющих большую часть Галактики, в то время как остальная часть материи сгустилась в звезды? Наконец, почему по крайней мере одна из этих звезд, которую мы называем Солнце, окружена планетами, среди которых находится и Земля?

С комплексами проблем такого рода преимущественно и имеет дело естественная наука. Нам довольно хорошо известно современное положение вещей; мы допускаем, что здесь применимы обычные естественные законы, и это предположение кажется вполне разумным. Мы пытаемся восстановить отправную точку, о которой мы можем строить до некоторой степени разумные предположения, и мы пытаемся как можно подробнее уяснить, как происходил этот процесс. Общий характер этой проблемы подобен проблеме происхождения и развития жизни, которая рассматривалось выше: мы знаем о современном биологическом состоянии, об органической жизни на Земле, о законах биологического развития; и мы в состоянии сделать определенные общие предположения о первоначальных условиях, т. е. о возможных химических процессах, которые происходили на Земле до появления жизни.

Из всех сил природы, которые способствовали созданию мира в его современной форме, наиболее важной явилась сила притяжения, гравитация. Всякое тело притягивает любое другое тело, но сила притяжения быстро уменьшается с увеличением расстояния между этими телами. Сила притяжения способствует сцеплению материи. Если по той или иной причине в пространстве оказывается большое облако разреженного газа, то под влиянием силы притяжения вещество собирается в центре. Все вещество облака могло бы быстро сконцентрироваться в гигантскую массу, если бы этому не мешало тепло, выделяемое в процессе концентрации. Процесс зависит и от того, сыграет ли антивещество свою решающую роль. Если концентрация, происходящая под влиянием силы притяжения, происходит в сравнительно малом объеме пространства, то может образоваться звезда. Если эта звезда достаточно велика, то исходящая из нее радиация может вызвать отталкивающую силу, не позволяющую остальному газу приблизиться к звезде.

Если в нескольких различных частях первоначального облака появляются районы с плотностью, превышающей плотность окружающей их среды, может образоваться несколько местных центров конденсации, т. е. вещество преобразуется в несколько различных тел. Эти тела притягиваются друг к другу, но не обязательно объединяются в одно громадное тело. Вместо этого, как правило, они начинают вращаться вокруг друг друга, и центробежная сила этого движения противодействует силе притяжения, ведущей к дальнейшей концентрации. Можно предположить, что звездная система, подобная галактике, сформировалась именно таким образом.

Как уже упомянули, классическая механика — это наука о движении тел, и всеобщее тяготение является одной из самых важных сил во всех таких движениях. Обладая знанием классической механики, мы можем понять, по крайней мере в основных чертах, как возникли звезды и звездные системы

Мы знаем, что, по существу, они являются продуктами силы притяжения и противодействующих ей выделения тепла и центробежной силы. Если мы допустим, что первоначально вещество во Вселенной или в ее большей части существовало в виде сильно разреженного газа, то вполне правомерно полагать, что со сцеплением газа произошло его сгущение, таким образом образовывая галактики. Внутри галактик происходило дальнейшее сгущение, в результате чего образовались звезды.

Но для более точного и глубокого понимания процесса образования звезд и звездных систем мы не должны ограничиваться знанием лишь классической механики, а должны заглянуть и в другие области физики, включая ядерную физику.

Огромная энергия, излучаемая звездами, образуется в результате ядерных процессов, происходящих внутри звезд. Те же силы, которые высвобождаются при взрыве водородной бомбы, образуют внутри звезды энергию, позволяющую ей излучать свет и тепло в течение миллионов и миллиардов лет. Поэтому знание ядерной физики жизненно необходимо для понимания развития Вселенной.

Ядерная физика также может помочь нам ответить на увлекательнейший вопрос о происхождении различных элементов. Вполне возможно, что когда-то элементы синтезировались из протонов и нейтронов, и сейчас существует много догадок о том, когда, как и где происходил этот синтез. Может быть, он был результатом гигантских звездных взрывов (образование сверхновых звезд), которые мы время от времени наблюдаем, или, возможно, синтез происходил на ранней стадии развития Вселенной.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: