Учебная работа. Реферат: Совсем другие аналоги солнечной системы
Евгений Кенеман
Может быть, эти электроны –
Миры, где 5 континентов,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Ещё, может быть, любой атом –
Вселенная, где 100 планет;
Там всё, что тут, в объёме сжатом,
Но также то, что тут нет.
Их меры малы, но всё та же
Их бесконечность, как и тут;
Там скорбь и страсть, как тут, и даже
Там та же глобальная спесь.
Их мудрецы, собственный мир бескрайный
Поставив центром бытия,
Торопятся просочиться в искры потаенны
И умствуют, как сейчас я;
А в миг, когда из разрушенья
Творятся токи новейших сил,
Кричат, в мечтах самовнушенья,
Что бог собственный светоч погасил!
Валерий Брюсов. мир Электрона
Тут не корпускулярный газ!
Мы не волна, не атом света!
Не расщепляй мою планетку,
Остановись, Микромегас!
Но он не слышит, перед ним
Дымится чашечка с крепким чаем,
И за окном собака с лаем
По талым лужам голубым
Гоняется за воробьями…
Вадим Хмелинский
задал вопрос я мудреца: “Для чего мы есть?”
Мудрец дал ответ: “Чтоб жизнь разнесть
На ближние и далекие планетки,
Чтобы, как Земле, Галактике расцвесть.”
Илья Миклашевский
текст, который предлагается читателю ниже, – это, быстрее, поэзия, чем физика. Потому ему и предшествует так много стихотворных эпиграфов. Рассматривается модель Вселенной, которую тяжело обосновать, но настолько же тяжело и опровергнуть.
Из глубочайшей древности в наши деньки пришла мысль, что Вселенная состоит из разномасштабных структур, которые, тем не наименее, похожи одна на другую. Демокрит и остальные атомисты (Эпикур, Лукреций) обосновывали существование атомов обилием методов и в том числе раздельностью больших тел – звёзд, людей, песчинок, указывая на некое их подобие [Вавилов, 1947]. Ещё последовательнее был древнегреческий натурфилософ Анаксагор, живший приблизительно с 500-го по 428-ой годы до нашей эпохи. Он учил, что Вселенная построена из гомеомерий – схожих одна иной, но разномасштабных частиц, либо структур. Эти частички делимы до бесконечности, а весь наш видимый мир – это одна из таковых частиц, которая заходит в состав частички ещё большего масштаба. Если выражаться современным языком, то атом подобен Солнечной системе, а Галлактика – Галактике и т.д. Анаксагор был первым, кто издал книжку с чертежами, но тексты Анаксагора не дошли до наших дней, и мы знаем о взорах этого изгнанного из Афин философа лишь по короткому рассказу Диогена Лаэртского [1979] и издевкам его критиков [Лукреций, 1947].
… Анаксагора сейчас мы разглядим “гомеомерию…”
… Так из крупиц золотых, считает он, вырасти может
Золото, ну и земля из земель маленьких получиться…
… Но пустоты никакой допускать он в вещах не согласен,
Ну и дроблению тел никакого предела не ставит…
[Если признаем учение Анаксагора, то атом
Будет подобен Вселенной, частички жалкие – людям.]
Выйдет тогда, что они заливаются смехом гулким,
И по лицу и щекам текут у их горьковатые слёзы…
Лукреций. О природе вещей.
Как Анаксагор разъяснял устойчивость тех либо других гомеомерий? Почему в настоящем мире, окружающем нас, гомеомерии относительно размеренны и не распадаются на нескончаемо маленькие частички? Видимо, он считал, что чем меньше структура, тем больше усилий необходимо затратить на её разрушение. Ведь плотность гомеомерий возрастает с уменьшением их размера. Если выражаться современным языком, то видимые нами предметы можно раздробить на молекулы обыкновенными физическими методами, молекулы на атомы – лишь в процессе хим реакций, атомы на наиболее маленькие частички – лишь при ядерном взрыве и остальных в особенности массивных физических действиях…
Хотя система Анаксагора смотрится логичной, она трудна для восприятия, потому что связана с бесконечностью масштабов – с понятием о нескончаемо малом и нескончаемо большенном. Так случилось, что взоры Анаксагора на длительное время уступили пространство атомизму Демокрита (около 460 – около 370 до нашей эпохи), считавшему, что Вселенная состоит из простых частиц и пустоты. Простые частички различны по форме и размеру, но они все неразделимы и владеют абсолютной плотностью. на данный момент это слово имеет другое значение. Атомизм Демокрита оказался умопомрачительно плодотворным учением и привёл к современной химии и современной физике.
