Гравитация

  • Гравита́ция (притяже́ние, всеми́рное тяготе́ние, тяготе́ние) (от лат. gravitas — «тяжесть») — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых (по сравнению со скоростью света) скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. В квантовом пределе гравитационное взаимодействие предположительно описывается квантовой теорией гравитации, которая ещё не разработана.

    Гравитация играет крайне важную роль в структуре и эволюции Вселенной (устанавливая связь между плотностью Вселенной и скоростью её расширения), определяя ключевые условия равновесия и устойчивости астрономических систем. Без гравитации во Вселенной не было бы планет, звёзд, галактик, чёрных дыр. Гравитационное сжатие является основным источником энергии на поздних стадиях эволюции звезд (белые карлики, нейтронные звезды, чёрные дыры).

Источник: Википедия

Связанные понятия

О́бщая тео́рия относи́тельности (ОТО; нем. allgemeine Relativitätstheorie) — геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), предложенная Альбертом Эйнштейном в 1915—1916 годах.
Гравитацио́нное по́ле, или по́ле тяготе́ния, — фундаментальное физическое поле, через которое осуществляется гравитационное взаимодействие между всеми материальными телами.
Альтернативными теориями гравитации принято называть теории гравитации, существующие как альтернативы общей теории относительности (ОТО) или существенно (количественно или принципиально) модифицирующие её. К альтернативным теориям гравитации часто относят вообще любые теории, не совпадающие с общей теории относительности хотя бы в деталях или как-то обобщающие её. Тем не менее, нередко теории гравитации, особенно квантовые, совпадающие с общей теорией относительности в низкоэнергетическом пределе...
О́бщая тео́рия относи́тельности в многоме́рном простра́нстве — это обобщение общей теории относительности на пространство-время с размерностью больше или меньше 4. Эта теория даёт основу для так называемой геометризации взаимодействий — одного из двух путей (наряду с калибровочным подходом) к построению единой теории поля. Она состоит из различных физических теорий, которые пытаются обобщить теорию относительности Эйнштейна на более высоких размерностях. Такая попытка обобщения находится под большим...
Гравитация с массивным гравитоном — название класса теорий гравитации, в которых частица-переносчик взаимодействия (гравитон) предполагается массивной, примером является релятивистская теория гравитации. Характерная особенность таких теорий — проблема разрыва ван Дама — Вельтмана — Захарова (англ. vDVZ (van Dam-Veltman-Zakharov) discontinuity), то есть наличие конечной разности в предсказаниях предела такой теории при массе гравитона, стремящейся к нулю, и теории с безмассовой частицей с самого начала...

Упоминания в литературе

Общая теория относительности была опубликована в 1916 г. Она распространила принципы специальной теории относительности на неинерциальные (ускоренные) системы. Эйнштейн указал, что все системы отсчета, инерциальные и неинерциальные, равноценны для описания движения материальных объектов, и определил отличия между системами: инерциальная система движется равномерно и прямолинейно, неинерциальная система движется с ускорением. В рамках общей теории относительности он разработал полевую теорию тяготения, предположив существование гравитационного поля и особых частиц гравитации, которые назвал гравитонами.
Специальная теория относительности позволила объяснить постоянство скорости света для всех наблюдателей (установленное в опыте Майкельсона и Морли) и правильно описывала, что́ происходит при движении со скоростями, близкими к скорости света. Однако новая теория противоречила ньютоновской теории гравитации, согласно которой объекты притягиваются друг к другу с силой, зависящей от расстояния между ними. Последнее означает, что если сдвинуть один из объектов, сила, действующая на другой, изменится мгновенно. Иначе говоря, скорость распространения гравитационных эффектов должна быть бесконечной, а не равной (или меньшей) скорости света, как того требовала теория относительности. В 1908–1914 гг. Эйнштейн предпринял ряд безуспешных попыток построить такую модель гравитации, которая согласовалась бы со специальной теорией относительности. Наконец в 1915 г. он опубликовал теорию, которая сейчас называется общей теорией относительности.
С помощью эффективной теории в физике можно не только справляться с информацией о явлениях, происходящих на малых масштабах, но и обобщать крупномасштабные эффекты, действие которых слишком слабо и недоступно для наблюдения. К примеру, наша Вселенная может быть чуть-чуть искривлена – так, как предсказывал Эйнштейн, когда разрабатывал свою теорию гравитации. Эта кривизна значима на больших расстояниях, где задействована крупномасштабная структура пространства. Но мы можем последовательно разобраться в том, почему эти эффекты кривизны слишком слабы и не отражаются в большинстве наблюдений и экспериментов, которые мы проводим на гораздо меньших масштабах. Рассмотрение подобных эффектов имеет смысл для нас только в том случае, если мы включим в описание физики элементарных частиц гравитацию; по большей части они слишком слабы, чтобы проявляться в тех экспериментах, которые я буду описывать. Но и в этом случае подходящая эффективная теория скажет нам, как суммировать гравитационные эффекты и выразить их через несколько неизвестных параметров, которые придется определить экспериментально.
Если мы предположим, что фотон (квант или частица света) ведет себя в гравитационном поле так же, как и частица с массой, равной его энергии Е, деленной на квадрат скорости света c, m=E/c2, и воспользуемся формулами из теории гравитации Ньютона, то получим не совсем верный результат для угла отклонения света в поле гравитирующего тела. Но так как мы будем обсуждать различные физические явления лишь качественно, а не количественно, то нам важен лишь сам факт существования отклонения лучей света в гравитационном поле, а не его величина.
Сразу отметим два интересных момента в законе Кулона. Во-первых, по своей математической форме он повторяет закон всемирного тяготения Ньютона, если заменить в последнем массы на заряды, а постоянную Ньютона – на постоянную Кулона. И для этого сходства есть все причины. Согласно современной квантовой теории поля, и электрические и гравитационные поля возникают, когда физические тела обмениваются между собой лишенными массы покоя элементарными частицами-энергоносителями – фотонами или гравитонами соответственно (рис. 22). Таким образом, несмотря на кажущееся различие в природе гравитации и электричества, у этих двух сил много общего.

Связанные понятия (продолжение)

Ста́рая ква́нтовая тео́рия (иногда ста́рая ква́нтовая меха́ника) — подход к описанию атомных явлений, который был развит в 1900—1924 годах и предшествовал квантовой механике. Характерная черта теории — использование классической механики и некоторых предположений, вступавших в противоречие с ней. Основа старой квантовой теории — модель атома Бора, к которой позже Арнольд Зоммерфельд добавил квантование z-компоненты углового момента, которое неудачно назвали пространственным квантованием. Квантование...
