Методические материалы, статьи

Кто бы мог подумать?

Спорное открытие

В современной физике существует ряд проблем, связанных с бесконечностью и, в частности, с возможностью — или невозможностью — бесконечного уменьшения размеров. Если вещество может быть стиснуто до бесконечно малых размеров, то оно окажется способным достигать бесконечных плотностей и температур, что не наблюдается нигде в природе. Это может, например, произойти при образовании «черной дыры», когда вещество звезды, по достижении ею определенных условий, «коллапсирует», то есть проваливается под влиянием собственного веса внутрь самого себя. Чем больше уплотняется такое «провалившееся в себя» вещество, тем больше притяжение его частей друг к другу и тем энергичнее оно продолжает сжиматься, пока не сожмется в бесконечно малую точку с бесконечно большими физическими параметрами, что не представимо даже теоретически.

Один из путей устранения такой теоретической трудности состоит в предположении, опять же теоретическом, что сжать что-нибудь до бесконечно малых размеров невозможно, так как этому препятствует сама структура пространства. Если, например, природа устроила так, что пространство (а также, разумеется, время, ибо оно неразрывно связано с пространством, как это показал Эйнштейн) является «квантованным», то описанная выше трудность с бесконечностью автоматически исчезнет. Ведь «квантованность» чего-то, по самому смыслу этого слова, означает, что это что-то состоит из конечных и далее неделимых порций-квантов, меньше которых ничего существовать не может. В случае пространства это означало бы, что оно представляет собой не гладкую непрерывность, а своего рода решетку из мельчайших, более неделимых клеток. Спрашивать, что происходит «внутри» такой клетки, так же бессмысленно, как спрашивать, что происходит «внутри» любого другого, по определению неделимого объекта.

Гипотеза о квантованности пространства-времени была выдвинута давно, и уже тогда были теоретически рассчитаны вероятные размеры длины, меньше которых в природе не бывает. Эта длина — она получила, естественно, название «планковской» — составляет, согласно таким расчетам, 10-35 сантиметров. Зная скорость света, можно рассчитать отсюда также минимальную протяженность промежутка времени. Но можно ли практически, на опыте проверить, существует или не существует такая квантованность? Ведь эти величины так малы, что подобраться к таким минимальным длинам и промежуткам времени представляется невозможным.

Тем не менее два американских астронома, Ричард Льё и Ллойд Хиллман, подсчитали, что достаточно далекая галактика может служить вполне надежным орудием проверки их теоретических рассуждений, и выбрали галактику, находящуюся на расстоянии четырех миллиардов световых лет от Земли. Наблюдения показали, что пространство оказалось гладким.

Означает ли это, что вопрос решен и гипотеза о квантованности пространства-времени должна отныне считаться несостоятельной? Как бы не так! Коллеги-теоретики немед-ленно заявили, что результат не убедителен.

И вопрос остался открытым.


Приятного аппетита!

На сайте Хаббловского космического телескопа есть замечательная коллекция фотоснимков, фиксирующих галактики в процессе поедания своих ближних. Оказывается, не только люди едят себе подобных — в космосе каннибализм тоже не в диковинку.

Казалось бы, уж где-где, а в космическом пространстве пустого места сколько угодно. Лети себе куда хочешь, никто тебе не мешает. Верно, одиночные галактики редко встречают себе подобных. Но почти 10 процентов всех галактик в видимом космосе объединены в скопления, включающие сотни, а то и тысячи галактик, совершающих сложный гравитационный танец друг относительно друга. Представить себе вид неба с планеты одной из звезд одной из галактик такого скопления — никакого воображения не хватит. Ведь даже одна простая средняя галактика насчитывает от миллиона до миллиарда звезд. Наш Млечный Путь — галактика из больших — содержит около ста миллиардов звезд в спиральном диске диаметром в 50 тысяч световых лет.

Самым распространенным объединением галактик в космосе являются, однако, не скопления и не одиночные галактики, а группы по четыре-пять галактик на близком расстоянии. Наш Млечный Путь, например, входит в такую группу, именуемую Местной. Она содержит пять галактик, а доминируют в ней два гиганта — мы и туманность Андромеды. Но хотя галактики-соседи должны вроде бы и относиться друг к другу по-соседски, а не получается. Стоит малой галактике подойти слишком близко к большой, и она становится ее жертвой. Большая ее пожирает.