В то же время понятие о простой частичке за прошедшие два с излишним тысячелетия и в особенности за крайние несколько веков перетерпело значимые конфигурации. Простые частички Демокрита – это, в главном, молекулы (мелкие количества вещества), хотя время от времени под ними понимались и атомы в современном смысле этого слова. В общем, понятия “атом” и “молекула” в их современных значениях действия. Атом оказался сложной частичкой, состоящей из ядра и электронов. Появилась именитая планетарная модель атома: мощное атомное ядро находится в центре атома и подобно Солнцу, а вокруг него по радиальным либо эллиптическим орбитам вращаются электроны, которые подобны планеткам Солнечной системы. Очевидно, таковая модель привела к воскрешению взглядов Анаксагора, хотя самого Анаксагора с его гомеомериями при всем этом не вспоминали.
К этому времени издавна устоялись представления о сходстве систем планет-гигантов с Солнечной системой (и планеты-гиганты, и солнце владеют бессчетными спутниками, масса сконцентрирована в центре системы, а движение – в спутниках). Не считая того, люди уже знали о принадлежности Солнечной системы к Нашей Галактике и о вращении Солнца и остальных звёзд вокруг центра данной нам Галактики. Были известны остальные галактики, также скопления галактик. Всё это совместно взятое возрождало иерархическую модель Вселенной (“миры в мирах”).
В это время и чуток позже были изготовлены и остальные открытия, которые, чудилось бы, должны укрепить подобные натурфилософские взоры: ядро оказалось состоящим из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны – из кварков. В массивные современные телескопы не так давно удалось рассмотреть ещё одну крупномасштабную структуру – сверхскопления галактик, состоящие из огромного количества их скоплений [Бернс, 1986; Дресслер, 1987; Сурдин, 1996]. Вослед за сиим в центрах неких галактик и в том числе в центре Нашей Галактики были открыты сгустки массы – “чёрные дыры”, напоминающий сгусток массы в центре атома и в центре Солнечной системы [Таунс, Гензел, 1990; Рис, 1991; В центре Млечного Пути…, 1999]. Такие же “чёрные дыры” открыты и в остальных галактиках [Чёрная дыра в Галактике? 1992; Чёрная дыра в галактике…, 1998]. Как несколько атомов могут быть объединены в молекулу, либо несколько звёзд создавать кратную звёздную систему [Звёзды не любят одиночества, 1991], так и несколько близких галактик могут вести взаимодействие гравитационно. Спутниками Нашей Галактики, может быть, являются Огромное и Маленькое Магеллановы Облака [Мэтьюсн, 1985].
Тем не наименее, развитие современной физики пошло по другому пути, потому что почти все факты не уложились в “иерархическую” модель.
Таковых фактов имеется две группы:
атом и остальные частички микромира по почти всем характеристикам принципно не похожи на Галлактику и остальные большие гомеомерии;
Вселенная в целом (видимая область Вселенной) развивается по своим специфичным законам, которые не похожи на законы развития Галлактики и т.п. гомеомерий.
Ниже эти две группы фактов рассматриваются в первом приближении, также приводятся замечания создателя о том, как можно возвратиться в русло иерархической модели. Сущность замечаний сводится к тому, что мы сравниваем не то и не с тем, а, не считая того, производя эти сопоставления, некорректно представляем Галлактику.
