Валентина Савенко №2

Теория Большого Взрыва или Искусство Упаковки

  • Кандидат в Самородки
  • Опубликовано на Яндекс.Дзен
Теория Большого Взрыва или Искусство Упаковки

Как сказал замечательный писатель Терри Пратчетт, "In the beginning there was nothing, which exploded". Если переводить дословно, то это будет звучать примерно так: "Вначале было ничего, которое взорвалось". Многие именно так и представляют себе Большой Взрыв, но однако между "ничего" в представлении большинства и "Ничего", которое взорвалось, на самом деле есть большая разница. И именно её мы сейчас обсудим. Что взорвалось и почему? А главное, как оно там оказалось изначально? Что там было такого, что при взрыве породило целую Вселенную? И как оно туда упаковалось?

Итак, начнём.

Все мы знаем со школы, что такое атомы. Это такие маленькие штучки, из которых всё состоит. Ещё древние греки заметили, что бельё, разложенное для просушки, почему-то высыхает. Значит, сказали древние греки, вода состоит из чего-то очень маленького и это маленькое постепенно исчезает. Впрочем, замечали-то это все (особенно женщины, которые для того собственно и раскладывали это бельё), но только мужчины наконец решили подумать о природе вещей за таким банальным занятием. И не все, а только Левкипп и Демокрит. Они назвали эти штучки атомами, что означает неделимый. И вот тут они были неправы, но они об этом не узнали и умерли счастливыми, что познали природу вещей.

Итак, сказали они, мир состоит из крошечных атомов и пустоты.

Прошло время. И однажды люди выяснили, что мир немного сложнее. И когда-то неделимый атом оказалось очень даже делится. Сначала они поделили атом на две главные штучки — протон и электрон. Протон заряжен положительно и гордо располагается в центре атома, а электрон заряжен отрицательно и летает по орбите вокруг. И ученые решили, что теперь-то уж это те самые неделимые части. Протон это такая большая штучка, а электрон — маленькая, в 1000 раз меньше массой. Их часто так и изображали в виде одного шарика в центре и другого на орбите. Впрочем, это только самый простейший атом водорода, у которого есть только один протон и один электрон, а другие атомы оказались чуть сложнее — у них в центре было несколько протонов, а вокруг летало несколько электронов, но всё равно всё было красиво и понятно, потому учёные успокоились:

Мир состоит из протонов, электронов и пустоты.

Однако этой пустоты оказалось неожиданно много. Если рассмотреть самый простой атом водорода и представить себе, что он стал размером с э… скажем стадион, то протон в его центре будет размером с яблоко, помещенное в центре, а вот электрон будет летать на расстоянии внешнего контура этого стадиона. Всё же остальное будет та самая пустота. А вот если в центре атома размещается несколько протонов, то и электронов вокруг вращается гораздо больше. Но все они расположены на разных орбитах, и эти орбиты располагаются всё дальше и дальше от оного ядра. И расстояние это измеряется уже в нескольких стадионах или в нескольких десятках стадионов.

Но этим приключения маленьких штучек не закончились. Сначала учёные мужи составили таблицу элементов по количеству протонов в ядре атомов. Оказалось, что вещества очень сильно меняют свои свойства в зависимости от этого количества. Потом люди нашли также способы измерить вес ядра атома и выяснили, что протонов как-то маловато, а массы многовато. Значит, решили учёные мужи, что кроме протонов в ядре есть что-то ещё, что имеет массу, но не имеет заряда. Так оно и оказалось. Они нашли частицу с массой примерно как у протона, но нейтральную (не имеющую заряда). Они назвали ее нейтроном — чтобы долго не мучиться над названием. Кроме того там в ядре оказалось ещё много чего интересного, но мы об этом поговорим в другой раз.

Попутно выяснилось, что протон — это очень стабильная частица, один из основных элементов, из которых построена Вселенная. Те протоны, которые находятся внутри нашего тела или тела нашей планеты существуют прямо-таки со времени Большого Взрыва — миллиарды лет. Ощутили? Прониклись? То-то! А нейтрон? А он как раз любит разваливаться на части. Этот процесс называется бэта-распад (β—распад), когда нейтрон делится на протон и электрон. Ну и кое-что ещё, но мы пока это оставим. Вместе в ядре каждого элемента они уживаются вполне дружно — протоны и нейтроны, крепко держась друг за дружку и не желая разрывать объятия. А электроны (которые тоже оказались очень стабильными частицами) летают вокруг на расстоянии, о котором мы тут уже рассказали.

