21 августа 2024 Financial One
Зарождение Вселенной, причины Большого взрыва и черные дыры обсудили с физиком-ядерщиком Борисом Бояршиновым.
Бояршинов рассказывает, что теория Большого взрыва изначально была выдвинута в шутку ученым, работавшим на BBC, который сам являлся противником этой теории.
Начало времен, по мнению эксперта, происходило так: появилось пространство-время, оно было бесконечным и заполненным материей. Каждая точка могла ощущать только то, что происходило в пределах расстояния, которое рассчитывается как произведение скорости света и времени от момента сотворения мира. Скорость света, как отмечает Бояршинов, составляет 300 км/с (3 * 10^8 м/с). По современным оценкам, возраст видимой части Вселенной, откуда свет успел дойти до нас, составляет примерно 13,8 млрд лет. Таким образом, объясняет физик, протон, размером около 10^-15 метра, первые 3 * 10^-24 секунды и раньше не мог ни с чем взаимодействовать. «Протон не знал, что он протон», – объясняет эксперт. Взаимодействие, как рассказывает Бояршинов, может происходить двумя способами: объединение с другими частицами для создания более тяжелых ядер или аннигиляция с антипротонами. Эксперт уточняет, что Вселенная, скорее всего, начиналась даже не с протонов, а с антипротонов или кварков.
Черные дыры
Уязвимым местом в теории, по мнению Бояршинова, является вопрос, почему Вселенная в самом начале не превратилась в черную дыру, обладая бесконечной плотностью. Эксперт рассказывает: Якоб Борисович Зельдович, оставивший след во всех областях физики, выдвинул теорию, что в период первичного нуклеосинтеза могли возникнуть миниатюрные черные дыры с большой плотностью, но маленькой массой. Кроме того, физик делится гипотезой, что такая же черная дыра может существовать на периферии Солнечной системы.
Бояршинов объясняет, как устроена черная дыра. Чтобы покинуть Землю и бесконечно лететь, нужно развить скорость 11 км/с, рассказывает он. Для того чтобы стать спутником Земли, требуется покинуть планету со скоростью 8 км/с. Закон тяготения гласит, что ускорение свободного падения пропорционально массе Земли, деленной на квадрат радиуса. При уменьшении радиуса или увеличении массы, делится эксперт, вторая космическая скорость будет расти, пока не достигнет скорости света. У очень массивных и плотных тел вторая космическая скорость превышает скорость света.
Физик также рассказывает, как появляются черные дыры. В процессе эволюции звезд, когда крупная звезда переживает взрыв сверхновой, в ее центре образуется комок нейтронов – нейтронная звезда. Размер нейтрона составляет около 10^-15 метра, что в сто тысяч раз меньше атома и в триллион раз плотнее. «Звезда схлопнулась до размера пары километров», – говорит Бояршинов, а ее масса при этом осталась прежней или даже увеличилась. Так, по словам эксперта, и возникает астрофизическая черная дыра.
История первых секунд пространства-времени
В первые секунды Вселенная менялась очень быстро, как отмечает эксперт. Частицы начали аннигилировать с античастицами. В нашем осязаемом земном мире, рассказывает физик, есть только вещества, но еще недавно существовали теории о том, что где-то во Вселенной могут быть галактики антивещества. Однако, как объясняет Бояршинов, радиоастрономы доказали, что все наши галактики погружены в облака водорода и гелия, которые пересекаются у соседних галактик. Если бы существовали галактики антивещества, то происходил бы процесс аннигиляции, сопровождающийся сильным излучением, которое можно было бы зафиксировать с Земли. «Если где-то и есть антивещества, то в очень небольших количествах», – отмечает эксперт.
Однако в начальный момент существования Вселенной, утверждает Бояршинов, антивещества было много. После аннигиляции начался короткий период нуклеосинтеза, когда плотность была большой, и протоны взаимодействовали с окружающими частицами. В этот период, согласно словам эксперта, синтезировалось некоторое количество гелия и немного лития. «Это первые три элемента: водород, гелий, литий», – рассказывает эксперт. В астрономии, как утверждает Бояршинов, все, что тяжелее гелия, называется металлами. Отсюда и происходит понятие металличности звезд. Звезды в начале Вселенной, если и содержали металлы, то это был в основном литий в небольшом количестве. Со временем, как объясняет физик, звезды разрастались, взрывались и разбрасывали тяжелые элементы. «Чем звезда моложе, тем выше ее металличность», – рассказывает Бояршинов.
