Главная страница  Почта

АНАКСАГОР
КЭНЗ

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВСЕЛЕННОЙ
[2]

В масштабе галактик происходит то же самое. Начала конденсации приводит к образованию холодных, и плотных газовых туманностей. Дальнейшая потеря внутренней энергии приводит к началу фрагментации, и локальным, точечным фазовым переходам (нечто похожее на капли дождя в облаке, но в гигантском масштабе). Так образуются звезды.
С появлением звезд, туманность становится видимой в оптическом диапазоне и известны нам как бесформенные Irr (I)-галактики. Они являются экстра ранними, и по сути, являются протогалактиками (если не брать в расчет дозвездную историю облака). Температурная асимметрия, и разность давлений, а также взаимодействие звезд через электромагнитные поля, могут привести систему во вращение, и тогда Irr (I) - галактика превращается в спиральную S-галактику. В рукавах спиральной галактики создаются идеальные условия для конденсации вещества в звезды: низкотемпературный холодный газ, и "насильственное" увеличение плотности. Поэтому там идут бурные процессы звездообразования. Кроме того, вращающейся вихрь втягивает из окружающей среды новые порции вещества для "создания" новых звезд. Этот поступающий поток вещества не дает быстро "схлопываться" (исчезнуть) рукавам. И это будет продолжаться до тех пор, пока "торнадо" не втянет все вещество ближайшего окружения, и не превратить их в звезды. Хотя, по правде говоря, этому "торнадо" и не надо втягивать вещество, вещество само будет аккрецировать на "торнадо". Так как фактически, по сути, идет конденсация вещества. "Торнадо" лишь активизирует процесс конденсации.
А уже "созданные" звезды медленно дефилируют по спирали к центру. В пути они стареют, и их цвет становится красноватым. Что и наблюдается в действительности в спиральных галактиках: по краям и в рукавах преобладают молодые звезды, а ближе к центру больше становится число старых и красных звезд.
Когда вокруг спиральной галактики ресурс вещества будет исчерпан, прекратится аккреция, и исчезнут рукава. Галактика примет более округленную форму (Sa, S0).
Постепенный рост плотности внутри галактики усиливает излучение энергии и способствует еще большему потерю внутренней энергии, и сжатию, и она со временем превращается в эллиптическую галактику -E. Дальнейшая конденсация приводит к падению всего вещества прежней галактики в центр масс и образовании квазара -QSO.

 На снимке:  слева направо, верхний ряд - NGC 4449 (Irr(I)), NGC 4214 (Irr(I)) – видна начала вращения, NGC 5068 (ранняя Sc), NGC 5247(Sc). Нижний ряд - M61(Sb), NGC 4725(Sa или S0), NGC 5982(E), квазар(QSO).

Таким образом, что мы называем галактиками, являются грандиознейшими процессами конденсации, которых наблюдаем воочию. Различные виды галактик, иррегулярные (Irr (I)), спиральные (S), и эллиптические (E) являются лишь разными стадиями единого конденсационного процесса растянутого на миллиарды лет, и рано или поздно завершающиеся с образованием некоего плотного сферического тела - квазара (QSO).

Здесь, в масштабе галактик претерпевают конденсацию не только масштабные газовые туманности размерами сотни и тысячи парсек, но и идет конденсация самих звезд, как структурные единицы Вселенной (скажем, как молекулы или атомы). Это не должно удивлять. Скажем, конденсация водяного пара, и образование капель (и слияние капель) нас нисколько не удивляет. Тут, то же самое. Для природы нет никакой разницы, конденсируется ли атомы, молекулы, звезды или сами галактики (в скоплениях галактик). Только пространственные масштабы разные, да и сами процессы масштабные.

Скорее всего, по такой же схеме происходит эволюция скоплений галактик. Нам ныне известно иррегулярные и регулярные скопления галактик. Иррегулярные скопления более рассеяны, диффузны, протяженны. Большую часть "населения" составляют спиральные галактики. Регулярные же скопления более "собраны", имеют сфероподобный вид, и сильно концентрированы к центру. Преобладающее большинство "населения" - эллиптические галактики и спиральные на стадии S0. В центре обычно находится гигантские сD-галактики, и вокруг них "собираются" сотни и тысячи других галактик, образуя некую грандиозную структуру, напоминающее шаровое скопление.
Все это наводит на мысль, что с течением времени иррегулярные скопления претерпывают сжатие и эволюционируют в регулярные скопления. К этому времени, молодые спиральные галактики бывшего иррегулярного скопления стареют, и превращаются в эллиптические галактики, и составляют костяк новоявленного регулярного скопления. По мере сжатия иррегулярного скопления, возможны столкновения, слияния, и укрупнения галактик, что может привести к возникновению сверхгигантов и сD-галактик. Что и чаще встречается в регулярных скоплениях.
Дальнейшее сжатие регулярного скопления должно привести к образованию в центре скопления некоего грандиозного сферического тела (нечто вроде гигантского квазароподобного тела). Эта картина, вообщем-то, очень схожая с образованием звезды (из протозвездного облака), или, квазара (из галактики). Те же конденсационные процессы, та же минимизация энергетического состояния. Только это происходит на более масштабном уровне, где роль молекул, звезд, играют уже сами галактики.
Исходя из этих соображений, можно сказать, что эволюция скоплений галактик должна идти в направлении от иррегулярных скоплений (которые более рассеяны), через регулярные, и к доселе пока неизвестным космическим объектам. Назовем пока их К-телами. По сравнении с этими объектами, наблюдаемые нами квазары покажутся просто игрушками, так как эти тела образуются от слияния сотни, и тысячи галактик. Такой процесс, естественно, займет довольно много времени - несколько десяток миллиардов лет. Пока такие тела не обнаружены, но по логике вещей они должны образоваться, и не могут не образоваться. Тут могут быть два варианта объяснений: либо из-за дальности расстояний мы просто пока до них не добрались; или их действительно еще нет. Вселенная существует меньше, чем время, необходимое для их образования.

