Текст книги "Гипотезы и заблуждения, о которых должен знать современный человек"
Автор книги: Елена Трибис
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 25 страниц)
Падающие звезды
Загадочные небесные светила издавна привлекали внимание человека. Суеверные люди считали, что падающие звезды спускаются с небес, чтобы вдохнуть души в новорожденных детей. Когда на земле кто-нибудь умирает, с неба скатывается звезда, оставляя в темноте светящийся след. Если увидишь над своей головой падающую звезду – загадай желание, и ты будешь счастлив целый год. Эти и еще бесчисленное множество примет, мифов и преданий рождали падающие звезды. Такая ассоциация между звездами и человеческими душами разрослась в поверье, широко распространившееся по всей Европе, Америке и по всему миру, вплоть до Китая и Австралии.
В легендах о рождении ирландских Святых рассказывается, что матери Святого снится, будто искра от падающей звезды попадает ей в рот. Это душа, вселяющаяся в новорожденного ребенка. Североамериканские индейцы манданы воображали, что звезды – это умершие люди, и, когда женщина ложится в супружескую постель, с неба спускается звезда и, входя в нее, зачинает ребенка. У племени маори существовало поверье, что после смерти душа покидает тело и переходит в нижний мир в форме падающей звезды.
Лоло, коренные жители Западного Китая, верили, что у каждого человека есть своя звезда в небесах. Поэтому больной человек жертвовал своей звезде вино. Когда же кто-нибудь умирал, в крыше его дома проделывали отверстие и молились звезде покойного, чтобы она спустилась к мертвому телу и сошла вместе с ним в могилу. Считалось, что без этих молитв падающая звезда может принести много вреда живым. Жители Бретани, Трансильвании, Богемии, Абруцийских Аппенин и Романьи верили, что у каждого человека есть своя звезда, которая после его смерти падает на землю.
Согласно китайскому поверью, у каждого человека на Земле есть своя звезда, которая влияет на его судьбу
В Бельгии и некоторых районах Франции было широко распространено поверье, что метеор – это душа некрещеного младенца или человека, умершего без отпущения грехов. Существует также множество легенд, в которых звезды предстают злыми духами, свергнутыми с небес. Эти легенды распространены среди эстонцев и почти у всех мусульманских народов. Мексиканские тарахумары считают, что падающая звезда – это мертвый колдун, который приходит отомстить человеку, навредившему ему.
Да и в настоящее время некоторые люди уверены в том, что, когда звездочка скатилась по небу, оставляя за собой светлый след, закатилась чья-то жизнь. Это, конечно же, является заблуждением, основанным на суевериях. Если бы это было так, то в дни больших сражений, когда тысячи людей расстаются с жизнью, в небе шел бы целый дождь из падающих звезд. А если бы это действительно падали звезды, то на небосклоне давным-давно не осталось бы ни единой звезды, ведь даже самый зоркий человеческий глаз способен насчитать на небосклоне не более 3000 звезд, а каждый день в мире умирает гораздо больше людей.
Чтобы развеять миф о том, что падающие звезды как-то связаны с душами людей, нужно сначала разобраться в природе этого явления. За всю историю человечества строилось множество догадок и предположений о том, что же представляют собой падающие звезды. Но уже более 100 лет точно известно, что это лишь мелкие камни (некоторые из них могут быть размером с зернышко), которые влетают в земную атмосферу из межпланетного пространства. Эти мелкие камни, или метеоры, движутся с огромной скоростью, а в атмосфере сгорают, обращаясь в раскаленный пар.
Мысли по поводу природы метеоров высказывались много веков назад. Еще в IV в. до н. э. Аристотель назвал их земными испарениями, ничем, впрочем, не подтвердив свое предположение. На протяжении веков самая прогрессивная часть человечества придерживалась этого мнения, и никому почему-то не приходило в голову проверить эту гипотезу. Лишь в 1798 г. немецкие студенты Брандес и Бенценберг решить определить расстояние до метеоров, надеясь, что таким образом станет понятнее, из чего состоят эти космические тела.
