Из чего всё сделано? Рассказы о веществе - Любовь Николаевна Стрельникова
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Но вернёмся к астрофизикам. Астрофизики умеют разложить свет далёких звёзд на гораздо более тонкие составные части, причём даже увидеть с помощью специальных приборов те части светового спектра, которые невидимы глазу, — инфракрасную и ультрафиолетовую. Тот, кто умеет читать эти спектры, многое узнаёт о звезде. Например — какая у неё температура, какие элементы входят в её состав, какие процессы протекают на этой звезде и как далеко она расположена от Земли.
Если посмотреть на Солнце сквозь такие спектральные очки, то окажется что на Солнце присутствует около 80 элементов таблицы Менделеева. Больше всего — водорода (почти три четверти по массе) и гелия (почти четверть), и совсем чуть-чуть (2%) остальных элементов.
Однако главный вопрос остаётся — откуда эти элементы взялись на Солнце? Чтобы узнать это, нам придётся вернуться к нашей машине времени.
Вообще, любое разогретое вещество излучает энергию. И это на руку астрофизикам, которые разглядывают светящиеся галактики и узнают о событиях, происходящих в них
Начало всех начал, или Космическая кухня
Сегодня телескоп «Хаббл» позволяет заглянуть на двенадцать миллиардов лет назад! Излучение, пришедшее из невообразимо далёкого прошлого и пойманное «Хабблом», тщательно изучают астрофизики. Так им удаётся воссоздать те космические события, которые разворачивались на протяжении этого гигантского отрезка времени. Они как будто смотрят фильм, прокручиваемый назад, от конца к началу. К тому, с чего всё началось.
А всё началось с Большого взрыва. Именно так назвал момент зарождения Вселенной бельгийский священник и астроном Жорж Леметр в 1931 году. Уже тогда, в начале XX века, астрономы сумели с помощью наземных телескопов разглядеть и понять, что части Вселенной находятся в постоянном движении. И не просто в движении: они словно разбегаются в разные стороны, удаляясь друг от друга, — точно так, как разлетаются осколки гранаты или искры фейерверка. В конце 20-х годов прошлого века Жорж Леметр посетил своего друга, астронома Эдвина Хаббла (в его честь назван телескоп) в Маунт-Вилсоновской астрономической обсерватории в Калифорнии (США) и узнал об этих последних наблюдениях. А дальше он просто подумал и представил, что будет, если разлетающиеся осколки гранаты обратить вспять, то есть заставить лететь в обратном направлении. Этот мысленный эксперимент привел его к тому исходному моменту, когда граната взорвалась и породила разлетающиеся осколки. Так появилась на свет теория Большого взрыва.
Сегодня астрофизики подсчитали, что Большой взрыв случился около 14 миллиардов лет назад. Взорвалось нечто очень маленькое и невероятно плотное. Жорж Леметр называл это первоатомом, а современные физики — точкой сингулярности. И в момент этого исторического для нашего мира взрыва родились материя, пространство и время. Большой взрыв был невероятно мощным: на его фоне взрыв атомной бомбы — просто комариный писк. Раскалённый шарик с гигантской температурой начал стремительно раздуваться, создавая внутри себя всё больше пространства. По мере расширения температура внутри раскалённой сферы падала, и начала рождаться будущая материя.
Я просто вижу, как вы недоумённо трясёте головой: «Ничего не понимаю! Как это ничего не было, ни материи, ни пространства, ни времени?!» Понять и представить это действительно трудно. Я сама ломала над этим голову многие годы. И вот какая аналогия пришла мне на ум, надеюсь, она поможет и вам. Вас ведь тоже когда-то не было, и для вас не было ни пространства, ни времени. Но вот вы появились на свет, и в этот миг для вас распахнулось пространство и пошёл отсчет времени. Ваше пространство было вначале очень маленьким и ограничивалось вашей кроваткой. Но вы росли, и оно росло, расширялось, вместе с вами. Чем дальше, тем больше будет становиться это пространство, которое вы узнаете и освоите. И пределов вашему познанию нет. Вам открыт весь этот мир — прекрасный и бесконечный.
Но вернёмся к рождению Вселенной. Мы с вами уже знаем, что всё состоит из трех элементарных частиц — протона, нейтрона и электрона. Они-то и появились в самом начале первой секунды после Большого взрыва. Секунда ещё не прошла, а температура уже упала до 300 миллионов градусов, и начали формироваться первые ядра будущих атомов, самых маленьких и простых — тяжелого водорода (один протон, один нейтрон) и гелия (два протона, два нейтрона). Не случайно эти элементы занимают два первых места в таблице Менделеева. Они действительно были первыми! Через тысячу лет стало «прохладно» — всего-то 30 тысяч градусов. Но это была именно та температура, при которой ядра гелия и водорода смогли притянуть к себе электроны. Так появились первые атомы.
Так выглядит наша Вселенная глазами телескопа Хаббл. Сто миллиардов галактик, вроде нашей, и в каждой из них сто миллиардов звезд, вроде нашего Солнца! Интересно, сколько планет во Вселенной?
Эта гигантская спиралевидная галактика, как, впрочем, и всё остальное, состоит всего лишь из трёх типов элементарных частиц — электронов, протонов и нейтронов
А потом, ещё через 200 миллионов лет, во Вселенной стало просто чудовищно холодно — минус 272 градуса по Цельсию, или всего около одного градуса по абсолютной шкале температур. При таких условиях газ Вселенной, состоящий из водорода и гелия, стал конденсироваться, то есть объединяться в газовые шары вроде нашего Солнца и других звезд. Силы гравитации всё сильнее сжимали их. Из-за выделяющейся при этом энергии начала расти температура. И вот в недрах звёзд создались условия, при которых началась реакция термоядерного синтеза — слияние ядер водорода и гелия, порождающее ядра всё более тяжелых элементов, всех химических элементов таблицы Менделеева. Так звёзды превращались в гигантские фабрики материи. А ещё в результате этих реакций выделялось много энергии, которая распространялась во Вселенной, в том числе в виде света. Именно поэтому мы видим на небе звёзды, которые удалены от нас на сотни миллионов световых лет.
А потом всё «топливо» в недрах звезды сгорало, и звезда взрывалась, раскидывая по Вселенной наработанную материю. Образовывалась межзвёздная пыль, из неё — пылевые облака, а уже из них — планеты, напичканные самыми разными веществами. Вот так рождалась материя, из которой сформировались все объекты во Вселенной.
Наша Солнечная система, в которой мы живём, входит в состав нашей Галактики Млечный Путь. В этой Галактике, как и в других,
