КОНЕЦ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ НАУКИ?

А.А.Крушанов доктор философских наук, Институт философии РАН


На главную страницу







Темы дня:
• Сюрпризы инфракрасной астрономии
• Ученые пролили свет на необъяснимые свойства воды
• Ученые выясили, в чем заключаются лечебные свойства чеснока
• Профессор психиатрии определил основную функцию сна
• Cозданным для советской лунной программы двигателям нашли применение
• Загадочная "цивилизация Караля": первый город Нового Света
• История создания последней отечественной автоматической станции, побывавшей на Луне



begun Дать объявление

Лучшие туры в Австрию
Туры и путевки в Австрию. Вена, Зальцбург, экскурсии по городам Европы
www.­votpusk.­ru

Все объявления

В обсуждении перспектив фундаментальных исследований в последнее время стал заметен очень неортодоксальный поворот темы. Автор этого нового и буквально скандального подхода к серьезной академической проблеме Джон Хорган — его книга «Конец науки (взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки)», вышедшая в 1996-м, несколько лет назад была издана и по-русски, — заявил: мы переживаем закат фундаментальной науки. Все самое интересное и значимое — не будущее Большой науки, но ее славное прошлое. Все современные ученые — «в списке опоздавших». Им «приходится мириться <…> с законом тяготения Ньютона, теорией естественного отбора Дарвина и теорией относительности Эйнштейна». «Дальнейшие исследования не дадут великих открытий или революций, а только малую, незначительную отдачу».

В ответ на такую пессимистичную идею можно было бы просто улыбнуться и промолчать: мало ли какие безумства случаются в мире? Но это — заявление человека, весьма искушенного в вопросах развития научного познания. В период выработки своей бунтарской позиции Хорган работал в уважаемом журнале Scientific American, где в числе прочего интервьюировал именитых ученых. Его взгляд на развитие фундаментальной науки формировался в личных беседах с ведущими исследователями ХХ века — это подробно описано в его теперь уже широко известной книге.

Да, это не делает заявление Хоргана бесспорным. Но удивительно, что разговоры даже с признанными научными авторитетами не убедили автора идеи «конца науки» в том, что самое интересное и значимое в фундаментальных исследованиях еще впереди. Относительно недавно в журнале Discover появилось интервью с Хорганом в связи с десятилетием выхода его эпатажной книги. Журнал просил автора уточнить: не отказался ли он от своей идеи за десять минувших лет? Выяснилось: несмотря на жесткую критику — нет. Как бы, однако, в пылу неприятия идеи «конца науки» не потерять и разумного содержания поднятой темы. Тем более что книга вызвала международный резонанс. Она влияет и на политиков, планирующих бюджет науки, и на налогоплательщиков, которые этих политиков выбирают.

Первые отклики появились и в России. Но все же декларация Хоргана пока не очень известна российским исследователям, не обсуждалась как следует и не оценивалась. Так рассмотрим же его позицию и аргументы, как обосновывается идея «конца науки», и прокомментируем ее с помощью наших известных ученых.

Аргументы внутринаучного характера

Надо признать: наука сегодня может гордиться большими достижениями. «Исследователи уже составили карту нашей физической реальности, от микрокосма кварков и электронов до макрокосма планет, звезд и галактик. Физики показали, что всей материей управляет несколько основных сил: сила притяжения, электромагнетизм, а также сильные и слабые ядерные силы».

По влиянию на наши представления научные открытия можно разделить, по крайней мере, на три ранга:
1. Самые фундаментальные открытия, принципиально меняющие общее представление о мире.

Таких немного. Среди них — теория естественного отбора Дарвина, дополненная представлениями о структуре ДНК; квантовая механика с ее неустраняемым вероятностным элементом; теория относительности Эйнштейна с идеей неабсолютности пространства и времени; открытие феномена расширения Вселенной. Это уровень выработки широких и радикальных по смыслу парадигм. Точных критериев отбора открытий этого ранга Хорган не приводит, но дает общие пояснения: «Сознание того, что мы, люди, были созданы Богом не одномоментно, а постепенно, путем естественного отбора, явилось большим потрясением. Большинство других аспектов человеческой эволюции — относящихся к тому, где, когда и как именно появился Homo sapiens, — это детали. Они могут быть интересными, но маловероятно, что удивят, если только не покажут, что основные постулаты ученых об эволюции неверны. Мы можем узнать, например, что внезапный скачок в развитии нашего разума был катализирован вмешательством инопланетян, как в фильме «2001 год». Это будет очень большим сюрпризом».

Открытия этого ранга доказали свою мощь и надежность. Это подтверждают и практические наработки вроде лазера, который не возник бы без квантовой механики, биотехнологий, родившихся лишь благодаря фундаментальным успехам эволюционной биологии, дополненной представлениями о структуре ДНК.

«Квантовая механика и теория относительности были настолько новы и удивительны, насколько можно только желать. Но они получили всеобщее признание не потому, что дали интеллектуальный импульс, а потому что были эффективны: они точно предсказали результат экспериментов. Старые теории стары обоснованно. Они устойчивы и гибки. У них есть сверхъестественное соответствие реальности. Они даже могут быть Истиной».

2. Открытия второго ранга, характеризующие большую сферу явлений, но не меняющие сложившейся общей картины мира.

В отличие от перевернувшего основы открытия Эйнштейном относительности времени и пространства или идей о расширении Вселенной, открытие того, «что протоны и нейтроны состоят из частиц, называемых кварками, — было гораздо меньшим сюрпризом»: оно лишь расширило квантовую теорию. «Основы физики остались нетронутыми».

3. Открытия, уточняющие или детализирующие открытия второго ранга.

«Большинство исследователей, — отмечает Хорган, — <…> довольствуются оттачиванием и применением блестящих пионерских открытий своих предшественников», пытаясь, скажем, «более точно измерить массу кварков или определить, как данный участок ДНК влияет на развитие мозга эмбриона».

Автора тревожит чувство, что наука оскудела открытиями первого ранга. Беспокойство усиливается и тем, что ожиданий первого ранга не содержат и прогнозы, и приоритеты развития науки. В 1995 году в журнале «Сайенс» ведущие ученые дали прогнозы в своих областях по поводу того, что может быть достигнуто в течение следующих 20 лет. По сути, оказывается: они «предсказывали не «великие открытия», а в основном довольно приземленные применения текущих знаний»: «усовершенствованные методы разработки лекарств, более совершенные тесты для определения генетических расстройств, более точные мозговые сканеры»... «Некоторые предсказания имели негативный характер. «Любой, кто ожидает подобный человеческому разум от компьютера в следующие 50 лет, обречен на разочарование», — заявляет физик, лауреат Нобелевской премии Филип Андерсон».

Возникает «наивный» вопрос: а «предстоят ли еще какие-то по-настоящему большие изменения в нашей концептуальной Вселенной»? Может быть, современные ученые обращаются к теме конца науки не случайно? Тем более что выяснилось: познание, очевидно, будут сдерживать открытые самой наукой естественные ограничения, тоже вынуждающие скептически смотреть на будущее фундаментальных исследований.

В ряде случаев надо иметь в виду ограниченность изучаемой предметной области. Планета Земля велика, но не настолько, чтобы не ограничивать возможности и ожидания географии: на Земле, кажется, для географов уже не осталось достойных «белых пятен». Та же картина и в анатомии. Даже астрономы уже исследовали нашу Вселенную на протяжении, поражающем воображение. Заглянуть в другие Вселенные мы едва ли сможем. Опять ограниченность предмета? Даже такого неограниченного?

А ведь успехи познания выявляют и другие его ограничения. Квантовая механика открыла неустранимость элемента неопределенности в получаемых знаниях — это не сможет не сдерживать познание в дальнейшем. Наработки по хаосу Мандельброта в свою очередь показали, что природа часто исключает возможности отслеживания причинно-следственных взаимосвязей. А принципиальное ограничение скоростей перемещения скоростью света ставит крест на мечтах космонавтики практически изучить иные звездные миры и отдаленные районы Вселенной.

Стоит помнить и о том, как резко усложнилась теоретическая работа на границах познания. Теория суперструн под силу лишь очень немногим продвинутым и увлеченным исследователям. А каким «супертяжелым» может оказаться следующий уровень сложности? Преодолимым ли?

Было бы неправильно утверждать, что научное сообщество в лице самых сильных и продвинутых своих представителей вообще не пытается выходить за пределы «нереволюционной», а то и вполне тривиальной работы. Напротив сильнейшие ученые стремятся «вырваться на свободу из душащего их влияния прошлого».

За это приходится платить высокую цену. В итоге рождается очень экстравагантный вид исследовательской деятельности: «ироническая» наука, предлагающая, в лучшем случае, любопытные мнения, но не сосредоточенная на истине. «Она не может достичь эмпирически подтверждаемых сюрпризов, которые заставляют ученых существенно пересматривать базовое описание реальности». С появлением теории суперструн нобелевский лауреат Шелдон Глешоу «разочаровался в поиске унификации» и заявил: «Те, кто работает над суперструнами и другими общими теориями, больше не занимаются физикой», поскольку их размышления вышли за пределы любой возможной эмпирической проверки. «Впервые со времен раннего средневековья, — говорит он, — мы видим, как может закончиться наш благородный поиск, когда вера еще раз заменит науку».

Истоки иронической науки понятны. Сильные ученые пытаются выйти за пределы сложившихся парадигм и для этого идут на разные уловки. Такие попытки обычно получают широкий отклик в СМИ, тем более что ироническая наука обещает научные революции. Но реально ее значение лишь в том, что она в своем лучшем виде «держит нас в благоговении перед тайной Вселенной».

Если же говорить о содержательной стороне иронической науки, можно отметить, что «наиболее часто встречающийся фон конца науки — достижения удовлетворяющей всех теории» — способность человека изобретать вопросы, на которые не найти ответов. В случае представления ценной теории, объясняющей все, кто-нибудь всегда может спросить (и спросит), откуда мы знаем, что кварки и даже суперструны (в маловероятном случае, если в один прекрасный день докажут их существование) не состоят из еще более мелких сущностей — и так до бесконечности? Откуда мы знаем, что видимая Вселенная не является одной из бесконечного числа Вселенных? Была наша Вселенная необходима или это космическая счастливая случайность? А как насчет жизни?» «Независимо от того, как далеко зайдет эмпирическая наука, наше воображение всегда может зайти дальше. Это самое серьезное препятствие надеждам — и страхам — ученых, что мы найдем Ответ, Теорию, которая навсегда удовлетворит наше любопытство».

Но проблема в том, что это не относится к собственно науке. «Ставя вопросы, на которые наука не может ответить, сильные ученые могут продолжать поиск знаний в гипотетическом режиме, <…> даже после того, как эмпирической науке — науке, которая отвечает на вопросы, — придет конец». Но надо четко осознавать: «никакого значительного вклада в сами знания» это не даст.

Увы, предположение о движении науки к возможному концу в обозримой перспективе может быть подкреплено не только познавательными аргументами.

Внепознавательные аргументы

Тезис о конце науки — для многих вызывающий уже в силу сложившейся традиции считать науку неотъемлемой особенностью общественной жизни. Но это мешает увидеть и оценить реальную сложность развития науки на современном этапе, ее нынешний потенциал или отсутствие такового.

Между тем, «если смотреть в исторической перспективе, то современная эпоха быстрого научного и технологического прогресса кажется не постоянным свойством реальности, а отклонением, счастливой случайностью, продуктом единичной конвергенции социальных, интеллектуальных и политических факторов».

В самом деле, скажем, бушмены в пределах ареала своего обитания ориентируются без всякой науки и, видимо, лучше, чем это смог бы делать представитель развитого общества, взращенный под надзором науки. Европа в средние века пребывала под духовным водительством религии и вполне обошлась без активной опоры на науку.

Ныне мы, полагает Хорган, переоцениваем значимость науки в силу того, что в ХХ веке в условиях холодной войны шла гонка вооружений, искусственно подстегнувшая интерес к научно-техническому развитию во имя военных целей: «Неудивительно, что современные государства стали ревностными поборниками веры в то, что наука бесконечна. Наука породила такие чудеса, как ядерное оружие, ядерная энергия, реактивные самолеты, радар, компьютеры, ракеты».