И надо сказать, что летают они по особым орбитам, причем каждый электрон имеет персональную орбиту, и орбиты эти никогда не пересекаются и расположены одна внутри другой как оболочки или как матрешки. А между ними — большое пустое пространство. Никакой электрон не может занимать орбиту, где уже обитает другой электрон. Не положено. По правилу Доктора Паули, вернее по принципу запрета. Нельзя, запрещено. И электроны Доктора Паули слушаются. До поры до времени. Но наступает момент, когда…

Нет, сначала ещё немного попутешествуем вглубь частицы. Те протоны и нейтроны, которые сначала казались теми самыми неделимыми частицами, тоже как на грех оказались вполне делимыми. Они поделились на кварки, по три в каждом нейтроне и в каждом протоне. Кварки оказались очень разные, и учёные сломали голову, придумывая им разные названия и цвета, и прочие характеристики. Но это нам сейчас не нужно. Важно то, что теперь и протоны с нейтронами состоят из каких-то там кварков и пустоты. И вполне возможно это еще не предел деления.

Уф… Передышка. Ну хорошо. Мы теперь знаем, что неделимый атом оказывается вполне даже делимым, и даже на много частей.

А теперь давайте представим такое: где-то во Вселенной летят себе частицы или атомы; они самые разные, но летят они где-то рядом друг с другом, и потому они друг к другу притягиваются. Собираясь постепенно в одну большую кучу, они притягивают к себе и другие частицы и атомы, и их становится все больше и больше. Чем больше их становится в куче, тем больше они притягивают к себе других. И так далее. Проходит время — и появляется небесное тело, которое состоит в основном из водорода и незначительного количества других элементов. И понятно, что в этом небесном теле самое густонасёленное место — это центр. Там становится очень тесно, и всё остальное давит на этот самый центр. Ну как в океане давление увеличивается с глубиной, так же и в газовых образованиях. Чем выше, тем атмосфера разреженнее — как на Земле. И наоборот, чем глубже — тем гуще.

А теперь представьте себе, что происходит в глубине Марианской впадины на Земле. Давление там так велико, что подводную лодку раздавит как скорлупку. А вот обычный атом в этой Марианской впадине чувствует себя вполне неплохо. Однако представьте себе глубину океана Солнца или другой звезды. Вот тут на самой глубине этому атому уже становится некомфортно. А если это звезда массой в несколько десятков или сотен солнц? Атомам внутри в глубине становится уже совсем плохо. Они еле-еле удерживают тот страшный вес, который давит на них сверху.

И однажды атомы в глубине не выдерживают!

Сначала (как предполагают) внутри звезды происходит так называемый обратный β—распад. Как мы помним, во время прямого β—распада нейтрон превращается в протон, электрон и кое-что ещё. А во время обратного β—распада протоны и электроны соединяются вместе, чтобы образовать нейтрон. Что происходит при этом? Если между электроном и протоном расстояние, подобное стадиону (в сравнительном масштабе атома), то можно себе представить, какое расстояние "выдавлено" из звезды (если можно конечно так сказать)!

Звезда, которая имеет массу например в десять солнц и диаметр которой исчисляется в миллионах километров, коллапсирует в нейтронную звезду (почти той же массы, за исключением того, что улетело во Вселенную во время коллапса-взрыва). Но размер этой новой нейтронной звезды будет измеряться не в миллионах и даже не в тысячах километров. Диаметр ее будет скажем километров 20, и это то расстояние, которое наверное каждый день средний горожанин проезжает от дома до работы и обратно.

Но и это еще не предел сжатия. Потому что в один момент и границы между частицами рушатся, и звезда сжимается до кварковой звезды, то есть становится еще меньше в размере.

Думаете это предел? Да нет, конечно. Ведь мы же знаем, что существуют еще и черные дыры — так называемые космические объекты, в которые само-упаковываются звезды массой от нескольких десятков до нескольких миллионов солнц. И мы только можем вообразить, до какой микроскопической элементарной частицы доделился атом, чтобы потом упаковаться так основательно, что не останется ни миллиметра свободного пространства между этими прото-частицами. Ни микрометра пустоты. Ни нано- пико- фемто- атто- зепто- йокто-метра пустоты. Ничего. Всё. Мы дошли до предела делимости атома. Мы получили первичный прото-песок и сложили всё в прото-песочницу. Получилось космическое тело, которое практически не имеет физического размера. Ничего себе "Ничего" получилось? Так какое же это "ничего", если по массе оно равно той самой звезде массой в миллион солнц? А если слились вместе несколько подобных черных дыр? А однажды и вся Вселенная может упаковаться в такой вот космический объект, который… Ну вы представили себе эту массу — массу Вселенной. Как вам это "Ничего"?