По словам Бояршинова, процесс нуклеосинтеза продолжался минуты или десятки секунд, после чего Вселенная наполнилась плазмой. Плазма состояла из отдельных ядер (водород, гелий, литий), а также протонов и электронов. Плазма, как отмечает эксперт, непрозрачна для электромагнитного излучения, вся энергия аннигиляции была сосредоточена в ней, что делало ее очень возбужденной. В плазме, рассказывает он, есть система положительных и отрицательных зарядов, что вызывает специфические плазменные колебания.
Бояршинов также отмечает, что все галактики связаны не только гравитационно, но и погружены в облако ультраразреженного газа, который заполняет всю галактику. «Это не просто газ, это плазма», – уточняет эксперт, объясняя, что она частично ионизирована ультрафиолетом и обладает особенными плазменными свойствами. Однако при зарождении Вселенной плазма была плотная и полностью ионизированная. Согласно газовым законам, объясняет Бояршинов, при расширении Вселенная начала охлаждаться. Когда температура снизилась, кинетическая энергия электронов и протонов стала меньше энергии связи в атоме водорода. В ходе реакции рекомбинации и объединения с водородом выделилось огромное количество фотонов. «И случился свет», – поясняет эксперт.
Бояршинов рассказывает, что излученной энергии было очень много. Сейчас в среднем, как говорит эксперт, во вселенной протонов и нейтронов содержится примерно по одному на кубический сантиметр, а количество фотонов реликтового излучения на кубический сантиметр измеряется сотнями. «На каждый нуклон, ныне существующий, было в сто раз чего-то больше», – комментирует эксперт, объясняя, что, скорее всего, это было антивещество. Факт обнаружения реликтового излучения, по словам физика, подтверждает, что Большой взрыв («То, что называют Большим взрывом», – уточняет эксперт, объясняя, что фактического взрыва не было) действительно происходил в нашей Вселенной.
Расширение Вселенной, расстояние до галактик
Борис Бояршинов рассказывает, что Вселенная, то есть видимая ее часть, всегда расширялась. Однако существуют сложности с измерением точного времени ее существования и скорости расширения, уточняет он, и в разные эпохи существовали разные представления о процессе расширения. Эксперт связывает эти различия с тем, что измерение расстояний до других галактик – задача весьма сложная. Земля перемещается по орбите на 300 млн километров, и одну и ту же звезду с двух крайних точек орбиты видно под разными углами, объясняет эксперт. Используя эти две точки, по триангуляции можно рассчитать высоту треугольника и таким образом определить расстояние до звезды.
При измерении расстояния до галактик используют цефеиды – вспыхивающие звезды, рассказывает эксперт. По периоду их вспышек было определено расстояние до ближайшей к нам галактики – Туманности Андромеды. «В этих измерениях ошибка в два раза – это вообще не ошибка», – комментирует Бояршинов эффективность метода. Для определения расстояний до более дальних галактик, по словам физика, используют красные гиганты. Эксперт объясняет, что измеряют яркость красного гиганта и, по тому, насколько ослабло излучение, оценивают дальность.
Также Бояршинов рассказывает о вспышках сверхновых типа Ia. Для наблюдения таких вспышек нужна пара: белый карлик и красный гигант. Белый карлик – это очень плотная горячая звезда размером с Землю, состоящая из углеродной плазмы. Когда звезда покрывается тонким слоем гелия, начинается перемешивание гелиевой плазмы с углеродной, что приводит к углеродной детонации. На поверхности звезды происходит бурная реакция, вызывающая вспышку строго определенной яркости, по которой и определяется расстояние до звезды. Для дальнейших измерений, как утверждает эксперт, пока не существуют методов.
Говоря о расширении пространства, Бояршинов отмечает, что для массы видимой части Вселенной можно высчитать радиус Шварцшильда, при котором в крайних точках скорость удаления совпадает со скоростью света, и этот радиус примерно совпадает с радиусом видимой части вселенной. «Вырваться за пределы видимой части вселенной невозможно нашему уму», – замечает эксперт. Он также уточняет, что Вселенная никогда не была размером с футбольный мяч, а всегда была бесконечной.