Чем конкретно атом не похож на Галлактику? Во-1-х, серьезной обязательностью собственного строения и поведения составляющих его частиц: электроны владеют не хоть какой, а строго определённой и схожей массой покоя; электроны могут двигаться не по хоть каким, а по строго определённым орбитам, образующим вокруг атома строго определённое количество электрических слоёв; электроны теряют энергию не равномерно (как искусственные спутники Земли, трущиеся о воздух), а строго определёнными порциями (квантами); электроны движутся не по размеренным радиальным либо же эллиптическим орбитам, как планетки, а повсевременно меняют линию движения, образуя объёмное электрическое скопление строго определённой формы (орбиталь); одну и ту же орбиталь могут занимать сразу два разноспиновых электрона, что для планетного мира не типично; электроны и остальные объекты микромира сразу являются частичками и волнами (разрешённые орбитали выводятся из волновой природы электрона), а для макромира таковая двойственность не свойственна; атомные ядра могут иметь не любые, а строго определённые массу и заряд; атомы 1-го и такого же элемента тождественны один другому, что тяжело представить для себя для планетных и т.п. систем. Атомные ядра исследованы ужаснее, чем электрические оболочки атомов, да и там, по-видимому, есть чёткие правила послойного расположения протонов и нейтронов. Сами эти частички имеют строго определённую и к тому же схожую массу, как и составляющие их кварки. Таковым образом, микромир различается от макромира принципно, и главные из этих различий – квантованность и двойственность объектов (частичка и волна сразу).
Да, естественно, Галлактика – это не попросту увеличенная копия атома. Она иная. Но давайте повнимательней всмотримся в неё. Нет ли и в ней хотя бы каких-либо признаков квантованности и двойственности объектов? Уже несколько веков известна так именуемая закономерность Боде: любая последующая планетка в среднем в 1,7 раза далее предшествующей. Лишь на этих орбитах “эмбрионы” будущих планет оказались устойчивыми и смогли сформировать из протопланетного облака современную планетную систему. Другие были выбиты с орбит в самом начале собственного существования и поглощены наиболее везучими “собратьями”. Согласно современным представлениям, планетки “слипаются” за несколько миллионов лет, другими словами достаточно стремительно по сопоставлению с общим сроком существования планетной системы, уже составляющим около 5 млрд лет [Блэк, 1991]. 2-ой пример квантованности – это разрешённые и неразрешённые орбиты астероидов меж орбитами Марса и Юпитера. Группировки астероидов, находящихся на разрешённых орбитах, разделены от остальных таковых группировок “лючками” Кирквуда – зазорами, которые соответствуют орбитам, кратным периоду воззвания Юпитера: 4:1, 3:1, 5:2, 7:3, 2:1, 5:3, 3:2, 4:3, 1:1 [Бинцель и др., 1991]. В базе данной нам закономерности лежат резонансные явления, другими словами планетки показывают нам свои волновые свойства. Напомню, что единая планетка не смогла появиться меж Марсом и Юпитером конкретно из-за резонансных явлений. 3-ий пример – неразрешённые орбиты в поясе Койпера [Новый транснептунианский…, 1995].