Путем сложных расчетов было установлено, что путь метеора над Землей пролегает на высоте около 100 км, начало этого пути находится гораздо выше, а точка исчезновения – ниже.
О том, что метеоры имеют неземное происхождение, догадались на основе подсчета их скорости. Их путь в атмосфере Земли имеет протяженность 30–40 км, а преодолевают они его за 1 с или даже еще быстрее. Скорость в несколько десятков километров в секунду может развить только космическое тело, которое вторгается в атмосферу нашей планеты извне. Окончательно в этом убедили множественные наблюдения падающих звезд.
То, что метеоры приходят к нам из межпланетного пространства, что они не связаны с Землей и не участвуют в ее вращении, подтверждено рядом исследований. Еще в 1883 г. во время звездного дождя было зафиксировано, что практически все многочисленные метеоры вылетали из одного и того же созвездия – созвездия Льва. Причем метеоры появлялись из одного направления в любое время суток – и вечером, и утром, и днем. Это доказывало, что отрезок неба, откуда являлись метеоры, участвовал в кажущемся движении неба, вызываемом суточным вращением Земли. Получается, что Земля поворачивается как по отношению к звездам, так и по отношению к потоку метеоров, что указывает на их внеземное происхождение.
Мелкие камни, состоящие из межзвездного вещества, движутся в пределах Солнечной системы в самых разнообразных направлениях. Попадая в зону притяжения Земли, под действием сопротивления атмосферы они накаляются и, излучая яркий свет, «растворяются» в воздухе. Эти мелкие камешки, которые, должно быть, миллиарды лет блуждали в космосе и оставались целыми, в земной атмосфере живут очень короткое время.
Когда метеоры очень мелкие, они сгорают без остатка, а вот крупные называют болидами. Это уже не падающие звезды, а настоящие летящие огненные шары, ясно различимые даже в солнечный день. Крупные камни, которые не успели полностью сгореть во время своего блистательного полета через атмосферу, достигают земли. Эти камни, именуемые метеоритами, могут быть разных размеров, начиная от песчинки и заканчивая камнями размером с дом.
Замечено, что мелкие камешки часто несутся в пространстве целыми роями, тогда как крупные небесные тела движутся большей частью в одиночестве. Этим и можно объяснить, что звездные дожди, наблюдаемые время от времени, вовсе не сопровождаются участившимися случаями падения метеоров.
Такие необычные явления, как звездные дожди (и даже ливни!), отмечались в истории Земли не единожды. Первое научное описание такой звездный дождь получил в ноябре 1799 г. Но самым примечательным явлением был звездный дождь 12 ноября 1833 г., который наблюдался ночью практически на всей территории Земли. Падение звезд в ту ночь можно было сравнить разве что с обильным снегопадом; один наблюдатель мог заметить в течение секунды до 20 метеоров. В безлунную ночь, когда нет метеорного дождя, рассматривая один и тот же участок неба, можно заметить около 10 падающих звезд. В ноябрьскую ночь 1833 г. вместо 10 можно было насчитать 70 000 метеоров; получается, что в эту ночь в атмосфере нашей планеты сгорело более 100 млрд метеоров.
Сколько же подобных камней проносится мимо земли, не попадая в атмосферу нашей планеты? Этого точно сказать нельзя, т. к. в космическом пространстве они не светятся, а потому остаются практически невидимыми. Но, конечно же, число небесных камней, проносящихся мимо Земли, во много раз больше количества метеоров, попавших в поле притяжения нашей планеты.
Последний крупный метеорный дождь был зафиксирован 9 октября 1933 г., тогда каждую минуту появлялось более 350 метеоров, причем все они летели из созвездия Дракона. Впрочем, метеоры эти были неяркие и с вечера видны были только в ночном небе Европы.