Но то была искусственная ситуация. Холодная война — мощный стимул фундаментальных исследований в США и СССР — кончилась. У США и бывших советских республик куда меньше мотивов «строить космические станции и огромные машины просто для того, чтобы продемонстрировать свою мощь. Общество становится все более чувствительным к негативным последствиям науки и техники — таким, как загрязнение окружающей среды, радиоактивное загрязнение и оружие массового поражения. Даже политические лидеры, которые традиционно были самыми стойкими защитниками ценности научного прогресса, начали демонстрировать антинаучные настроения».

И общество стало живо интересоваться экономической стороной научного познания. Особенно в связи с тем, что работа на границах познания часто требует огромных затрат, но их полезность научное сообщество далеко не всегда способно убедительно обосновать. Поэтому, скажем, прекратили строительство суперколлайдера в США, хотя к моменту закрытия проекта подрядчики потратили уже 2 миллиарда долларов и вырыли тоннель длиной 15 миль.

Не могут не вызывать сомнений и возможные будущие проекты: «Для того чтобы исследовать космос, в котором, как думают, находятся суперструны, физикам придется построить ускоритель частиц размером в 1000 световых лет в окружности. (А всю Солнечную систему можно облететь за один световой день.) И даже ускоритель такого размера не позволит нам увидеть дополнительные измерения, в которых действуют суперструны».

Малозаметное на этом фоне, но важное обстоятельство — и социальная сторона дела. Предсказуемое снижение финансирования фундаментальных исследований приведет к оттоку талантливой молодежи в другие сферы. Его усилит — особенно в связи с неясностью исследовательских перблагосостояния и беззаботности граждан будут расти потребительские, гедонистические настроения.

Все эти аргументы Хорган приводит, чтобы привлечь внимание читателей к простой исходной идее-вопросу: «Даже если у общества будут желание и средства для строительства больших ускорителей и таким образом будет поддержана жизнь физики частиц — по крайней мере временно — насколько вероятно, что физики узнают нечто по-настоящему новое и удивительное, как, например, квантовая механика?» Но дело, конечно, не только и не столько в физике частиц.

«Конец науки» в отдельных дисциплинах

Название каждой из глав книги Хоргана начинается со слова «Конец»: физики, космологии, эволюционной биологии, социологии, неврологии и ряда других областей знания.

Для уточнения позиции автора рассмотрим суть его рассуждений на примере самых фундаментальных областей науки: космологии и эволюционной биологии.

Конец космологии

Автор начинает повествование с описания своей поездки в 1990 году на международный Нобелевский симпозиум «Рождение и ранняя эволюция нашей Вселенной». Среди главных докладчиков был Стивен Хокинг — он рассуждал о «червоточинах», соединяющих удаленные пространственно-временные области. То, что он говорил, поразило автора как абсолютная нелепость. «Червоточины?Вселенные-детки? Бесконечномерное суперпространство струнной теории? Это казалось похожим скорее на научную фантастику, чем на науку».

Это впечатление укрепила и конференция в целом.

При всем понимании, пишет Хорган, что вокруг собрались «очень умные люди», он не мог избавиться от чувства, что здесь «рассматривались вопросы, безнадежно удаленные от реальности, от любого возможного эмпирического опыта. Что представляла собой Вселенная, когда она была размером с баскетбольный мяч, горошину, или протон, или суперструну? Какое влияние оказывают на нашу Вселенную все другие Вселенные, подсоединенные к ней через червоточины?» Он «пытался подавить в себе инстинктивное чувство нелепости происходящего»: «во взрослых мужчинах <…>, спорящих по подобным вопросам, было одновременно что-то величественное и комическое».

Общий вывод: «Большая часть современной космологии, в частности аспекты, вдохновляемые теориями из физики элементарных частиц, объясняющими все, и другими эзотерическими идеями, на самом деле нелепа». Или же это наука ироническая, которую нельзя проверить эмпирически или решить ее задачи даже в принципе. То есть — «вовсе не наука в прямом смысле слова». Ирония в том, «что Хокинг был первым выдающимся физиком своего поколения, предсказавшим, что физика может вскоре создать полную, унифицированную теорию природы и таким образом прийти к собственному концу. Он выдал это пророчество в 1980 году, как раз после того, как его назначили профессором математики Кембриджского университета на пост, который около 300 лет назад занимал Ньютон».

Ироничность проводимой ныне в космологии работы, в общем, осознают и сами ведущие исследователи. Так, один из «немногих соперников Стивена Хокинга как практика иронической космологии» Андрей Линде на вопрос, не беспокоит ли его, что вся работа может оказаться чушью, ответил, «что пытается не очень привязываться к своим собственным идеям. Иногда модели очень странные, и если относиться к ним слишком серьезно, есть опасность попасть в капкан. <…> это походит на бег по очень тонкому льду на поверхности озера. Если бежишь очень быстро, то можешь не утонуть и пробежать большое расстояние. Но если остановишься, чтобы подумать, в том ли направлении бежишь, то можешь провалиться и утонуть». «Похоже, Линде говорил, — комментирует Хорган, — что его цель как физика — не достижение решения, не поиск Ответа, и даже просто какого-то ответа, а продолжение движения».

Здравое отношение к современной космологии демонстрирует и активный пропагандист теории инфляционной Вселенной Дэвид Шрамм. Эта теория, сказал он, «никогда не может быть всесторонне подтверждена, потому что не рождает никаких уникальных предсказаний <…>, которые не могут быть объяснены каким-то другим путем». С Большим Взрывом, по его словам, «дело обстоит иначе». Эта гипотеза сейчас «фантастически обоснована». «У нас есть общая схема, нам просто нужно заполнить пробелы».

Хорган пишет о физике Х. Джорджи: «Он находил работы по квантовой космологии и все эти разговоры о червоточинах, путешествиях во времени и вселенных-детках довольно забавными, подобными чтению Книги Бытия. Что касается инфляции, то это «великолепный научный миф, который по меньшей мере так же хорош, как любой другой миф о творении», который ему приходилось слышать».

«Теория Большого Взрыва для астрономии», по Хоргану, — «то же, что теория естественного отбора Дарвина для биологии: она дает связь, смысл, знание, единое изложение». «Мы знаем, что Вселенная расширяется и могла уже расширяться от 10 до 20 миллиардов лет точно так же, как биологи знают, что вся жизнь произошла от общего предка путем естественного отбора. Но то, что астрофизики преодолеют свое базовое понимание, так же маловероятно, как и то, что биологи прыгнут за дарвинизм. <…> Конец 80-х и начало 90-х запомнятся как золотой век космологии, когда область достигла идеального равновесия между знанием и незнанием».

А что если «астрофизики уже имеют в виде теории Большого Взрыва основной ответ на загадку Вселенной» и «все, что осталось, — это в самом деле лишь свести концы с концами»? «При этом условии не удивительно, что сильные ученые типа Хокинга перескочили через теорию Большого Взрыва в постэмпирическую науку»: «что еще делать такому творческому и честолюбивому человеку?»

Конец биологии

Насколько в этом разделе обоснована авторская позиция — сказать трудно. Но главная идея выражена категорично: «Ни одна другая область науки не отягощена так своим прошлым, как эволюционная биология». В широком смысле ее «можно определить как попытку интеллектуальных наследников Дарвина прийти к мало-мальски приемлемому соглашению с его подавляющим влиянием». «Открытие в 1953 году структуры ДНК — программы, по которой создаются все организмы, — подтвердило дарвиновскую догадку о том, что вся жизнь связана и происходит из общего источника. Открытие Уотсона и Крика также показало источник как неизменяемости, так и изменчивости, которые делают возможным естественный отбор».

В итоге: «Что может сделать молодой, полный амбиций биолог, чтобы оставить свой след в эпоху постдарвинизма, пост-ДНК?» Альтернатива одна: «стать в большей степени дарвинистом, чем Дарвин, принять дарвиновскую теорию <…> как абсолют».

Содержательных претензий к эволюционной биологии у Хоргана несколько:
1. Как историческая наука, она может предложить лишь «ретроспективные объяснения, а не предсказания»;
2. «На самые глубокие вопросы биологии — в какой степени жизнь на Земле неизбежна? Является ли дарвинизм вселенским или чисто земным законом? — не будет правильного ответа до тех пор, пока у нас есть только одна форма жизни для изучения».

Второе выглядит для позиции автора решающим. «Была жизнь на Земле неизбежной или это случайное событие? Произошло ли это в других местах или только в этом месте? Все эти вопросы можно решить только при условии, если мы обнаружим жизнь вне Земли. Общество, кажется, все менее настроено финансировать такие исследования». То есть загадочность жизни останется непроясненной.

И даже при щедром финансировании космонавтики перспектива этой темы неясна. Можно, конечно, предположить, «что в конце концов мы определим, что микробы существовали или до сих пор существуют на Марсе. Эта находка даст огромный толчок изучению происхождения жизни и биологии в целом». Но вряд ли это избавит науку от присущих ей ограничений. «Если мы найдем жизнь на Марсе, то будем знать, что жизнь существует еще в одном месте Солнечной системы. Но мы все равно не будем знать, существует ли жизнь еще где-то во Вселенной, и перед нами все равно останутся преграды, которые мешают нам определенно ответить на этот вопрос».

Что же получается?

Хорган — вовсе не противник науки. Он — скорее активный энтузиаст научного познания и специально замечает: «Некоторые обозреватели обеспокоились, что «Конец науки» будет использован для оправдания урезания, если не прекращения финансирования исследований. Я сам бы забеспокоился, если бы поднялась волна поддержки моего тезиса среди федеральных официальных лиц, членов Конгресса или в массах». Но куда больше его тревожит, что его «предсказания могут оттолкнуть молодых людей от занятий наукой».

Впрочем, важнее увидеть за эпатажными заявлениями Хоргана интересный вопрос. Почему наука больше не рождает гигантов, подобных Эйнштейну и Бору? Джеймс Глейк, автор биографии Ричарда Фейнмана, предложил парадоксальный ответ: есть много Эйнштейнов и Боров. Сейчас так много ученых на уровне гения, что одному человеку стало труднее выделиться. Хорган с этим согласен. И все же он настаивает: у гениев нашей эры — куда меньше возможностей для открытий, чем было у Эйнштейна и Бора.

Что до собственных выводов Хоргана о судьбе науки, они, скорее, ошибочны. Но важно, что он обратил внимание ученых на действительно важные вопросы развития фундаментальных исследований, которых они прежде не затрагивали.

Каковы границы науки и есть ли они вообще? Бесконечна ли наука или она смертна, как и мы? Если верно последнее — виден ли конец?

Словом, вдруг обозначилась тема неортодоксальная, но очень значимая по легко угадываемым потенциальным практическим следствиям. Над ней стоит задуматься.

Источник: "Знание - Сила" Контекстная рекламаБегун
Развитие эмбриона
Календарь BabyCenter - крупного ресурса о материнстве.

Представлена интерактивная 360-градусная панорама всего ночного неба

15 сентября 2009





Удивительная панорама подаётся создателями как веб-инструмент, который "позволяет совершить захватывающее погружение в нашу галактику Млечный Путь, чтобы изучить опыт Вселенной". На снимке: Фредерик Таписсье за работой (фото ESO).




Европейская южная обсерватория выложила в Интернет первое из трёх изображений, полученных в ходе проекта GigaGalaxy Zoom: "картинка" с разрешением 800 миллионов пикселей, охватывающая весь небосвод, как сообщают астрономы, "раскрывает великолепный космический пейзаж, окружающий нашу крошечную голубую планету".


Кропотливую работу в сотрудничестве с обсерваторией провели известный французский писатель, журналист и фотограф Серж Брюнье (Serge Brunier) и его коллега Фредерик Таписсье (Frederic Tapissier).


В период между августом 2008 года и февралём 2009-го Брюнье фотографировал небо в Чили, а для того чтобы охватить весь Млечный Путь, Серж совершил недельную поездку на один из Канарских островов.






Эту интерактивную панораму c зумом, как и другие работы Брюнье, можно увидеть на этой странице. Ещё две "фотки" участники проекта GigaGalaxy Zoom обещают представить 21 и 28 сентября (изображение ESO).


Каждый из 300 участков небосклона Брюнье снимал камерой Nikon D3 с шестиминутной экспозицией по четыре раза, а Таписсье, воспользовавшись софтом AutoPano Pro Giga, объединил "сырые" снимки в единую панораму. Компьютерная обработка заняла 340 часов.