означает, мы сначала не увидели некие схожие черты атома и Солнечной системы, потому что не знали Галлактику. Знаем ли мы её на данный момент? И корректны ли наши сопоставления? Ведь атом мы воспринимаем в динамике (статистически), а планетную систему лицезреем практически застывшей в один определённый момент времени. Объясню эту идея. сколько оборотов вокруг Солнца успела создать наша Земля со времени собственного появления? Приблизительно 5 млрд (Солнце и Земля по современным представлениям есть чуток наименее 5 млрд лет, но Солнце ранее было немножко массивнее, и Земля вращалась вокруг него чуток резвее, а поэтому для ориентировочных расчётов можно избрать конкретно эту цифру). А за какое время электрон делает вокруг атомного ядра эти 5 млрд оборотов? Очевидно, электроны и атомные ядра бывают различными (ядра различаются по заряду, а электроны могут быть в различных слоях и на различных орбиталях в границах слоя – s, p, f, g), но ведь различными бывают и планетки. Потому правильней всего было бы избрать 2s-электрон фтора (у фтора тоже 9 “планет”, а его 2s-электрон – аналог “Земли”). Но “под рукою” оказались данные по невозбуждённому атому водорода. Его поперечник – 0,00000001 см [Орир, 1969]. Длина орбиты его электрона – это произведение числа “пи” и поперечника (0,0000000314 см). Скорость электрона составляет 1/137 часть скорости света, другими словами 30 000 000 000 см/с, делённое на 137, либо приблизительно 220 000 000 см/с. один оборот электрон совершает за 1,42727272727*10-16 секунды. 5 млрд оборотов он совершит за 0,0000007 секунды. означает, наша Галлактика по “единым часам” от момента собственного появления просуществовала всего семь десятимиллионных частей секунды! А сколько всего с ней успело случиться! В жалкие мгновения (фактически одномоментно) появились солнце и все планетки; за следующие толики секунды солнце потеряло часть массы, и планетки отодвинулись от него; некие из их успели оборотиться одной стороной к своим спутникам (Плутон) либо приметно затормозить (Земля); почти все спутники тоже “застыли” и приметно отодвинулись от собственных планет (Луна и остальные), а некие разорвались, превратившись в кольца планет-гигантов; неоднократно с наиболее либо наименее определённой частотой поменялись магнитные полюса планет… Есть также догадки, что много раз циклически поменялись орбиты Земли и планет [Рич и др., 1997]. А что будет с планетной системой через 1 секунду по “одному времени”, другими словами через 7 000 000 млрд земных лет? Во-1-х, она может не дожить до этих “дней”. Всего через 10 млрд земных лет (приблизительно 1 миллионная секунды по “единым” масштабам времени) Солнце, став перед сиим красноватым гигантом, сбросит свою оболочку и улетучит часть планет, и, как знать, что будет через эту самую “всепригодную секунду“! В общем, наша Галлактика по “всепригодным” понятиям – это нестабильная короткоживущая частичка. Она имеет некое сходство с обыденным устойчивым атомом (масса сосредоточена в ядре, движение – в электронах, орбиты квантованы и определяются волновыми законами), но скоро погибнет, и её полные аналоги необходимо находить где-нибудь в пекле ядерного взрыва, где тоже появляются нестабильные атомы и остальные, наименьших размеров, короткоживущие частички. Ну и как совершенно можно ассоциировать постоянные атомы с Нашим Макромиром, если он на данный момент претерпевает Большенный взрыв! Конкретно этот взрыв породил современные галактики и остальные макроструктуры. Позже же из их могут появиться устоявшиеся объекты, которые не будут “попусту” источать энергию, приобретут рациональные и обычные размеры. Как знать, не воспримет ли роль в данной нам стабилизации разум? Ведь за такое практически нескончаемо длительное время, как “всепригодная секунда”, разумные существа, возникшие в разных уголках Нашего Мира, успеют слиться и вполне подчинить для себя наиблежайшие по масштабу гомеомерии. Вот мы и возвращаемся к Анаксагору, считавшему, что движком и устроителем мироздания на всех уровнях является разум (“нус”) – неотъемлемое свойство тонко организованной материи.
Можно представить для себя и такую картину. “Угомонившийся” тёмный остаток Солнца держит на мало вероятных в энергетическом отношении устойчивых орбитах планетки, причём они стандартны по размеру и для экономии места укомплектованы на каждой орбите по две (с различных сторон от Солнца). Возможность таковой модели допускал ещё Пифагор, считавший, что для заслуги симметрии и гармонии на земной орбите по другую сторону от Солнца обязана быть Противоземля [Порфирий, 1979]. Отсюда и пошла мысль антимира. Устойчивость орбит определяется обоюдной кратностью периодов воззвания по ним, как в атоме. совсем не непременно, что самые устойчивые орбиты должны быть в некий единой плоскости. Ведь таковой порядок вещей унаследован от одного протопланетного облака либо даже от одного облака, из которого появились солнце и планетки. Если нет какого-то 1-го очень громоздкого “юпитера”, который “повелевает” остальным планеткам вращаться в его плоскости, то может существовать математическая модель устойчивой системы, которая занимает не плоскость, а весь объём места вокруг “солнца”. Любопытно, что орбиты не непременно должны быть радиальными (s-орбиты). Они могут быть вытянуты и существовать в разных плоскостях (p-орбиты), чтоб не мешать одна иной. Движение по таковым орбитам быть может весьма сложным. Приблизительно так движутся вокруг общего центра тяжести звёзды в шаровых скоплениях [Кинг, 1985]. Не исключено, что вещество в процессе долговременной эволюции может само придти к таковой устойчивой структуре, но в схожей “оптимизации” может принять роль и разум. И в одном, и в другом случае планетная система окажется подобна атому.