Звездный дождь ноября 1833 г. выглядел поистине впечатляюще (по рисунку очевидца)
Усиленное падение метеоров, которое все же нельзя назвать звездным дождем, отмечается в определенные дни года. Так, например, большое количество падающих звезд на ночном небе можно увидеть в период с 9 по 14 августа, причем большинство метеоров появляется из созвездия Персея. 19–22 апреля большое количество метеоров приходят к нам из созвездия Лиры, а 9—12 декабря – из созвездия Близнецов.
Примечательно, что на Землю каждые 33 года выпадают метеорные дожди из созвездия Льва. Эти метеоры, названные Леонидами, фиксировались и в давние времена нашими предками. Упоминания об этих звездных дождях обнаружены в арабских летописях, датируемых 902 г. Японские звездочеты отмечали обильное падение звезд в ноябре 867, 1002, 1035 гг. Напуганные столь точной периодичностью, японские императоры поспешили объявить амнистию заключенных, усмотрев в этом ужасающем повторении божественное провидение.
Заблуждения из области точных наук
Ядро Земли – твердое
Активное изучение структуры вещества Земли началось лишь с развитием геофизических методов исследования, в т. ч. и сейсмологического, суть которого заключается в изучении изменения скоростей распространения упругих колебаний или сейсмических волн в различных по структуре средах. Издавна было известно, что звуковая волна гораздо быстрее распространяется по плотным средствам, чем по воздуху, именно поэтому, приложив ухо к земле, можно было гораздо раньше услышать топот скачущей лошади. Этим же свойством обладают и сейсмические волны.
Недоступная для непосредственного анализа толща Земли (напомним, что даже самая глубокая скважина позволяет исследовать лишь тонкий слой коры) стала приоткрывать свои тайны только в XX в. Впервые регистрировать изменения скорости распространения колебаний стали сейсмологи во время землетрясений.
Так, хорватский исследователь Андрей Мохоровичич обнаружил, что на глубине порядка 50 км происходит резкое изменение скорости распространения сейсмических волн. Другие сейсмологи зарегистрировали аналогичные изменения во всех частях света. Полученные данные проанализировали и пришли к выводу, что Земля имеет неоднородную структуру и на глубине 50–55 км проходит граница между двумя ее слоями – корой и мантией (названная затем границей Мохоровичича).
Однако ждать землетрясений, вызываемых разного рода катаклизмами и войнами, чтобы провести исследования глубинных недр, было неудобно, поэтому со временем стали «пропускать» через землю искусственно созданные упругие колебания; предела распространения сейсмических волн практически не было, поэтому стало возможным суждение (правда, косвенное) о детальном строении нашей планеты. Упругая волна, пройдя через слои Земли, поменяв свою скорость распространения, возвращается в место наблюдения и фиксируется высокочувствительным сейсмографом.
С открытием экспериментальной возможности «пропускания» через Землю сейсмических волн появились десятки аналогичных исследований по всему миру. Спустя 5 лет с момента обнаружения «Мохи» американский геофизик Бено Гутенберг обнаружил увеличение скорости распространения сейсмических волн на глубине 2900 км. Новое открытие свидетельствовало о том, что в центре Земли под гигантским давлением находится вещество, плотность которого значительно меньше мантийной.
Более того, поперечные волны (особая разновидность волн, которые характеризуются колебаниями частиц среды, перпендикулярными к направлению распространения самой волны) на этом уровне полностью гасились, что в принципе возможно только при распространении колебаний в жидкости. Новое открытие было невероятным – в толще Земли находится жидкое ядро!
При дальнейшем исследовании оказалось, что и само ядро имеет неоднородную структуру, поскольку часть продольных волн (более быстро распространяющихся и не гасимых жидкостью, для которых характерно колебание частиц среды по направлению распространения волны) при прохождении ядра изменяет направление и увеличивает скорость прохождения.
Только через 15 лет было дано убедительное объяснение этому парадоксальному на первый взгляд факту. Датский сейсмолог Инга Леман предположила, что в жидком ядре находится еще одно – твердое, причем плотность его значительно превышает мантийную. Та часть волн, которая при своем распространении «пересекает» внутреннее твердое ядро, по логике вещей должна увеличивать скорость и отклоняться.