Таким образом, в конце конденсации на каждом масштабном уровне самопроизвольно образуется нечто шарообразное и плотное: атомные ядра, планеты, звезды, квазары (от галактики), К - тела (возможны от скоплений галактик). И это не зря. Это результат минимизации энергетического состояния, которая известна нам как один из фундаментальных закономерностей нашего мира. К такой минимизации энергетического состояния объектов подталкивает уменьшение внутренней энергии Вселенной, остывание Вселенной.
Одним словом, внутри Вселенной на данном этапе вещество из газообразного состояния (плотные холодные облака, туманности/галактики, протозвезды, протопланеты) переходит в "жидкое" состояние (молодые квазары, звезды, планеты в начальной фазе - например, Юпитер, Уран), и постепенно излучая энергию, остывают и переходит в твердую фазу (остывшие квазары (кварзоны), белые карлики, нейтронные звезды, твердые планеты - например, Венера, Земля, Марс). И весь этот процесс конденсации и кристаллизации идет перед нашими глазами в очень больших, гигантских масштабах.

Здесь "работает" единый механизм, шаблон. Это - конденсация и фазовый переход вещества. Главная причина всего этого - уменьшение внутренней энергии Вселенной.

Тут наверное самое время вернуться в раннюю историю Вселенной и истолковать все произошедшее с точки зрения конденсационного механизма.
Вначале мы упомянули о иерархичности строения нашей Вселенной. Что микрочастицы объединяются в атомы, атомы - в молекулы, молекулы - в различные масштабные тела, а также в планеты/звезды, звезды объединяются в галактики, галактики - в скопления и т.д. Такое формирование иерархичности, видимо, идет в направлении от малых к большим.
По сути, это является прямым следствием постепенного уменьшения внутренней энергии Вселенной, и результатом последовательной конденсации. Последовательная конденсация это более широкое понятие, чем три - четыре агрегатного состояния вещества, которых мы рассмотрели выше (плазма, газ, жидкость, твердое тело). Оно охватывает состояние вещества в более широком диапазоне температур, и в более широком плане, начиная от микрочастиц до скоплений галактик (а может и выше). И означает многократное, последовательное изменение агрегатного состояния вещества, по мере остывания Вселенной. Это когда, каждый последующий уровень организации вещества, образуется путем конденсации предыдущей, по мере падения температуры во Вселенной (??? - микрочастицы - атомы - молекулы - планеты/звезды и т.д.). И, это приближенно может выглядит как на рисунке (Т - температура, t - время).

Вначале Вселенная, видимо, действительно была плотная и горячая. При расширении и охлаждении, на каком то этапе образуются (читай, конденсируются) элементарные частицы: электроны/позитроны (и др.). Это происходит по Стандартной модели, при температуре примерно 10¹² К, и по этой же модели, они рождаются и аннигилируют парами. Поэтому при равновесных реакциях сохраняется баланс между электронами и позитронами. Но мы знаем, что равновесия между ними не было, иначе не было бы сегодня привычного нам вещества. При аннигиляции они бы взаимно уничтожались, и не было бы свободных электронов. Но они есть, это факт, от которого невозможно отмахнуться. Так что же могло сместить равновесие между электронами и позитронами? Тут могут быть два предположения.

Первое: нам известно, что в химических реакциях равновесие часто смещает в ту или иную сторону катализаторы. Они "дают" как бы определенное направление реакциям. В биосистемах эту же роль играют ферменты. Они не только определяют направление процессов, смещая равновесие, но при этом реакции идут с минимумом затратой энергии. Точно так же, в то время равновесие между электронами и позитронами, могли сместить в пользу электронов, некие третьи частицы, играя роль катализаторов. При отсутствие таких частиц рождались бы одинаковое количество электронов/позитронов. А при наличии этих частиц, произойдет смещение равновесия, и тут уже не будут рождаться одинаковое количество электронов/позитронов. Что и могло быть причиной наблюдаемой асимметрии частиц/античастиц (и не только электронов/позитронов).

Второе: такую же функцию могут играть изменение каких-либо системных параметров. Это может быть, например, изменение по ходу реакций, значений магнитных и электрических полей, которые по каким-либо причинам могут "сократить жизнь" позитронам. Или же, сортировать их по принципу "ты - сюда, а ты - туда".
Поэтому когда произошла, можно сказать, массовая аннигиляция (при понижении температуры до 10¹⁰ К), из-за существующей асимметрии уцелело некоторое количество электронов, которые впоследствии, наряду с протонами/нейтронами дали нам привычного вещества.

Когда же температура во Вселенной упала до 10¹¹ К, сконденсировались протоны/антипротоны, и, нейтроны /антинейтроны. При обычных условиях они тоже рождаются и аннигилируют парами. Но тут тоже, видимо, как у электронов- позитронов, действовал тот же механизм: либо катализ, либо изменяющиеся параметры среды. Которые сместили равновесие в пользу протонов и нейтронов, и несколько подавив выход их античастиц.
И, когда произошла взаимная аннигиляция этих частиц/античастиц, то уцелело некоторое количество протонов и нейтронов, которые чуть позже, когда температура понизилась примерно до 10⁹ К, соединившись, образовали ядра легких элементов - водорода и гелия. Поэтому этот район температуры 10⁹ К, считается важной вехой в истории эволюции Вселенной.