Фантазировать можно до бесконечности. В нашей Солнечной системе имеется лишь одна звезда. Но в центре схожих систем бывает несколько звёзд, крутящихся одна вокруг иной [Звёзды не любят одиночества, 1991]. Вот для вас и аналог атомного ядра, состоящего из нескольких нуклонов – протонов, нейтронов! Пока население земли не смогло решить даже делему вращения трёх тел (есть решение только личного варианта, когда все три тела резко различаются по масштабу), но это не означает, что схожую задачку недозволено решить совершенно. Можно представить для себя систему, в какой на большенном расстоянии одна от иной есть некоторое количество звёзд, причём близкие к звёздам планетки не покидают “собственных” звёзд, а далёкие (во наружном планетном слое) движутся по сложным траекториям вокруг нескольких центров сразу. Вот для вас и “молекула” на планетном уровне! аналог молекулы на галактическом уровне – галактика Андромеды с 2-мя “чёрными дырами” в центре [“Каннибал” живёт по соседству, 1994].
К слову, не так давно волновые явления были обнаружены на галактическом уровне. Звёздные комплексы (внутригалактические структуры, состоящие из сверхассоциаций, которые соответственно образованы звёздными ассоциациями) размещаются вдоль спиральных рукавов Нашей Галактики с постоянными интервалами, которые соответствуют так именуемой “джинсовской длине волны” в теории гравитационной неустойчивости [Ефремов и др., 1998]. Создатели говорят, что “сейчас мы можем быть уверенными в том, что и наша Галактика относится к постоянным спиральным системам, где спиральные ветки имеют волновую природу” (с.12), так как гравитационным “слипанием” структуру Галактики не разъяснить. Сложную комбинацию образуют в Галактике также ударные волны, которые появляются 2-мя методами: при движении газа через спиральные рукава (самые масштабные) и при взрывах сверхновых и их групп (наименее сильны, но тоже вызывают волну звездообразования в газе) [Ефремов и др., 1998].
Не так давно открыто поразительно сходство реактивных струй у юных звёзд и юных галактик, которые, согласно теории Оуеда, Пудрицы и Стоуна, благодаря сиим струям, истекающим с полюсов, избавляются при сжатии от 99,99% начального углового момента движения газовопылевого облака [Сурдин, 1998а].
сейчас вернёмся к рассмотрению Вселенной как одного целого в принятом в наши деньки осознании этого слова. Согласно современным представлениям [Бернс, 1986; Фридман, 1993 и др.], Вселенная появилась приблизительно 15 млрд лет вспять в итоге Огромного взрыва массы, сосредоточенной в точке, и в истинное время продолжает расширяться с большой скоростью. Эта скорость – неизменная Хаббла (по имени первооткрывателя разбегания галактик). Вне данной нам расширяющейся области вроде бы нет ничего. До Огромного взрыва тоже вроде бы не было ничего, потому что само время, может быть, не было. естественно, таковая модель Вселенной не имеет сходства ни с Солнечной системой, ни с таковой наиболее большой структурой как Галактика. Ведь и Галлактика, и Галактика появились из газово-пылевых туч под действием обоюдного гравитационного притяжения частиц [Блэк, 1991 и др.]; владеют громоздкими центрами [Таунс и др., 1990; Рис, 1991] и вращающимися вокруг этих центров объектами; и Галлактика, и Галактика не склонны к взрывообразному расширению и т.д. (хотя Галлактика как раз расширяется из-за постепенного уменьшения массы Солнца).