Гравито́н — гипотетическая безмассовая элементарная частица — переносчик гравитационного взаимодействия и квант гравитационного поля без электрического и других зарядов (однако обладают энергией и поэтому участвуют в гравитационном взаимодействии). Должен обладать спином 2 и двумя возможными направлениями поляризации. Всегда движется со скоростью света.
Чи́сленная относи́тельность (англ. numerical relativity) — область общей теории относительности, которая разрабатывает и использует численные методы и алгоритмы для компьютерного моделирования физических процессов в сильных гравитационных полях, когда необходимо численно решать уравнения Эйнштейна. Основные физические системы, для описания которых необходима численная относительность, относятся к релятивистской астрофизике и включают в себя гравитационный коллапс, нейтронные звёзды, чёрные дыры...
Ква́нтовая гравита́ция — направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия (и, в случае успеха, — объединение таким образом гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение так называемой «теории всего»).
Специа́льная тео́рия относи́тельности (СТО; также называемая ча́стная тео́рия относи́тельности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света (в рамках специальной теории относительности классическая механика Ньютона является приближением низких скоростей). Фактически СТО описывает геометрию четырёхмерного пространства-времени и базируется на плоском...
Тёмная эне́ргия (англ. dark energy) в космологии — гипотетический вид энергии, введённый в математическую модель Вселенной ради объяснения наблюдаемого её расширения с ускорением.
Простра́нство-вре́мя (простра́нственно-временно́й конти́нуум) — физическая модель, дополняющая пространство равноправным временны́м измерением и таким образом создающая теоретико-физическую конструкцию, которая называется пространственно-временным континуумом. Пространство-время непрерывно и с математической точки зрения представляет собой многообразие с лоренцевой метрикой.
Вселе́нная Фри́дмана (метрика Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера) — одна из космологических моделей, удовлетворяющих полевым уравнениям общей теории относительности (ОТО), первая из нестационарных моделей Вселенной. Получена Александром Фридманом в 1922. Модель Фридмана описывает однородную изотропную в общем случае нестационарную Вселенную с веществом, обладающую положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Эта работа учёного стала первым основным теоретическим развитием...
Метод ренормализационной группы (также часто называемый методом ренормгруппы, методом РГ) в квантовой теории поля — итеративный метод перенормировки, в котором переход от областей с меньшей энергией к областям с большей вызван изменением масштаба рассмотрения системы.

Подробнее: Ренормализационная группа
Тео́рия струн — направление теоретической физики, изучающее динамику взаимодействия не точечных частиц, а одномерных протяжённых объектов, так называемых квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности, поэтому на её основе, возможно, будет построена будущая теория квантовой гравитации.
Согласно концепции переме́нной ско́рости све́та (ПСС) считается, что скорость света в вакууме, обычно обозначаемая c, в некоторых случаях может не быть константой. В большинстве ситуаций в физике конденсированного состояния распространение света в среде действительно происходит с меньшей скоростью, чем в вакууме. Кроме того, в некоторых расчётах квантовой теории поля необходимо учитывать, что виртуальные фотоны должны двигаться на короткие расстояния в том числе со скоростью, отличной от скорости...

Подробнее: Переменная скорость света
Теория поглощения Уилера — Фейнмана (или времясиметричная теория Уилера — Фейнмана) является одной из теорий электродинамики, исходным положением которой является то, что решение уравнений электромагнитного поля должно быть симметричено относительно инверсии времени. Такой выбор мотивирован прежде всего важной ролью временной симметрии в физике. Действительно, нет очевидной причины для того, чтобы эта симметрия была нарушена, и поэтому нет причины, чтобы временная ось играла особую роль по сравнению...
Возникнове́ние ква́нтовой фи́зики — процесс длительный и постепенный, который занял свыше 25 лет. От первого возникновения понятия кванта до разработки так называемой копенгагенской интерпретации квантовой механики прошло 27 лет, заполненных интенсивной работой учёных всей Европы. В развитии и понимании квантовой теории приняли участие очень многие люди, как старшего поколения — Макс Борн, Макс Планк, Пауль Эренфест, Эрвин Шрёдингер, так и совсем молодые, ровесники квантовой гипотезы — Вернер Гейзенберг...
Хи́ггсовский механи́зм или механи́зм Хи́ггса, предложенный английским физиком Питером Хиггсом в 1964 г. и основанный на предположении Филиппа Андерсона, — теория, которая описывает, как приобретают массы все элементарные частицы. Например, он делает Z-бозон отличным от фотона. Этот механизм может быть рассмотрен как элементарный случай тахионной конденсации, где роль тахиона играет скалярное поле, названное полем Хиггса. Массивный квант этого поля был назван бозоном Хиггса.

Подробнее: Механизм Хиггса
История квантовой механики берёт своё начало 14 декабря 1900 г., когда Макс Планк предложил теоретический вывод соотношения между температурой тела и испускаемым этим телом излучением, вывод, который долгое время ускользал от других ученых. Как и его предшественники, Планк предположил, что излучение испускают атомные осцилляторы, но при этом считал, что энергия осцилляторов (и, следовательно, испускаемого ими излучения) существует в виде небольших дискретных порций, которые Эйнштейн назвал квантами...
Ква́нтовая меха́ника — раздел теоретической физики, описывающий физические явления, в которых действие сравнимо по величине с постоянной Планка. Предсказания квантовой механики могут существенно отличаться от предсказаний классической механики. Поскольку постоянная Планка является чрезвычайно малой величиной по сравнению с действием объектов при макроскопическом движении, квантовые эффекты в основном проявляются в микроскопических масштабах. Если физическое действие системы намного больше постоянной...
Сверхсветово́е движе́ние — движение со скоростью, превышающей скорость света в вакууме. Несмотря на то, что согласно специальной теории относительности скорость света в вакууме является максимально достижимой скоростью распространения сигналов, а энергия частицы положительной массы стремится к бесконечности при приближении её скорости к скорости света, объекты, движение которых не связано с переносом информации (например, фаза колебаний в волне, тень или солнечный зайчик), могут иметь сколь угодно...
Фи́зика элемента́рных части́ц (ФЭЧ), часто называемая также фи́зикой высо́ких эне́ргий или субъядерной физикой — раздел физики, изучающий структуру и свойства элементарных частиц и их взаимодействия.
Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит...
Прео́ны — гипотетические элементарные частицы, из которых могут состоять кварки и лептоны. Несмотря на то, что на сегодняшний момент нет пока никаких экспериментальных указаний на неточечность кварков и лептонов, ряд соображений (наличие трёх поколений фермионов, наличие трёх цветов кварков, симметрия между кварками и лептонами) указывает на то, что они могут быть составными частицами.
Теорема о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы, закон равнораспределения, теорема о равнораспределении — связывает температуру системы с её средней энергией в классической статистической механике. В первоначальном виде теорема утверждала, что при тепловом равновесии энергия разделена одинаково между её различными формами, например, средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы должна равняться средней кинетической энергии её вращательного движения.
Принцип неопределённости Гейзенбе́рга (или Га́йзенберга) в квантовой механике — фундаментальное соображение (соотношение неопределённостей), устанавливающее предел точности одновременного определения пары характеризующих систему квантовых наблюдаемых, описываемых некоммутирующими операторами (например, координаты и импульса, тока и напряжения, электрического и магнитного полей). Более доступно он звучит так: чем точнее измеряется одна характеристика частицы, тем менее точно можно измерить вторую...
Ква́нтовая хромодина́мика (КХД) — калибровочная теория квантовых полей, описывающая сильное взаимодействие элементарных частиц. Наряду с электрослабой теорией, КХД составляет общепринятый в настоящее время теоретический фундамент физики элементарных частиц.
Ма́сса — скалярная физическая величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света.
Гравитомагнети́зм, гравимагнети́зм, иногда гравитоэлектромагнети́зм — общее название нескольких эффектов, вызываемых движением гравитирующего тела.
Биметрические теория гравитации — альтернативные теории гравитации, в которых вместо одного метрического тензора используются два или более. Часто вторая метрика вводится только при высоких энергиях, в предположении, что скорость света может зависеть от энергии. Наиболее известными примерами биметрических теорий являются теория Розена и релятивистская теория гравитации (последняя — в канонической трактовке).
Скорость гравитации — скорость распространения гравитационных воздействий, возмущений и волн.
Корпускулярно-волновой дуализм (или квантово-волновой дуализм) — свойство природы, состоящее в том, что материальные микроскопические объекты могут при одних условиях проявлять свойства классических волн, а при других — свойства классических частиц.
В физике, гравитационное красное смещение является проявлением эффекта изменения частоты испущенного некоторым источником света (вообще говоря, любых электромагнитных волн) по мере удаления от массивных объектов, таких как звёзды и чёрные дыры; оно наблюдается как сдвиг спектральных линий в излучении источников, близких к массивным телам, в красную область спектра. Свет, приходящий из областей с более слабым гравитационным полем, испытывает гравитационное синее смещение.
Теория волны-пилота использует тот же математический формализм, что и другие интерпретации квантовой механики, и, следовательно, она подтверждается текущими экспериментальными доказательствами в той же степени, как и другие интерпретации.
Петлевая квантовая гравитация — одна из теорий квантовой гравитации, основанная на концепции дискретного пространства-времени и предположении об одномерности физических возбуждений пространства-времени на планковских масштабах. Делает возможной космологическую гипотезу пульсирующей Вселенной.
Гравастар (англ. gravastar) — гипотетический астрофизический объект, предложенный в качестве теоретической альтернативы чёрной дыры, теорию гравастара разработали Эмиль Моттола из Национальной лаборатории в Нью-Мексико и Пауль Мазур из Университета Штата Южная Каролина. Сам термин «гравастар» является акронимом английских слов, означающих «звезда гравитационного вакуума» (англ. gravitational vacuum star). При разработке первых теорий чёрных дыр ещё не были известны фундаментальные физические ограничения...
Теоре́ма И́рншоу — теорема об электростатическом поле, сформулирована в XIX веке английским физиком Ирншоу в 1842 году.
Радиационное трение, реакция излучения, лучистое трение, торможение излучением — сила, действующая на заряженную точечную частицу (например, электрон), со стороны её собственного электромагнитного излучения, вызываемого неравномерностью движения этой частицы.
Макроскопи́ческий масшта́б представляет собой масштаб длины, на котором объекты или процессы имеют размеры, поддающиеся измерению и наблюдению невооруженным глазом.
Эффект Унру, или излучение Унру (англ. Unruh effect) — предсказываемый квантовой теорией поля эффект наблюдения теплового излучения в ускоряющейся системе отсчёта при отсутствии этого излучения в инерциальной системе отсчёта. Другими словами, ускоряющийся наблюдатель увидит фон излучения вокруг себя, даже если не ускоряющийся наблюдатель не видит ничего. Основное квантовое состояние (физический вакуум) в инерциальной системе кажется состоянием с ненулевой температурой в ускоряющейся системе отсчёта...
Тёмная мате́рия в астрономии и космологии, а также в теоретической физике — гипотетическая форма материи, которая не испускает электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействует с ним. Это свойство данной материи затрудняет и, возможно, даже делает невозможным её прямое наблюдение.
Пробле́ма космологи́ческой постоя́нной — закрепившееся в современной астрофизике выражение, означающее грубую ошибку, которую дают предсказания значения космологической постоянной посредством применения двух фундаментальных физических теорий: общей теории относительности (ОТО) и квантовой физики. Предсказанная величина получается больше экспериментально измеренной на 120 порядков — «наихудшее предсказание, когда-либо сделанное научной теорией», по словам Ли Смолина.
Предпосылкой к созданию теории относительности явилось развитие в XIX веке электродинамики.
Квантовая пена (также называемая пространственно-временной пеной) — понятие в квантовой механике, разработанное Джоном Уилером в 1955 году. Пена задумана в качестве основы ткани Вселенной.
Модифицированная ньютоновская динамика (MOND) — физическая гипотеза, альтернативная теория гравитации, предлагающая изменение в законе тяготения Ньютона, объясняющее вращение галактик без привлечения тёмной материи. Когда постоянная скорость обращения внешних частей галактик была впервые обнаружена, это было неожиданно, так как ньютоновская теория гравитации предсказывает, что чем дальше объект от центра, тем меньше его скорость. Например, для орбит планет солнечной системы скорость убывает с увеличением...
Тео́рия относи́тельности — физическая теория пространства-времени, то есть теория, описывающая универсальные пространственно-временные свойства физических процессов.