Так схематично можно представить глубинное строение нашей планеты
Дальнейшие геофизические исследования показали, что ядро обладает исключительно высокой электропроводностью, что свидетельствует либо о его металлизированном, либо плазменном состоянии. Каков же химический состав ядра Земли? Большинство ученых со времен Ньютона придерживались мнения, что ядро минимум наполовину должно состоять из железа.
Основой подобного убеждения были расчеты геохимиков, показавшие, что земля на треть состоит из железа, плотность же коры вдвое меньше плотности самой Земли, следовательно, как раз ядро могло восполнить образовавшийся в расчетах дефицит. Кроме того, все небесные тела, найденные учеными, имели преимущественно «железное» строение, а по мере увеличения глубины залегания пород в их структуре увеличивался процент содержания железа.
Приблизительно до 1960-х гг. научные споры не подвергали сомнению предположение Ньютона, лишь состав «примесей» в ядре не был, по мнению исследователей, однозначным. Никель, присутствовавший в веществе метеоритов, составил бы гораздо большую плотность ядра, нежели это высчитали сейсмологи. Вероятнее всего, это более легкий элемент, например сера или кремний, но не было способа доказать это.
В Институте физики высоких давлений АН СССР в 1963 г. был искусственно создан кварц, плотность которого была в 2 раза больше обычного. В структуре кристалла этого минерала атом кремния был окружен не 4, а 6 атомами кислорода. Давление, при котором был получен удивительный минерал, составляло 145 тыс. атм, что равно давлению на значительных глубинах мантийной оболочки. Значит, в недрах Земли под воздействием гигантских давлений и температур из силикатных горных пород (самых распространенных на нашей планете) могли появиться минералы, образованные оксидом кремния в значительно уплотненном варианте.
Итак, появилась идея, что ядро Земли – это скопление металлизированных уплотненных силикатов. Однако подобное строение исключало возможность перемещения мантийного вещества через всю толщу планеты и, следовательно, выхода магмы на поверхность, дрейфа континентов и пр.
Отечественный геофизик Сорохтин высказал совершенно иное предположение: основные элементы ядра Земли – это все-таки железо и кислород! Рассуждения его сводились к следующему. Если взять за основу силикатное строение мантийного вещества, то оно должно быть равномерным и утрамбованным, а не расслоенным. В таком случае все однотипные изверженные горные породы должны иметь одинаковый состав, чего нет в реальности. В более древних породах больше железа и немного меньше магния и кремния. Возникает вопрос: куда же делось недостающее железо? Самым вероятным, по мнению Сорохтина, было опущение железа к центру Земли, к ядру. Экспериментальные поиски «парного» железу элемента привели к нахождению кислорода. Железо в условиях высокого давления и температуры перестраивало свои электронные оболочки таким образом, что становилось одновалентным; для удержания в соединении атома кислорода нужны два атома одновалентного железа, полученный же оксид имеет как раз ту плотность, которая соответствовала плотности ядра по данным сейсмологов.
Теоретические рассуждения подтверждали правомерность существования этого предположения. В недрах Земли происходит образование уплотненных оксидов; на нижней границе мантии эти оксиды, в частности содержащие железо, плавятся, формируя жидкое наружное ядро с экспериментально определенной плотностью.
В ходе перегруппировки электронов на электронных орбиталях и появления оксидов с большей плотностью происходит высвобождение свободного кислорода, который начинает подниматься к поверхности, «встречается» с атомами железа и в составе вновь образовавшихся оксидов спускается до внешнего ядра. В ходе подобных миграций изменяется химическая активность железа, при давлениях и температуре внутреннего ядра оно перестает вступать в реакции с кислородом, выделяясь в чистом виде.
Подобная концепция очень убедительно объясняет наличие в центре Земли жидкого внешнего и твердого внутреннего ядер. Однако в настоящее время наукой не могут быть объективно доказаны или опровергнуты существующие представления о строении глубинных недр планеты.