И если однажды оно взорвется, то будет новый Большой Взрыв, новые звезды и галактики. И всё пойдёт сначала…

На картинке внизу - схематическое изображение возможных вариантов эволюции звезд: 1) туманность - маленькая звезда - красный гигант - планетарная туманность - белый карлик 2) туманность - большая звезда - красный супергигант - супернова (коллапсирующая звезда) - а далее она может стать как нейтронной звездой, так и черной дырой.

+11
06:35
273
15:03
+3
Ни к селу, ни городу неожиданно вспомнился старый школьный анекдот: деля на переменке шоколадку пятиклассницы Светкина и Маринкина доказали, что даже атом делим!
Спасибо! Познавательно и хорошо написано.
15:35
+3
Замечательный анекдот, спасибо! thumbsup
15:24
+2
Тааак… И чё? :)))
Про что тереть будем? :)
Всё логично, всё стройно smileс точки зрения современных представлений.
Я слыхал, что теорию Б.Взрыва опровергают некие… Правда не вникал…
15:38
+1
Конечно отвергают. Всегда найдётся кто-то, кто отвергает. Вон на прозе посмотрите — там масса народу говорит, что Эйнштейн не прав. И большой взрыв — это всё процесс созидания. А уж в науке-то таких вообще пруд пруди! Но правда они сейчас больше по климату работают — там деньги дают за спекуляции на околонаучные темы. А в большом взрыве уже особо не прокормишься.
15:41
+1
:)))
И Эйнштейн не прав.
И Б.Взрыв (мне больше нравится «Вспышка») процесс созидания…
И в науке без грандов никуда.
Как бы и нету противоречий :))
15:46
+1
У Вас, как у физика, не может не быть неотвеченных вопросов. Вот, какой Ваш любимый?
16:37
+1
Меня как физика больше интересует, как строятся образы сознания, с которыми мы работаем. И вообще — сознание. Однажды прочитала про голографическую теорию сознания, которую к создал не физик, а психолог, меня она очень заинтересовала. Там вроде бы физики тоже подключились, но я еще не прочитала. Не было времени. Грант зовёт — надо делать то, за что платят. smile
16:53
+1
:) Ясно.
Как издалека заходим, через Б.Взрыв :))
16:56
+1
Записываются.по каналам. А потом избирательно (когда-как) считываются.
:) Как картинки в движении (типа кино, либо отрывками (чаще))
17:18
+2
в копилочку историйка:
минувшим летом мы с сыном (15 лет), шляясь по городу, свернули в скверик «слопать мороженку». и вдруг сынище спрашивает:
— а вот скажи, вот когда говорят «представьте», КАК ты это делаешь?
— ну мне представляется какой-то образ. у меня прекрасное ассоциативное мышление.
— а оно передается по наследству?
— не в курсе, сам как думаешь?
— а у моего папы богатое воображение или вот это мышление?
— более чем
— значит, не передается. потому что я НЕ ПОНИМАЮ, как это- представлять.
я чуть мороженку не уронила.
— ну погоди. вот говорят- «мама». какой у тебя идет отклик?
— никакой. ну мама и мама.
— ты не вспоминаешь меня? или козу из детской книжки? или само слово «мама»?
— в том-то и дело. я ничего не представляю. за этим словом для меня ничто не стоИт. мне никто не вспоминается, ничто не представляется.
— но ты же выдумываешь в театралке образы, вы продумываете этюды, воображаете себя животными.
— я просто это делаю. никаких картинок, мультиков, слов.
я не знала, что ему ответить, сама в этом не разбираюсь, живя ассоциациями, образами, параллелями и цветовыми пятнами на медитации. возможно, я не смогла задать правильные вопросы или подобрать правильные слова, чтобы выудить из него информацию. эмоционально я было в легком шоке)))
17:32
+1
Слово другое (не «представьте») ему говорить надо :)
Он всё-равно в каком-то виде имеет эти образы. По-любому :)
17:34
+1
очень может быть. я пыталась его подловить, всё впустую. с другой стороны, я и не особо старалась.
18:12
Интересно!
Елен
14:02
когда я представляю что то...«мама», например… вот именно представляю- то это — ПЕРЕД ГЛАЗАМИ, ВПЕРЕДИ МЕНЯ С ОБРАЗАМИ, ЗАПАХАМИ И ЦВЕТОВМИ ПЯТНАМИ
а когда представлять не просят- то это что то огромное- сзади, за затылком и оно всегда больше, чем «представьте»
16:22
+1
Вы так все расписали, так разжевали, так все понятно!
обязательно отдам прочесть сыну-школьнику!
прям вот гранмерсище! rose