Си́ла — физическая векторная величина, являющаяся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел или полей. Приложение силы обусловливает изменение скорости тела или появление деформаций и механических напряжений.
Спин-орбитальное взаимодействие — в квантовой физике взаимодействие между движущейся частицей и её собственным магнитным моментом, обусловленным спином частицы. Наиболее часто встречающимся примером такого взаимодействия является взаимодействие электрона, находящегося на одной из орбит в атоме, с собственным спином. Такое взаимодействие, в частности, приводит к возникновению так называемой тонкой структуры энергетического спектра электрона и расщеплению спектроскопических линий атома.
Фото́н (от др.-греч. φῶς, род. пад. φωτός, «свет») — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света) в виде поперечных электромагнитных волн и переносчик электромагнитного взаимодействия. Это безмассовая частица, способная существовать в вакууме, только двигаясь со скоростью света. Электрический заряд фотона также равен нулю. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях с проекцией спина на направление движения (спиральностью) ±1. В физике фотоны обозначаются...

Упоминания в литературе (продолжение)

Следствием уменьшающейся значимости фонового знания, которое мы наблюдаем у теорий: всё большего и большего диапазона, является то, что возникает всё меньше причин постулировать сущности и свойства, сходные с теми, которые играют некую роль в теориях смежных областей. Теория, описывающая поведение аргона при низких температурах, должна постулировать, что аргон состоит из молекул, обладающих массой и подверженных действию законов механики и гравитации, поскольку это то, что мы предполагаем относительно других газов. Но когда мы переходим к большим теориям с широким диапазоном, претендующим на возможность объяснить гораздо больше, мы можем (в той мере, в которой они удовлетворяют критерию простоты) постулировать новые виды сущностей: и свойств, отличные от тех, которые задействованы в теориях более низкого уровня, и [надеяться], что большая теория широкого диапазона сможет их объяснить. Вы не можете предположить, что аргон: состоит из кварков, в то время как другие газы состоят из молекул, которые не состоят, в свою очередь, из кварков. Но вы можете выдвинуть теорию, согласно которой все протоны и нейтроны состоят из кварков, совершенно нового вида сущностей с неизвестными свойствами, ранее не наблюдаемыми.
Работа, проделанная Лифшицем и Халатниковым, была важна, поскольку показала, что Вселенная могла иметь сингулярность – Большой взрыв, – если общая теория относительности верна. Однако они не ответили на решающий вопрос: предсказывает ли общая теория относительности существование Большого взрыва, начала времени? Ответ на этот вопрос был дан в рамках совершенно иного подхода, который в 1965 г. предложил британский физик Роджер Пенроуз. Он использовал поведение световых конусов в общей теории относительности и тот факт, что гравитация всегда вызывает притяжение, чтобы показать, что звезда, испытывающая коллапс под действием собственной гравитации, заключена в область, границы которой в итоге сжимаются до нулевого размера. Это означает, что все вещество звезды окажется в области нулевого объема, так что плотность вещества и кривизна пространства-времени становятся бесконечными. Другими словами, получается сингулярность, содержащаяся в области пространства-времени, известной под названием «черная дыра».
Обратимся к рассмотрению проблемы точности. Мы уже иллюстрировали ее эмпирический аспект. Для того чтобы обеспечить точные данные, которые требовались для конкретных применений парадигмы Ньютона, нужно было особое оборудование вроде прибора Кавендиша, машины Атвуда или усовершенствованного телескопа. С подобными же трудностями встречается и теория при установлении ее соответствия с природой. Применяя свои законы к маятникам, Ньютон был вынужден принять гирю маятника за точку, обладающую массой гири, чтобы иметь точное определение длины маятника. Большинство из его теорем (за немногими исключениями, которые носили гипотетический или предварительный характер) игнорировали также влияние сопротивления воздуха. Все это были законные физические упрощения. Тем не менее, будучи упрощениями, они так или иначе ограничивали ожидаемое соответствие между предсказаниями Ньютона и фактическими экспериментами. Те же трудности, даже в более явном виде, обнаруживаются и в применении теории Ньютона к небесным явлениям. Простые наблюдения с помощью телескопа показывают, что планеты не вполне подчиняются законам Кеплера, а теория Ньютона указывает, что этого и следовало ожидать. Чтобы вывести эти законы, Ньютон вынужден был пренебречь всеми явлениями гравитации, кроме притяжения между каждой в отдельности планетой и Солнцем. Поскольку планеты также притягиваются одна к другой, можно было ожидать лишь относительного соответствия между применяемой теорией и телескопическими наблюдениями[31].
Итак, благодаря космическим исследованиям и введению в строй крупных наземных телескопов нового поколения открыты сотни массивных и чрезвычайно компактных объектов, наблюдаемые свойства которых очень похожи на свойства черных дыр, предсказываемые общей теорией относительности Эйнштейна. Можно надеяться, что <…> в ближайшие десятилетия будет окончательно доказано существование черных дыр во Вселенной. Это приведет к прорыву в понимании природы пространства-времени и сущности гравитации.
Рассматриваемая с этой точки зрения Солнечная система кажется не имеющей связности и значимости материального целого – простым собранием тел, движущихся почти без взаимодействий только вследствие гравитации. Это дает нам не более чем материал для изучения отдельных физических и химических процессов, происходящих в ней, и ее общего энергетического метаболизма. На самом деле это, конечно, не так.