На этом месте, почему-то по Стандартной модели считается, что кроме ядер водорода и гелия, ядра других элементов не образовались. Чувствуется здесь некий обрыв образования ядер. Выглядит это как-то неестественно. Даже если процессы остывания (скажем, из-за быстрого расширения) были столь стремительны, то всеравно должны были образоваться тяжелые ядра. Вопрос только в том, много или мало.
Известно, что при грубом приближении, распространенность частиц обратно пропорционально массе частиц. Поэтому легких элементов обычно больше, чем тяжелых. Это позволяет предполагать (так как нет причин сказать, что этого не может быть), что наряду с ядрами водорода и гелия, образовались и ядра более тяжелых элементов, но в меньшем количестве. Иначе, быть не могло.

Почему-то считается, что внутри звезд создаются физические условия для образования тяжелых элементов, а при тех же (или даже более крутых) условиях во Вселенной образуются только ядра водорода и гелия (???). Довольно странно. Ведь Вселенная на каком-то этапе, так же прошла через тех же физических условий, в которых ныне образуются внутри звезд тяжелые элементы. Только в звездах эти условия возникают вследствие сжатия, а Вселенная двигалась в обратном направлении, т.е в сторону расширения (или охлаждения). Она так же прошла через тех же физических условий, в которых могли образоваться тяжелые элементы. Поэтому, на мой взгляд, выглядит вполне естественным, что по мере понижения температуры, образовались наряду с ядрами водорода и гелия, и ядра более тяжелых элементов, вплоть до самых тяжелых и экзотических, которых возможно, в сегодняшних условиях нет. Они просто распались и не "дожили" до наших дней (как динозавры). Или продолжают распадаться - естественная радиоактивность???.
При таком подходе находит естественное объяснение, почему состав космического газа почти одинаковое в довольно больших масштабах: конденсация и образование тяжелых ядер (элементов) шли синхронно, во всяком случае, во всем объеме, доступной нам части Вселенной - в Метагалактике.
А дальше уже происходит как в Стандартной модели. Обогащение Вселенной тяжелыми элементами идет через звезды. Но первичный газ, из которых образовались первые звезды, уже изначально содержал немало тяжелых элементов.

Дальнейшее понижение температуры во Вселенной привело к конденсации атомов, которые объединились в молекулы. А конденсация молекул в свою очередь, дали нам привычных вещей, и более масштабных тел: планет, звезд. Механизм образования всех от микрочастиц до скоплений галактик (пока известный нам) един - это понижение температуры во всей Вселенной, и как следствие, последовательная конденсация. Например, мириады атомов создают молекулу, а мириады молекулы в свою очередь образуют планету. Скажете, атомов в молекуле скрепляет электромагнитные силы, а планету удерживает гравитационные силы. Верно, атомов держит вместе электромагнитные силы. Но их к такому состоянию привел процесс конденсации. Мириады, мириады молекул к объединению и образованию планет, "подтолкнул" тоже процесс конденсации. Если бы температура среды в котором они находились не падала бы ниже некоего уровня, то молекулы не объединились бы. Высокая температура, и их высокая кинетическая энергия не дала бы им объединиться.

Тоже самое относиться к звездам в галактике. Если их кинетическая энергия движения была бы выше некоторого уровня, галактики не могли бы существовать как единое целое, просто распались бы (скорее всего, вообще бы не образовались). Звезды "гуляли" бы сами по себе (броуновское движение). Именно потеря кинетической энергии движения приводит звезд к взаимодействиям между собой (это сродни охлаждению ансамбля молекул, и атомов), и как результат, сгущение и вращение вокруг центра масс. Это так же относится и скоплениям галактик. Пока кинетические энергии галактик выше некоторого уровня, образование скоплений галактик невозможны. Чтобы получились скопление галактик, движение галактик нужно замедлить. А это рано или поздно случится, если будет падение внутренней энергии Вселенной, как всеобъемлющей системы. Тогда галактики будут терять кинетическую энергию движения (замедляться), и по достижении некоего значения, начнут устанавливаться межгалактические связи. Появится центр масс системы, вращение. Что и есть скопление галактик.

Отсюда, можно сделать вывод: что иерархические системы (частицы, атомы, молекулы, звезды, галактики и т.д.), образовались путем последовательной конденсации, в направлении от малых к большим, по мере падения внутренний энергии Вселенной. А это означает, что в ранние эпохи Вселенной не могли образоваться масштабные объекты. Было время, не было атомов и молекул (были только элементарные частицы). Было время, были только атомы и молекулы, но не были еще ни звезд, ни планет. Дальше, появились (сконденсировались) звезды и планеты, но не были еще галактик. Затем сформировались галактики, но не были еще скоплений и т.д. Нам сейчас известны, что скопления образуют более масштабные структуры - сверхскопления. Есть ли еще более масштабные структуры, нам пока неизвестны. Все это говорит, что внутренняя энергия Вселенной довольно низка (по нашим понятиям).

Выше уже говорилось, что по Стандартной модели первые звезды состояли в основном из водорода. Мне кажется, это слишком вольное допущение. Если подойти к этому с позиций дифференцированной конденсации, то первые поколение звезд не могли состоят только из водорода. Во время первых звезд условия внутри Вселенной были несколько иными - температура была выше, чем сейчас. И водород не мог сконденсироваться в звезды. Он даже и сейчас по большей части остается в газообразной фазе. Им же, в основном, создаются горячие короны звезд, галактик, и фоновое рентгеновское излучение галактических скоплений.
Конечно же, он в большом количестве попадает в конденсируемый объект и принимает непосредственное участие во многочисленных процессах, включая и ядерные (даже на Земле есть водород довольно большом количестве, в виде различных соединений, например, вода, органика и т.д.).
Просто при таких условиях внутри Вселенной (ок. 3 К,), другие более тяжелые элементы сконденсировались, и превратились в планеты, звезды, квазары. А "чистые" водород и гелий при этих условиях, по большей части, находятся еще в газообразной фазе. И создают иллюзию, что как будто Вселенная состоит из них. Хотя спору нет, они действительно самые распространенные химические элементы Вселенной (по наблюдательным фактам). Но их сегодняшнее агрегатное (газообразное) состояние, только усиливает эффект преобладающего большинства. Тяжелых элементов, все-таки, наверное, гораздо больше, чем мы это пока себе представляем. И не исключено, что много "тяжелого" вещества находится в старых небесных объектах, которые уже остыли и затаились в космических просторах Вселенной.