Темная материя
Идея о темной материи, рассказывает Бояршинов, впервые появилась в связи с работами астронома Фрица Цвикки. Цвикки наблюдал движение галактик в скоплениях и, измеряя их угловое положение, делал оценки расстояния до них. Эти оценки, как отмечает физик, сильно отличаются от современных. Определяя массу галактик по их яркости, Цвикки получил гораздо меньшую цифру, чем те, что используются сейчас. «Естественно, он ошибся», – считает Бояршинов, подчеркивая сложность точных расчетов. Эксперт рассматривает теорию темной материи, основанную на ошибочных вычислениях Цвикки, как спекулятивную.
Нейтрино
Бояршинов также отмечает, что в современной теоретической физике существует нерешенная проблема со стандартной моделью, заключающаяся в том, что в этой модели нейтрино признаются частицами без массы. Эксперт рассказывает о процессе, называемом осцилляцией нейтрино: в ходе движения нейтрино превращается из электронного в мюонное или тау-нейтрино. Эти осцилляции, как утверждает эксперт, являются доказанными процессами, возможными только при условии, что нейтрино – это комбинационная частица, состоящая из трех волновых функций, колеблющихся по-разному. Эксперт считает, что нейтрино обладают ненулевой массой, но настолько маленькой, что пока ее невозможно точно измерить.
Физик упоминает недавний случай, когда в соседней карликовой галактике Магелланово Облако произошел взрыв сверхновой. При коллапсе звезда испустила большое количество нейтрино, вспышки которых были зафиксированы на всех детекторах на планете. Причем, как замечает Бояршинов, вспышка нейтрино была зафиксирована раньше, чем сам взрыв звезды. Из этого эксперт делает вывод, что нейтрино перемещаются не медленнее света.
Бояршинов также упоминает недавнее исследование по изоляции нейтрино. В ходе работы выяснилось, что электронные нейтрино превращаются в мюонные, а антиэлектронные – в антимюонные с разной эффективностью. То есть нейтрино и антинейтрино отличаются, замечает эксперт. В этом он видит потенциальный ответ на вопрос, почему во вселенной оказалось больше вещества, чем антивещества.
Причины Большого взрыва и зарождения Вселенной
«Тогда было нигде и никогда», – объясняет эксперт, описывая мир до Большого взрыва, подчеркивая, что не существовало ни пространства, ни времени. Следовательно, причины, которые привели к зарождению Вселенной, были внепространственными и вневременными, что, как отмечает эксперт, сложно осознать человеческому мозгу.
Скорость света
Борис Бояршинов подтверждает, что никакая материальная субстанция не может двигаться быстрее скорости света. Он связывает это утверждение с принципом относительности и системой отсчета, основанной на классической механике, а именно на галилеевской относительности.
Эксперт упоминает уравнения Максвелла, которые связывают электрические и магнитные поля. Генрих Герц, как рассказывает Бояршинов, нашел частное решение этих уравнений, которое оказалось волновым. Скорость распространения этой волны связана с параметрами электромагнитного взаимодействия, и в системе СГС константа "с" соответствует скорости распространения электромагнитного взаимодействия, что равно скорости света. «Свет – это электромагнитные волны», – подчеркивает Бояршинов.
На рубеже XIX и XX веков появилась концепция пространства-времени, предложенная Минковским, рассказывает физик. Бояршинов объясняет, что на базе этой концепции преобразования Лоренца позволяют корректировать скорости так, чтобы скорость света оставалась постоянной в любой системе отсчета. Эксперт рассказывает, что же преобразования приводят к тому, что последовательность событий может различаться в разных системах отсчета, что и является сутью теории относительности. «Получается, что из уравнений Максвелла следует, что максимально возможная скорость распространения – это скорость света», – заключает эксперт.
Также Бояршинов отмечает, параллельно было доказано, что Земля притягивается не к Солнцу, а к тому месту, где Солнце находилось восемь минут назад. Именно из-за этих сложностей в гравитационной динамике, Плутон был вычеркнут из списка планет солнечной системы, поскольку, как говорит эксперт, рано или поздно он должен отклониться от своей орбиты и упасть на Нептун.
http://fomag.ru/ (C)
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией | При копировании ссылка обязательна | Нашли ошибку - выделить и нажать Ctrl+Enter | Отправить жалобу
Бояршинов рассказывает, что теория Большого взрыва изначально была выдвинута в шутку ученым, работавшим на BBC, который сам являлся противником этой теории.