Буква r обозначает расстояние между центром яблока и центром Земли. Оно возведено в квадрат, потому что Ньютон обнаружил, что сила зависит от квадрата расстояния между объектами. Если обойтись без математики, то это значит, что при увеличении расстояния между яблоком и центром Земли вдвое гравитация уменьшится в 4 раза. Если расстояние утроить, сила притяжения упадет в 9 раз. И так далее. Физики называют такое поведение законом обратных квадратов. Буквы m1 и m2 обозначают массу яблока и массу Земли, и их появление свидетельствует о понимании Ньютоном закономерности: сила гравитационного притяжения между двумя объектами зависит от произведения их масс. Но возникает вопрос: что такое масса? Этот вопрос интересен сам по себе, и, чтобы получить наиболее исчерпывающий ответ, придется подождать, пока мы не заведем разговор о квантовой частице, известной как бозон Хиггса. Грубо говоря, масса – это мера количества «материала» в чем-то; Земля массивнее яблока. Впрочем, такое определение недостаточно удачно. К счастью, Ньютон привел и способ измерения массы объекта независимо от закона гравитации, и этот способ выводится с помощью второго из трех законов движения, столь любимых каждым современным студентом-физиком:
Я не знаю ответа на этот вопрос, но у меня есть основания предполагать, что ответ отрицательный. Подтверждением служит устройство по обнаружению гравитационных волн под названием LIGO (Laser Interferometer Gravitatio nal-Wave Observatory[24]), части которого находятся сейчас в штатах Луизиана и Вашингтон. Принцип действия LIGO – очень точное измерения расстояния между двумя зеркалами посредством отражения света от одного к другому. При прохождении гравитационной волны расстояние между зеркалами должно незначительно измениться. В действительности из‑за шумовых помех детекторы LIGO способны обнаружить лишь колебания, значительно более сильные, чем одиночная гравитационная волна. Но даже в совершенно бесшумной Вселенной я мог бы ответить на вопрос, способен ли идеальный детектор LIGO обнаружить гравитационную волну. Ответ – нет. В бесшумной Вселенной предел точности измерения расстояния определяется квантовыми неопределенностями в положениях зеркал. Для уменьшения квантовых неопределенностей зеркала должны быть тяжелыми. Простые подсчеты, основанные на известных законах гравитации и квантовой механики, приводят к впечатляющим результатам. Чтобы обнаружить единичную гравитационную волну с помощью LIGO, зеркала должны быть настолько тяжелыми, что смогут притянуть друг друга с необратимой силой и соединиться вместе, образовав черную дыру. Другими словами, сама природа запрещает нам обнаружить гравитационные волны подобным образом.
Во Вселенной нередко наблюдается такое явление – гравитационная линза. Это искажение видимости более дальних объектов более ближними за счет сил гравитации. Эта гравитация может исходить от малых планет (таких как Юпитер), черных и нейтронных дыр, карликовых звезд. Еще в этом могут принимать участие элементарные частицы (типа протонов, нейтронов…), которые нам неизвестны и которые мы воспроизвести в земных условиях не можем. Это могут быть элементарные частицы с экзотическими физическими характеристиками.
По мере прогресса науки свойства природы, считавшиеся фундаментальными, оказываются возникшими и приблизительными. Мы прежде думали, что твердые тела, жидкости и газы – это фундаментальные состояния, а сегодня знаем, что эти свойства обусловлены различным расположением атомов. Большинство законов, считавшихся фундаментальными, оказываются вытекающими из еще более фундаментальных и приблизительными. Температура – усредненная энергия хаотично двигающихся атомов, и поэтому законы термодинамики выполняются приблизительно. Я склонен думать, что все, считающееся фундаментальным, будет переосмыслено как вытекающее из еще более фундаментального: гравитация и описывающие ее законы Ньютона и Эйнштейна, законы квантовой механики, даже само пространство.
Итак, если изменения гравитационных сил могут вызвать сжатие Земли, меняя силу притяжения предметов к Земле, влиять на природные явления, то для человека частицы земной биосферы – влияние невидимых сил гравитации не может оставаться незамеченным. И все же что больше действует на нас – гравитация, солнечное, электромагнитное излучение? Мощность гравитационных волн, испускаемых Солнцем, в триллион триллионов раз меньше мощности его электромагнитного излучения. Хотя есть гипотеза, очень хорошо выраженная в математических расчетах польского физика Теодора Калуца, работавшего в начале 20-х годов в Кёнигсбергском университете. Из его расчетов следует, что если трехмерное пространство заменить четырехмерным, то гравитацию и электромагнетизм можно «слить» в единое поле, то есть электромагнетизм есть гравитация в дополнительном пространственном измерении. Так это или нет – задача, которую предстоит решить физикам.
Хорошее следствие состоит в том, что после некоторой первоначальной неразберихи молекулы газа начинают вращаться преимущественно в одной плоскости. Первоначально каждая молекула обладает определенным моментом импульса относительно центра тяжести облака. В отличие от волчка газовое облако не имеет жесткой структуры, поэтому скорости и направления движения молекул в нем, вероятно, меняются в широких пределах. Вряд ли все эти величины точно компенсируют друг друга, так что первоначально облако обладает ненулевым суммарным моментом импульса. Из этого следует, что суммарный момент импульса системы обладает каким-то вполне конкретным направлением и имеет вполне конкретную величину. Закон сохранения гласит, что, поскольку газовое облако развивается под действием гравитации, его суммарный момент импульса не меняется. Следовательно, направление оси остается постоянным, жестко зафиксированным в момент формирования облака. И величина момента импульса – общее количество вращения, если так можно выразиться, – тоже остается постоянной. Что в этой системе может меняться, так это распределение газовых молекул. Каждая молекула газа гравитационно притягивает все остальные молекулы, и первоначально хаотичное шарообразное газовое облако стягивается и образует плоский диск, вращающийся вокруг оси, как тарелка на шесте в цирке.
Дополнение 1. Несколько иллюстраций, перечень которых может быть без усилий продолжен. Наука утверждает, что любое тело, имеющее массу, подчиняется законам гравитации и законам механического движения, что любое тело, имеющее заряд, подчиняется законам электродинамики, чему имеются эмпирические подтверждения, сформулированы математические выражения, описывающие характер законов этих взаимодействий. Но сами эти принципы, соответствующие им законы и константы (существуя до и вне человека, его сознания и головы), не материальны; свойства объектов реальности, определяющие их способность к таким взаимодействиям (масса, заряд) никак не проявляются до и вне этих взаимодействий; их носители (поля) и их свойства, несмотря на свою материальность, нельзя отождествлять с законами, по которым осуществляются соответствующие взаимодействия. Эти законы, принципы, константы и т. д. нельзя ощущать так, как мы можем ощущать подчиняющиеся им материальные объекты и их носители. Они заключают в себе нечто о характере осуществления взаимодействия (собственно информацию), что не является материальным. Хотя, без сомнения, эти идеальные формы суть принадлежность конкретных материальных объектов и без (вне) них не существуют. Но вне зависимости от того, воспринимает их человек или нет, орбиты планет будут эллиптическими, электрон будет притягиваться к ядру, структуры ДНК будут воспроизводить подобные живые существа и т. д. То же самое можно сказать о других физических, химических, биологических, социальных законах. Причем, эти закономерности и законы имеют как феноменальные проявления (регистрируемые на уровне эмпирических исследования, фактов, законов и т. д.), так и сущностную сторону (в том числе, вскрываемую на основе теоретических исследований).