Если такое предположение верно, то при дальнейшем падении температуры во Вселенной не исключено образование водородных, а затем и гелиевых звезд (объектов). Если сейчас вдруг обнаружатся во Вселенной такие, довольно чистые водородные объекты, то это должны быть молодые образования. Они могли образоваться только в более позднее время, когда облако охладилось настолько, чтобы сконденсировался водород. Хотя по общепринятому мнению такие объекты считаются как раз самыми древними и первичными. Так сказать, пра-звезды. Думаю, что это ошибочное мнение. Первые звезды скорее всего, наоборот, как раз состояли из более тяжелых элементов, у которых температура конденсации была выше, чем у водорода и гелия. За ними конденсировались другие элементы и вещества, согласно температуры парообразования (температуры кипения). Как известно, у каждого конкретного элемента и вещества, есть свое значение температуры, при которой происходит плавление, испарение и переход в газообразное состояние. Температура перехода в газообразное состояние и есть температура парообразования. При обратном процессе, конденсации элемент (вещество) переходит в жидкое состояние при той же температуре.
Таким образом, по сути дела, первыми конденсируются (сгущаются) более тяжелые элементы, чем водород и гелий. И поэтому первые звезды не могли быть водородными. По мере падения температуры конденсируются все более и более легкие элементы. Соответственно, последними будут конденсироваться, по логике вещей, "чистые" водород и гелий. Отсюда следует, что, водородные звезды - это дело будущего.

Ныне считается, что примерно 98% вещества Вселенной сосредоточены в звездах. Это говорит о масштабах конденсации, которые идут. Что же дальше будет? Каково будущее Вселенной, с точки зрения конденсационного подхода? Выше мы упомянули, что звезды объединяются в галактики, галактики в скопления галактик, а те - в сверхскопления. Это показывает, что по мере понижения внутренней энергии Вселенной, образуются все более и более масштабные структуры. Происходит все более и более масштабные сгущения вещества. Если продолжит эту линию, то рано или поздно все вещество Вселенной "соберутся" (сконденсируются) в гигантское сфероидальное тело (аналогия: протозвездное облако- звезда, галактика - квазар).
А пока мы от этого страшно далеки. Плотность внутри Вселенной ничтожно мала (10^-31 г/см³). Небесные объекты разбросаны друг от друга на чудовищно огромные расстояния. Галактики, скопления галактик природой воспринимаются пока как "молекулы газа", которых нужно сконденсировать (не отсюда ли расширение, или броуновское движение?). На каком уровне "температуры" они сконденсируются, пока трудно сказать. Но что рано или поздно сконденсируются, это весьма вероятно. Тогда начнется фаза сжатия. В фазе сжатия Вселенная будет нагреваться, и возможны процессы обратные, чем сейчас: разрушение сверхскоплений, скоплений, галактик и т.д. На определенном этапе внутреннее давление остановить сжатие, и возможны обратное расширение. Это все очень похоже на поведение пульсирующих звезд (например, цефеид), только в гигантских масштабах. Пульсация идет по затухающей, и пульсируя Вселенная все больше и больше будет сжиматься. А дальше.. дальше возможен либо новый взрыв как свергигантская сверхновая, либо медленное остывание гигантской сверхплотной "сверхзвезды" (если, наша Вселенная одна из многих).

В рамках общепринятой Стандартной модели тоже рассматривается подобного рода развития событий. В основном, два сценария: либо вечное расширение, либо сжатие (коллапс). Это будет зависит от критической массы и критической плотности вещества внутри Вселенной. Основным критерием берется плотность вещества (10^-29 г/см³). Если плотность выше этого значения, Вселенная коллапсирует, если меньше - вечное расширение. С конденсационной точки зрения будущее Вселенной не зависит ни от критической плотности, и ни от критической массы вещества. Сжатие Вселенной предопределено. Распространенное заблуждение, что будущее Вселенной зависит от критической плотности и критической массы вещества является, мне кажется, результатом необоснованной централизации и глобализации гравитационных сил. Тогда как, таких самостоятельных "сил" в природе не существует, и, не они управляют миром. То, что мы называем гравитацией, это всего лишь вторичное явление от взаимодействия электромагнитных сил. Поэтому центральное место в этом вопросе должны занимать электромагнитные силы, а не гравитационные.
Конечно, плотность и масса тоже играют важную роль в судьбе Вселенной, но не критическую. Они, в основном, определяют насколько быстрее или медленнее будет сжиматься Вселенная. Давно известно, что излучение и потеря внутренней энергии зависит от массы и плотности системы. Поэтому, например, более массивные звезды намного интенсивнее излучают свою энергию, быстрее ее теряют и быстрее заканчивают свой жизненный путь, чем менее массивные звезды. Здесь со Вселенной такая же ситуация. Пусть даже во Вселенной будет три-четыре электрона, или, три-четыре планеты, они при дальнейшем понижении температуры внутри Вселенной всеравно сконденсируются и сожмутся. А вот насколько это будет происходит быстрее или медленнее, будет как раз зависит от массы и плотности вещества. При данном примере Вселенная с тремя электронами просуществует намного дольше, чем Вселенная с тремя планетами. Планеты быстрее будут терять свою кинетическую энергию, и быстрее соберутся вместе, и быстрее сожмутся, чем электроны. Таким образом, независимо от критической плотности вещеста, в любом случае, сжатие Вселенной наиболее вероятностный вариант.