Начало времен, по мнению эксперта, происходило так: появилось пространство-время, оно было бесконечным и заполненным материей. Каждая точка могла ощущать только то, что происходило в пределах расстояния, которое рассчитывается как произведение скорости света и времени от момента сотворения мира. Скорость света, как отмечает Бояршинов, составляет 300 км/с (3 * 10^8 м/с). По современным оценкам, возраст видимой части Вселенной, откуда свет успел дойти до нас, составляет примерно 13,8 млрд лет. Таким образом, объясняет физик, протон, размером около 10^-15 метра, первые 3 * 10^-24 секунды и раньше не мог ни с чем взаимодействовать. «Протон не знал, что он протон», – объясняет эксперт. Взаимодействие, как рассказывает Бояршинов, может происходить двумя способами: объединение с другими частицами для создания более тяжелых ядер или аннигиляция с антипротонами. Эксперт уточняет, что Вселенная, скорее всего, начиналась даже не с протонов, а с антипротонов или кварков.
Черные дыры
Уязвимым местом в теории, по мнению Бояршинова, является вопрос, почему Вселенная в самом начале не превратилась в черную дыру, обладая бесконечной плотностью. Эксперт рассказывает: Якоб Борисович Зельдович, оставивший след во всех областях физики, выдвинул теорию, что в период первичного нуклеосинтеза могли возникнуть миниатюрные черные дыры с большой плотностью, но маленькой массой. Кроме того, физик делится гипотезой, что такая же черная дыра может существовать на периферии Солнечной системы.
Бояршинов объясняет, как устроена черная дыра. Чтобы покинуть Землю и бесконечно лететь, нужно развить скорость 11 км/с, рассказывает он. Для того чтобы стать спутником Земли, требуется покинуть планету со скоростью 8 км/с. Закон тяготения гласит, что ускорение свободного падения пропорционально массе Земли, деленной на квадрат радиуса. При уменьшении радиуса или увеличении массы, делится эксперт, вторая космическая скорость будет расти, пока не достигнет скорости света. У очень массивных и плотных тел вторая космическая скорость превышает скорость света.
Физик также рассказывает, как появляются черные дыры. В процессе эволюции звезд, когда крупная звезда переживает взрыв сверхновой, в ее центре образуется комок нейтронов – нейтронная звезда. Размер нейтрона составляет около 10^-15 метра, что в сто тысяч раз меньше атома и в триллион раз плотнее. «Звезда схлопнулась до размера пары километров», – говорит Бояршинов, а ее масса при этом осталась прежней или даже увеличилась. Так, по словам эксперта, и возникает астрофизическая черная дыра.
История первых секунд пространства-времени
В первые секунды Вселенная менялась очень быстро, как отмечает эксперт. Частицы начали аннигилировать с античастицами. В нашем осязаемом земном мире, рассказывает физик, есть только вещества, но еще недавно существовали теории о том, что где-то во Вселенной могут быть галактики антивещества. Однако, как объясняет Бояршинов, радиоастрономы доказали, что все наши галактики погружены в облака водорода и гелия, которые пересекаются у соседних галактик. Если бы существовали галактики антивещества, то происходил бы процесс аннигиляции, сопровождающийся сильным излучением, которое можно было бы зафиксировать с Земли. «Если где-то и есть антивещества, то в очень небольших количествах», – отмечает эксперт.
Однако в начальный момент существования Вселенной, утверждает Бояршинов, антивещества было много. После аннигиляции начался короткий период нуклеосинтеза, когда плотность была большой, и протоны взаимодействовали с окружающими частицами. В этот период, согласно словам эксперта, синтезировалось некоторое количество гелия и немного лития. «Это первые три элемента: водород, гелий, литий», – рассказывает эксперт. В астрономии, как утверждает Бояршинов, все, что тяжелее гелия, называется металлами. Отсюда и происходит понятие металличности звезд. Звезды в начале Вселенной, если и содержали металлы, то это был в основном литий в небольшом количестве. Со временем, как объясняет физик, звезды разрастались, взрывались и разбрасывали тяжелые элементы. «Чем звезда моложе, тем выше ее металличность», – рассказывает Бояршинов.
