Текст книги "Тайны пространства и времени"
Автор книги: Виктор Комаров
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 37 страниц)
Одной из самых впечатляющих страниц истории Земли является знаменитое библейское сказание о Всемирном потопе, произошедшем в глубокой древности. Реальность этого события подтверждается не только религиозной литературой, но и многочисленными мифологическими источниками, преданиями различных народов мира а также данными научных археологических исследований. Что же касается давности этого события, то долгое время считалось, что оно произошло около 12 тысяч лет назад. А недавно американские исследователи заявили о том, что по имеющимся у них данным Всемирный потоп произошел 7,5 тысячи лет назад. Заметим, правда, что по мнению некоторых других специалистов, похожие катаклизмы в истории Земли происходили не один раз!
Так американские ученые из Колумбийского университета, проводившие геологические исследования в районе Черного моря, пришли к заключению, что оно образовалось около 7,5 тысячи лет назад в результате катастрофического наводнения. Причем образовалось буквально за несколько часов на месте большого пресного озера, которое было отделено от Мирового океана естественной перемычкой, расположенной на месте современного пролива Босфор. Затем перемычка рухнула под чудовищным давлением Мирового океана, уровень которого значительно повысился в результате таяния ледников, и соленые воды устремились в озеро. Из-за этого погибли все живые организмы, обитавшие в пресной воде.
Еще более точные сведения были получены об этой экологической катастрофе известным исследователем Робертом Баллардом. С помощью специальной аппаратуры он обнаружил на дне Черного моря на глубине около 180 метров следы древней береговой линии. Проведенный им анализ образцов, поднятых со дна, показал, что около 7,5 тысячи лет назад здесь очень быстро исчезли пресноводные моллюски, до того обитавшие в озере, а уже 6,9 тысячи лет назад в изобилии появились их морские собратья.
Ученые предполагают, что подобная экологическая катастрофа (когда озеро стремительно вышло из берегов и затопило окрестности) должна была привести к большому числу человеческих жертв и к гибели многих видов животных, обитавших в этом регионе.
По мнению американских ученых, эта катастрофа явилась одним из тех реальных исторических событий, которые затем легли в основу библейского сказания о Всемирном потопе.
Согласно библейскому источнику, самому потопу предшествовал непрерывный дождь, который лил «как из ведра» на протяжении 40 дней и ночей. Возникают совершенно закономерные вопросы: откуда взялись в атмосфере такие огромные массы воды и каким образом они сохранялись на протяжении столь длительного времени? Поскольку понимание возможного правдоподобного механизма такого процесса отсутствовало, то у многих исследователей возникло вполне естественное недоверие и к самому факту Великого потопа. Впрочем, стоит заметить, что катастрофические ливневые явления также наблюдались на Земле и притом в сравнительно недавнем прошлом. Так, в 1600 году в начале так называемого Годуновского лихолетья, дожди шли непрерывно начиная с 23 мая по 16 августа, то есть на протяжении 70 суток! И хотя на территории государства Московского это катастрофических наводнений не вызвало, погиб на корню весь урожай, что привело к повсеместному голоду. Об этих событиях можно прочитать в «Истории Государства Российского» Н.М. Карамзина. Уделил им внимание и А.С. Пушкин в своем «Борисе Годунове». В одном из монологов царь Борис сетует на то, что когда он отворил голодающим житницы, народ этого не оценил. «Я отворил им житницы, – восклицает Борис, – они ж меня за это проклинали…»
В последние десятилетия накопилось довольно много данных, свидетельствующих о том, что формирование погодных явлений – процесс значительно более сложный и многоплановый, чем это представлялось ранее.
В 1982 году в процессе статистической обработки большого числа карт погоды за период в несколько лет был выявлен циклонический бароцентр, расположенный в западной части Монголии. Несмотря на то, что этот бароцентр находится в области внутриконтинентального среднегорного массива, каменистой безводной пустыни, до предела иссушенной южным летним солнцем, образующиеся в этом районе циклоны ежегодно несут с собой на северо-восток на расстояние до 1000 километров и «сбрасывают» там многие кубические километры воды, вызывая периодические наводнения разной силы!
Бытующее в современной официальной метеорологии представление о том, что Монгольский циклон подпитывается «затоками» морского влажного воздуха, поступающего со стороны Китая, не выдерживает никакой критики. Дело в том, что южные фланги Монгольского бароцентра полностью блокированы безводными пустынями Северного Китая – Такла-Макан, Гоби и другими… Особенно удивительным стало катастрофическое наводнение, произошедшее в августе 1998 года в Бурятии и Читинской области. В этот период район наводнения был полностью изолирован от водообильных Приморья и Тихого океана поясом небывало сильной засухи и лесных пожаров, охвативших Амурскую область и Хабаровский край.
