космогоническая гипотеза Канта – Лапласа. Космогония (от греч. kosmogonia – происхождение мира) – наука о происхождении и эволюции как Вселенной, так и ее отдельных объектов. По гипотезе Канта – Лапласа, Солнечная система образовалась из огромной газово-пылевой туманности, находившейся во вращательном движении, в результате которого в ее центре возникло сгущение, позже превратившееся в Солнце. Продолжение вращательного движения привело к образованию вокруг Солнца других сгущений, ставших впоследствии планетами. Иную гипотезу высказал уже в нынешнем столетии английский физик Джеймс Джинс. По его предположению, Солнце некогда столкнулось с другой звездой, в результате чего из него была вырвана струя газа, которая, остывая и сгущаясь, преобразовалась со временем в планеты. Однако колоссальные расстояния между звездами делают такое столкновение маловероятным. Кроме того, Солнечная система представляет собой очень стройный механизм: все планеты вращаются вокруг Солнца в одном и том же направлении и находятся почти в одной и той же плоскости, каждая планета удалена от Солнца примерно в два раза дальше, чем предыдущая. (Последовательность расположения планет от Солнца такова: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон.) Учитывая эти закономерности строения Солнечной системы, трудно предположить, что планеты являются осколками космической катастрофы. Позже была предложена еще одна гипотеза, которую выдвинули шведский физик Ханнес Альвен и английский физик Фред Хойл. Они утверждают, что первоначальное газовое облако, из которого образовались Солнце и планеты, было сильно ионизированным (состояло из ионов) и поэтому подвергалось влиянию электромагнитных сил. После того как из огромного газового облака посредством концентрации (сгущения) образовалось Солнце, на очень большом расстоянии от него остались небольшие части этого облака. Гравитационная сила стала притягивать остатки газа к образовавшейся звезде – Солнцу, но его магнитное поле остановило падающий газ на разных расстояниях – как раз там, где сейчас находятся планеты. Гравитационная и магнитная силы привели к сгущению этого газа, в результате чего образовались планеты. Вообще гравитационное и электромагнитное взаимодействия по современным научным представлениям обусловливают рождение и эволюцию не только планет, но также звезд и галактик, то есть являются основными факторами многих процессов во Вселенной. Все высказанные идеи относительно происхождения Солнечной системы носят гипотетический характер. Назвать какую-либо из них достоверной (точной) современная наука не в состоянии. Дальнейшее исследование космогонических проблем – дело будущего.
Помимо звезд и планет вещество Вселенной представлено также диффузной (от лат. diffusio – распространение, растекание, рассеивание) материей. Она существует в виде разобщенных атомов и молекул, а также гигантских облаков пыли и газа – газово-пылевых туманностей. Значительную долю материи во Вселенной занимают излучения разных видов. Следовательно, космическое межзвездное пространство никоим образом не пусто.
1. Что такое мегамир? Каковы его основные объекты?
2. Что представляют собой звезды? Какие физические процессы происходят в них? Почему звезды часто называют «кузницей атомов»?
3. Что такое галактики? Каковы основные характеристики нашей Галактики? Чем является видимый нами на ночном небосводе Млечный Путь?
4. Что называется Метагалактикой? Тождественны ли понятия «Метагалактика» и «Вселенная»?
5. В чем заключаются основные различия между звездами и планетами?
6. Какие гипотезы о происхождении Солнечной системы были высказаны?
7. Какими еще видами, помимо звезд и планет, представлена материя во Вселенной?
12.5. Рождение Вселенной (гипотеза Большого взрыва)
Точно ответить на вопрос о происхождении Вселенной современная наука пока не может (и вряд ли будет в состоянии это сделать в ближайшее время – настолько он сложен). Однако у нее есть более или менее обоснованные предположения. Одно из них в настоящее время наиболее распространено, популярно и достаточно убедительно. Это гипотеза Большого взрыва, предложенная еще в 1940-е гг. и утвердившаяся в естествознании в 1970-е гг.
