Бегство от удивлений. книга для юных любителей физики с философским складом ума - Анфилов Г.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Это не так уж много, если вспомнить, что, по словам геологов, возраст Земли составляет 5—б миллиардов лет, и Солнце, по мнению астрофизиков, живет те же 5—б миллиардов лет.
276 Так что же представляла собой, наша «комната» мироздания в начале ее бытия?
Какие процессы там разворачивались? Можно ли восстановить их сегодня?
Кухня аещестаа
Как явствует из одной фантастически-шутливой телевизионной пьесы Станислава Лема, в Галактике действует некий «Лик», занимающийся «размешиванием» мировой материи (чтобы она «не подгорела»). Так вот, хоть «Лик» нашему миру, разумеется, не нужен (так же как «вседержитель Атлас» и прочие небесные деятели, шуточные и нешуточные), однако его работа осуществляется. Сама собой. Потому что «мировой кисель» не только отлично сварен, но и тщательно размешан. Всюду состав вещества неизменен. В любом уголке мира — одинаковое соотношение атомов разных сортов. Астрономы в этом убедились после многолетних наблюдений звездных и других спектров.
Больше всего в мире водорода, заметно меньше, но тоже много., гелия, а затем идут в определенной последовательности остальные элементы периодической системы Менделеева.
Эта четкая дозировка (известная пока, правда, довольно приблизительно) служит ключом к расшифровке начала начал мироздания. Проблема формулируется так: цонять, каков мог быть исходный, лишенный современного простора, сверхсжатый мир, чтобы его расширение вызвало к жизни нынешние формы материи в их современном процентном отношении. Другими словами, надо угадать, из какого «сырья» и как некогда синтезировалось вещество Вселенной.
С первой гипотезой выступил в 1949 году американский физик Георгий Гамов. Его идея: сырье было жидкостью, спрессованной из нейтронов и света.
Основание для гипотезы такое. Материя нашего мира в целом электрически нейтральна, а потому резонно предположить, что первичное сырье для нее было составлено из самых распространенных нейтральных частиц — нейтронов и фотонов. К тому же в свободном состоянии нейтрон нестабилен — за 1000 секунд поло-
277 вина таких частиц распадается, обращаясь в протоны и электроны (да еще антинейтрино). А из протонов, нейтронов и электронов построены все атомы.
Вот гамовский вариант «варки вещества».
В «дозвездном» состоянии мнра сжатые нейтроны были несвободны и не могли распадаться (при этом Метагалактика умещалась в объеме нескольких кубических сантиметров). Как только началось расширение, нейтроны получили свободу и стали распадаться. Рождались протоны и электроны. Новорожденные протоны соединялись с еще не распавшимися нейтронами. Так возникли атомные ядра. Они захватывали электроны — творились атомы. Разные — в зависимости от числа протонов и нейтронов, образовавших атомные ядра, в основном водорода и гелия. За несколько минут сформировалось все «легкое» вещество нашего мира.
Горячий ияи холодный?
На бумаге сперва все выглядело благополучно. Но подробный разбор гипотезы внес сомнения. В описан-. ной картине «вселенской кухни» не вышло современного соотношения элементов. Даже основных. Избыток изначальных нейтронов и нехватка новорожденных протонов привели бы к острому недостатку в мировой материи водорода (ведь атомные ядра водорода — это просто протоны, которые, по Гамову, отсутствовали в первичной материи). Гелия же, наоборот, должно было «свариться» больше, чем есть на самом деле (потому что мириады нераспавшихся нейтронов жадно соединялись бы с только что возникшими протонами). А из гелия водород самопроизвольно выделиться не мог — по той же примерно причине, по которой из золы не может само собой воскреснуть березовое полено.
К тому же гамовский мир в «только что приготовленном виде» был очень горячим. Температура там достигала миллиарда градусов. Гигантская энергия в виде света, гамма- и рентгеновых лучей обязана была затопить новорожденное пространство лучистыми потоками. А потому и сегодня в космосе должно присутствовать много света — гораздо больше, чем, казалось бы, есть на самом деле.
278 Эти соображения заставили ученых усомниться в идее Гамова. Были выдвинуты другие гипотезы. В частности, наш академик Я. Б. Зельдович опубликовал вариант «холодного» формирования вещества. У Зельдовича в качестве сырья вместо света и нейтронов предлагались протоны, электроны и нейтрино, а нейтроны возникали в начале расширения из-за «уменьшения тесноты». Когда стало посвободнее, электроны «впрыгнули» в протоны (куда прежде, пока было «тесно», их «не пускали» нейтрино). Вот и получились нейтроны.
Против этого варианта трудно было спорить, тем более что он дал более точное соблюдение процентного состава синтезировавшихся элементов.
И все же идея «горячего мира» сейчас признается более правдоподобной. Дело решилось совсем недавно — после открытия уже упоминавшегося «фотонного фона», или, иначе, «реликтового света» (какой, кстати, красивый термин!). Именно он, то есть вездесущие кванты сантиметровых радиоволн, разгуливающие по нашей Вселенной, и являет собой реликт, остаток, ослабленный след грандиозной лучистой вспышки первичного мирового взрыва.