Вверху: гигантскую распечатку панорамы размером 12 х 6 метров до 13 сентября можно было увидеть в одном из казино Монако. Внизу: Серж ведёт съёмку в Чили у телескопа VLT (фото Serge Brunier).


Ранее мы показывали вам самую детальную панораму Марса и рассказывали о камере, которая делает панорамы в миллиарды пикселей, и аппарате, выдающем 65 тысяч градусов обзора в одном кадре.

АСТРОНОМЫ ЗАГЛЯНУЛИ В ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ВСЕЛЕННОЙ

Светлана КУЗИНА


На главную страницу







Темы дня:
• Секреты Земли
• Ученые назвали способ активации безграничных возможностей мозга
• Гулливер в стране бактерий
• Взлетные полосы инопланетян свое уже отслужили: археологи окончательно разрешили тайну пустыни Наска
• Первые 100 литров лунной воды
• Американские физики пришли к сенсационному заключению
• Тайна Туринской плащаницы раскрыта?



begun Дать объявление

Аренда жилья для отдыха
Частный сектор. Жилье для отдыха и командировок. Сдача на сутки.
arenda.­votpusk.­ru

Все объявления




Какова судьба нашего Солнца, что произойдет с Галактикой и со Вселенной через миллиарды лет? Будут ли они существовать вечно или все вокруг ждет неизбежный конец? Вселенная все-таки расширяется?

Сенсационное открытие сделала не так давно международная группа ученых, работающая на Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA). Анализируя данные о вспышках сверхновых звезд, астрономы пришли к выводу, что наша Вселенная расширяется все более быстрыми темпами.

А это свидетельствует о том, что в ней действует сила отталкивания пока неизвестной природы, которая противодействует силе гравитационного притяжения.

Ученые проанализировали данные об излучении 14 сверхновых звезд, располагающихся на расстоянии от 7 до 10 млрд световых лет от Земли. Самые далекие из этих звезд находились на полпути до границы видимой Вселенной. Поскольку свет распространяется с огромной, но все-таки конечной скоростью, то, изучая излучение от сверхновых звезд, находящихся на различном расстоянии, астрономы смогли заглянуть в прошлое Вселенной на 7-10 млрд лет.

Лишний член в уравнении Эйнштейна

По мнению исследователей, полученные результаты показывают, что сейчас Вселенная расширяется быстрее, чем в прошлом. И указывают на присутствие загадочной силы антигравитации, которая, являясь исключительно слабой, в земных масштабах не проявляется. В масштабах же Вселенной ее роль становится жизненно важной.

Наличие антигравитации предполагал еще Эйнштейн. Чтобы сделать Вселенную стационарной, «не дать» ей сжаться под действием тяготения, он в 1917 году ввел в уравнения пространства-времени общей теории относительности космологический член, который уравновешивал тяготение. Однако в 1929 году Эдвин Хаблл открыл, что Вселенная расширяется. После этого Эйнштейн назвал добавленный им в уравнения дополнительный член крупнейшей ошибкой своей жизни. Но, как теперь выясняется, великий физик был не так уж и неправ. Не исключено, что во Вселенной действительно существует сила антигравитации, во многом определяющая эволюцию и строение мироздания.

— Вселенная постепенно расширяется одинаково по всем направлениям, — рассказывает доцент Челябинского госуниверситета, кандидат физико-математических наук Владимир Карташов. — Все галактики удаляются друг от друга со скоростями, прямо пропорциональными расстояниям между ними. Чем дальше от нас находится та или иная галактика, тем быстрее она движется. И на расстояниях порядка 15-20 тысяч световых лет эта скорость удаления звездных систем достигает скорости света. А значит, световые лучи от более далеких космических объектов до нас дойти просто не успевают. Поэтому о том, что происходит на более далеких расстояниях, мы можем только догадываться.

Эра вырождения

Что же произойдет со Вселенной в отдаленном будущем? По разным оценкам специалистов, либо она будет расширяться вечно, либо в какой-то момент силы притяжения остановят разлетающиеся галактики и заставят их вновь сближаться. В случае бесконечного расширения существенные изменения будут происходить и внутри самих галактик. При исчерпании ядерного горючего одна за другой начнут угасать звезды. Последние звезды погаснут через 10 с 14 нулями лет. В результате разрушатся более сложные звездные системы, а также планетные. А другие звезды приобретут такие скорости, что покинут свои галактики. И через 10 с 18 нулями лет эти звездные острова лишатся большей части своих звезд. А то, что от них останется, под действием собственного притяжения испытает катастрофическое сжатие и превратится в галактические черные дыры. С этого момента будут удаляться друг от друга уже не галактики, а черные дыры и одиночно погасшие звезды, разбросанные в мировом пространстве.

А потом станет еще хуже, пророчат астрономы. Протоны — ядра атомов водорода — будут распадаться на более легкие частицы. И тогда через 1 с 33 нулями лет во Вселенной не останется ни атомов, ни молекул. Сохранятся только электроны, фотоны, нейтрино и медленно «испаряющиеся» черные дыры. Последние из них исчезнут через 10 со 100 нулями лет. И Вселенная превратится в расширяющийся и постепенно охлаждающийся фотонно-электронный газ.

А сохранится ли разумная жизнь во Вселенной? Член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Астрокосмического центра Игорь Новиков считает, например, что разумная жизнь сохранится, но примет совершенно необычайные формы. Например, полевые формы жизни или «сгустки информации».

Если же фаза расширения со временем сменится на фазу сжатия, то затем вновь произойдет очередное расширение — и так без конца. Разработанный ряд теоретических моделей подобных «циклических» Вселенных показывает, что все в мире происходило не один раз.

Сменится ли расширение сжатием? Для того чтобы это произошло, общая масса Вселенной должна быть достаточно велика — тогда ее притяжение будет тормозить разбегание галактик и в коне концов остановит их разлет и заставит повернуть эти звездные острова вспять.

Солнце остынет, как выключенный утюг

Судьба Солнца, которому сейчас чуть больше 5 млрд лет (для сравнения — Млечному пути 10 млрд лет), более или менее ясна. Через 1 млрд лет наше дневное светило настолько разогреется, что запросто может спалить Землю. А через 8 млрд лет Солнце превратится в гигантскую звезду и, возможно, поглотит Землю. А затем превратится в белого карлика — совсем маленькую звезду, имеющую размеры уничтоженной им Земли. Произойдет это потому, что нечему будет гореть внутри светила — весь водород превратится в гелий. И долгие годы Солнце будет светить, остывая, как выключенный из розетки электрический утюг, постепенно превращаясь в холодное космическое тело. Остается надеяться, что человечество, если еще будет существовать до того времени, сможет улететь к более гостеприимной звезде.

— Многие десятилетия астрономы придерживались мнения, что Вселенная еще очень молода по геологическим масштабам: ей всего от 10 до 15 млрд лет, — рассуждает физик Карташов. — Если сейчас Вселенная расширяется, то чем дальше мы заглядываем в прошлое, тем меньше у нее были размеры. И было такое время, когда громадное количество вещества находилось в небольшом объеме и оно было разогрето до 10 млрд градусов.

С какой же скоростью сейчас расширяется Вселенная? Для ответа на вопрос надо знать, с какой скоростью галактики удаляются друг от друга. От одной из ближайших к нам галактик — туманности Андромеды свет до нас идет 2 млн лет! Значит, по космическим меркам, не очень-то и быстро «распухает» наше мироздание.

Будущее покрыто Туманностью Андромеды

Открытие расширяющейся Вселенной было главным достижением астрономов прошедшего ХХ века. Они поняли, что завтра Вселенная будет немного другая, чем сегодня. А сегодня, в начале ХХI века, астрономы гадают: какой она будет через многие годы?

По оценкам знаменитого американского астронома, члена Национальной академии наук в Вашингтоне Эдвина Хаббла, скорость удаления галактики увеличивается на 500 км в секунду при увеличении расстояния на 1 мегапарсек. Но эта оценка не устраивала многих ученых сразу же после ее определения. Ведь в таком случае Вселенная оказывалась моложе тех объектов, которые в ней находились!

Недавно внимание ученых привлекли 18 галактик, в которых находилось 800 звезд, меняющих свой блеск со строгой периодичностью. Эти оценки позволили ученым сказать, что Большой взрыв, когда Вселенная была совсем крошечной, произошел 12 млрд лет тому назад. И с тех пор она становится все больше и больше.

Но что с ней будет через 10 млрд лет? Чтобы ответить на этот вопрос, астрономам еще надо знать, сколько вещества находится во Вселенной. Если его много, то самогравитация будет способна остановить расширение.

И всю материю снова ждут сверхвысокие давления и температура. Жизнь неминуемо погибнет в пепле вселенского «пожара». Но если вещества во Вселенной мало, то оно не сможет противостоять расширению, и тогда увеличение расстояний между всеми ее объектами будет продолжаться вечно.

Ждет ли нас одиночество в холодной Вселенной или все сгорит в жаре очередного Большого взрыва? Последние измерения дают ученым возможность считать, что вещества во Вселенной мало, чтобы остановить ее расширение!

Первые звезды появились во Вселенной приблизительно через миллион лет после Большого взрыва и многие из них давно завершили свою жизнь. А обычных звезд типа нашего Солнца, сформировавшихся всего 4,5 млрд лет тому назад, в нашей Галактике очень много. Когда Солнце станет звездой-гигантом, человечеству придется думать, как избежать горячих солнечных объятий.

— Зато климат Марса через миллиард лет станет мягким, — обнадеживает Владимир Карташов. — А через 7 млрд лет жар Солнца расплавит лед на поверхностях спутников Юпитера. Космическая сцена будет заполнена столкновениями галактик друг с другом, а наша Галактика сольется с туманностью Андромеды.

И тогда будет все и не останется ничего

А что случится через 10 квинтильонов лет в отдельно взятой галактике?

— Массивные звезды превратятся в нейтронные звезды и черные дыры, — предполагает Карташов. — Звезды, похожие на Солнце, станут белыми карликами. А вот маломассивным звездам суждены громадные сроки жизни. Через триллионы лет некоторые из них все еще будут светить в значительно увеличившейся по своим размерам Вселенной. Около некоторых из них будут вращаться планеты, с поверхности которых можно было бы увидеть слабое солнце на фоне почти беззвездного неба. И даже самые маленькие звезды, масса которых в 50 раз меньше солнечной, в конце концов станут холодными карликами. Процесс звездообразования в галактиках существенно замедлится, и через некоторое время они вообще перестанут рождаться — все вещество будет находиться в белых карликах, нейтронных звездах или черных дырах. Звездная эра закончится через 100 квинтильонов лет (1 с 14 нулями!). После остывания всех объектов Вселенная станет холодной и темной. В ней воцарится вечная ночь!

Но кое-что интересное будет происходить и в Эру вырождения — так окрестили астрономы будущий исторический этап. Например, сверхмассивные черные дыры будут все увеличивать свои массы, во Вселенной исчезнут любые источники энергии, и в ней уже не будет происходить даже редких вспышек.

А что дальше ожидает Вселенную после ее остывания? И на этот вопрос ученые попытались найти ответ. По их мнению, ее заключительный этап связан с распадом протонов, то есть тех «кирпичиков», из которых состоит все мироздание. Правда, после этого распада появятся другие элементарные частицы и излучение, которое будет разогревать вещество. Но тепла будет настолько мало, сколько хватило бы на снабжение 400-ваттной лампочки. И температура поверхности тел Вселенной будет минус 273 градуса по шкале Цельсия.

Из-за того, что распад протонов уничтожит все вещество Вселенной, она кардинально изменит свои свойства. Даже черные дыры, имеющие массу современной галактики, будут «худеть», а процесс их исчезновения будет сопровождаться вспышкой жесткого гамма-излучения.

Но что же ждет Вселенную еще дальше во времени?

Вот какой страшный сценарий нарисовали ученые. В мире не останется ничего, что было бы связано между собой. Сохранятся только те частицы, на которые распался протон, да будут блуждать по громадным просторам Вселенной фотоны. Правда, оставшиеся после распада протона частицы могут образовывать огромные по размерам атомы позитрония — большие по размерам всей современной Вселенной. Но и эти атомы ждет через некоторое время превращение в излучение. Конечно, перед тем как погибнет наша Вселенная, люди наверняка перелетят к другой звезде, чтобы «погреться».