По словам Бояршинова, процесс нуклеосинтеза продолжался минуты или десятки секунд, после чего Вселенная наполнилась плазмой. Плазма состояла из отдельных ядер (водород, гелий, литий), а также протонов и электронов. Плазма, как отмечает эксперт, непрозрачна для электромагнитного излучения, вся энергия аннигиляции была сосредоточена в ней, что делало ее очень возбужденной. В плазме, рассказывает он, есть система положительных и отрицательных зарядов, что вызывает специфические плазменные колебания.
Бояршинов также отмечает, что все галактики связаны не только гравитационно, но и погружены в облако ультраразреженного газа, который заполняет всю галактику. «Это не просто газ, это плазма», – уточняет эксперт, объясняя, что она частично ионизирована ультрафиолетом и обладает особенными плазменными свойствами. Однако при зарождении Вселенной плазма была плотная и полностью ионизированная. Согласно газовым законам, объясняет Бояршинов, при расширении Вселенная начала охлаждаться. Когда температура снизилась, кинетическая энергия электронов и протонов стала меньше энергии связи в атоме водорода. В ходе реакции рекомбинации и объединения с водородом выделилось огромное количество фотонов. «И случился свет», – поясняет эксперт.
Бояршинов рассказывает, что излученной энергии было очень много. Сейчас в среднем, как говорит эксперт, во вселенной протонов и нейтронов содержится примерно по одному на кубический сантиметр, а количество фотонов реликтового излучения на кубический сантиметр измеряется сотнями. «На каждый нуклон, ныне существующий, было в сто раз чего-то больше», – комментирует эксперт, объясняя, что, скорее всего, это было антивещество. Факт обнаружения реликтового излучения, по словам физика, подтверждает, что Большой взрыв («То, что называют Большим взрывом», – уточняет эксперт, объясняя, что фактического взрыва не было) действительно происходил в нашей Вселенной.
Расширение Вселенной, расстояние до галактик
Борис Бояршинов рассказывает, что Вселенная, то есть видимая ее часть, всегда расширялась. Однако существуют сложности с измерением точного времени ее существования и скорости расширения, уточняет он, и в разные эпохи существовали разные представления о процессе расширения. Эксперт связывает эти различия с тем, что измерение расстояний до других галактик – задача весьма сложная. Земля перемещается по орбите на 300 млн километров, и одну и ту же звезду с двух крайних точек орбиты видно под разными углами, объясняет эксперт. Используя эти две точки, по триангуляции можно рассчитать высоту треугольника и таким образом определить расстояние до звезды.
При измерении расстояния до галактик используют цефеиды – вспыхивающие звезды, рассказывает эксперт. По периоду их вспышек было определено расстояние до ближайшей к нам галактики – Туманности Андромеды. «В этих измерениях ошибка в два раза – это вообще не ошибка», – комментирует Бояршинов эффективность метода. Для определения расстояний до более дальних галактик, по словам физика, используют красные гиганты. Эксперт объясняет, что измеряют яркость красного гиганта и, по тому, насколько ослабло излучение, оценивают дальность.
Также Бояршинов рассказывает о вспышках сверхновых типа Ia. Для наблюдения таких вспышек нужна пара: белый карлик и красный гигант. Белый карлик – это очень плотная горячая звезда размером с Землю, состоящая из углеродной плазмы. Когда звезда покрывается тонким слоем гелия, начинается перемешивание гелиевой плазмы с углеродной, что приводит к углеродной детонации. На поверхности звезды происходит бурная реакция, вызывающая вспышку строго определенной яркости, по которой и определяется расстояние до звезды. Для дальнейших измерений, как утверждает эксперт, пока не существуют методов.
Говоря о расширении пространства, Бояршинов отмечает, что для массы видимой части Вселенной можно высчитать радиус Шварцшильда, при котором в крайних точках скорость удаления совпадает со скоростью света, и этот радиус примерно совпадает с радиусом видимой части вселенной. «Вырваться за пределы видимой части вселенной невозможно нашему уму», – замечает эксперт. Он также уточняет, что Вселенная никогда не была размером с футбольный мяч, а всегда была бесконечной.