Все многообразие взаимодействий в природе механическая картина мира сводила только к гравитационному, которое означало наличие сил притяжения между любыми телами; величина этих сил определялась законом всемирного тяготения. Поэтому, зная массу одного тела и силу гравитации, можно определить и массу другого тела. Гравитационные силы являются универсальными, т. е. они действуют всегда и между любыми телами, сообщают любым телам одинаковое ускорение.
Помимо бозона Хиггса, о котором пока умолчим, мы знаем четыре вида сил, каждому из которых отвечает свой тип бозонов. Есть гравитация, очевидно, связанная с частицей, названной гравитоном. Нужно признать, что мы пока реально не наблюдали отдельных гравитонов, поэтому гравитоны часто исключаются из обсуждения Стандартной модели, хотя, конечно, силой тяжести пренебречь нельзя – все мы ее чувствуем ежесекундно и будем чувствовать всегда, если только не улетим в космос. Гравитация является силой, и, согласно основным правилам квантовой механики и теории относительности, обязательно существует частица, связанная с гравитационным взаимодействием. Ее назвали «гравитон».
Если учесть, что все живое триедино и подчинено дуализму, то уравнение Ферма, решенное в условиях, когда n · 2, явится индикатором смещения дуализма от границы ее раздела к золотому сечению троичности, то есть к гармонии. Этот индикатор проявляется в виде спиральности во всех процессах. Гравитация, ее оппонент – жизнь, меж– и внутриатомные связи, межгалактические связи, связи между Вселенными – все в своей основе имеет спиральную форму. Однако наиболее исследованными эти проблемы оказались в науке, изучающей «затвердевшую» форму пространства, то есть в кристаллографии.
В самые последние годы теоретическая физика с неизбежностью подводит к возможности существования таких объектов, как струны (браны) и их обобщение – мембраны, составляющие, по-видимому, «ткань» мироздания, а потому позволяющие строить теорию квантовой гравитации и способствующие рождению новой отрасли космологии – мембранной.
Известная мудрость гласит, что «тайное обязано стать явным». С глобального уровня космических высот вдруг начинает ясно просматриваться истина об иллюзорности «силовой мощи» рассмотренных выше «эмоций-страстей» электромагнитного происхождения по причине компенсации (в среднем) порождаемых ими силовых энергетических полей из-за двойственного (биполярного) характера их проявления. Вся эта «электронная» суета оттуда воспринимается не более чем «бурей в стакане воды», несерьёзным преходящим сновидением. Как правило, положительно заряженные частицы в любом материальном теле уравновешены аналогичным количеством отрицательно заряженных частиц и поэтому оно (тело) в среднем остаётся электрически нейтральным (природа всегда стремится к энергетически уравновешенным нейтральным («равностным») состояниям!). Поэтому наличие в таком теле электрических зарядов практически не ощущается даже на ничтожно малых расстояниях. Совсем иная ситуация будет наблюдаться в случае с гравитацией, где принципиально отсутствует какая-либо «психологическая» двойственность при взаимоотношениях с окружением, то есть любые «дьявольские» механизмы компенсации силовых проявлений «божественной» гравитационной «ауры».
Человек отличается от животного, прежде всего, тем, что способен абстрактно мыслить. Абстрактное мышление основано на том, что объекты окружающей реальности описываются посредством языка понятиями, существующими только в сознании. Высшей формой абстрактного мышления является теоретическое мышление. Оно состоит в том, что реальный объект заменяется идеальной (т. е. воображаемой, существующей только в сознании) схемой, называемой далее теоретической схемой. Именно теоретическая схема, а не объект непосредственно, подвергается далее мысленному анализу, в том числе математическому. Например, теоретической схемой солнечной системы является множество точек, взаимодействующих между собой посредством гравитации и обращающихся вокруг Солнца (тоже точки) по замкнутым орбитам. Чувственный образ, описание объекта абстрактными понятиями, теоретическая схема и результаты её изучения образуют идеальный (субъективный, воображаемый, существующий только в сознании) аналог объекта. Аналог объекта не всесторонний, неполный, потому что в общем случае невозможно учесть все черты, все особенности объекта. Невозможно точно описать все взаимодействия между всеми элементами объекта. Но идеальный аналог обязательно должен отражать все главные, отличительные черты объекта и все главные взаимодействия. Теперь мы подошли к определению знания: знание – это идеальный аналог объекта познания, который соответствует объекту в главных отличительных чертах. Идеальный аналог может содержать и второстепенные черты, соответствующие объекту познания. Таким образом, соответствие идеального аналога объекту познания является не всесторонним, неполным в качественных отношениях и приближенным в количественных отношениях.
Между тем Метагалактику не зря иронично называют «лабораторией для бедных». Порой космос действительно предоставляет ученым уникальные возможности для исследования процессов, недоступных ни в каких лабораториях. Примером может служить радиопульсары нейтронных звезд. Характерные размеры нейтронной звезды составляют десятки километров, а средняя плотность приближается к плотности атомных ядер, при этом кубический сантиметр весит тысячи тонн. Массы всех известных нейтронных звезд близки к массе Солнца. Скорость вращения нейтронной звезды может быть очень высокой и превышать 100 тысяч километров в секунду. При такой плотности нейтронные звезды обладают чудовищной напряженностью поля тяготения. Поэтому, если подобное радиопульсары будут вращаться со скоростью в тысячи оборотов за секунду, то потеряют осевую симметрию, и возникшее несимметричное тело будет излучать волны гравитации. Еще более мощным источником гравитационных колебаний должна быть двойная система нейтронных звезд. Астрономам встречаются такие феномены, делающие сотни оборотов в секунду при скорости движения приближающейся к трети световой!
Если сопоставить данные фонового космического излучения с другими наблюдениями современной и далекой Вселенной, можно выявить всевозможные фундаментальные свойства космоса. Сравните распределение размеров и температур теплых и холодных участков – и станет понятно, какой была сила гравитации в те времена, как быстро накапливалось вещество, и это, в свою очередь, подскажет, сколько во Вселенной было обычного вещества, темного вещества и темной энергии. А отсюда можно сделать непосредственный вывод о том, будет ли Вселенная расширяться вечно.
В отличие от гравитационных и электромагнитных полей, характеризуемых центральной симметрией, торсионные поля спинирующих объектов обладают осевой симметрией. Интенсивность торсионного поля не зависит от удаленности от источника поля и обладает исключительной проникающей способностью в любых природных средах. В качестве квантов торсионного поля выступают низкоэнергетические реликтовые нейтрино. Торсионные поля, схожие по своей природе с гравитационными, невозможно экранировать. Если гравитация при моделировании интерпретируется как спиновая продольная поляризация, то торсионные поля – поперечная поляризация физического вакуума.