Источник: "Российский космос"
Оцените этот текст

1
2
3
4
5

НАУЧНАЯ ЖИЗНЬ

ОТКРЫТИЯ

ТЕХНОЛОГИИ

ОБРАЗОВАНИЕ

ЭКСПЕРИМЕНТ

ЖИЗНЬ ЖИВОТНЫХ

АНАЛИЗ И ГИПОТЕЗЫ

ЭВОЛЮЦИЯ

КУЛЬТУРА

СКАНДАЛЫ

ЖУРНАЛЫ

ЗДОРОВЬЕ

Другие рубрикиПРЕССА-ПЕРИОДИКАФОТО ДНЯКОСМОСЭКОЛОГИЯМУЗЕЙПРОГНОЗАНЕКДОТЫНАУКА НА КАНАЛЕ "КУЛЬТУРА"ENGLISH VERSIONИНТЕЛЛИГЕНЦИЯ И ВЛАСТЬПОЛЯРНОМУ ГОДУ ПОСВЯЩАЕТСЯ...МЕЖДУНАРОДНЫЙ ГОД АСТРОНОМИИ-2009ГОД ГОГОЛЯГОД А.П. ЧЕХОВА
Полезно или вредно есть на ночь: ученые дали однозначный ответ






1. Что было до Большого взрыва и после него? Современная история сотворения мира

2. Палеонтологи объявили об уникальной находке, поднятой со дна Северного моря

3. Тайна навсегда: что произошло в районе реки Подкаменная Тунгуска

4. Чтобы научно смоделировать зарождение жизни, нужно быть Богом

5. Медики объяснили, почему умирающие парят над собственным телом





• наука и жизнь
• химия и жизнь
• знание - сила
• экология и жизнь
• земля и вселенная
• природа
• в мире науки
• наука из первых рук




• Фотолента
• Новости и статьи
• Анекдоты








HTMLTEXTSMSPALM КОИLATWIN



ЛЕСКОВ

СПЕЦПРОЕКТЫ

КОММЕНТАРИИ

ВЕРСИЯ ДЛЯ PDA

PDF-ВЕРСИЯ

ENGLISH VERSION



Июль 2010
Пн 5 12 19 26
Вт 6 13 20 27
Ср 7 14 21 28
Чт 1 8 15 22 29
Пт 2 9 16 23 30
Сб 3 10 17 24 31
Вс 4 11 18 25



• Известия.ру
• Яndex
• РИА Новости
• Грамота.ру
• "Наука и жизнь"
• "Химия и жизнь"
• "В мире науки"
• Телеканал "Культура"
• "Знание - сила"
• "Вокруг света"




• Медиа-Центр
• Фин. Известия
• Клуб "Известий"













• История создания революционного гаджета

• Какие тайны скрывает Мировой океан?

• Современная история сотворения мира

• Тайна навсегда: что произошло в районе реки Подкаменная Тунгуска

• Шкала накаливания: история московских климатических аномалий

• Разработан новый планшетный компьютер: индийский "прорыв в дешевизну"

• Аукционный дом выставит на торги необычное письмо Адольфа Гитлера


ЗАГАДКИ ДРЕВНЕЙ АСТРОНОМИИ

В.А. Юревич кандидат физико-математических наук


На главную страницу







Темы дня:
• Американские физики пришли к сенсационному заключению
• Параллельные миры: ученые приблизились к разгадке самой интригующей тайны мироздания
• Полезно или вредно есть на ночь: ученые дали однозначный ответ
• Одна из пряных трав оказывает заметный "молодящий" эффект
• Сечин-Бахо из долины Касма: древнейшая монументальная постройка Нового Света
• Астероид мрака и злобы: конец света переносится на 2012-й?
• Суперконтинент Пангея продолжает существовать?



begun Дать объявление

Аренда жилья для отдыха
Частный сектор. Жилье для отдыха и командировок. Сдача на сутки.
arenda.­votpusk.­ru

Все объявления

Древние жрецы-астрономы Старого и Нового Света иногда достигали очень высоких результатов в определении астрономических величин. Автор выдвигает предположения, каким образом майя могли получить столь точные сведения о длительности года, а в Месопотамии – о лунном синодическом месяце.

На идею этой публикации меня натолкнула одна фраза из статьи К. Рагглеса в книге "Астрономия древних обществ". По его мнению, мы кое-что знаем об астрономических знаниях майя, но почти ничего о том, как были получены с высокой точностью единицы измерения времени. Я задумался: как же древние жрецы-астрономы (и не только майя) могли добиться точности, и ныне поражающей нас. Какими инструментами они пользовались и как наблюдали? Это касается, прежде всего, двух рекордов точности в определении астрономических величин: продолжительность года у древних майя была известна с точностью 1 с, а лунного месяца в Вавилоне – до 0.5 с. Интересно выяснить, в чем заключалась заслуга древних астрономов, возможно, это угаданная точность.

Есть основания полагать, древним астрономам Мезоамерики было известно, что 1508 календарных лет по 365 сут или 29 календарных кругов по 52 года, равны 1507 солнечным годам. Но как они узнали об этих временных интервалах?

Исследователь древнего календаря американский ученый М. Эдмонсон в книге "Мезоамериканские календарные системы" утверждает, что такая зависимость была известна с 433 г. до н.э., то есть до появления цивилизации майя. В тот период уже существовали цивилизации ольмеков и сапотеков, первыми в Америке создавших письменность и календарь. В надписях на каменных стелах майя, где вообще очень много чисел, разделенные интервалами в 1508 и в 3016 лет даты встречаются чаще, чем могло бы ожидаться при простом совпадении. От себя добавлю, что к подобным аргументам я отношусь скептически. Видимо, количество однотипных надписей должно достигнуть критического числа, а в данном случае так и произошло. Длительность солнечного года вычисляется так: 365 х 1508 : 1507 = 365.242203 сут (точность получается прямо-таки поразительная). В настоящее время принято значение 365.242190 сут (Числовые значения астрономических величин взяты из книг П.Г. Куликовского "Справочник любителя астрономии" (М.: 2002) и Ван дер Вардена "Пробуждающаяся наука" (М.: 2005)). Различие длины года между нынешним и древних майя значениями – 1.1 с. Однако длительность года возрастает на 0.53 с в столетие по формуле С. Ньюкома: 365.24219879 – 0.0000000614 (t – 1900). В 500 г. во время расцвета цивилизации майя ошибка составляла 7 с, что тоже совсем неплохо. Думаю, что точная продолжительность года у майя получилась такой хорошей в значительной степени случайно.


Затерянный город Мачу Пикчу в Куско (Перу). Инки использовали визиры для наблюдения Солнца

Попробуем представить, как майя смогли обнаружить эту зависимость. Известно, что такие солнечные явления, как восход и заход в определенные дни года, издавна были предметом систематических наблюдений у всех древних народов. Индейцы Центральной Америки исключения не составляли. Археоастрономия установила, что в их городах находились гномоны, а в ориентации зданий отмечены солнечные направления. Наблюдая восход и заход Солнца в день, близкий к равноденствию, они легко могли заметить, что уже через год Солнце не взойдет точно на прежнем месте. В Старом Свете это наблюдение и желание согласовать календарь с Солнцем привели к созданию юлианского календаря, ведь при этом ровно через четыре года Солнце возвращалось почти точно на прежнее место. Различие в один день набегало примерно за 130 лет и долгое время никого не беспокоило.

Для наблюдений за Солнцем нужно было визир установить точно на
востоке (западе), уметь считать дни, а год должен содержать 365 сут. В равноденствии Солнце не всходит точно на востоке, но небольшое отклонение не помешает. Подобные визиры в столице инков Куско были двойными, их разделяло угловое расстояние, равное видимому диаметру Солнца. Это “принцип биссектора” в астрономии, он применяется во всех угломерных инструментах. Несложно определить день, когда Солнце всходило точно между двумя башнями далекого визира (испанцы сравнивали две границы визира со сторожевыми башнями, а потом их разрушили, считая предметами языческого культа). Предположим, что это произошло в первый год наблюдений либо визир когда-то поставили по восходу Солнца. В таком случае индейцы начинали свой год в день, близкий к равноденствию. Оставалось сосчитать дни и выяснить, когда же Солнце окажется снова точно между визирами. Выяснилось, что никогда. Через 365 сут оно оказывалось между ними, но чуть сдвинутым от прежнего места. После двух-трех лет (то есть интервалов в 365 сут) видимый диск Солнца больше отдалился от проема между визирами, наползая на один из ограничителей. Потом оказалось, что на четвертом году Солнце на день позже снова восходит почти точно между визирами.

Индейцы с научным интересом следили за данным процессом. Возможно, что они даже сознательно поставили задачу: определить, через сколько лет восход Солнца снова будет наблюдаться в том же месте, к исходному Новому году. С этой целью достаточно определить, за сколько дней Солнце сместится на один день по отношению к началу года. Получая 1461 сут за 365 х 4 + 1 сут (соответствует длине года – 365.25 сут). В Старом Свете тоже обнаружили такую же зависимость и создали юлианский календарь. Чтобы уточнить длину года, надо идти дальше, ведь накапливалась небольшая разница, остающаяся после четырехлетнего периода.

Жрецы-астрономы майя продолжали наблюдения. Вероятно, уже через 29 лет они заметили, что Солнце всходит снова между столбами, точнее, через каждое четырехлетие, на сей раз через 7 сут после начала очередного года, содержащего 365 сут. Можно вычислить – один день разницы набегает за 1513 сут, тогда длина года составит 365.24138 сут (различие от длины года в 500 г. – 78 с, что многовато). Еще через 5 лет Солнце снова взойдет между визирами, с опозданием на 8 сут. На сей раз от границ визира смещение будет в другую сторону и существенно меньшее, чем прежде. Итак, имеем другое приближение: 8 сут в 33 года. Один день разницы за 1507 сут (365 х 33 + 8 сут), точнее через 1506.625 сут, но дробей в то время еще не знали. При длине года в 365.24236 сут накапливается ошибка 6.5 с. Искомый результат лежит между 365.24138 и 365.24236 сут, ведь Солнце в этих двух случаях находилось по разные стороны от центра визира. Конечно, вывод был сделан не на основе единичного наблюдения, наверняка понадобилось несколько периодов в 29 и 33 года. Более правильная длина года близка к 365.24236 сут, который использовали при составлении календаря поэт и астроном Омар Хайям, создатель самого точного календаря из когда-либо бывших в употреблении в Старом Свете: восемь високосных годов на протяжении 33 лет.


Комплекс пирамид майя в Паленке (Мексика). Справа – пирамида Храма надписей, в которой найдена самая древняя надпись с вычислениями промежутков времени

У обитателей Центральной Америки число 13 считалось счастливым. В их религиозном календаре, содержащем 260 сут, самая излюбленная единица измерений – 13 дней. Почему бы не предположить, что и здесь они хотели получить величину, кратную 13, для столь важного интервала, по их мнению. Тогда майя добавили один день: 13 х 29 х 4 = 52 х 29, вышло близкое к реальности число суток – 1508. К тому же оно делится и на 52 – календарный круг. Древним майя повезло, так как точность этого метода составляет около 7.5 с при шаге отсчетов 1 день. Шаг ошибки невелик, а поправка на магию чисел в данном случае лишь изменила знак ошибки. Получается, после 33 лет наблюдений майя могли принять, что Солнце восходит точно на прежнем месте через 1508 сут. За 1508 лет накопится один год разницы (365 сут).

Аналогичными вычислениями пользовались древние египтяне (Земля и Вселенная, 1998, № 5; 1999, № 2). Свой календарный год в 365 сут (12 месяцев по 30 дней плюс дополнительных 5) они сравнивали не с солнечным годом, а с годом Сириуса - интервалом времени между двумя последовательными гелиакическими восходами Сириуса. Этот интервал на широте Мемфиса почти 3 тыс. лет (4300 – 1300 гг. до н.э.) сохранялся близким к 365.25 сут, тогда 1461 египетский год равнялся 1460 годам Сириуса.