Пределом скорости является скорость света
В 1905–1915 гг. великий ученый А. Эйнштейн разработал теорию относительности, которая легла в основу всей современной физики. Наши представления о расширяющейся Вселенной, искривленном четырехмерном пространстве-времени, о «черных дырах» и многих других больших и малых явлениях природы основаны на теории относительности. Учение Эйнштейна опирается на несколько постулатов, т. е. своеобразных физических аксиом.
Одной из таких физических аксиом является положение о предельности распространения взаимодействий в природе. Еще в XIX столетии физики пришли к заключению, что взаимодействие между любыми телами передается в мировом пространстве не мгновенно, но с конечной скоростью. Эйнштейн назвал максимальной скоростью распространения взаимодействия в природе скорость движения электромагнитных волн.
Эту скорость имеют радиоволны, космические лучи, многие другие виды излучения, а также обычный видимый свет. Оттого пороговую скорость назвали просто скоростью света. Она приближенно равна 300 000 км/с. Согласно выводам Эйнштейна, если какому-то телу или лучу и удастся развить скорость, равную световой, то превысить ее уже не получится. Это положение оказалось неожиданным для сторонников существования контактов с инопланетными цивилизациями. Звезды удалены друг от друга на многие миллиарды километров, а также на большие расстояния, которые не случайно называются астрономическими.
Эти расстояния самим астрономам удобнее измерять не в числах-великанах, а с помощью особых единиц, например светового года. Это не срок времени, а линейное расстояние, преодолеваемое лучом света за год. Нетрудно подсчитать, что при скорости 300 000 км/с луч за 365 дней пролетит около 9,46 на 10 12км. Расстояния до ближайших к нам звезд равны 4—20 св. годам. От самых далеких светил нашей Галактики луч идет десятки тысяч лет, а от других галактик доходит до Земли лишь за миллионы и даже миллиарды лет.
Таковы космические расстояния, которые человеку не преодолеть с помощью ракет. Даже радиоволны не помогут нам наладить связь с внеземными расами, поскольку передача информации, затянувшаяся на миллионы лет, лишена всякого смысла. Получается, что теория относительности лежит на пути межзвездного странника непреодолимым препятствием. Световой предел является одновременно скоростным барьером.
Многие известные ученые-физики не соглашаются с Эйнштейном и предлагают теории, альтернативные его релятивистскому учению. Известны и попытки создания на основе таких теорий неких технических устройств. Начиная с 2000 г. в США под руководством Центра оборонных исследований ведутся работы по освоению технологий передачи информации со сверхсветовыми скоростями. В этом фантастическом проекте задействованы более 20 университетов страны и несколько секретных агентств.
Идея передавать важную военную информацию на столь высокой скорости представляется правительству США довольно интересной. Такая информация поступает от источника не только за рекордно короткие сроки, но еще и не может быть перехвачена. Причем определить местоположение источника сигнала, равно как и приемника, у вражеской разведки нет ни малейшей возможности. Это просто нереально.
Но и сверхсветовые скорости тоже нереальны с точки зрения современной физики, опирающейся на теорию относительности. Военные не случайно решили пойти против науки, на то имелось несколько весомых причин. Во-первых, световой барьер порядком наскучил многим знаменитым физикам, прославившимся значительными открытиями. Эти физики, не отбрасывая ценных идей релятивизма, все же признают существование сверхсветовых скоростей.
Оппоненты теории Эйнштейна исходят из элементарного факта, знакомого всем по школьным учебникам. Фотон (частица, слагающая световой луч) не обладает массой покоя. Но в таком случае скорость движения этой частицы не должна чем-либо ограничиваться, что подтверждается некоторыми уравнениями квантовой теории электромагнитного поля. Любопытные умозаключения противников Эйнштейна привели американского физика Г. Эверитта к идее постройки сверхсветовых средств связи и компьютеров, обрабатывающих информацию со сверхсветовой скоростью.