Темная материя
Идея о темной материи, рассказывает Бояршинов, впервые появилась в связи с работами астронома Фрица Цвикки. Цвикки наблюдал движение галактик в скоплениях и, измеряя их угловое положение, делал оценки расстояния до них. Эти оценки, как отмечает физик, сильно отличаются от современных. Определяя массу галактик по их яркости, Цвикки получил гораздо меньшую цифру, чем те, что используются сейчас. «Естественно, он ошибся», – считает Бояршинов, подчеркивая сложность точных расчетов. Эксперт рассматривает теорию темной материи, основанную на ошибочных вычислениях Цвикки, как спекулятивную.
Нейтрино
Бояршинов также отмечает, что в современной теоретической физике существует нерешенная проблема со стандартной моделью, заключающаяся в том, что в этой модели нейтрино признаются частицами без массы. Эксперт рассказывает о процессе, называемом осцилляцией нейтрино: в ходе движения нейтрино превращается из электронного в мюонное или тау-нейтрино. Эти осцилляции, как утверждает эксперт, являются доказанными процессами, возможными только при условии, что нейтрино – это комбинационная частица, состоящая из трех волновых функций, колеблющихся по-разному. Эксперт считает, что нейтрино обладают ненулевой массой, но настолько маленькой, что пока ее невозможно точно измерить.
Физик упоминает недавний случай, когда в соседней карликовой галактике Магелланово Облако произошел взрыв сверхновой. При коллапсе звезда испустила большое количество нейтрино, вспышки которых были зафиксированы на всех детекторах на планете. Причем, как замечает Бояршинов, вспышка нейтрино была зафиксирована раньше, чем сам взрыв звезды. Из этого эксперт делает вывод, что нейтрино перемещаются не медленнее света.
Бояршинов также упоминает недавнее исследование по изоляции нейтрино. В ходе работы выяснилось, что электронные нейтрино превращаются в мюонные, а антиэлектронные – в антимюонные с разной эффективностью. То есть нейтрино и антинейтрино отличаются, замечает эксперт. В этом он видит потенциальный ответ на вопрос, почему во вселенной оказалось больше вещества, чем антивещества.
Причины Большого взрыва и зарождения Вселенной
«Тогда было нигде и никогда», – объясняет эксперт, описывая мир до Большого взрыва, подчеркивая, что не существовало ни пространства, ни времени. Следовательно, причины, которые привели к зарождению Вселенной, были внепространственными и вневременными, что, как отмечает эксперт, сложно осознать человеческому мозгу.
Скорость света
Борис Бояршинов подтверждает, что никакая материальная субстанция не может двигаться быстрее скорости света. Он связывает это утверждение с принципом относительности и системой отсчета, основанной на классической механике, а именно на галилеевской относительности.
Эксперт упоминает уравнения Максвелла, которые связывают электрические и магнитные поля. Генрих Герц, как рассказывает Бояршинов, нашел частное решение этих уравнений, которое оказалось волновым. Скорость распространения этой волны связана с параметрами электромагнитного взаимодействия, и в системе СГС константа "с" соответствует скорости распространения электромагнитного взаимодействия, что равно скорости света. «Свет – это электромагнитные волны», – подчеркивает Бояршинов.
На рубеже XIX и XX веков появилась концепция пространства-времени, предложенная Минковским, рассказывает физик. Бояршинов объясняет, что на базе этой концепции преобразования Лоренца позволяют корректировать скорости так, чтобы скорость света оставалась постоянной в любой системе отсчета. Эксперт рассказывает, что же преобразования приводят к тому, что последовательность событий может различаться в разных системах отсчета, что и является сутью теории относительности. «Получается, что из уравнений Максвелла следует, что максимально возможная скорость распространения – это скорость света», – заключает эксперт.
Также Бояршинов отмечает, параллельно было доказано, что Земля притягивается не к Солнцу, а к тому месту, где Солнце находилось восемь минут назад. Именно из-за этих сложностей в гравитационной динамике, Плутон был вычеркнут из списка планет солнечной системы, поскольку, как говорит эксперт, рано или поздно он должен отклониться от своей орбиты и упасть на Нептун.
http://fomag.ru/ (C)
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией | При копировании ссылка обязательна | Нашли ошибку - выделить и нажать Ctrl+Enter | Отправить жалобу