Маленькие рассказы о большом космосе - [2]

Советский математик А. Фридман еще в 1922 году на основе общей теории относительности Эйнштейна предсказал, что мир не может находиться в покое. Его прогноз блестяще оправдался: в спектрах всех наблюдаемых галактик характерные линии оказались смещенными в красную сторону. Это означает, что они разбегаются, удаляются друг от друга. Но отсюда следует, что когда-то вселенная была более компактной и плотной.

Каким в это время было вещество — «горячим» или «холодным»? Эта дилемма долгое время вызывала ожесточенные дискуссии.

В 1948 году Г. Гамовым была выдвинута гипотеза «горячей модели». Ученый утверждал, что начальная температура вселенной была настолько высокой, что при ней могла существовать лишь плазма из квантов света и элементарных частиц, причем плотность излучения в миллиарды раз превосходила плотность вещества.

Но куда же делось это излучение? Расширяясь, вселенная «остывает», а энергия квантов уменьшается. При этом длины волн излучения (а они обратно пропорциональны энергии квантов) увеличиваются, «растягиваются». Древнейшее излучение должно было бы превратиться теперь в короткие и ультракороткие радиоволны. Их-то и обнаружили американские радиофизики. Тем самым экспериментально подтверждено, что в начале расширения вселенная была очень горячей.

Что же будет дальше с нашим миром? Во многом ситуация прояснится, когда, наконец, определят плотность межгалактического газа, которая в десятки раз больше плотности вещества звезд, если последнее «размазать» по всему пространству Метагалактики — видимой вселенной. По некоторым оценкам, на долю межгалактического газа приходится около 95 процентов массы всей Метагалактики, и роль, которую он играет в ее эволюции, колоссальна. Если плотность газа достаточно велика, силы тяготения смогут остановить расширение, и через один или два десятка миллиардов лет начнется сжатие. Астрономы этого далекого будущего будут наблюдать не «красное», а «синее» смещение.

Если межгалактического газа мало, вселенная обречена на безграничное и вечное расширение. Критическая плотность газа — рубеж между возможным сжатием и неограниченным расширением — лежит в пределах 10^-29 грамма на кубический сантиметр, то есть примерно 10 атомов или ионов на 1 кубический метр пространства. Такая ничтожная цифра может решить судьбу нашего мира!

Во всех странах лихорадочно ищут методы исследования газа, чтобы сейчас, а не через десятки миллиардов лет предугадать судьбу вселенной.

Только гипотезы…

Первые весьма основательные и весьма ненаучные гипотезы «откуда все взялось» появились веков 500 назад.

Первым научным гипотезам происхождения Солнца и его планет — не больше двух столетий. Их творцы — Кант и Лаплас — предполагали, что солнечная система образовалась из сильно разреженной вращающейся туманности. По Канту — она состояла из малых частиц, по Лапласу — это было газообразное облако, которое охлаждалось и сжималось. При этом увеличивалась и скорость его вращения, кольцевые слои облака под влиянием центробежной силы разрывались и сгущались. В результате — планеты.

Просуществовав без малого полтора столетия, гипотезы Канта и Лапласа были признаны устаревшими. Однако в самые последние годы «потухшая звезда» — гипотеза Лапласа — вспыхнула снова.

Немецкий ученый Вейцзекер видит древнее Солнце идущим сквозь облако рассеянного межзвездного вещества и захватывающим его часть. В облаке образуются вихри, из них потом — планеты и их спутники. Американец Г. Юри утверждает, что вся солнечная система зародилась при низких температурах. В первоначальном облаке происходили сгущения. Самое крупное из них постепенно нагревалось и превратилось в Солнце; Солнце нагрело меньшие сгущения по соседству, превратившиеся в планеты и их луны. Поверхности планет были тогда не горячее 2000 градусов; затем температура упала до сегодняшней.

Советский астроном академик В. Г. Фесенков представляет «сотворение мира» иначе: много миллиардов лет назад Солнце обладало массой большей, вращалось значительно сильнее, чем сейчас, при этом разбрасывало вокруг себя множество «осколков» — мелких твердых и газовых частиц. Около светила образовалось газопылевое облако; это облако сконденсировалось в отдельные сгущения, которые затем превратились в планеты. Примерно так же представляет себе рождение солнечной системы и американский астроном Дж. Койпер.

Академик О. Ю. Шмидт, наоборот, считал, что не от небесных тел летят осколки; из холодного раздробленного вещества возникли сгущения, которые потом сжались в отдельные тела. Земля, как и другие планеты, сперва была холодной. Лишь в дальнейшем недра нашей планеты стали нагреваться благодаря теплу, выделяющемуся при распаде радиоактивных элементов.

Звезды непрерывно излучают, выбрасывают из себя огромные количества энергии. Тут не может быть простого сгорания горючего вещества светила, то есть обыкновенной химической реакции; расчет показывает, что в этом случае звезды остывали бы самое большее за миллионы лет. На миллиарды никак бы не хватило! «Котлы» этих фабрик нагреваются термоядерными реакциями (хотя еще и не до конца понятыми): водород выгорает в гелий, при определенных условиях — в углерод, кислород и другие элементы. Фабрики тепла — одновременно и фабрики химических элементов.