Тайны Вселенной - Демин Валерий Никитич (книги бесплатно без регистрации полные txt) 📗
Для дальнейших процессов определяющей является предсказываемая релятивистской физикой нестабильность ядерного вещества. Имеется в виду, что протон хотя и очень долго живущая, но все же нестабильная частица. Теория «великого объединения», которая предсказывает бурные процессы в эпоху с 10–34 секунды по 10–32 секунды после начала расширения Вселенной, предсказывает и необходимость распада протона (а также и нейтрона в составе сложных ядер, который в этих условиях также считался стабильным). Среднее время его жизни оценивается примерно в 1032 лет. Конечный продукт распада протона — один позитрон, излучение в виде фотона, нейтрино и, возможно, одна или несколько электронно-позитронных пар. Хотя распад протона еще не наблюдался непосредственно, мало кто из физиков сомневается в неизбежности такого процесса.
Итак, примерно через 1032 лет ядерное вещество полностью распадется. Из мира исчезнут даже погасшие звезды. Но распад ядерного вещества уже задолго до этого срока начнет играть важную роль в эволюции Вселенной. Позитроны, возникающие при распаде нуклонов (это общее название протонов и нейтронов), аннигилируют с электронами, превращаясь в фотоны, которые вместе с фотонами, прямо возникающими при распаде нуклона, нагревают вещество. Только нейтрино свободно покидают звезду и уносят около 30 % всей энергии распада. Процесс распада будет поддерживать температуру умерших звезд и планет на уровне хоть и низком, но все же заметно отличном от абсолютного нуля. Так, белые карлики, остыв за 1017 лет до температуры 5 кельвинов, будут потом сохранять эту температуру из-за выделения энергии при распаде вещества внутри их. Нейтронные звезды остывают за 1019 лет до температуры около 100 кельвинов, после чего распад вещества в них будет поддерживать эту температуру. Спустя 1032 лет все ядерное вещество полностью распадется, звезды и планеты превратятся в фотоны и нейтрино.
Несколько иная судьба у рассеянного в пространстве газа, который останется после разрушения галактик (по массе он может составить около одного процента всего вещества Вселенной). Ядерное вещество этого газа тоже, разумеется, распадется через 1032 лет. Однако в этом случае позитроны, возникающие при распаде, уже не будут аннигилировать с электронами — из-за крайней разреженности газа вероятность встречи этих частиц чрезвычайно мала, и в результате образуется разреженная электронно-позитронная плазма. К этому времени, то есть через 1032 лет, во Вселенной останутся еще черные дыры, возникшие из массивных звезд после их угасания, и сверхмассивные «черные дыры», образовавшиеся в центрах галактик (об их судьбе мы скажем немного позже).
Что же будет происходить во Вселенной после распада ядерного вещества? В ту далекую эпоху во Вселенной будут присутствовать фотоны, нейтрино, электронно-позитронная плазма и «черные дыры». Основная часть массы окажется сосредоточенной в фотонах и нейтрино. Ибо именно в эти виды материи превратится обычное вещество после распада. Начнется эра излучения. Правда, надо помнить, что это излучение чрезвычайно сильно остывшее.
С расширением Вселенной плотность массы излучения быстро будет падать, так как уменьшается и плотность числа частиц, и энергия каждого кванта (а значит, и его масса). В отличие от излучения средняя плотность обычной материи в виде электронно-позитронной плазмы и «черных дыр» убывает только из-за уменьшения их концентрации при расширении Вселенной. Значит, плотность этих видов материи убывает медленнее, чем плотность излучения. Поэтому ко времени 1033 лет плотность материи уже будет определяться главным образом массой, заключенной в «черных дырах». Ее будет гораздо больше, чем в электронно-позитронной плазме. Если масса покоя нейтрино не ноль, как мы это разбирали выше, то значительная доля массы останется также в нейтрино. На смену эре излучения придет эра «черных дыр»!