После того как я пришел к выводу, как именно майя могли определить длительность солнечного года, подобную идею высказал М. Эдмонсон. По его мнению, майя нашли даты совпадения начала года с солнцестоянием и соседним равноденствием, определив промежуток между этими явлениями, после того как прошло 377 лет. Считая указанный интервал в четверть года, то год разницы накопится за 1508 лет. Мой вариант представляется предпочтительнее, поскольку дает результат уже через 33 года, обеспечивает возможность повторения наблюдений для контроля результата и не относит начало наблюдений слишком далеко – к IX в. до н.э. (Оставим в стороне вопрос, умели ли майя в то время определять даты солнцестояний и равноденствий.)


Луна и Плеяды. Фрагмент изображения звездного неба на глиняной табличке из Вавилона

Теперь рассмотрим лунные циклы. Майя достаточно хорошо определили длительность лунного синодического месяца (интервал смены фаз Луны, то есть период обращения Луны вокруг Земли). Они не пользовались дробями, а употребляли зависимость вида: 405 месяцев = 11 960 сут. Длительность месяца в этом варианте составляет 29.530864 сут (реально – 29.530589 сут), разница составляет 0.000275 сут, или 24 с.

Надписи с вычислениями промежутков времени встретились в нескольких городах майя. Например, они замечены на одной из стел в Копане (Гондурас). По-видимому, самая древняя запись относится к 692 г. и находится в Паленке. Майя первыми в мире ввели непрерывный счет времени (долгий счет), но не в годах, как у нас, а в сутках. Получается аналог наших юлианских дней, применяемых в астрономии. Существуют разные мнения о дате начала долгого счета майя. В Паленке встречается похожая надпись, сокращенная в пять раз: 81 мес = 2392 сут. Отсюда можно сделать вывод, что майя знали длительность лунного синодического месяца с большой точностью. Такие знания пришли к майя не везде и не сразу, в разных городах и в другое время встречаются несколько иные датировки. Например, 142 месяца = 4193 сут (ошибка – 209 с), 149 месяцев = 4400 сут (ошибка – 33 с), также соответствующее лунному месяцу – 29.53 сут, что совсем неплохо для Америки ранее XII в.

Кроме того, майя знали другую зависимость: 30 сидерических месяцев = 819 сут (ошибка достигает 31 мин). На самом деле этот интервал ближе к 820 сут: 27.32166 х 30 = 819.65 сут. Определить, когда Луна окажется на небе в окружении тех же самых звезд, как и месяц назад, несложно, а достигнуть хорошей точности затруднительно. Ведь путь Луны никогда точно не повторяется. Все же ошибка наблюдений в один день у майя маловероятна. Скорее всего, здесь тоже сыграла свою роль магия чисел. Предположим, число 819 древним жрецам более понравилось из-за совпадения с числом, получаемым при умножении трех примечательных чисел: 7 х 9 х 13 (в мифологии майя 9 – количество подземных сфер, 13 – светлых, надземных сфер). Возможно, число 819 предпочли потому, что при делении на 260 (длительность священного года) оно дает неплохое приближение к числу π: 819 : 260 = 3.15. Это было бы более интересно.

Попробуем понять, как древние астрономы могли определить длительность лунного месяца, ведь относительная точность очень велика. Если считать дни между полнолуниями и потом их усреднять, получим слишком длинный срок, чтобы достичь такой точности. Не говоря уже о продолжительности месяцев, изменяющейся в пределах 12 ч и почти одинаковом виде Луны в течение, по крайней мере, трех ночей вблизи полнолуния. К тому же усреднять результаты в древности еще не умели.

Существуют такие события – лунные затмения, которые легко отмечать в летописях и они происходят почти точно через целое число лунных месяцев. Нужно только установить период затмений, а это можно было сделать и без особых средств наблюдений, достаточно хорошо считать дни, а это майя умели. Так они и нашли период повторяемости затмений (назовем его сарос майя) – 405 месяцев, или 11 960 сут. Такой сарос чаще всего фигурирует в надписях майя. С его помощью мы и вычисляем длительность лунного месяца с ошибкой 24 с. Остается вопрос, нарушающий столь простую картину: почему же встречаются и другие вычисления дат с меньшей точностью?

Дальше астрономы Мезоамерики не продвинулись. Не успели. Зато лучшие календари появились в Старом Свете во времена Вавилона. Считается, что там был известен сарос (период повторяемости затмений) длительностью 18 лет и 10 сут. Через три периода затмения (тройной сарос – 54 года и 1 месяц) повторялись в том же месте земного шара. Тройной сарос по той же методике (669 лунных месяцев = 19756 сут) приводит к ошибке в определении лунного месяца в 4.64 с. Это лишний довод в пользу того, что вавилоняне знали сарос, в чем некоторые историки сомневаются.

Ученые считают, что еще в V в. до н.э. в Вавилоне точность синодического месяца достигала 0.4 с. Таким же календарем пользовался Гиппарх во II в. до н.э. Запись в шестидестиричной системе выглядит так: 29; 31, 50, 8, 20 = 29.530594 (каждое число отделено запятой в 60 раз меньше предыдущей). Надо отметить, что вавилонская система записи чисел выгодно отличается в передаче точных значений измеряемых величин, чем простые дроби майя.

Чтобы полноценно сравнить древние знания, мы должны были бы сопоставить астрономию майя с древневавилонской. Но от последней мало что осталось. К тому же это были в то время лучшие календарные системы. Так что будем говорить об астрономии Междуречья позднеассирийского и персидского периодов. Важно, что по своей идеологии вавилонская сферическая астрономия и астрометрия практически уже не отличались от наших. Там научились уже точно измерять время в течение суток и понимали значение этого фактора для точных астрономических определений. В наблюдениях использовались водяные часы (клепсидры). Единица измерения времени соответствовала смещению Солнца на 1° – около 4 мин. На поздних этапах истории (селевкидский период) совершенствование клепсидры дало возможность отмечать время с точностью до 1/6 от этой единицы измерения времени. Жрецы Вавилона знали о поправке часов и их контролировали, делая отметки прохождений через меридиан определенных ярких звезд, находящихся вблизи эклиптики.

По сохранившимся "дневникам наблюдений" можно судить, что в них фиксировались даты и моменты захода Солнца и Луны в вечер первой видимости Луны, моменты последнего видимого захода Луны перед восходом Солнца и самого этого восхода. В сообщениях о затмениях приводится промежуток времени между затмением и кульминацией ближайших звезд списка. Но один важный факт ухудшал ситуацию: счет дней шел по Солнцу, а интервалы внутри суток измерялись по сидерическому времени. Ведь ход времени у клепсидры контролировался по звездам.

Жрецы-астрономы смогли изучить скорость перемещения Луны среди звезд, выяснить существование драконического и аномалистического месяцев и найти их величины, построить теорию движения Луны по небу. Напомним, что драконический месяц – период между моментами пересечения видимого пути Луны на небе с эклиптикой, то есть с видимым путем Солнца. Затмения могут происходить только тогда, когда оба светила находятся вблизи точек пересечения – узлов лунной орбиты. По древнекитайским представлениям в узлах сидит дракон, который проглатывает Луну в ходе затмения, поэтому и появилось столь образное название для этого периода. Аномалистический месяц – период между прохождениями Луны через перигей, на кратчайшем расстоянии от Земли. Тогда скорость ее движения по небу максимальна. Длительности этих периодов записаны у вавилонян по тому же типу, что у майя: 6695 аномалистических месяцев равно 6247 синодических, 5923 драконических месяца соответствуют 5458 синодическим. Если вычислить длительности двух данных месяцев, приняв синодический месяц за 29.530864 сут, как у вавилонян, то получим 27.554536 и 27.212220 сут соответственно. Это немного отличается от современных значений: 27.554550 и 27.212221 сут (ошибки – 1.2 с и 0 с). Тут у меня явно не хватает фантазии вообразить, как была достигнута подобная точность. Отмечу лишь, что ошибка на единицу в числе аномалистических и драконических месяцев привел бы к ошибке в их длительности 6 – 7 мин. Лишнее указание на странность большой ошибки в длительности сидерического месяца. Что касается синодического месяца, то измерения интервала между крайними затмениями тройного сароса с точностью до 4 мин, а не до 1 сут, уже уменьшают его ошибку почти в 20 раз. Таким образом достигается точность 0.5 с.

Какова была длительность года у вавилонян? Мне пока не встретилась ни одна формула, где этот отрезок времени выражался в сутках – только в лунных месяцах. Если привести самое точное значение, то это 12; 22, 7, 52 = 12.368852 месяца, или 365.2595 сут, остальные не очень отличаются. Непонятна причина, почему ошибка получается существенная (около 25 мин), так как дробная часть близка к дробной части звездного года. Подобных выводов следовало ожидать, поскольку вавилоняне измеряли доли суток звездным временем.

Итак, похоже, с самыми простыми средствами можно достичь "астрономической точности". Нужны лишь желание и терпение.

Источник: "Земля и Вселенная", 2008, №4
Оцените этот текст

1
2
3
4
5

ТЕОРИЯ БОЛЬШОГО ВЗРЫВА ТАИТ МНОГО ПАРАДОКСОВ

Владимир ЧЕРНЫЙ доктор физико-математических наук


На главную страницу







Темы дня:
• Американские физики пришли к сенсационному заключению
• Тайна Туринской плащаницы раскрыта?
• К чему приведет скрещивание нанороботов и мозга? Самое смелое предсказание доктора Курцвейла
• Одна из пряных трав оказывает заметный "молодящий" эффект
• Полезно или вредно есть на ночь: ученые дали однозначный ответ
• Параллельные миры: ученые приблизились к разгадке самой интригующей тайны мироздания
• Чудодейственная "молекула памяти": способы усиления и ослабления памяти



begun Дать объявление

Всегда быть в курсе событий?
Только актуальные новости из мира политики. Подробнее …
www.­gzt.­ru

Все объявления

Теория возникновения Вселенной в результате Большого взрыва весьма популярна и имеет множество сторонников. Считается, что эту теорию подтверждает существование реликтового излучения, за открытие и изучение которого были присуждены две Нобелевские премии: в 1978 году (Арно Пензиас и Роберт Вильсон из США) и в 2006 году (Джон Мэтер и Джордж Смут, тоже из США). Но является ли Большой взрыв и последующее развитие событий физической реальностью — до сих пор остаётся вопросом.

ЗАГАДКИ РЕЛИКТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В 1928 году Александр Фридман построил модель «расширяющейся Вселенной». Теория предполагает, что Вселенная зародилась примерно 13,7 млрд лет назад после взрыва некоего сверхплотного яйца (иначе — точки сингулярности; условной точки пространства, содержащей бесконечное или очень большое количество энергии и материи). Взрыв сопровождался мощным выбросом элементарных частиц. Из этой «каши» протонов и электронов в дальнейшем образовались звёзды и галактики. Считается, что в младенческом возрасте температура Вселенной составляла около 3000оС, затем она постепенно падала, а сегодня лишь ненамного превышает абсолютный ноль. Интересно, что подобный сценарий возникновения Вселенной — взрыв Космического яйца упоминается в древнееврейской каббале, в древнекитайских мифах и в древнеегипетских «Текстах саркофагов».

Модель Фридмана предполагает, что эволюция Вселенной может идти двумя путями: либо бесконечное разбегание вещества от точки взрыва, либо смена в какой-то момент фазы расширения фазой сжатия вплоть до коллапса, когда Вселенная снова обратится в точку. Выбор пути зависит от критической плотности вещества мира. Если плотность выше некоторой величины, то происходит коллапс. Если меньше — то наши далёкие потомки всё так же будут наблюдать на небосклоне удаляющиеся друг от друга звёздные скопления.

Всего через год, в 1929-м, Эдвин Хаббл обнаружил «красное смещение» в спектрах далёких галактик — понижение частоты их излучения в зависимости от расстояния от Земли. Строго говоря, смещение спектра светимости далёких галактик в красную область было замечено пятнадцатью годами ранее американским астрономом В. Слайфером, однако именно Хаббл предположил, что смещение является следствием разбегания галактик, и сформулировал закон, получивший его имя. Согласно закону Хаббла, степень красного смещения удалённых объектов пропорциональна их расстоянию от наблюдателя. То есть, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется. Эти величины связаны между собой коэффициентом — постоянной Хаббла. В каждый данный момент времени постоянная Хаббла одинакова для любой точки Вселенной. Однако ясно, что когда скорость разбегания замедлится — такое должно происходить по мере того, как Вселенная остывает, — коэффициент должен уменьшаться.