Параллельно с этими исследованиями на протяжении многих лет специалисты изучали внутреннее строение Земли и происходящие в ее недрах физические процессы и в итоге получили совершенно неожиданные результаты.
На протяжении длительного времени наша планета, прежде всего земная кора, представлялась геологам и геофизикам «безответной» каменной «твердью». Но Земля оказалась предельно энергонасыщенной, геодинамически активной и высокоорганизованной системой, способной время от времени «сбрасывать» накопившиеся излишки энергии. Эти выводы были сделаны в результате изучения поступающего из земных недр газа гелия. Впервые мысль о целесообразности изучения гелия как носителя информации о явлениях, протекающих в недрах нашей планеты, была высказана академиком В. И. Вернадским и окончательно сформулирована им в его докладе «О газовом дыхании Земли» в 1912 году. А в 1949 году «гелиевый метод» был успешно применен в Советском Союзе для поиска урановых месторождений в связи с необходимостью развития атомной промышленности. Дело в том, что при самопроизвольном распаде урана и других радиоактивных элементов испускаются так называемые альфа-частицы, это и есть ядра атомов гелия.
Гелиевая разведка Земли принесла и ряд других весьма интересных результатов. Выяснилось, в частности, что обитатели Земли живут в одном из двух «геофизических режимов», которые с полным правом можно назвать «штилем» и «бурями». И если «штиль» – это полная тишина и спокойствие, то одним из самых характерных признаков геофизических «бурь» являются своеобразные «сейсмогравитационные взрывы». Исследования показывают, что именно такие «взрывы» могут приводить к различным технологическим авариям и катастрофам. И не только к разрушению наземных сооружений и объектов, но и оказавшихся в соответствующий момент в опасной зоне самолетов.
Последнее обстоятельство является прямым свидетельством того, что существует определенная связь между внутренней активностью Земли и физическими явлениями в атмосфере. В том числе с образованием циклонов, антициклонов и разного рода вихрей. Типичный пример – бароцентр, расположенный в западной части Монголии в средней части Хонгайского хребта (в переводе на русский язык название хребта означает – «высокий, расколотый, с крутыми склонами») у истоков реки Бойдраг-Гол (означает – неисчерпаемой глубины источник). Сами имена этих географических объектов говорят о геологической неустойчивости этого района. И, действительно, на севере этого структурного узла расположена группа потухших древних вулканов, а на юге – эпицентр современных катастрофических землетрясений. Об их силе свидетельствует тот факт, что во время последнего из них в 1977 году горизонтальное смещение почвы в районе одного из разломов составило около 300 метров! Исходя из этого ученые пытаются решить проблему насыщения влагой циклонов, зарождающихся в засушливых районах, а также проблему содержания воды в атмосфере вообще. Но в ходе исследований они получили совершенно неожиданные результаты.
20 декабря 1999 года в Московском Отделении Русского Географического Общества ведущий специалист Росгидромета Р.Ф. Бурлуцкий, выступая с докладом, познакомил присутствующих со статистическими данными Центра Мировой Погоды и сделанными на их основе выводами. Оказалось, что традиционная общепризнанная схема «круговорота воды в природе», с которой школьников знакомят уже в самых первых классах, в действительности «не работает». Согласно этой схеме, огромные массы воды, испаряясь с поверхности морей и океанов, занимающей около 2/3 общей площади поверхности земного геоида, поступив в атмосферу, затем переносятся воздушными потоками и течениями на континенты, сбрасываются там в виде разного рода осадков и, поступив в реки, вновь сливаются в океан.
Однако результаты исследований, о которых идет речь, показали, что «обычным» путем в атмосфере формируется только некий «средний» слой воды, который можно назвать «фоновым» и который в любом месте земной поверхности (если эту воду собрать) составит слой толщиной 25 миллиметров. Но самое главное заключается в том, что эта «фоновая» вода из атмосферы на поверхность Земли практически не выпадает! Более того, как показывают соответствующие расчеты, земная атмосфера без внешних энергетических воздействий представляет собой абсолютно устойчивую систему, из которой даже при 100% влажности и температурах порядка плюс-минус 20 градусов Цельсия не выделяется ни одной капли воды!
Откуда же в таком случае берутся дожди, снегопады и в особенности катастрофические ливни?
Оказалось, что в воздушной оболочке планеты время от времени как над океанами, так и над континентами каким-то образом возникают «барические центры» – те районы Земли, где циклоны и антициклоны формируются наиболее часто. Так что общая картина тропосферных процессов, ответственных за состояние погоды, представляется довольно ясной и понятной. Именно на основе этой картины и составляются конкретные, в том числе долгосрочные прогнозы погоды.
