Джордж и Большой взрыв - Хокинг Стивен Уильям (книги онлайн полностью бесплатно .TXT) 📗
Законы Ньютона
Законы движения
1. Всякое тело остается в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
2. Изменение количества движения тела пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе говоря — воздействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны.
Закон всемирного тяготения
Каждое тело во Вселенной притягивает каждое другое тело с силой (направленной вдоль прямой, соединяющей эти тела), прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ
Классическая теория годится для крупных объектов, будь то галактики, звёзды или даже бактерии, но поведение атомов она не объясняет. Более того, согласно этой теории, атомы вообще не могут существовать!
В начале XX века физики осознали, что им требуется абсолютно новая теория, которая объясняла бы свойства очень малых объектов, таких, как атомы или, скажем, электроны, — квантовая теория. Вариант этой теории, суммирующий все современные знания об элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях, носит название Стандартной модели. Она описывает частицы, из которых состоит вещество (кварки и лептоны), частицы — переносчики взаимодействий (глюон, фотон, бозоны W и Z) и хиггсов бозон (который труднее всего обнаружить), необходимый для объяснения некоторой части масс остальных частиц. Многие учёные считают, что это чересчур сложно, и ищут модель попроще. К тому же где в этой модели тёмная материя, открытая астрономами? И как быть с гравитацией? Частица — переносчик гравитационного взаимодействия называется «гравитон», но её трудно включить в Стандартную модель, потому что гравитационное взаимодействие особое: оно изменяет форму пространства-времени.
В ПОИСКАХ ТЕОРИИ ВСЕГО
Теория, объясняющая все взаимодействия и все частицы, — «теория всего» — может оказаться не похожей на все известные теории, потому что от неё требуется объяснить не только гравитацию, но и пространство-время. Но если такая теория возможна, она должна объяснять физические процессы во всей Вселенной, включая чёрные дыры, Большой взрыв и далёкое будущее космоса. Появление такой теории стало бы великой научной победой.
Луна
Вопрос: Когда сформировалась Луна?
Ответ: По оценке учёных, более четырёх миллиардов лет назад.
В.: Как она сформировалась?
О.: Учёные полагают, что некое тело размером с планету врезалось в Землю, выбросив на околоземную орбиту раскалённое облако из пыли и камней. По мере остывания этого облака пылинки и камни в нём притягивались друг к другу, и так постепенно сформировалась Луна.
В.: Каковы размеры Луны?
О.: Луна гораздо меньше Земли: в земной шар могло бы уместиться 49 Лун. Притяжение Луны слабее земного притяжения. Если на Земле вы весите 45 кг, то на Луне весили бы меньше 8 кг!
В.: Есть ли у Луны атмосфера?
О.: Нет. Именно поэтому небо с Луны всегда видится чёрным, а значит, если оставаться в тени, то на небе всё время видны звёзды.
В.: Как человечество объясняло появление Луны, прежде чем учёные выяснили, как она образовалась?
О.: В древности существовало поверье, что Луна — это зеркало или же огненная чаша на ночном небе. В течение многих веков люди думали, что Луна обладает магической силой и способна влиять на жизнь на Земле. В определённом смысле они были правы: Луна действительно влияет на Землю. Но никакого волшебства тут нет. Притяжение Луны воздействует на земные океаны, вызывая приливы.
В.: Могла ли существовать жизнь на Луне?
О.: Жизнь на Луне невозможна — за исключением случаев, когда живое существо облачено в космический скафандр. Но вот вам утешительный приз: накапливаются доказательства того, что Луна содержит гораздо больше воды — главного ингредиента, необходимого для существования известных нам форм жизни, — чем полагали учёные всего несколько лет назад. Однако эта вода заморожена, так что тем, кто надумает эмигрировать с Земли на Луну, придётся изрядно потрудиться, чтобы привести воду в дружественное для жизни жидкое состояние.
В.: Посещали ли Луну представители внеземных цивилизаций?
О.: Земляне посещали Луну 6 раз. С 1969 по 1972 год на поверхности Луны побывали 12 американских астронавтов. Возможно ли, что ещё до появления на Земле человеческой цивилизации Луну, нашу ближайшую соседку, навестили инопланетяне и оставили на ней следы своего пребывания? Вероятность этого крайне, крайне мала; однако некоторые учёные на Земле вновь принялись изучать лунный грунт в поисках подтверждения этой гипотезы.
Возникновение Вселенной
Существует множество разных историй о том, как появился наш мир. Например, согласно мифам центральноафриканского народа куба, в начале были только тьма, вода и великий бог Бумба. Однажды у Бумбы заболел живот, и он изрыгнул Солнце. Солнце высушило часть воды, и появилась суша. Но живот у Бумбы так и не прошёл, и тогда он изверг из себя ещё Луну, звёзды, животных — леопарда, крокодила, черепаху — и, наконец, человека.
У других народов — другие истории. Все эти мифы — не что иное, как попытки древних ответить на самые главные вопросы:
• Почему мы здесь?
• Откуда мы взялись?
Первые научные свидетельства, необходимые для ответов на эти вопросы, обнаружились примерно 80 лет назад, когда выяснилось, что другие галактики удаляются от нашей. Оказывается, Вселенная расширяется и галактики разбегаются. А это значит, что в прошлом они были ближе друг к другу. Почти 14 миллиардов лет назад Вселенная была очень горячей и сжатой. Этот момент мы называем Большим взрывом.
Начавшись с Большого взрыва, Вселенная расширяется всё быстрее и быстрее. Это называется инфляцией — Вселенная раздувается, как цены в магазинах. Только вот инфляция Вселенной в её начале происходила гораздо быстрее рыночной инфляции. Мы называем инфляцию «высокой», когда цены за год возрастают вдвое; размеры же Вселенной за долю секунды удваивались многократно.
Из-за инфляции Вселенная стала очень большой и очень плоской и гладкой. Но не полностью гладкой: в некоторых её местах были крошечные отклонения. Из-за этих отклонений возникли крошечные различия в температуре ранней Вселенной; мы обнаруживаем их в космическом микроволновом фоновом излучении. Эти отклонения означают, что некоторые участки Вселенной расширяются чуть менее быстро. Постепенно эти медленные участки перестают расширяться и сжимаются снова, образуя галактики и звёзды. Этим отклонениям мы и обязаны своим существованием. Если бы ранняя Вселенная была полностью гладкой, то не было бы ни звёзд, ни галактик, а значит, не могла бы возникнуть жизнь.
Стивен
Большой взрыв — лекция
Представьте, что в тот самый момент, в начале, вы сидите внутри Вселенной (очевидно, впрочем, что сидеть снаружи Вселенной вам бы не удалось). При этом вы, надо сказать, крепкий орешек, потому что температура и давление в этом бульоне Большого взрыва — немыслимо, невероятно высоки. Вся материя, которую мы сегодня видим вокруг, тогда была спрессована в пространстве размером гораздо меньше атома.
Прошла всего лишь крошечная доля секунды после Большого взрыва, но во всех направлениях, куда ни посмотри, всё выглядит совершенно одинаково: не раздувающийся огненный шар, а море раскалённой материи, заполняющее всё пространство. Что это за материя? Мы не знаем. Может быть, частицы, каких в наше время уже нет, может быть, даже петельки «струн»; но это наверняка экзотическая материя, которую нам с вами вряд ли дано увидеть даже в самых больших ускорителях частиц.