Но знаем ли мы Вселенную в целом? Мы наиболее либо наименее представляем наблюдаемую область Вселенной, часть Вселенной и, может быть, ничтожно малую её часть, нескончаемо малую. Но, для нашего “зазнавшегося” времени обычно именовать этот фрагмент места Вселенной. Из-за смешения понятий “Вселенная в целом” и “Наш мир” (наблюдаемая область Вселенной) возникает много недоразумений. Так, к примеру, разногласия в оценке взглядов Лукреция на эволюцию появились из-за смешения создателями XX века конкретно этих понятий. Лукреций же чётко различал эти вещи: для Вселенной он эволюцию не признавал, а все отдельные миры, согласно его взорам, эволюционируют в направлении усложнения структуры до их смерти [Насимович, 1994]. Миры эти различны. Какие-то из их могут и взрываться в данный момент. Бывают же взрывы структур наиболее близких к нам по масштабу – звёзд, метеоров, вулканов, газовых скоплений и произведений рук человечьих! Но, если взрывается сверхновая звезда, то это не значит, что все звёзды постоянно есть в состоянии взрыва. Так и с нашей областью Вселенной. Если она взорвалась и продолжает взрывообразно расширяться, то это не значит, что всюду во Вселенной происходит взрыв.
Р.Олдершоу (R.Jldershaw, Амхерстский институт, штат Массачусетс, США
Эта догадка снимает:
делему происхождения Вселенной (она вечна);
делему начальной точечности Вселенной (не было этого);
делему “тёмной материи”, либо “сокрытой массы”, неминуемую при Большенном взрыве (“сокрытая” масса может находиться и вне области расширения);
делему звёзд старше Вселенной (залетели в нашу область Вселенной из остальных областей за 15 млрд лет) [Вселенная подобная матрёшке? 1992].
В космологическом отношении в догадке Олдершоу нет каких-то противоречий, но не хватает и доказательств корректности схожих взглядов. В общем, эти взоры могут существовать на правах общефилософских и строго не доказанных, как и возраст и Вселенной, и самых первых звёзд в самое крайнее время оценивается не в 15, а в 12 млрд лет; неувязка сокрытой массы имеет и другие решения [возраст Вселенной…, 1997].
Наша Галлактика по сопоставлению с атомом – это юная структура, не пришедшая ещё к стабильности, “короткоживущая частичка”. Ещё наименее размеренны структуры высшего порядка – галактики, скопления и сверхскопления галактик. По их внутреннему времени от Огромного взрыва прошли лишь самые 1-ые мгновения. В центрах галактик лишь начали формироваться центральные ядра – “чёрные дыры”, а крутящиеся вокруг этих центров почти все млрд звёзд (пылинки!) ещё не успели сформировать планетоподобные либо же электроноподобные образования (тоже, может быть, ничего не излучающие “чёрные дыры”, но наименьшей массы). В таковой ситуации догадку тождества гомеомерий тяжело обосновать, но недозволено и опровергнуть. Быть может, земная разумная жизнь поэтому и кажется одинокой, что Большенный взрыв уничтожил прежнюю узкую структуру окружающей нас Вселенной, и жизнь стала развиваться “с нуля”, ещё не успела завладеть всей окружающей нас “мёртвой” материей и поставить её под контроль Разума?
Направляет на себя внимание различное соотношение случайного и закономерного для гомеомерий различных уровней. Для атома преобладает закономерное, он описывается лишь статистически. В мире обычных масштабов видны и случайное, и закономерное. Для наиболее больших структур случайное приметно сходу (Млечный Путь люди знали с древности), а закономерное сделалось познаваться лишь не так давно и с огромным трудом, другими словами эволюцию Нашей Галактики мы хотя бы отчасти сообразили, когда смогли разглядеть в телескоп огромное количество остальных галактик на разных стадиях развития. Наивысшая из наблюдаемых гомеомерий показывает нам только случайное, другими словами мы, к примеру, оказались частью взрывающейся области, а могли бы быть частью размеренного уголка, частью живого либо неживого объекта, разумного либо неразумного.
]]>