Благодаря этой идее Пентагон и прочие организации стали заниматься проектами по разработке принципиально новых технологий, с рассказа о которых начался этот раздел. Исследователи рассчитывают на успех и еще по одной причине. За год до того (в 1999 г.) бельгийским ученым В. ден Бреком были проведены вычисления, доказывающие возможность тела двигаться практически с бесконечной скоростью.
В свое время мексиканский математик М. Алькубьер доказал (впрочем, не вполне убедительно, по мнению авторитетных специалистов) возможность пространства сворачиваться. Оно ведь искривляется под действием отрицательной энергии гравитации черных дыр. Брек полагает, что если космический корабль, затратив некоторую энергию (видимо, сравнимую с энергией черной дыры), свернет вокруг себя часть космического пространства в виде пузыря, то этот пузырь сможет перенести космонавтов в любую точку Вселенной почти мгновенно.
В окрестностях черной дыры мировое пространство имеет искривление
Единственная неприятность физического плана, которую доставит такой перелет, заключается в том, что он не оставляет места для проявления знаменитого парадокса близнецов. Все мы знаем, что космонавт, возвращающийся на Землю после межзвездного путешествия, застает на ней своих родственников постаревшими, хотя сам остался молодым. В случае с полетом на бесконечно большой скорости этого никогда не произойдет. Космонавты и жители Земли будут стариться абсолютно одинаково.
Внезапный интерес к сверхсветовым скоростям не случаен. Эйнштейна критиковали и задолго до этого, но всерьез к возможности сверхсветового перемещения относились очень немногие. Положение вещей изменилось после неожиданного астрономического открытия, имевшего место в конце 1997 г. Тогда группа английских астрономов обнаружила на расстоянии нескольких десятков тысяч световых лет в Млечном пути объект, напоминающий по своим свойствам черную дыру. Примечательным в этой гипотетической дыре оказалось то, что она взорвалась.
Черные дыры, как известно, активно поглощают из мирового пространства вещество и излучение, непрерывно разогреваясь при этом. Как только температура дыры превысит некую критическую отметку, из недр черной дыры вырывается такой мощный поток излучения, что она взрывается. Взрыв средней черной дыры эквивалентен взрыву водородной бомбы в 1 000 000 Мт!
Ученые замерили скорость потоков излучения, разлетающегося от места космической катастрофы, открытой ими в 1997 г. Оказалось, что выброшенная материя разлетается со скоростью, почти вдвое превосходящей световую. Чем объяснить загадочное явление, астрономы не знают и сейчас. Хотя не исключено, что на самом деле ученые неверно замерили скорость излучения, что случалось неоднократно. Либо астрономы не ошиблись, но просто столкнулись с оптической иллюзией.
Подобная иллюзия уже известна науке. С 1977 по 1980 гг. астрономы наблюдали разлетание двух частей сверхдальнего объекта под номером 3C273. За это время расстояние между ними составило порядка 25 св. лет, или 236 500 млрд км. Однако это физически невозможно, поскольку за 1 год свет в состоянии преодолеть расстояние, равное всего лишь 9460 млрд км. Оно как раз и называется световым годом. Получается, что объекты разлетались со скоростью, в 25 раз превосходящей световую!
Ученые не сразу поняли, в чем заключалась их ошибка. Дело в том, что оба объекта двигались под некоторым углом по отношению друг к другу. В результате от одного из них свет приходил с трехлетним запозданием. Ученые наблюдали запоздавший световой сигнал, который наложился на исходный и показал заключительные 3 года разлетания, выдав их за 25 лет.
Точку в споре о световом пределе ставить пока рано. До сих пор ученые не открыли ничего, что действительно бы противоречило теории относительности Эйнштейна. Вероятно, загадка излучения новооткрытой черной дыры, если это действительно черная дыра, будет вскоре разгадана, и очередная сенсация окажется загубленной, похоронив одновременно фантастические планы Пентагона.