Как это происходит? Главную роль в космическом каннибализме играет гравитационное притяжение. Большая галактика своим притяжением попросту разрывает малую на куски, а потом куски — на отдельные звезды. Эти звезды меняют свои орбиты и зачастую образуют протяженный размытый диск вокруг галактики-победительницы. Проходят миллионы лет, и они окончательно становятся ее послушными членами.

Может показаться, что процесс, растянутый на миллионы лет, происходит без всяких драматических эффектов. Это, однако, не так. При сближении двух галактик первыми соприкасаются облака межзвездного газа. За счет быстрого взаимного проникновения их плотность резко возрастает, они разогреваются, и растущее давление превращает эти газопылевые облака в центры формирования новых звезд. В галактике-каннибале начинается бурный, взрывоподобный процесс звездообразования, сопровождающийся вспышками, взрывами и выбрасыванием наружу чудовищно протяженных струй пыли и газа. Молодые новые звезды высоко энергетичны и потому их изучают в коротковолновом диапазоне. Они кажутся синими, и по этой примете их легко распознать. Один из недавно выявленных случаев галактического каннибализма был обнаружен благодаря наличию на периферии каннибала ореола новых синих звезд. Трагедия эта произошла пару миллионов лет назад в созвездии Центавра, неподалеку от нас.

Но и наш Млечный Путь не без греха. Его сопровождают два небольших скопления звезд — Большое и Малое Магеллановы облака. Специалисты считают, что это остатки двух небольших галактик в процессе постепенного исчезновения. Видимо, их столкновение с Млечным Путем произошло достаточно давно, поскольку никаких следов описанного выше бурного звездообразования никто пока в этом районе нашей галактики не обнаружил. А совсем недавно астрономы обнаружили вокруг нашего Млечного Пути ореол из явно чужих звезд — характер их движения резко отличается от движения звезд на периферии нашей галактики. Можно думать, что это тоже остаток столкновения Млечного Пути с какой-нибудь малой галактикой, только еще более древнего столкновения.

Как правило, галактический «соседский каннибализм» наказуется. Преступление не остается не отмщенным. В конце концов, в группе остаются два победителя, и тогда один из них пожирает другого. Это — образно, а в сухом пересказе речь идет о том, что галактика Туманность Андромеды, которая крупнее нашей, несется в сторону Млечного Пути со скоростью 300 киллометров в секунду. Так что в ближайшие 2-3 миллиарда лет спиральные рукава нашей галактики (Солнечная система находится в одном из них) будут оторваны притяжением туманности Андромеды, а внутренность нашей галактики будет растерзана, как курица ястребом.

Разумеется, ничего особенного в галактическом каннибализме нет. На самом деле, в первобытной Вселенной, когда она имела намного меньшие размеры, и галактики были ближе друг к другу, их столкновения происходили гораздо чаще и пожирания были обычным делом. Более того, это был, так сказать, столбовой путь эволюции галактик и всей нашей Вселенной до ее нынешнего, относительно «цивилизованного» состояния. Совсем как в человеческой истории.

Как считают те же астрономы (и тоже на основании наблюдений) почти 10 процентов наблюдаемых скоплений находятся в состоянии слияния (столкновения) друг с другом. Это, пожалуй, самый чудовищный по мощности процесс в нынешней Вселенной — ведь каждое насильственное объединение скоплений сопровождается выделением такого количества энергии, какое всем звездам нашего Млечного Пути, вместе взятым, не испустить даже за миллиарды лет.

Коли так, то законы космического каннибализма, в конце концов, приведут, вероятно, к тому, что во Вселенной останутся лишь немногие звездные острова, по 100 и более тысяч галактик в каждом, разделенные такими невероятными расстояниями, которые им (с учетом все ускоряющегося расширения Вселенной) уже никогда не пересечь.

Вот к чему приводит неумеренный аппетит и отсутствие элементарного гуманизма. Но есть, есть высший суд, наперсники разврата, добавлю я вслед за поэтом по секрету, он есть, ибо и суперскоплениям не сдобровать, даром, что они уединились в пространстве от всех внешних врагов. Даром — враг поджидает их изнутри. В их центрах, как выявили наблюдения, пылают огромные черные дыры, которые постепенно втягивают в свою бездонную глотку все окружающее вещество. Так что придет конец и суперскоплениям. И останутся во Вселенной одни лишь черные дыры да рассеянные, одиночные атомы. И все. И никого, и ничего больше. Только холод, и мрак, и пустота.