Некоторые следствия. Гравитация. Если предположить, что доминирующими процессами на нынешнем этапе Вселенной являются процессы конденсации, то появляется иной взгляд на явление гравитации. Вернее сказать, на нее можно посмотреть совсем по-другому.
"Посмотрим" на это на примере солнечной системы.
"Устройство" солнечной системы нам, более-менее, известно. Вокруг центрального тела - Солнца, вращаются несколько крупных планет, и множество, более мелких небесных объектов: малые планеты, астероиды, кометы, и разношерстной пыли. Мы сами живем на одной из больших планет (Земля), и удобно расположившись на ней, вместе с ней кружимся вокруг Солнца. Наблюдая, с Земли, за перемещениями планет в Солнечной системе, никак не можем взять в толк, что происходит. Зачем планеты вращаются вокруг Солнца, и что удерживает их на орбите? Многие предполагают, что планет удерживает на орбите некие гравитационные силы. И они же помогают планетам вращаться вокруг Солнца. А для чего все это, и что сие означает, неясно.

А если на это посмотреть с точки зрения конденсационного подхода, да и в придачу снаружи Солнечной системы, то многое становится понятным. Тогда, становится ясным, что вращение всех тел солнечной системы вокруг Солнца, в том числе, и наше вместе Землей - это ни что иное, как процесс конденсации.
Это конденсация солнечной системы в целом, только в другом, более большом масштабе. Конденсация идет большими кусками вещества (планеты, астероиды, малые тела), охватывает огромные пространства, и длится миллионы лет.
Таким образом, нынешнее состояние солнечной системы, это только определенный этап в процессе этой конденсации. А мы сами, находясь на Земле, являемся непосредственными участниками этой конденсации, и смотрим на эту конденсацию изнутри.

Тогда становиться понятным, что мы называем гравитацией (изнутри), то со стороны окажется, что это, самая что ни на есть простая конденсация с фазовым переходом. И снаружи будет определяться температурой, балансом нагрева и охлаждения (излучения), и … энергетическими параметрами окружающей среды, в которой находится система. В первую очередь - температурой. Если температура окружающей среды низкая, то система будет стремиться к относительному равновесию с окружающей ее средой и будет излучать энергию, охлаждаться, сжиматься и претерпевать фазовый переход. А изнутри системы будет казаться, что всех тел что-то стягивает в единый центр. Но, все это, по сути, всего лишь результат потери телами своей кинетической энергии движения вокруг Солнца, и постепенное падение по спирали в центр масс. В центре масс будет происходит сбор (и сгущение) вещества, и минимизация энергетического состояния.

На Земле, и вокруг Земли, происходит то же, самое. Вращение Луны вокруг Земли, вращение искусственных спутников вокруг Земли и их падение на Землю, все это части конденсационного процесса. Да и падение любого предмета на Землю (камня, кирпича, капелек дождя, и т.д.) - это конденсация и минимизация энергетического состояния этих предметов. Только это конденсация идет с большими кусками вещества, охватывает большие пространства, и происходит в другом масштабе.

Таким образом, закон Всемирного тяготения, по сути, является только частью единого масштабного процесса - конденсации. И. Ньютоном был "выхвачен" и описан (количественно), только факт вращения тел вокруг центра масс и падение вещества в центр масс. Остались за кадром причины, приводящие к этому - электромагнитные взаимодействие тел, и возникновение общего центра масс (только потом последует падение). А, по сути, все это единый процесс - процесс конденсации и фазового перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое (как из пара - в каплю).

С этой точки зрения, все мы (и все что находится на планете), уже "упавшие и сконденсировавшиеся" объекты. Для природы, Земля и мы, представляем собой уже сконденсировавшуюся среду. А чтобы "испариться" и оторваться из этой среды, энергии у нас явно недостаточно.
Наше скорости движения по отношению к центру масс Земли, ок. 465 м/сек. (вместо вращаемся с планетой), маловато, чтобы "испариться" с поверхности нашей планеты. Для этого нам нужно сообщить, как минимум ок. 8 км/сек, что выше нашей нынешней скорости пр. 17,2 раза. Только тогда мы можем "испариться" в космос.
А так, получается, что мы тут находимся, в своего рода, потенциальной, или, вернее сказать, в конденсационной яме. И без дополнительной энергии из этой ямы никак не выбраться.
Это очень похоже на работу выхода из какой-либо системы, какого-нибудь объекта: например, электрона, или, молекулы из уже сконденсировавшейся среды (твердого, или, жидкого тела). Они тоже могут оторваться от этой среды, только в том случае, если они имеют определенную (достаточную) кинетическую энергию. При меньшей энергии (скорости) они не смогут вырваться и улететь.

Раз коснулись гравитационных сил, хочется сказать, что многие проблемы (во многих областях) возникают из-за попытки глобализировать "гравитационные силы". Это мы уже видели, когда Стандартная модель сталкивается с проблемой начального сгущения диффузного облака при образовании звезд, и галактик. И пытается прибегнуть к неким критическим массам и плотностям ("чисто гравитационные силы", "самогравитация", "падение частиц друг на друга", и т.д.). То же самое делает и в масштабе Вселенной, пытаясь "привязать" будущее Вселенной к неким критическим значениям. Тогда как все эти проблемы легко снимаются, стоит только посмотреть на все происходящее с точки зрения конденсации вещества. Что мы называем гравитацией, как самостоятельная сила не существует, это всего лишь часть конденсационного процесса - падение в центр масс, и ничего более.. И если не глобализировать (и не выпячивать) "гравитационные силы", то не нужно будет прибегать ни к критическим массам, ни к критическим плотностям.