Редукционизм порождает в физике целый ряд важнейших исследовательских программ. Одна из них, может быть, самая важная в современной теоретической физике, способная открыть совершенно новые горизонты познания, посвящена единой теории поля и включения гравитации в общую систему взаимодействий.
1. Гравитационное поле всеобщее во Вселенной. Гравитационное поле невидимо, нельзя воспринимать непосредственно, но если мы роняем предмет, мы видим эффект падения на землю. Основное свойство гравитационного поля – притяжение материальных объектов во Вселенной, имеющих массу. Сила гравитации определяется массой объектов и расстоянием между ними. Основное назначение гравитационного поля – притяжение в пространстве всех материальных объектов.
Несмотря на различные проявления поверхностной активности, полная светимость Солнца, в основном приходящаяся на оптический диапазон, крайне стабильна. Это связано со стабильностью внутренней структуры, которая поддерживается за счет равновесия сил гравитации и сил давления (газа и излучения). Однако светимость за пределами видимого диапазона (в радиодиапазоне, ультрафиолете, рентгене, гамма-лучах) может существенно изменяться как в коротком временном масштабе (вспышки), так и в длительном (11-летний цикл активности, а также более долгопериодические изменения). Активность Солнца связана с процессами в самых внешних (конвективных) слоях, а не с основным источником энергии – термоядерными реакциями в ядре. Однако даже такие небольшие вариации в поведении Солнца могут заметно влиять на земной климат.
Во всем нужна мера. Если остановиться вовремя, то из ядра звезды размером десятки тысяч километров получится шарик радиусом километров десять – двенадцать. Это размер крупного города. Там есть сверхплотное вещество, которого нет в земных лабораториях, сверхсильные магнитные поля, которые нельзя создать в лабораторных установках. У вас очень сильная гравитация на поверхности. Все с приставками «сверх-» и «супер-». И вы можете наблюдать это экзотическое физическое многообразие! То есть вы можете непосредственно изучать сверхплотное вещество, которое находится в сверхсильном гравитационном, магнитном, электрическом поле. И это суперинтересно!
Признанным лидером нового направления в науке – теории кротовых нор (червоточин) стал американский физик и астроном Кип Стивен Торн. В 1988 г. он опубликовал с соавторами статью, в которой показал, что построение машины времени не противоречит теориям, принятым в настоящее время научным сообществом. Он писал, что согласно эйнштейновской теории тяготения – общей теории относительности четырехмерное пространство-время, в котором мы живем, искривлено, а знакомая всем гравитация и есть проявление такого искривления, а если пространство кривое, то почему бы ему не принять, к примеру, форму трубы, накоротко соединяющей области, разделенные сотнями тысяч световых лет, или, допустим, далекие друг от друга эпохи? Тем не менее, путешествовать во времени таким образом невозможно, поскольку нора настолько быстро схлопывается, что сквозь нее не пролетит ни корабль, ни массивная частица, ни даже луч света. Кольцо червоточины сингулярно, то есть кривизна пространства-времени на нем обращается в бесконечность, но все точки внутри него вполне нормальны, и движущееся там тело не испытывает никаких катастрофических воздействий.[66]
Итак, существуют четыре взаимодействия, и лишь одно из них, самое слабое – гравитационное, является всеобщим и вездесущим. Но гравитация слишком слаба, чтобы сохранить единство камня, молекулы, атома и атомного ядра. Самое мощное взаимодействие – то, которое заслуженно называется сильным. Оно удерживает вместе протоны и нейтроны, причем это взаимодействие, например, между двумя протонами в 1038 раз мощнее, чем гравитационное взаимодействие между ними же. Для каждого взаимодействия были разработаны собственные теории.
Как же отвечает на него современная наука? Когда протозвезда сожмется до таких размеров, что температура в ее недрах станет достаточно высокой и пойдут ядерные реакции, она перестанет сжиматься и будет долгое время находиться в равновесном состоянии. Это равновесие осуществляется в каждом элементе ее объема под действием двух равных и противоположно направленных сил: гравитации и разности газового давления. Первая сила стремится сжать звезду, вторая – расширить.
На первый взгляд концепция современной науки вполне логична, понятна и образует завершенную систему базовых знаний и практических навыков человеческого бытия. Она вполне удовлетворяет потребности общества. Вопрос развития ортодоксальной науки – это углубление и расширение этих знаний и навыков в специальных теоретических и прикладных направлениях. Вместе с тем, многие проблемные вопросы так и не вышли из установленных канонических рамок ортодоксальной науки. К ним относятся вопросы искривления и многомерности пространства, сущность времени, первичности материи и энергии, природы физических полей. До сих пор не установлены закономерности возникновения и развития многих природных явлений и процессов, например, линейной и шаровой молнии, геомагнитных аномалий, природа электрического заряда и гравитации, многие явления и процессы возникновения, существования и развития Вселенной. И уж вовсе отрицаются такие явления, как неопознанные летающие объекты (НЛО), телепатия и телекинез, ясновидение, информационный обмен между объектами живой и неживой природы. Ортодоксальная наука отвергает гипотезу и религиозную догму о божественном сотворении мира и жизни после смерти. И делает это, несмотря на то, что многие такие явления и процессы подтверждены статистически значимыми наблюдениями и даже зарегистрированы доступными в настоящее время средствами.
Теория поля справилась с классическим различением материальных частиц и пустоты. Согласно теории гравитации Эйнштейна и теории квантовых полей, частицы неотделимы от пространства, которое их окружает. Они представляют собой не что иное, как сгущение непрерывного поля, присутствующего во всем пространстве. Теория поля предполагает, что частицы могут спонтанно возникать из пустоты и снова исчезать в ней.
Необратимость времени, как и гравитация, является физической реальностью настолько очевидной, что кажется, будто она должна иметь очевидное объяснение. Но это не так. По сути, вплоть до ХХ века необратимый ход времени представлял собой загадку, которая вводила в замешательство некоторых из самых блестящих умов человечества. Исаак Ньютон и Альберт Эйнштейн создали работающие теории движения, которые технически предусматривали обратимость времени.[32] Они объясняют движение пушечных ядер, планет и спутников без четкого разграничения между тем, где объект находится и куда он движется. Эта симметрия, являющаяся справедливой для простых систем, не в состоянии объяснить, почему львы едят и переваривают газелей, вместо того чтобы отрыгивать целых и невредимых живых животных, и почему разбитый автомобиль Bugatti не собирается обратно в функционирующее транспортное средство.