Но и «черные дыры» не вечны. В поле тяготения вблизи «черной дыры» происходит, как мы знаем, рождение частиц; причем у «черных дыр» с массой порядка звездной и больше возникают кванты излучения. Такой процесс ведет к уменьшению массы «черной дыры», она постепенно превращается в фотоны, нейтрино, гравитоны. Но процесс этот чрезвычайно медленный. Скажем, «черная дыра» с массой в 10 масс Солнца испарится за 1069 лет, а сверх массивная «черная дыра», масса которой еще в миллиард раз больше, — за 1096 лет. И все же постепенно все «черные дыры» превратятся в излучение, и оно вновь станет доминирующим по массе во Вселенной, снова наступит эра излучения. Однако это излучение несравненно более холодное, чем излучение в эпоху распада вещества. Вследствие расширения Вселенной плотность излучения, как уже говорилось, падает быстрее плотности электронно-позитронной плазмы, и через 10 100 лет станет доминирующей именно эта плазма, и, кроме нее, во Вселенной не останется практически ничего.
На первый взгляд картина эволюции Вселенной в отдаленном будущем выглядит весьма пессимистически из-за постепенного распада, деградации, рассеяния. В возрасте Вселенной 10 100 лет в мире останутся практически только электроны и позитроны, рассеянные в пространстве с ужасающе ничтожной плотностью: одна частица будет приходиться на объем, равный 10 185 объемам всей видимой сегодня Вселенной (читатель, конечно, представляет, что последняя из приведенных цифр означает единицу со 185-ю нулями).
Так ли это? Означает ли, что в будущем замрут все процессы, не будет происходить активных движений физических форм материи, невозможно будет существование каких-либо сложных систем, а тем более разума в какой бы то ни было форме?
Космическая философия в лице как русского, так и мирового космизма отвечает безусловно отрицательно на вопрос в подобной постановке. Космистское миропонимание вооружает человека осознанием своей исторической миссии и ответственности на том отрезке общественного развития, с которым связана его собственная судьба, но от которого — в соответствии с личным вкладом каждого — зависит также и судьба последующих поколений. Он — носитель и хранитель материального и духовного богатства, выработанного предшественниками. Он — связующее звено между прошлым и будущим. Он, наконец, не просто представитель своего народа и своей эпохи. Он — планетарное и солярное существо (жизнь на Земле невозможна без Солнца), существо космическое, связанное множеством неразрывных и не до конца еще выявленных нитей со Вселенной. Вселенной, горизонт которой — бесконечность, а прошлое и будущее — вечность.
ИСТОЧНИКИ СВЕДЕНИЙ И ИЛЛЮСТРАЦИЙ
Азимов А. Вселенная. М., 1969;
Альвен Х. Космическая плазма. М., 1983;
Анисимов А. Ф. Космические представления народов Севера. М.-Л., 1959;
Аргуэльес Х. Фактор майя. Томск, 1994;
Аррениус С. Вселенная. М., 1912;
Бадж Э. А. Уоллис. Египетская религия. Египетская магия. М., 1996;
Берри А. Краткая история астрономии. М.-Л., 1946;
Бируни А. Индия // Избранные произведения. Т.2. Ташкент, 1963;
Бэшем А. Чудо, которым была Индия. М., 1977; В мире науки (журнал). 1983–1993; В начале было… // Курьер ЮНЕСКО. 1990. Июль;
Вайнберг С. Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной. М., 1981;
Ван-дер-Варден Б. Пробуждающаяся наука. Рождение астрономии. М., 1991;
Вронский С. А. Астрология: суеверие или наука? М., 1990; Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки о Вселенной. М., 1980; Он же Внегалактическая астрономия. М., 1978; Вселенная и мы. Научно-художественный альманах. Вып. 1–2. М., 1993–1994;
Всехсвятский С. К., Казютинский В. В. Рождение миров: Философские проблемы современной космогонии. М., 1961;
Галич М. История доколумбовых цивилизаций. М., 1990;
Гарднер М. Теория относительности для миллионов. М., 1965;
Гигин. Астрономия. СПб., 1997;
Глазами ученого. М., 1963;
Голдсмит Д., Оуэн Т. Поиски жизни во Вселенной. М., 1983; Гумбольдт А. Космос: Опыт физического мироописания. В 3-х томах. М., 1862–1863;