Асимметрия вещества. Прежде чем говорит об еще одном немаловажном следствие конденсационного подхода, нужно сделать небольшой экскурс в химию. Там больше всего применяются понятия экзотермические и эндотермические реакции. Экзотермические реакции - это когда реакции идут с выделением энергии. А эндотермические, наоборот, идут только с поглощением энергии. При неизменных внешних условиях обычно эндотермические и экзотермические реакции стабилизируются, и в системе устанавливается некое динамическое равновесие.
Так, например, в реакции 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + Q, если не изменятся внешние условия скоро установится некое равновесие, реакция будет идти как слева направо, так и справа налево. А вот если внешняя температура будет падать, то равновесие сместиться в сторону экзотермических реакций, будет преобладать процессы образования воды с выделением энергии (слева направо).. Если внешняя температура будет повышаться, то будет преобладать эндотермические процессы, и реакция больше пойдет в направлении справа налево, и разложение воды будет преобладать над их синтезом.
Или еще один пример: 2NО = N₂ + О₂, реакция соединения азота и кислорода идет при очень высоких температурах (свыше 3000 ⁰С, часто при вспышках в каналах молнии), а при охлаждении NO быстро распадается (не сразу, ступенчато), и равновесие реакции смещается вправо.

Давайте, задумаемся. Если наша Вселенная постепенно остывает, то это значит, что внутри Вселенной преобладают экзотермические процессы, которые идут с выделением энергии. Мы вообще-то являемся свидетелями этого на каждом шагу. Самопроизвольная минимизация энергетического состояния систем, с выбросом лишней энергии тому хорошее подтверждение. И не только это. Как мы знаем, самопроизвольный распад тяжелых ядер (уран, торий), а-распад (вылет из атомного ядра ядер гелия), бета-распад (электронный), К-захват идут с выделением энергии. Это экзотермические процессы. А вот один из видов бета-распада (позитронный, при котором вылетает позитрон) часто идет с поглощением энергии (эндотермический процесс), и в природе почти не встречается. Зато такое можно инициировать искусственным путем (искусственная радиактивность).

Все это наталкивает на мысль, что преобладание во Вселенной на данном этапе экзотермических процессов (включая процессов на ядерном уровне), вполне могут быть причиной асимметрии вещества и антивещества во Вселенной. Те ядерные процессы, которые идут с поглощением энергии (эндотермические процессы), и, при которых образуются позитроны, антипротоны, и т.д., на данном этапе, при остывающей Вселенной, почти не идут (или ничтожно мало, они могут идти в ограниченном виде в центральных частях звезд, галактик). Преобладают же во Вселенной экзотермические процессы, при которых выделяется энергия, и образуются электроны, протоны, и а-частицы (ядро гелия), и, немало антинейтрино. Что вполне может дать наблюдаемую картину мира.

Равновесие, минимизация энергетического состояния. Фундаментальной закономерностью, в таком остывающем мире, является минимизация энергетического состояния системы (стремление к равновесии).
Любая система, подлаживаясь под температуру окружающей среды, принимает такое внутреннее состояние, при которой ее энергия минимальна, или же, равна энергии окружающей среды. При нарушении этого условия, в системе возникает колебательное движение.
Например, при уменьшении ее внутренней энергии ниже некоего значения, или же, ниже окружающей среды, она "проглотит" энергию из окружающей среды, и тем самым, повысит свою внутреннюю энергию. И если при этом внутренняя энергия превысит некоего минимального значения, или же, станет выше энергии окружающей среды, то она обратно излучит лишнюю энергию, пытаясь восстановить равновесие. Это будет повторяться снова и снова...
Таким образом, будет поддерживаться некое динамическое равновесие система-окружающая среда, и система будет осциллировать возле некоторого равновесного значения. Внутренняя энергия системы никогда не упадет ниже энергии окружающей среды, среда просто не даст этого сделать. Обеспечивая, тем самым, относительную устойчивость обособленных систем возле равновесного состояния (атомы, молекулы, планеты, темные остывшие тела, и т.д.), при определенных стабильных внешних условиях, и при определенном диапазоне энергетических параметров внешней среды (температуры, напряженности электромагнитных полей, и т.д.).
Такое положение, и такая закономерность, ставит "крест" на наличие в природе, так называемых, черных дыр.

Черные дыры. Многие теоретические модели предсказывают наличие в природе экзотических объектов – черных дыр. Это когда, довольно массивные природные тела, сжимаются под действием собственного гравитационного поля, ниже некоторого предельного радиуса, которого называют радиусом Шварцшильда.
Он определяется по формуле,

R_g = 2GM / c², где, R - радиус ч.д., G - гравитационная постоянная, М – масса тела, с – скорость света.

