Астрофизика начинающим: как понять Вселенную - [4]
Ответ простой: потому.
Вот четыре фундаментальные силы, которые управляют нашей Вселенной.
1. Тяготение – о нем вы уже знаете.
2. Мощная сила, которая удерживает частицы вместе в центре атома.
3. Слабая сила, заставляющая атом разваливаться и выделять энергию. Вообще-то она не такая уж слабая. Она гораздо сильнее тяготения. Но все же она не такая сильная, как мощная сила из предыдущего пункта.
4. Электромагнитная сила притягивает отрицательно заряженный электрон к положительно заряженному протону в центре атома. Она же связывает несколько атомов в молекулу.
Простой итог: тяготение связывает крупные тела, а остальные три силы действуют на маленькие частицы.
Я бы и рад дать вам ответ получше этого. Но Вселенная не обязана иметь какой-то смысл – она нам ничего не обещала. Я могу только сказать, что много, очень много лет научных исследований подтверждают, что все устроено именно так.
Зная об этом их свойстве, можно было бы сделать вывод, что протоны и электроны должны намертво приклеиться друг к другу. Однако на протяжении тысяч лет Вселенная оставалась еще слишком горячей, чтобы это могло случиться. Электроны носились в пространстве сами по себе, изо всех сил пиная попадающиеся им по дороге фотоны – это вообще любимое занятие свободных электронов.
Все это кончилось, когда температура Вселенной упала ниже 3000 градусов Кельвина (примерно вдвое холоднее поверхности Солнца) и все свободные электроны соединились с положительно заряженными протонами. Когда это случилось, все фотоны смогли пересекать Вселенную беспрепятственно – и этот свет современные ученые все еще могут регистрировать. Мы поговорим об этом подробнее в главе 3.
От начала мира прошло триста восемьдесят тысяч лет.
А Вселенная продолжала расширяться, как воздушный шарик, который никак не лопнет. Расширяясь, она охлаждалась, и тяготение постепенно принялось за работу. Первые несколько сотен тысяч лет частицы беспорядочно носились повсюду, как расшалившиеся малыши на детской площадке. Но потом гравитация начала стягивать вещество в космические города – галактики.
У каждого человека есть какие-то качества и особенности. Кто-то может быть приветливым, а кто-то угрюмым. Эти свойства помогают нам как-то характеризовать других людей. Заряд – одно из основных свойств материи. У некоторых частиц, например у протонов, имеется положительный заряд. У других частиц заряд отрицательный. А некоторые частицы, например нейтроны, вообще не имеют никакого заряда. Когда две частицы обладают одинаковым зарядом, они отталкиваются друг от друга. А если у них заряды противоположные, как у протона и электрона, тогда они друг к другу притягиваются.
Образовалось около ста миллиардов галактик.
В каждой из них были сотни миллиардов звезд.
Каждая звезда действовала на манер кастрюли-скороварки: в ее недрах микрочастицы все теснее и теснее связывались друг с другом, образуя все более тяжелые элементы.
Внутри самых крупных звезд температура и давление были такими большими, что там могло появляться даже железо.
На этом снимке, сделанном телескопом, – сотни тысяч звезд вблизи центра нашей Галактики: Млечного Пути
Если бы элементы, образовавшиеся внутри гигантских звезд, вечно оставались бы там, где они родились, они оказались бы совершенно бесполезны. Но звезды были неустойчивыми. Они взрывались, и вещество, находившееся внутри них, отправлялось путешествовать по всей галактике.
Спустя девять миллиардов лет после рождения Вселенной в самой обыкновенной ее области, в обыкновенной галактике родилась самая обыкновенная, средняя во всех отношениях звезда – Солнце.
Как она образовалась? Тяготение медленно стянуло вместе части огромного газового облака, наполненного частицами и тяжелыми элементами, которые состоят из протонов и нейтронов.
Итак, части облака вращались друг вокруг друга и под влиянием тяготени сближались все теснее и теснее, пока не столкнулись друг с другом и не слились воедино.
Во Вселенной известно 118 элементов. Каждый из них состоит из атомов одного определенного вида. Главное различие между элементами заключается в количестве протонов, составляющих ядра их атомов. Водород, в ядре которого лишь один протон, – самый распространенный элемент во Вселенной. Если добавить к водородному ядру еще один протон, у вас появится новый элемент – гелий.
После рождения Солнца в газовом облаке все еще оставалось множество космических ингредиентов. Там было достаточно вещества, чтобы из него получилось еще несколько планет, сотни тысяч космических камней – астероидов и миллиарды комет. И даже после их образования осталось летать огромное количество неиспользованного материала, который время от времени сталкивался с другими космическими объектами.
При этих столкновениях выделялось так много энергии, что поверхность каменных планет плавилась.
По мере того как количество вещества, рассеянного по Солнечной системе, уменьшалось, такие столкновения случались все реже, и поверхности планет стали охлаждаться. Планета, которую мы называем Землей, образовалась в так называемой зоне Златовласки (зона, где возможно возникновение жизни, подобной земной) вокруг Солнца. Если помните, Златовласка не любила, когда овсянка была слишком горячей или слишком холодной – овсянка должна быть именно такой, как надо. Так и Земля образовалась как раз на правильном расстоянии от Солнца. Ведь если бы она была гораздо ближе к светилу, океаны бы испарились. А будь она дальше, океаны бы замерзли.