Гигантский начальный взрыв в модели «горячей Вселенной», очевидно, сопровождался мощным первичным излучением. Его следы непременно должны были сохраниться и обнаруживаться и теперь. Впервые предположение о существовании первичного излучения высказал американский физик, эмигрант из России Георгий Гамов. Сразу же точности ради следует отметить, что само название — «реликтовое излучение» — придумал член-корреспондент АН СССР И. Шкловский.

В 50-х годах прошедшего века инженер Т. Шмаонов, испытывая радиоантенну новой конструкции, обнаружил странные сигналы из космоса на длине волны около 3 см, о чём сообщил в статье, опубликованной в журнале «Приборы и техника эксперимента». Статью эту астрофизики не заметили, поскольку журнал для них был непрофильным. Тем не менее, как очень скоро подтвердилось, Шмаонов был первым, кто «услышал» именно реликтовое излучение (см. «Наука и жизнь» № 6, 2009 г.).

Изучение артефакта и углубление теории шло параллельно. В начале 1960-х годов советские учёные А. Дорошкевич и И. Новиков установили, в каком диапазоне частот и как искать реликтовое излучение, а также предсказали его предполагаемые характеристики. Теперь излучение начали изучать физики всего мира.

В 1980-х годах возникла дискуссия о тонкой структуре реликтового излучения. Оказалось, что только в первом приближении оно изотропно и однородно. Академик А. Д. Сахаров предсказывал его квантовые осцилляции. Это предположение подтвердилось, когда учёные Института космических исследований АН СССР И. Струков и М. Сажин организовали пионерский эксперимент со спутником «Реликт» по проверке неоднородности реликтового излучения. Результаты были опубликованы в научных журналах, в том числе и в США. Этот эксперимент через некоторое время воспроизвели американцы со спутником СОВЕ, и хотя при проведении эксперимента использовалось более совершенное оборудование, результаты его фактически продублировали полученные нашими учёными. Тем не менее Нобелевскую премию «за открытие спектра чёрного тела в реликтовом излучении и анизотропии этого излучения» в 2006 году получили американцы.

Однако реальность Большого взрыва всё равно вызывает сомнения. Кстати, сам автор термина «Большой взрыв» — нобелевский лауреат Фредерик Хойл из США в эту теорию не верил. Теория рождает много парадоксов, но не объясняет их.

В 1970-е годы по инициативе академика Б. Зельдовича учёные СССР и США построили компьютерную модель распределения материи во Вселенной. Оказалось, что галактики объединяются в метагалактики и располагаются в пространстве как бы в узлах некой ячеистой структуры с шагом порядка 100 млн световых лет. Внутри ячеек царит относительная пустота. Пространственно-временной континуум Вселенной оказался структурированным. Наблюдения показывают, что уже на масштабах 109 световых лет материя распределена в пространстве вполне однородно (ячейка однородности). Куда не посмотри — Вселенная везде одинакова. Результат «взрывного разброса» вещества должен бы выглядеть несколько иначе.

Это несколько ослабило авторитет сторонников фридмановской «расширяющейся Вселенной» и теории Большого взрыва. Интересно, что тогда же эффект структурирования пространства был открыт российскими учёными и при исследовании биологических объектов: колонии одноклеточных водорослей (хлореллы) в аквариуме либо принимали объёмную форму дерева, либо выстраивались в ячеистую структуру, подобную пространственному распределению метагалактик.

Подытожим базовые факты, которыми располагает сегодня наука.

Красное смещение. Оно действительно существует. Объясняя его эффектом Доплера (длина волны света, который испускает объект, удаляющийся от наблюдателя, возрастает), Хаббл сделал вполне логичное заключение, что галактики разбегаются. Но, как оказывается, отнюдь не все. Некоторые притягиваются друг к другу и даже сталкиваются. И, самое главное, постоянная Хаббла не уменьшается, как предсказывал он сам, а растёт, что подтверждают последние измерения.

В космологии обнаружились и другие очевидные парадоксы. С одной стороны, наблюдения за динамикой звёзд в галактиках и галактик в скоплениях показали, что их собственной, вычисленной с Земли массы недостаточно для поддержания гравитационной стабильности, что предполагает наличие во Вселенной некоей дополнительной материи (её называют тёмной материей), участвующей в гравитационном притяжении. С другой, более тщательные исследования красного смещения в ближней области на расстояниях 105—107 световых лет и наблюдение вспышек далёких сверхновых показывают, что скорость расширения Вселенной со временем увеличивается. Это обстоятельство потребовало введения дополнительного фактора — тёмной энергии, обладающей уже антигравитационными свойствами, которая и заставляет Вселенную расширяться дальше.

Тут, кстати, возникает парадокс логический: если Вселенная бесконечна, как возможно, чтобы бесконечность расширялась? Впрочем, парадокс этот относится не к физике, а к категории философских софизмов, потому продолжим.

Реликтовое излучение — потенциальный свидетель и соучастник Большого взрыва. Любой объект во Вселенной является источником излучения. Физики достаточно достоверно научились определять по его характеру свойства объекта. Например, по радиоизлучению некогда выяснили состав грунтов на Луне и на Марсе, сравнив соответствующие характеристики с излучением грунтов земных. В процессе таких исследований учёные обнаружили некую постоянную составляющую в спектре космического излучения, которая никак не связана с изучаемым объектом. Это и было реликтовое излучение, которое по теории Большого взрыва должно нести информацию о состоянии Вселенной в начале её рождения. И вот что крайне любопытно: реликтовое излучение соответствует состоянию материи при температуре 2,7°К. А каково «поведение» Вселенной в диапазоне температур от 0 до 2,7°К? Ответов на эти вопросы нет. Но пока из данного факта можно сделать не то чтобы окончательный вывод, но достаточно логичное предположение: не означает ли это, что именно такой была температура Вселенной 14 млрд лет назад? Не 3000°С, а 2,7°К.

Тогда картина мира выглядит совсем иначе.

Начальным состоянием нынешнего цикла была не фридмановская точка сингулярности, не Космическое яйцо в преддверии Большого взрыва, а однородное и холодное пространство — материя. В некий момент оно начало разогреваться (о том, как и почему это происходило, чуть ниже), образуя галактики, звёзды и планеты. Достигнув максимума, разогрев должен смениться охлаждением, в конце которого наступит «смерть» Вселенной, а затем начнётся новый цикл…

ЭЛЕКТРОН НАБИРАЕТ ВЕС

Любая среда, температура которой выше абсолютного нуля, имеет неоднородности, способные послужить толчком для начала спонтанных изменений в состоянии этой среды — флуктуаций. Температура 2,7°К, конечно, не сочинский курорт, однако этому условию вполне удовлетворяет. В отсутствие очевидцев этого состояния Вселенной мы имеем лишь одну возможность проверить наши предположения — построить его математическую модель. Такую модель — модель физического вакуума создал российский физик Евгений Ченский. Он уподобил пространство бесконечно протяжённому кристаллическому объекту с периодом решётки внутренней структуры 10–33 см.

Почему именно такая величина?

Внутренняя структура любого кристаллического твёрдого тела представляет собой решётку, в узлах которой располагаются атомы. Они находятся на строго определённом расстоянии друг от друга, и, пока это расстояние сохраняется, химические и физические свойства данного вещества остаются неизменными. Именно на этом расстоянии атомы вещества эффективно взаимодействуют друг с другом, сохраняя созданную их объединением сущность.

Как и в кристалле, условием стабильного состояния вакуума является взаимодействие между частицами, их притяжение и отталкивание на основе сохранения неизменной дистанции друг от друга. Такое взаимодействие возможно, если период решётки вакуумного «кристалла» не ниже 10–33 см. Дальнейшее уменьшение параметров решётки вызывает гравитационную неустойчивость системы: если частицы сблизятся, сила гравитационного притяжения между ними превысит силу кулоновского отталкивания и частицы слипнутся.

Именно такую конструкцию — решётку физического вакуума — изучал Планк. Он, собственно, и ввёл планковскую длину, начиная с которой происходит гравитационная деформация решётки. Лоренц выводил свои знаменитые релятивистские формулы – преобразования Лоренца, — которые затем использовал Эйнштейн, основываясь на модели всё той же фундаментальной, «незыблемой» решётки.

Что находится в узлах решётки вакуума, мы пока не знаем, поэтому в математической модели размещаем там условные осцилляторы (маятники), по положению которых станем судить о состоянии системы. Если маятники отклоняются от нейтрального положения — энергия системы изменилась. Взаимодействие между маятниками создаёт некий спектр возбуждения вакуума, в результате которого и рождаются наблюдаемые частицы.

Вселенная бесконечна, бесконечно количество узлов и маятников в модели, но Ченский доказал, что для описания поведения наблюдаемых частиц достаточно всего двенадцати уравнений. Решения этой системы уравнений позволяют сделать несколько весьма необычных выводов, главный из которых – отказ от гипотезы Большого взрыва. Вполне возможно, что всё в нашей Вселенной происходило (и происходит) несколько иначе.

Итак, рассмотрим новую модель нашего мира.

Точка отсчёта — Вселенная при температуре 2,7°К. Её энергия «законсервирована» в протонах, масса и потенциальная энергия этих частиц максимальны для данного цикла, масса электрона — неизменной и обязательной пары протона — минимальна. Непроизвольный, но статистически ожидаемый в бесконечном пространстве и времени толчок к некоему изменению состояния (флуктуация) побуждает протон излучать энергию (массу) и одновременно приобретать ускорение. Этот процесс и означает начало процесса разогрева материи вплоть до температур реакции ядерного синтеза.

Энергию (массу) протона «впитывает» его антипод — электрон. Собственно говоря, науке неизвестно, что собой представляют эти частицы. Мы сумели измерить некоторые характеристики электрона — массу, заряд, спин, но это ещё не даёт нам никаких оснований считать его материальной точкой. Скорее всего, и электрон и протон следует рассматривать как некие облачка материи, масса и плотность которых может меняться. Облачка перетекают один к другому, протон массу теряет, а электрон становится тяжелее.

Астрофизикам давно известен феномен Юпитера и Сатурна, которые излучают вдвое большую энергию, чем получают от Солнца. Феномен известен, но не объяснён. Между тем, если использовать для его понимания предлагаемую гипотезу, ситуация проясняется. Эти планеты-гиганты состоят преимущественно из водорода и гелия. Водород — простейший элемент, система «протон — электрон». Происходящее в этой системе перераспределение масс сопровождается выделением энергии, что мы и фиксируем. Следовательно, Вселенная до сих пор находится в состоянии разогрева.

ТЁМНАЯ ЭНЕРГИЯ И ТЁМНАЯ МАТЕРИЯ

При взгляде с этой позиции исчезает парадокс роста постоянной Хаббла, а также иначе объясняется феномен красного смещения, которое обычно интерпретируют как доказательство расширения Вселенной. Красное смещение – это оптический эффект состояния энергий (масс) электрона и протона в то время, которое доносят до нас космические лучи. Имеется в виду, что, наблюдая некий галактический объект, находящийся от нас на расстоянии, допустим, полумиллиарда световых лет, мы видим то, что происходило с ним именно полмиллиарда лет назад, а не сейчас. Наблюдаем энергетический паритет пары «протон — электрон» полумиллиардолетней давности. А у постоянной Хаббла появляется новый физический смысл: она характеризует не скорость расширения Вселенной, а скорость изменения массы электрона.

И тогда, если нет разбегания Вселенной, нет нужды и в конструировании механизма разбегания — гипотезы существования тёмной энергии. Вселенная не расширяется, она нестационарна (её свойства периодически меняются) и бесконечна в пространстве и во времени.