Не такое уж оно темное

На недавний доклад калифорнийского физика Чанг-Пей Ма, прочитанный на ежегодном заседании Американского физического общества, пришло столько народа, что зал оказался переполненным. Ма докладывала о результатах своего компьютерного анализа распределения темного вещества во Вселенной. Ее результаты действительно заслуживали оказанного им внимания.

Вещество это вдвойне темное для науки — не известно, из чего оно состоит и как оно распределено во Вселенной. Известно лишь, что оно существует. Поэтому любой свет, который удалось бы пролить на эту загадку, был бы воистину лучом света в темном царстве. Доктор Ма немного такого света пролила, и теперь можно сказать, что темное вещество стало для науки не таким уж темным.

Для своей компьютерной симуляции темного вещества доктор Ма собрала все новейшие данные о нем. Недавние точнейшие исследования остаточного космического излучения — реликта времен, не очень далеких от Биг Бэнга, — показали, что темное вещество не может быть «горячим», то есть имеющим очень большую энергию, и движущимся с почти световыми скоростями. Это исключает возможность того, что оно состоит из почти световых частиц нейтрино. Точно так же затруднительно трактовать темное вещество как совокупность массивных несветящихся объектов (так называемых МАХО), вроде несостоявшихся — из-за недостаточной массы — звезд.

Эти ограничения подталкивают мысль к тому, что темное вещество должно состоять из какого-то необычного, экзотического вещества — может быть, из еще не известных науке тяжелых частиц. К этому подталкивает также тот факт, что обычное невидимое, но обладающее силой тяготения вещество должно было бы создать во Вселенной больше «гравитационных линз» (мест преломления света в гравитационном поле), чем их наблюдается в действительности. Все это, вместе взятое, говорит в пользу экзотического и в то же время медленно движущегося вещества. Именно оно и было изучено в работе доктора Ма.

Принципиально новым в этой работе было разбиение объема Вселенной на рекордно малые «зерна» размером в средние галактики. Программа призвана была проследить, при каком распределении по «зернам» темного вещества нынешние галактики будут распределяться и вращаться так, как это имеет место в реальности.

Если верить компьютеру, темное вещество вовсе не рассеянно во Вселенной беспорядочно. Оно высоко организовано. Оно повторяет те же формы организации, которые свойственны обычному веществу, то есть собрано в галактики различных размеров (с преобладанием мини-галактик), которые, точно тени, сопровождают обычные галактики и движутся среди них по тем же законам, которые когда-то Эйнштейн нашел для частицы, выполняющей броуновское движение. Иными словами, темное вещество, хоть оно, по-видимому, экзотично по составу, но во многом ведет себя, как обычное. Оно тоже может собираться в большие звездоподобные комки, но при этом, в отличие от МАХО, не вспыхивает и не начинает светиться — в этом и проявляется его «экзотичность». Но модель доктора Ма показала, что такие большие комки должны образовываться довольно редко, и, видимо, именно поэтому темное вещество не проявляется в виде гравитационных линз. Другое его отличие от обычного холодного вещества состоит в том, что в силу массивности составляющих его «экзотических» частиц, давление в темном веществе должно быть много больше, чем в обычном.

Вы можете спросить, почему же при таком большом давлении в нем все-таки не возникают термоядерные реакции. Ответом будет все та же ссылка на «экзотичность» темного вещества. Веди оно себя во всем подобно обычному, оно вообще не было бы «темным». И хотя свет на него сейчас немного пролит, но эта его экзотичность по-прежнему остается мрачной загадкой, пока что не поддающейся усилиям пытливого ума.

Михаил Вартбург



См. также:
Преимущества онлайн-казино
Как заработать на игровых автоматах
Несколько советов по выбору интернет-казино
Как найти надежное интернет-казино
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
подарки из серебра для мужчин
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Жанр: Драматургия, Старинное, Драматургия Steevens / By Will. Shakspere». Примечание: Макбет.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005