Для Солнца этот радиус равен 3 км. Т.е., когда наше Солнце со своей нынешней массой (2*10³⁰ кг) сожмется до этого радиуса, то он превратиться в черную дыру. Черная дыра характеризуется тем, что у нее чудовищно большим становится тяготение, ничто, даже свет не может покинуть ее поверхность. Она становится невидимой для постороннего наблюдателя. В ее окрестностях даже пространство и время будут искажены под действием большого тяготения, и будут иметь необычные свойства. Таким образом, согласно этой формуле, должны образоваться весьма необычные тела с довольно экзотическими характеристиками, с которыми прежде никогда не сталкивались. Так ли это, или, не так? Попробуем разобраться.
Вышеприведенная формула исходит из предположения, что гравитация - это самостоятельная и универсальная сила, которая существует в природе. Если исходит из этого, действительно все выглядит вполне правдоподобно. И возможность образования таких тел существует.
Но мы рассматриваем гравитацию не как самостоятельную силу, а рассматриваем ее как небольшая часть конденсационного процесса. Поэтому она занимает подчиненное, вторичное положение, и не может быть «самостоятельной и универсальной». Отсюда, образование любых небесных объектов «не дается на откуп» гравитации. А рассматривается как простой конденсационный процесс, где почти все делается «руками» электромагнитных сил.
Теперь зададимся вопросом. Могут ли при таком подходе образоваться объекты похожие на черных дыр, такими экзотическими свойствами? Можно ответить сразу: нет. Ведь гравитация это просто падение в центр масс, в центр равновесия, и ничего более. Она не сила и насильно никого сжимать не будет.
Вот скажем, вещество сконденсировалось, и образовалось некое массивное тело. Допустим, звезда с массой примерно, 20_мс, (по общепринятому мнению, реальный кандидат в будущем в черные дыры). Теперь она будет стремиться к энергетическому балансу с окружающей средой. Если у нее высокая температура, и высокая внутренняя энергетика (нагрев от высокого давления, ядерные реакции и т.д.), то она будет излучать энергию. Тратя, внутреннюю энергию на излучение, она будет постепенно сжиматься.
Дальше, перед ней два возможных варианта развития: либо в какой – то момент, не выдержав, большую интенсивность внутренних ядерных реакции, звезда взрывается полностью, обогащая Вселенную тяжелыми элементами, осколками, метеоритами, пылью (это наиболее вероятностный вариант); либо, когда потухнет внутренний реактор, звезда постепенно будет остывать и сжиматься. Чем меньше будет разница в температуре с окружающей средой, тем меньше она будет излучать.
Рано или поздно наступить момент, когда ее температура выровниться со средой, и тогда она почти перестанет излучать. С прекращением излучения перестанет и сжиматься, так как она уже не будет терять внутреннюю энергию на излучение, и внутренняя энергия останется неизменной. Ее температура, ниже температуры среды никогда не опуститься, просто среда не даст этого сделать. Соответственно, говорит, что она будет сжиматься долго и упорно, и уйдет под некий горизонт (радиус Шварцшильда), не приходится. Тем более она совсем невидимой не станет. Да, такой объект трудно будет обнаружить, потому что его излучение будет близок к фоновому (энергетике окружающей среды). Да, если объект очень массивен его «потенциал» центра масс может оказаться чуть повыше, чем у других, но не сильно. Зато у него может оказаться довольно сильные (сверхсильные) электрические и магнитные поля. Но всеравно, никаких экзотических свойств, которыми наделяют различные теории черных дыр, у этого объекта не будет.
Поэтому можно сказать, что если даже массивная звезда не закончит свою жизнь взрывом, и дальше будет эволюционировать, то всеравно из нее никакой черной дыры не получится. Получится некий плотный, темный объект с сильными электромагнитными свойствами.

Одним словом, хотя и вышеприведенная формула "разрешает" образование черных дыр в природе, но закономерности самой природы, категорически не допускают образование таких объектов. По сему выходит, что в природе никаких черных дыр нет.
Получается, что вышеприведенная формула не отражает действительность, а является лишь некоей умозрительной, математической абстракцией, не имеющая никакого физического смысла.

Резюме. Таким образом, мы ныне живем внутри сверхгигантской системы (мегаоблака?), которая постепенно теряет свою внутреннюю энергию. Пока не совсем непонятно, то ли это следствие расширения, то ли излучение энергии куда-то.
Такое остывание на таком глобальном уровне все и диктует, все и "тащит". Это тот главный фактор, который приводит к масштабным конденсационным процессам внутри Вселенной, и способствует к сгущению и самоорганизацию вещества путем последовательной конденсации, и структурирует вещество в схожие структуры на самых различных, все увеличивающихся масштабах внутри Вселенной (атомы, молекулы, планеты, звезды, галактики и.д.). Этот процесс еще не завершен, он продолжается, и мы сейчас находимся только на определенном этапе.
Нам не грозит "тепловая смерть" как думали, и думают многие, а наоборот, идет потеря внутренней энергии Вселенной, и постепенное остывание Вселенной. Большинство закономерностей природы установленные на сегодняшний день говорят именно об этом:

а), последовательное сгущение вещества (конденсация), с образованием различных плотных тел на различных масштабных уровнях (атомы, молекулы, планеты, звезды и т.д.);
б), структурная организация вещества с постепенным укрупнением, усложнением, и вращением вокруг центра масс, принцип от простого к сложному (все это опять следствие постепенного падения температуры, последовательной конденсации и фазового перехода);
в), стремление систем к минимизации своего энергетического состояния (самопроизвольное принятие сферической формы - планеты, звезды и .т.д., это тоже следствие падения общей температуры, и стремления к равновесии).