16:34
Спасибо! Стараемся!
17:28
+2
Теория логична по своей структуре, но она не отвечает на вопрос: откуда взялись эти все частицы изначально летевшие и как снежный ком притягивающие остальные? Эта теория хороша но она строится на предположении что уже существуют некие частицы. А откуда они??? Нет ответа на вопрос с чего все началось.
17:51 (отредактировано)
18:11
+1
Из Большого Взрыва — они сначала были в других формах (энергетических), но потом начали остывать — и образовались первые частицы, которые потом собрались в атомы водорода и его изотопов. Они разлетались всё дальше и дальше, остывали ещё — и вот эти частицы уже начинали притягиваться друг к другу и всё остальное.
18:35
У меня ваш ролик не показывается.
18:37
+1
Виноват, исправил
18:49 (отредактировано)
любопытно, надо посмотреть. собственно я так и считаю что все состоит первоначально из энергии, но тогда возникает вопрос Энергии и ее природы, откуда она…
18:51
энергетические формы тоже должны иметь свою историю возникновения…
20:07
спасибо, буду смотреть
20:08
именно. Вопрос в понятиях. Что есть энергия, и что называть материей? В какой стадии можно сказать, что материя стала энергией? Ну сложно всё это — пока только спекуляции
17:48
+1
Не спора ради, а продолжения истории для:
litclubbs.ru/posts/3482-bolshoi-ne-vzryv.html
19:32
+1
М-м-м, научпок laugh
Ну вот, бытовуха убивает творчество: пока белье перестираешь, на размышления не остаётся сил ))
Чудно, конечно, но если человек завляет про возникновение из ничего, то смысл пояснять. Точность формулировок: из того, что было не таким, как мы привыкли.
А то вот такие изничегошники потом и накручивают на формулировку свою конспирологню
20:03
Вы это про заявление Пратчетта? Ну он еще тот приколист был! Я надеюсь, вы понимаете, что это была шутка юмора. smile
20:15 (отредактировано)
Я-то понимаю )) Но эт я про личностей, любящих начинать свои бАжественные опусы заявами «ученые говорят нам, что все произошло из ничего но такого не может быть!». Ясно дело — так никто и не говорит всерьез…
19:38 (отредактировано)
1) Планетарная модель атома Резерфорда 1911 г. Периодическая таблица элементов Менделеева 1869 г. Последовательность «открытий учёных» в вашем блоге этому не соответствует.
2) Так за счёт чего пара частиц, летящих рядом друг с другом, будут притягиваться к друг другу? Что будет удерживать протоны в ядре? В блоге нет ни слова про фундаментальные взаимодействия.
3) Эволюция звёзд не ограничивается вырождением в нейтронную звезду или чёрную дыру. Это только половина истории.

Автор гонит по верхам теории, толком ничего не объясняя. Сложно относится серьёзно к такой чрезмерно самобытной гипотезе Большого взрыва. Это даже на популяризаторство слабо похоже.
20:02
+1
Уважаемый Кактус, никто не мешает вам восполнить то, что я упустила, и сделать это весело, легко и доступно. Проявите своё мастерство.
19:45 (отредактировано)
+2
А может быть звезда всего лишь атом?
Молекулы — галактики, туманности,
И расширение вселенной бред,
Да и вселенной, в общем, нет,
Есть только бесконечность многогранности?
Мальчишка рыжий сядет на песок,
Плеснув в стакан из нас вишнёвый сок,
Подумает он в мире стодесятом:
«А может быть звезда — всего лишь атом»

Сорь за буквы в столбик.
Соотношение человечества и вселенной, как по времени, так и по размерам настолько колоссально велико, что любая версия ничтожна, она просто убивается самой минимальной погрешностью вычислений напрочь. Потому что погрешность эта будет исчисляться в миллиардах лет и миллионах парсеков.

Просто гордыня человечков не позволяет это принять)
Нам же надо довлеть и властвовать.
20:06
+2
а может наша планета — это всего лишь школа для воспитания обезьян до состояния человеков, откуда мы уже начнём постигать истинные просторы вселенной? И что пока мы не одолеем элементарные принципы доброты и сострадания, то нам дальше ни шагу? rose
21:37
Скорее школа для воспитания человеков до состояния людей.
09:46
Пусть так и будет thumbsup
09:51
Спасибо за Ваш блог. Меня всегда интересовала эта тема, но научные статьи читать тяжело, а Вы объясни в доступной форме понятно и образно rose
Я слышала что вселенная бесконечна в обе стороны. И расширяется не только в увеличении но и в уменьшении. Кварки -не предел, они тоже, в свою очередь, делятся до бесконечности.
Интересно было бы узнать Ваше мнение об этом.
Загрузка...
Кристина Бикташева

Другие блоги