Как сказано выше, тёмной материей астрономы называют недоступную для обнаружения современными средствами земной науки массу, которая обеспечивает гравитационное равновесие галактик и метагалактик. Известно, что все элементарные частицы — фотоны, нейтрино, электроны, протоны (космические лучи) — создают гравитационное поле в меру своей энергии, а не нулевой массы. Фотон, например, массы покоя не имеет, но закону всемирного тяготения прекрасно подчиняется. Нейтрино трудно регистрировать количественно даже в земной лаборатории, а в космическом пространстве — тем более. Так, впервые увенчавшийся успехом эксперимент по обнаружению нейтрино проводился в золотой шахте ЮАР в 1965 году на глубине 3 км. Важнейшее свойство этой частицы заключается в том, что нейтрино тем труднее регистрировать, чем его энергия меньше. Отчего же не предположить, что именно огромное количество нейтрино с малой энергией, которые мы не в состоянии обнаружить современными средствами наблюдения, заполняет космическое пространство. Возможно, они — нейтрино — и составляют основу (или по крайней мере значительную её часть) непонятной материи, получившей наименование тёмной. Может быть, поэтому нет необходимости специально искать тёмную материю: релятивистская масса космических лучей и есть та самая тёмная материя.

ОТ РАЗОГРЕВА К ОХЛАЖДЕНИЮ

Электрон и протон — парные частицы, число тех и других в природе одинаково, они вместе рождаются из вакуума и вместе исчезают. Наблюдаемый сейчас разогрев Вселенной будет продолжаться до тех пор, пока массы электрона и протона не сравняются. В этой точке — точке вырождения — никакого коллапса Вселенной не произойдёт, просто температура Вселенной после начала процесса её разогрева достигнет максимума. Возможно, люди (если к этому времени человечество сохранится) обратят внимание на некие явления, отмечающие смену знака в жизни Вселенной, — например, выбросы звёздной плазмы, изменение характеристик светимости галактик или что-то ещё — сейчас это можно только предполагать.

Затем начнётся процесс охлаждения Вселенной. Массы электрона и протона будут меняться в обратном направлении следующие 15 (а может, и более) млрд лет. И этот периодический процесс бесконечен во времени и в пространстве, так же как и бесконечна сама Вселенная. К сожалению, сакраментальный вопрос «А как же всё-таки началась Вселенная?» при таком сюжете течения событий просто не имеет смысла. Процесс эволюции означает лишь одно — жизнь вечна в бесконечном времени и в бесконечном пространстве.

И последнее. Сейчас высказываются предположения, что и наша Вселенная — лишь одна из бесконечного множества, образующего так называемую пространственно-временную пену. Наблюдаемое пространство — это наш родной «пузырь», внутри которого мы и существуем. И таких пузырей много, как, впрочем, много в астрофизике и всякого рода прочей экзотики. Как-то в 60-х годах прошедшего века Лев Ландау сказал: «Мощь современной науки такова, что сейчас мы можем понять даже то, чего не можем себе представить».

Во всяком случае, и сторонникам теории Большого взрыва, и её критикам окончательные выводы делать преждевременно. Нужны дальнейшие исследования.

***

Постоянная Хаббла связывает расстояние до объекта, расположенного за пределами нашей Галактики, со скоростью его удаления. 80 лет назад Хаббл определил её величину как 500 км/с на 1 мегапарсек (Мпк). 1 Мпк = 3,1.1019 км, или 3,26 миллиона световых лет. За прошедшее время оценки существенно изменились, поскольку повысилась точность измерений. Сегодня, по расчётам астрофизиков, постоянная Хаббла составляет примерно 72 км/с на 1 Мпк. То есть удаление объекта от Млечного Пути на 1 Мпк увеличивает его скорость на 72 км/с.

***

Планковская длина — фундаментальная единица длины в созданной Максом Планком системе единиц, использующей фундаментальные константы: скорость света, постоянную Планка и гравитационную постоянную.





где

ћ — постоянная Планка;

G — гравитационная постоянная;

c — скорость света.

Источник: "Наука и жизнь"
Оцените этот текст

1
2
3
4
5

ЗАГАДОЧНЫЕ ШАРИКИ В ДРЕВНИХ ЗЕМНЫХ СЛОЯХ

А.Ф.ГРАЧЁВ доктор геолого-минералогических наук, В.A.ЦЕЛЬМОВИЧ кандидат физико-математических наук, Институт физики Земли РАН (ИФЗ РАН), О.А.КОРЧАГИН кандидат геолого-минералогических наук, Геологический институт РАН (ГИН РАН)


На главную страницу







Темы дня:
• Сенсационное изобретение американских ученых, которое перевернет мировую экономику
• Конспирология природных сил
• Чернобыльская авария аукнулась серьезнее, чем считалось ранее
• Нейрофизиологи открыли "молекулу памяти"
• Найден текст древней декларации прав человека
• Ученые нашли бактериофагам и новое применение
• Ученые нашли связь между продолжительностью жизни и чертами характера человека



begun Дать объявление

Делай деньги на Форекс.
Минимальные вложения - быстрый результат! Бонусы новичкам.
www.­fxclub.­com • Европа

Все объявления

Рис. 1. Монолит из разреза Гамс 1, подготовленный для отбора образцов. Латинскими буквами обозначены слои разного возраста. Переходный слой глины между меловым и палеогеновым периодами (возраст около 65 млн. лет), в котором найдено скопление металлических микросфер и пластин отмечен буквой «J». Фото А.Ф. Грачёва

В течение 2003–2008гг. группа российских и австрийских ученых при участии Хайнца Кольманна, известного палеонтолога, куратора Национального парка «Айзенвурцен», проводила изучение катастрофы, случившейся 65 млн. лет назад, когда на Земле вымерло более 75% всех организмов, в том числе и динозавры. Большинство исследователей считают, что вымирание было связано с падением астероида, хотя есть и другие точки зрения.

Следы этой катастрофы в геологических разрезах представлены тонким слоем черных глин мощностью от 1 до 5 см. Один из таких разрезов находится в Австрии, в Восточных Альпах, в Национальном парке недалеко от маленького городка Гамс, расположенного в 200 км к юго-западу от Вены. В результате изучения образцов из этого разреза c помощью сканирующего электронного микроскопа обнаружены необычные по форме и составу частицы, которые в наземных условиях не образуются и относятся к космической пыли.

Космическая пыль на Земле

Впервые следы космического вещества на Земле обнаружены в красных глубоководных глинах английской экспедицией, исследовавшей дно Мирового океана на судне «Челленджер» (1872–1876). Их описали Меррей и Ренард в 1891 г. На двух станциях в южной части Тихого океана при драгировании с глубины 4300 м были подняты образцы железомарганцевых конкреций и магнитных микросфер диаметром до 100 мкм, получивших впоследствии название «космические шарики». Однако детально микросферы железа, поднятые экспедицией на «Челленджере», были исследованы только в последние годы. Выяснилось, что шарики на 90% состоят из металлического железа, на 10% – из никеля, а их поверхность покрыта тонкой корочкой оксида железа.

С обнаружением загадочных шариков в глубоководных глинах, собственно, и связано начало изучения космического вещества на Земле. Однако взрыв интереса исследователей к этой проблеме произошел после первых запусков космических аппаратов, с помощью которых стало возможным отбирать лунный грунт и образцы пылевых частиц из разных участков Солнечной системы. Важное значение имели также работы К.П. Флоренского (1963), изучавшего следы Тунгусской катастрофы, и Е.Л. Кринова (1971), исследовавшего метеорную пыль на месте падения Сихотэ-Алиньского метеорита.

Интерес исследователей к металлическим микросферам привел к тому, что их стали обнаруживать в осадочных породах разного возраста и происхождения. Металлические микросферы найдены во льдах Антарктики и Гренландии, в глубоководных океанических осадках и марганцевых конкрециях, в песках пустынь и приморских пляжей. Часто встречаются они в метеоритных кратерах и рядом с ними.

В последнее десятилетие металлические микросферы внеземного происхождения находят в осадочных породах разного возраста: от нижнего кембрия (около 500 млн. лет назад) до современных образований.

Данные о микросферах и других частицах из древних отложений позволяют судить об объемах, а также о равномерности или неравномерности поступления космического вещества на Землю, об изменении состава поступавших на Землю частиц из космоса и о первоисточниках этого вещества. Это важно, поскольку эти процессы влияют на развитие жизни на Земле. Многие из этих вопросов еще далеки от разрешения, однако накопление данных и всестороннее их изучение, несомненно, позволит ответить на них.

Сейчас известно, что общая масса пыли, обращающейся внутри земной орбиты, порядка 1015 т. На поверхность Земли ежегодно выпадает от 4 до 10 тыс. т космического вещества. 95% падающего на поверхность Земли вещества составляют частицы размером 50–400 мкм. Вопрос же о том, как меняется во времени скорость поступления космического вещества на Землю, остается спорным до сих пор, несмотря на множество исследований, проведенных в последние 10 лет.

Исходя из размеров частиц космической пыли, в настоящее время выделяют собственно межпланетную космическую пыль размером менее 30 мкм и микрометеориты крупнее 50 мкм. Еще раньше Е.Л. Кринов предложил мельчайшие оплавленные с поверхности осколочки метеорного тела называть микрометеоритами.

Строгие критерии разграничения космической пыли и метеоритных частиц пока не разработаны, и даже на примере изученного нами разреза Гамс показано, что металлические частицы и микросферы разнообразнее по форме и составу, чем предусмотрено имеющимися классификациями. Практически идеальная сферическая форма, металлический блеск и магнитные свойства частиц рассматривались как доказательство их космического происхождения. По мнению геохимика Э.В. Соботовича, «единственным морфологическим критерием оценки космогенности исследуемого материала является наличие оплавленных шариков, в том числе магнитных». Однако помимо формы, крайне разнообразной, принципиально важен химический состав вещества. Исследователи выяснили, что наряду с микросферами космического происхождения существует огромное количество шариков иного генезиса – связанные с вулканической деятельностью, жизнедеятельностью бактерий или метаморфизмом. Известны данные о том, что железистые микросферы вулканогенного происхождения значительно реже бывают идеальной сферической формы и к тому же имеют повышенную примесь титана (Ti) (более 10%).

Российско-австрийская группа геологов и съемочная группа Венского телевидения на разрезе Гамс в Восточных Альпах. На переднем плане – А.Ф.Грачев

Происхождение космической пыли

Вопрос о происхождении космической пыли по-прежнему предмет дискуссии. Профессор Э.В. Соботович полагал, что космическая пыль может представлять собой остатки первоначального протопланетного облака, против чего в 1973 г. возражали Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко, считая, что мелкодисперсное вещество не могло долго сохраняться (Земля и Вселенная, 1980, № 6).

Существует и другое объяснение: образование космической пыли связано с разрушением астероидов и комет. Как отмечал Э.В. Соботович, если количество космической пыли, поступающей на Землю, не меняется во времени, то правы Б.Ю. Левин и А.Н. Симоненко.

Несмотря на большое число исследований, ответ на этот принципиальный вопрос в настоящее время не может быть дан, ибо количественных оценок очень мало, а их точность дискусcионна. В последнее время данные изотопных исследований по программе NASA частиц космической пыли, отобранных в стратосфере, позволяют предполагать существование частиц досолнечного происхождения. В составе этой пыли были обнаружены такие минералы, как алмаз, муассанит (карбид кремния) и корунд, которые по изотопам углерода и азота позволяют относить их образование ко времени до формирования Солнечной системы.

Важность изучения космической пыли в геологическом разрезе очевидна. В данной статье приведены первые результаты исследования космического вещества в переходном слое глин на границе мела и палеогена (65 млн. лет назад) из разреза Гамс, в Восточных Альпах (Австрия).

Общая характеристика разреза Гамс

Частицы космического происхождения получены из нескольких разрезов переходных слоев между мелом и палеогеном (в германоязычной литературе – граница К/Т), расположенных недалеко от альпийской деревни Гамс, где одноименная река в нескольких местах вскрывает эту границу.

В разрезе Гамс 1 из обнажения был вырезан монолит, в котором граница К/T выражена очень хорошо. Его высота – 46 см, ширина – 30 см в нижней части и 22 см – в верхней, толщина – 4 см. Для общего изучения разреза монолит был разделен через 2 см (снизу вверх) на слои, обозначенные буквами латинского алфавита (A, B,C…W), а в пределах каждого слоя также через 2 см проведена маркировка цифрами (1, 2, 3 и т.д.). Более детально изучался переходный слой J на границе К/T, где были выделены шесть субслоев мощностью около 3 мм.

Результаты исследований, полученные в разрезе Гамс 1, во многом повторены при изучении другого разреза – Гамс 2. В комплекс исследований входило изучение шлифов и мономинеральных фракций, их химический анализ, а также рентгено-флуоресцентный, нейтронно-активиационный и рентгено-структурный анализы, изотопный анализ гелия, углерода и кислорода, определение состава минералов на микрозонде, магнитоминералогический анализ.