Не менее существенное влияние на человека оказывает гравитация. Для нормального протекания процессов передачи генетической информации необходима вполне определенная ориентация хромосом, которая в земных условиях обеспечивается действием сил притяжения.
Непосредственным результатом способности координировать мысленные системы в системы более высокого порядка является способность выходить за пределы наблюдаемой физической реальности, придумывать объекты и ситуации, не существующие в действительности. Так возможное и гипотетическое берет верх над действительностью, и подросток начинает рассматривать форму и манипулировать с ней в отрыве от содержания. Вопросы типа: «Что будет, если Солнце перестанет существовать?», «Что будет, если гравитация исчезнет?» возникают непосредственно из способности подростка привносить новые гипотетические параметры в конкретную во всем остальном реальность.
Так в рамках классической физики возникла достаточно стройная и завершенная картина мира, описывающая и объясняющая движение, гравитацию, теплоту, электричество и магнетизм, свет. Это и дало повод лорду Кельвину (У. Томсону) сказать, что здание физики практически построено, не хватает лишь нескольких деталей…
В своей книге для объяснения звездной астрофизики Эддингтон создал целую доктрину. Предложив источник звездной энергии, он пояснил, почему звезды не сжимаются: испуская наружу всю вырабатываемую энергию, они противостоят силе тяжести. Звезды представляют собой совершенные физические системы, которые могут быть описаны в терминах его уравнений. Однако книга «Внутреннее строение звезд» – далеко не исчерпывающий источник информации. С математическим красноречием Эддингтон смог описать жизнь звезд, но не стал касаться их смерти. Логика подсказывала ему, что в какой-то момент питающее звезду топливо заканчивается и исчезает излучение, которое не давало ей сжиматься под действием собственной гравитации. Как он пишет в своей книге: «Кажется, при истощении запаса субатомной энергии, которое в конце концов должно наступить, звезда сталкивается со значительными трудностями… Это любопытная проблема, и можно делать самые фантастические предположения о том, что происходит после этого». Разумеется, в число фантастических предположений входила и теория Эйнштейна с решением Шварцшильда, поэтому Эддингтон написал: «Сила тяжести будет столь большой, что преодолеть ее не сможет даже свет, его лучи начнут падать на поверхность звезды, как камень на землю». С точки зрения Эддингтона, это был слишком надуманный и исключительно математический результат. В книге он написал: «Когда мы доказываем результат, не понимая его – просто потому что он неожиданно появился из лабиринта математических формул, – нет оснований надеяться, что мы сможем его где-то применить».
По поводу существования особого механизма восприятия гравитации ученые высказывают различное мнение. Некоторые исследователи сводят этот механизм к наличию гравитационных рецепторов на уровне височных отделов головного мозга и эпифиза. Но есть и более радикальные точки зрения. Высказываются предположения, что энергия гравитационного поля воспринимается всем головным мозгом и всей нервной системой, что на изменение притяжения человек реагирует каждой клеткой своего тела. Ведь даже без нервной системы самые простые растения "знают" где верх, а где низ. И растут точно корнями вниз, а стеблем вверх.
Два столпа физики XX века – общая теория относительности, о которой я говорил в первой главе, и квантовая механика, с которой мы имеем дело здесь, – не могли бы отличаться друг от друга сильнее. Обе теории учат нас, что тонкая структура природы искуснее, чем кажется. Однако общая теория относительности – плотная жемчужина: это простое и согласованное видение гравитации, пространства и времени, постигнутое единственным умом – Альберта Эйнштейна. Квантовая же механика, или квантовая теория, добилась несравненного экспериментального успеха и привела к созданию практических приложений, преобразивших нашу повседневную жизнь (вспомним хотя бы компьютер, на котором я печатаю), – и все равно спустя более ста лет после своего рождения она остается окутанной тайной, непостижимой.
Физики Дэвид Хочберг и Томас Кефарт из университета Вандербильдта указывают, что вскоре после Большого взрыва сила гравитации оказалась достаточной для того, чтобы обеспечить энергию, необходимую для спонтанного возникновения огромного количества самостоятельно стабилизирующихся тоннелей. Возможно, многие из них до сих пор существуют и даже распространяются, образуя широкую сеть коридоров, простирающихся по всей Вселенной. Возможно, нам проще будет обнаружить и использовать эти естественные тоннели, чем создать новые.
Концепцию панспермии обычно упрекают в том, что она не дает принципиального ответа на вопрос о путях происхождения жизни и лишь отодвигает решение этой проблемы на неопределенный срок. При этом молчаливо подразумевается, что жизнь должна была произойти в некой конкретной точке (или в нескольких точках) Вселенной и далее расселяться по космическому пространству – подобно тому, как вновь возникшие виды животных и растений расселяются по Земле из района своего происхождения. В такой интерпретации гипотеза панспермии действительно выглядит просто уходом от решения поставленной задачи. Однако суть этой концепции заключается вовсе не в романтических межпланетных странствиях «зародышей жизни», а в том, что жизнь как таковая просто является одним из фундаментальных свойств материи и вопрос о «происхождении жизни» стоит в том же ряду, что и, например, вопрос о «происхождении гравитации».
Законы физики говорят нам о том, что мироздание существовало не всегда, а образовалось в результате Большого взрыва. Новорожденная Вселенная была горячей, плотной и идеально симметричной – в ней находились равные количества и материи и антиматерии: каждая частица имела двойника-античастицу которые постоянно сталкивались. Кажется, их аннигиляция должна была привести к полному уничтожению частиц и античастиц. Однако доступная нашему наблюдению часть Вселенной состоит только из частиц вещества, то есть целиком из материи. Земля, Солнечная система, галактики – все они есть материя, управляемая законом гравитации. Куда же исчезли античастицы? Почему нарушилось равновесие между материей и антиматерией?
Хотя основная масса фотонов не помышляет покинуть ядро звезды и направиться в верхние слои, малая часть из них именно так и поступает, являясь представителями «исходящей» энергии, то есть объема теплоты, превышающего уровень, необходимый для поддержания давления и удерживания звездного ядра от коллапса под грузом гравитации верхних слоев. Эти несколько вырвавшихся фотонов покидают мельтешащий хоровод и устремляются к поверхности звезды.
а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ э ю я