Если мы бы жили не в остывающемся мире, а наоборот, в нагревающемся мире, то наши закономерности природы, наверное, были бы совсем иными. Давайте, позволим себе, немного пофантазировать.
Допустим, что наша Вселенная, кем-то, чем-то, подогревается. Вернее даже, пусть наша Вселенная находится в фазе сжатия, что более правдоподобно. Тогда, внутренняя энергия Вселенной стала бы повышаться, и температура внутри Вселенной стала бы расти (ныне ок. 3 К).
Сначала, большинство тел, не излучали бы энергию, а наоборот, ненасытно поглощали бы, превратившись в первое время в эдаких "черных дыр". Потом, по мере, достижения их температуры до некоторых критических значений, они начали бы плавиться и испаряться. Для нас это выглядело бы, как нечто вроде, "антигравитации". Все тела, большие и малые, отталкивались бы от друг друга, и рассеялись бы. В таком мире не существовала бы гравитации, доминировали бы процессы отталкивания.
На поверхности Земли, мы наблюдали бы довольно забавные картинки. Все тела самопроизвольно ускорялись, и улетели бы в космос. Их трудно было бы удержать на планете. Чтобы их удержать, пришлось бы их привязывать. Например, чтобы удержать ракету, чтобы она не улетела, пришлось бы затратить много энергии. Но она все "пыталась" бы самопроизвольно улететь. Еще труднее было бы, ее сажать. (Для простоты, попробуйте удержать молекулу воды с испаряющейся поверхности воды). Это навряд ли удастся.
Такая же картина наблюдалась бы в гигантских масштабах внутри Вселенной. Всюду царил бы разрушение и разлет: сперва распались бы сверхскопления галактик, затем скопления. Галактики начали бы распадаться на отдельные звезды (увеличение броуновского движения). Звезды и планеты в свою очередь - на молекулы и атомы. А те... Вообщем эволюция мира была бы направлена в обратном направлении, чем то, что наблюдаем сейчас.

Мы ныне наблюдаем как раз не разрушение, а самопроизвольную структурную организацию вещества на разных масштабах, от микромира - до Вселенной.
Например, на поверхности нашей планеты, все падает на землю, самопроизвольно ничего не улетает. "Горящие" небесные тела (звезды, квазары) интенсивно выделяют энергию, а не поглощают. Более того, на них периодически падает космическое вещество (аккреционные диски).
Все это говорит, что эволюция нашего мира на данном этапе идет по сценарию уменьшения внутренней энергии Вселенной и масштабной конденсации вещества с фазовым переходом. Что приводит к сгущению вещества и образованию плотных сферических тел, к усилению их взаимосвязи и самоорганизации в различные разномасштабные структуры: от микрочастиц до Вселенной.

Вообщем, получается, что на нынешнем этапе на небесах ничего сверхестественного не происходит. Те же процессы конденсации и фазового перехода вещества, с которыми мы на Земле сталкиваемcя чуть ли на каждом шагу. Кипятим воду, получаем пар, потом охладив получаем жидкость, охладив еще больше получаем лед (твердое вещество). Там происходит примерно то же, самое. Только с той лишь разницей, что, если при конденсации паров воды образуются капельки воды (или, град/лед), то при конденсации сложной смеси диффузного вещества (сотни веществ) на больших масштабах образуются планеты, звезды, квазары. И плюс еще, что эти процессы идут на очень больших, гигантских масштабах, и образуются гигантские тела (по сравнению с нами).
Тут, для нас, работает принцип относительности масштабов: они маленькие (молекулы, капли, град) - мы большие (гулливер в стране лилипутов), и наоборот, они большие (планеты, звезды, квазары) - мы маленькие (гулливер в стране Бробдингнег). Только и всего.

И еще. Здесь мы на Земле привыкли к трем агрегатным состояниям вещества: газообразное, жидкое и твердое. Наблюдаем изменение агрегатного состояния вещества в более узком диапазоне температур от силы от 230 К до 320 К. Можем искусственно создавать большие (10⁴ К) и сверхнизкие температуры (пр.1 К). И наблюдать поведение вещества в этом диапазоне температур.

Но в долгой эволюции Вселенной происходит изменение состояния материи в очень широком диапазоне изменения температур, примерно от 10³² К до 3 К. По сравнении с ними, наше три (или, четыре) агрегатные состояния вещества, это всего лишь небольшой кусочек, в каких состояниях может находится вещество. Всех возможных состояний вещества пока что мы не знаем.
Скажем, например, что за состояние вещества, при температуре 10¹² К? А, при 10⁹ К? А, при 10⁶ К? Сколько фазовых переходов прошло вещество, "с начала" Вселенной и до сегдняшнего дня, прежде чем дошло до нас в таком виде, каким мы наблюдаем его сейчас? В каких "обличьях" оно пребывало раньше? Ответов пока у нас нет.

Мы пока что, только, только начинаем осознавать, что вещество прошло множество (возможно, десятки) фазовых переходов. И видимо, и дальше будет. Исходя из таких соображений, я назвал последовательное превращение вещества, от электронов до скоплений галактик, последовательной конденсацией (метаконденсацией). Имея в виду, что каждый последующий уровень организации вещества образуется путем конденсации предыдущей (??? - микрочастицы - атомы - молекулы - планеты/звезды и т.д.). Главным "двигателем" такого целенаправленного процесса, и главной причиной всего этого является постепенное уменьшение внутренней энергии Вселенной. Которое, все и "тащит".

 Copyright ©  Anaksagor Kanz,    15 февраля  2003 г.    г.Уфа

ЛИТЕРАТУРА

И.Пригожин, И.Стингерс,              Порядок из Хаоса М.«Эдиториал УРСС», 2001

В.Ф.Дмитриева, В.Л.Прокофьев,   Основы физики    М.«Высшая школа», 2001  

И.Г.Власова,                                    Физика М.«Слово», 1998

Г.Я.Мякишев, А.З. Синяков,          Молекулярная физика  М.«Дрофа», 2001

О.О.Максименко,                            Химия М.«Слово», 2001

П. Девис,                                          Суперсила, М. «Мир», 1989

М. Клайн,                                         Математика-поиск истины, М. «Мир», 1988

И. Николсон,                                    Тяготение, черные дыры и Вселенная, «Мир»,1983

П.И.Бакулин, Э.В.Кононович, В.И.Мороз,   Курс общей астрономии, 1983

Так же использованы материалы сайтов: scientific.ru, astronet.ru

                                                                                               

 главная страница         вверх