Многообразие микрочастиц


Железные и никелевые микросферы из переходного слоя между мелом и палеогеном в разрезе Гамс: 1 – микросфера Fe с грубой сетчато-бугристой поверхностью (верхняя часть переходного слоя J); 2 – микросфера Fe с грубой продольно-параллельной поверхностью (нижняя часть переходного слоя J); 3 – микросфера Fe с элементами кристаллографической огранки и грубой ячеисто-сетчатой текстурой поверхности (слой M); 4 – микросфера Fe с тонкой сетчатой поверхностью (верхняя часть переходного слоя J); 5 – микросфера Ni с кристаллитами на поверхности (верхняя часть переходного слоя J); 6 – агрегат спекшихся микросфер Ni с кристаллитами на поверхности (верхняя часть переходного слоя J ); 7 – агрегат микросфер Ni с микроалмазами (С; верхняя часть переходного слоя J); 8, 9 – характерные формы металлических частиц из переходного слоя между мелом и палеогеном в разрезе Гамс в Восточных Альпах

В переходном слое глины между двумя геологическими границами – мелом и палеогеном, а также на двух уровнях в вышележащих отложениях палеоцена в разрезе Гамс найдено множество металлических частиц и микросфер космического происхождения. Они значительно разнообразнее по форме, текстуре поверхности и химическому составу, чем все известные до сих пор в переходных слоях глины этого возраста в других регионах мира.

В разрезе Гамс космическое вещество представлено мелкодисперсными частицами различной формы, среди которых наиболее распространенными являются магнитные микросферы размером от 0.7 до 100 мкм, состоящие на 98% из чистого железа. Такие частицы в виде шариков или микросферул в большом количестве встречены не только в слое J, но и выше, в глинах палеоцена (слои K и М).

Микросферы состоят из чистого железа или магнетита, некоторые из них имеют примеси хрома (Cr), сплава железа и никеля (аваруита), а также из чистого никеля (Ni). Некоторые частицы Fe-Ni содержат примесь молибдена (Mo). В переходном слое глины между мелом и палеогеном все они обнаружены впервые.

Никогда прежде не попадались и частицы с высоким содержанием никеля и значительной примесью молибдена, микросферы с наличием хрома и куски спиралевидного железа. Кроме металлических микросфер и частиц в переходном слое глины в Гамсе обнаружены Ni-шпинель, микроалмазы с микросферами чистого Ni, а также рваные пластины Au, Cu, которые не встречены в ниже- и вышележащих отложениях.

Характеристика микрочастиц

Металлические микросферы в разрезе Гамс присутствуют на трех стратиграфических уровнях: в переходном слое глины сосредоточены разнообразные по форме железистые частицы, в вышележащих мелкозернистых песчаниках слоя K, а третий уровень образуют алевролиты слоя M.

Некоторые сферы имеют гладкую поверхность, другие - сетчато-бугристую поверхность, третьи покрыты сеткой мелких полигональных или системой параллельных трещин, отходящих от одной магистральной трещины. Они бывают полыми, скорлуповидными, заполненными глинистым минералом, могут иметь и внутреннее концентрическое строение. Металлические частицы и микросферы Fe встречаются по всему переходному слою глины, но в основном сосредоточены на нижних и средних горизонтах.

Микрометеориты представляют собой оплавленные частицы чистого железа или железо-никелевого сплава Fe-Ni (аваруит); их размеры – от 5 до 20 мкм. Многочисленные частицы аваруита приурочены к верхнему уровню переходного слоя J, тогда как чисто железистые присутствуют в нижней и верхней частях переходного слоя.

Частицы в виде пластин с поперечно-бугристой поверхностью состоят только из железа, их ширина – 10–20 мкм, длина – до 150 мкм. Они слегка дугообразно изогнуты и встречаются в основании переходного слоя J. В его нижней части также встречены пластины Fe-Ni с примесью Mo.

Пластины из сплава железа и никеля имеют удлиненную форму, слегка изогнуты, с продольными бороздками на поверхности, размеры колеблются в длину от 70 до 150 мкм при ширине около 20 мкм. Чаще они встречаются в нижней и средней частях переходного слоя.

Железистые пластины с продольными бороздками по форме и размерам идентичны пластинам сплава Ni-Fe. Они приурочены к нижней и средней частям переходного слоя.

Особый интерес представляют частицы чистого железа, имеющие форму правильной спирали и изогнутые в виде крючка. В основном они состоят из чистого Fe, редко это сплав Fe-Ni-Mo. Частицы спиралевидного железа встречаются в верхней части переходного слоя J и в вышележащем прослое песчаника (слой K). Спиралевидная частица Fe-Ni-Mo найдена в основании переходного слоя J.

В верхней части переходного слоя J присутствовало несколько зерен микроалмазов, спекшихся с Ni-микросферами. Микрозондовые исследования никелевых шариков, проведенные на двух приборах (с волновыми и энергодисперсионными спектрометрами), показали, что эти шарики состоят из практически чистого никеля под тонкой пленкой окиси никеля. Поверхность всех никелевых шариков усеяна четкими кристаллитами с выраженными двойниками размером 1–2 мкм. Столь чистый никель в виде шариков с хорошо раскристаллизованной поверхностью не встречается ни в магматических породах, ни в метеоритах, где никель обязательно содержит значимое количество примесей.

При изучении монолита из разреза Гамс 1 шарики чистого Ni встречены только в самой верхней части переходного слоя J (в самой верхней его части – очень тонком осадочном слое J 6, толщина которого не превышает 200 мкм), а по данным термагнитного анализа металлический никель присутствует в переходном слое, начиная с субслоя J4. Здесь наряду с шариками Ni обнаружены и алмазы. В слое, снятом с кубика площадью 1 см2, количество найденных зерен алмаза исчисляется десятками (с размером от долей микронов до десятков микронов), а никелевых шариков таких же размеров – сотнями.

В образцах верхней части переходного слоя, взятых непосредственно из обнажения, были обнаружены алмазы с мелкими частицами никеля на поверхности зерна. Существенно, что при изучении образцов из этой части слоя J, выявлено также присутствие и минерала муассанита. Ранее микроалмазы были найдены в переходном слое на границе мела и палеогена в Мексике.

Находки в других районах

Микросферы Гамса с концентрическим внутренним строением аналогичны тем, что были добыты экспедицией «Челленджер» в глубоководных глинах Тихого океана.

Частицы железа неправильной формы с оплавленными краями, а также в виде спиралей и изогнутых крючков и пластин обладают большим сходством с продуктами разрушения падающих на Землю метеоритов, их можно рассматривать как метеоритное железо. К этой же категории могут быть отнесены частицы аваруита и чистого никеля.

Изогнутые железные частицы близки разнообразным формам слез Пеле – капель лавы (лапиллей), которые выбрасывают в жидком состоянии вулканы из жерла при извержениях.

Таким образом, переходный слой глины в Гамсе имеет гетерогенное строение и отчетливо подразделяется на две части. В нижней и средней частях преобладают частицы и микросферы железа, тогда как верхняя часть слоя обогащена никелем: частицами аваруита и микросферами никеля с алмазами. Это подтверждается не только распределением частиц железа и никеля в глине, но также данными химического и термомагнитного анализов.

Сравнение данных термомагнитного анализа и микрозондового анализа свидетельствует о чрезвычайной неоднородности в распределении никеля, железа и их сплава в пределах слоя J, однако по результатам термомагнитного анализа чистый никель фиксируется только, со слоя J4. Обращает на себя внимание и то, что спиралевидное железо встречается преимущественно в верхней части слоя J и продолжает встречаться в перекрывающем его слое K, где, однако, мало частиц Fe, Fe-Ni изометричной или пластинчатой формы.

Подчеркнем, что столь явная дифференциация по железу, никелю, иридию, проявленная в переходном слое глины в Гамсе, имеется и в других районах. Так, в американском штате Нью-Джерси в переходном (6 см) сферуловом слое иридиевая аномалия резко проявилась в его основании, а ударные минералы сосредоточены только в верхней (1 см) части этого слоя. На Гаити на границе мела и палеогена и в самой верхней части сферулового слоя отмечается резкое обогащение Ni и ударным кварцем.

Фоновое явление для Земли

Многие особенности найденных сферул Fe и Fe-Ni аналогичны шарикам, обнаруженным экспедицией «Челленджер» в глубоководных глинах Тихого океана, в районе Тунгусской катастрофы и местах падения Сихотэ-Алиньского метеорита и метеорита Нио в Японии, а также в осадочных горных породах разного возраста из многих районов мира. Кроме районов Тунгусской катастрофы и падения Сихотэ-Алиньского метеорита, во всех других случаях образование не только сферул, но и частиц различной морфологии, состоящих из чистого железа (иногда с содержанием хрома) и сплава никеля с железом, никакой связи с импактным событием не имеет. Мы рассматриваем появление таких частиц как результат падения на поверхность Земли космической межпланетной пыли – процесса, который непрерывно продолжается с момента образования Земли и представляет собой своего рода фоновое явление.

Многие частицы, изученные в разрезе Гамс близки по составу к валовому химическому составу метеоритного вещества в месте падения Сихотэ-Алиньского метеорита (по данным Е.Л. Кринова, это 93.29% железа, 5.94% никеля, 0.38% кобальта).

Присутствие молибдена в некоторых частицах не является неожиданным, поскольку его включают метеориты многих типов. Содержание молибдена в метеоритах (железных, каменных и углистых хондритах) находится в пределах от 6 до 7 г/т. Самым важным стала находка молибденита в метеорите Алленде в виде включения в сплаве металла следующего состава (вес.%): Fe – 31.1, Ni – 64.5, Co – 2.0, Cr – 0.3, V – 0.5, P – 0.1. Следует отметить, что самородный молибден и молибденит были обнаружены и в лунной пыли, отобранной автоматическими станциями «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24».

Впервые найденные шарики чистого никеля с хорошо раскристаллизованной поверхностью не известны ни в магматических породах, ни в метеоритах, где никель обязательно содержит значимое количество примесей. Такая структура поверхности никелевых шариков могла возникнуть в случае падения астероида (метеорита), которое привело к выделению энергии, позволившей не только расплавить материал упавшего тела, но и испарить его. Пары металла могли быть подняты взрывом на большую высоту (вероятно, на десятки километров), где и происходила кристаллизация.

Частицы, состоящие из аваруита (Ni3Fe), найдены вместе с металлическими шариками никеля. Они относятся к метеорной пыли, а оплавленные частицы железа (микрометеориты) следует рассматривать как «метеоритную пыль» (по терминологии Е.Л. Кринова). Кристаллы алмаза, встреченные вместе с шариками никеля, вероятно, возникли в результате абляции (плавления и испарения) метеорита из того же облака пара при его последующем охлаждении. Известно, что синтетические алмазы получают методом спонтанной кристаллизации из раствора углерода в расплаве металлов (Ni, Fe) выше линии фазового равновесия графит–алмаз в форме монокристаллов, их сростков, двойников, поликристаллических агрегатов, каркасных кристаллов, кристаллов игольчатой формы, неправильных зерен. Практически все из перечисленных типоморфных особенностей кристаллов алмаза были обнаружены в изученном образце.

Это позволяет сделать вывод о схожести процессов кристаллизации алмаза в облаке никель-углеродного пара при его охлаждении и спонтанной кристаллизации из раствора углерода в расплаве никеля в экспериментах. Однако окончательный вывод о природе алмаза можно будет сделать после детальных изотопных исследований, для чего необходимо получить достаточно большое количество вещества.

Таким образом, изучение космического вещества в переходном глинистом слое на границе мела и палеогена показало его присутствие во всех частях (от слоя J1 до слоя J6), но признаки импактного события фиксируются только со слоя J4, возраст которого 65 млн. лет. Этот слой космической пыли можно сопоставить со временем гибели динозавров.

Работа выполнена при поддержке программы «Взаимодействие плюма с литосферой» (№ 5) Отделения наук о Земле РАН и гранта Президента РФ для поддержки научных школ ЗШ-1901.2003.5.

Источник: "Земля и Вселенная", 2008, №5

Статью о журнале "Земля и Вселенная" можно прочитать здесь.
Оцените этот текст

1
2
3
4
5