Наблюдая существующее вокруг нас, можно заметить одну интересную закономерность: все большое образуется из малого. Вы бросаете в землю крохотное зернышко, едва различимое глазом, а из него вырастает мощное дерево, превосходящее породившее его зернышко по своим размерам и массе в миллионы раз. Кроме того, невзрачное зернышко почти бесформенно и кажется предельно простым, недостойным внимания объектом. А могучее дерево поражает красотой и величием своих форм: огромные корни, простирающиеся по земле на многие метры, широкий и высокий ствол, тянущиеся во все стороны сильные ветви, замысловатого рисунка кора и несчетные мириады разного оттенка листьев, шелестящих на ветру, укрывающих от дождя и спасающих от палящих солнечных лучей. Как ни удивительно, но это огромное дерево выросло из ничтожного, почти незаметного зернышка. Значит, оно в нем было запрограммировано, уже содержалось в некоем сжатом или свернутом, невидимом состоянии. А человек за девять месяцев до своего рождения является мельчайшим микроорганизмом – клеткой, которую можно разглядеть только в мощный микроскоп. Однако в ней уже заложен весь будущий человеческий организм с руками, ногами, головой и всем прочим. Итак, все большое берется из малого. Ни одна вещь не является исключением из этого правила. Почему бы не предположить, что данная закономерность распространяется и на Вселенную в целом?
Согласно гипотезе Большого взрыва, очень давно (приблизительно 20 миллиардов лет назад) Вселенная была очень малых размеров. Ее радиус равнялся примерно 10-12 см, что близко к радиусу электрона. Все бескрайнее невообразимое пространство нынешнего космоса, расстояния в котором измеряются миллионами световых лет, было спрессовано в предельно сжатом чрезвычайно малом объеме. Понятно, что плотность вещества в этом ничтожном объеме была колоссальной – приблизительно 1091 г/см3. Также ясно, что все бесконечное многообразие Вселенной было заложено в этот первоначальный микрообъект, содержалось в нем потенциально, то есть неявно, незримо, представляло собой возможность, которая должна была превратиться в действительность. Точно так же, как и большое дерево с многообразием своих форм потенциально содержится в маленьком зернышке, 20 миллиардов лет назад эта спрессованная точка размером с электрон, обладавшая неописуемой плотностью и энергией, взорвалась со страшной силой, результатом чего были образование и дальнейшая эволюция всех объектов Вселенной.
Есть и другое предположение о Большом взрыве. 20 миллиардов лет назад Вселенная была не ничтожно малым объектом, а вакуумом. Однако вакуум – это не абсолютное ничто, не Небытие. Чтобы подчеркнуть это, часто употребляют понятие физического вакуума, который представляет собой особое состояние материи. Говоря просто, физический вакуум – это такое ничто, в котором потенциально, скрыто, неявно содержится все. Он способен внезапно и резко перестраивать свою структуру, то есть меняться, переходить из одного состояния в другое. Такие переходы в физике называют фазовыми (например, переход воды в пар и лед). В результате одного из фазовых переходов физического вакуума, который и был Большим взрывом, он из пустоты (ничего) превратился во Вселенную (все).
Какой бы ни была Вселенная по различным представлениям до взрыва – сверхплотной точкой или физическим вакуумом, непроизвольно возникает вопрос: а что существовало до этой точки или вакуума, а также что находилось вокруг того или другого или, иначе, где была эта точка или этот вакуум? Такого рода вопросы отпадут, если мы вспомним теорию относительности. Ее основной идеей является утверждение, что материя, пространство и время – это не разные объекты, а по большому счету одно и то же и не существуют друг без друга. Когда мы спрашиваем, что было до сверхплотной точки или вакуума, то автоматически предполагаем, что время существовало само по себе, еще до появления материи. Понятно, что материя родилась из точки или из вакуума в момент Большого взрыва. Когда мы спрашиваем, где существовала сверхплотная точка или вакуум, то автоматически предполагаем, что пространство существовало само по себе, еще до появления материи. Вспомним, Эйнштейн убедительно доказал, что не может быть никакого пространства и времени без, помимо или вне материи. А это значит, что спрашивать о том, где находилась точка или вакуум, равно как и о том, что существовало до того или другого, нельзя, потому что если до взрыва не было материи, то не было и пространства со временем. А вернее, они являлись или этой сверхплотной точкой, или физическим вакуумом, и появились, как и материя, в результате Большого взрыва. Это утверждение кажется странным и необычным. Можно представить себе отсутствие материи, но как вообразить несуществование пространства и времени? То, что было до взрыва, можно условно назвать