Однако метеопрогнозы время от времени оказываются ошибочными. Время от времени возникают непредвиденные погодные аномалии, казалось бы, с перемещением атмосферных вихрей никак непосредственно не связанные! С другой стороны, на основании тех данных, которые регистрируются существующими стандартными метеостанциями, не всегда удается своевременно предсказать зарождение новых циклонов и антициклонов, тем более таких скоротечных вихрей как торнадо и смерчи! То же самое относится и к некоторым другим погодным явлениям, которые оказываются совершенно неожиданными, «аномальными», то есть не имеющими, на первый взгляд, привычных физических причин.
Так, например, в конце февраля 2000 года в центральной части европейской территории России несколько суток стояла стабильная погода: днем температура около минус 10-12 градусов Цельсия, а в ночное время – до минус 18-20 градусов. И вдруг, совершенно неожиданно, независимо от прохождения очередного атлантического циклона, в Москве в течение буквально нескольких часов температура повысилась до плюс 3-4 градусов Цельсия.
Стоит заметить, что именно «аномалии», с точки зрения физики, представляют собой наибольший интерес, поскольку они являются отражением еще неизвестных науке процессов и явлений.
Хотелось бы особо подчеркнуть, что когда речь идет о «пространстве» и «времени» как формах существования материи, то немаловажное значение приобретают и физические процессы, происходящие в пространстве и времени, и взаимосвязи, которые между ними существуют. При этом особый интерес представляют процессы, которые обычно относят к разряду геофизических явлений, поскольку от них зависит существование человечества на Земле. В свою очередь, эти явления, по крайней мере чисто внешне, разделяют на «геодинамические» – связанные с активными процессами, протекающими в недрах нашей планеты, и – «атмосферные» – происходящие в ее воздушной оболочке. Зависимость человечества на всех стадиях развития земной цивилизации от подобных явлений общеизвестна, тем более что они нередко приобретали разрушительный, катастрофический характер. Люди страдали как от землетрясений и вулканических извержений, так и от ливней, наводнений, ураганов, тайфунов, шквалов, смерчей и других явлений, развертывающихся в нижних слоях атмосферы, так называемой тропосфере, и обычно именуемых «погодой».
Как известно, «архитектором» погоды всегда считалась так называемая атмосферная циркуляция, то есть возникновение и перемещение атмосферных вихрей – циклонов и антициклонов, несущих с собой либо пасмурную, дождливую погоду с пониженным атмосферным давлением, либо ясную и устойчивую.
Длительное время метеорологи считали, что образование этих вихрей связано главным образом с деятельностью Солнца, по-разному нагревающему твердую и водную поверхности планеты (так называемую подстилающую поверхность), в зависимости от ее местных особенностей и характера. Метеорологам были хорошо известны так называемые локальные ячейки, в которых и происходит основная циркуляция воды. Именно эти «ячейки» являются источниками всех осадков, в том числе ливневых и катастрофических!
Таким образом, в обычное время над нашими головами сохраняется двадцатипятимиллиметровый слой «фоновой» воды. Но в том случае, если развиваются «аномальные» процессы, может выпадать до 100 и более миллиметров осадков! После чего в атмосфере остается все тот же «фоновый» слой толщиной в 25 миллиметров!
Возникает вопрос: откуда эти огромные массы воды берутся и куда они затем исчезают? Специалисты утверждают, например, что в период муссонных дождей в Индии выпадает колоссальное количество осадков. Но когда этот период заканчивается, вода необъяснимо быстро исчезает и все высыхает! Возможно, какая-то ее часть пополняет запасы подземных вод или сливается в океан, но это вряд ли может объяснить процесс столь быстрого, практически полного высыхания!
Обратимся к физике. Одним из величайших достижений этой науки в XX веке явилось открытие А. Эйнштейном так называемого принципа эквивалентности массы и энергии. В соответствии с этим принципом, полное количество энергии, содержащейся в некоторой массе вещества, равно произведению величины этой массы на квадрат скорости света.
Но если общая энергия какого-либо объекта пропорциональна его массе, то из этого следует, что расход энергии должен быть связан с уменьшением массы этого объекта. Как показывают расчеты, при остывании одной тонны воды от 100 градусов до 0 градусов Цельсия ее масса действительно уменьшается на 0,0000047 миллиграмма… С другой стороны, любой расход энергии должен быть связан с уменьшением массы. Подсчеты показывают, что каждая калория энергии соответствует массе 0,000000000000046 грамма. В частности, Солнце ежесекундно излучает энергию, равную 88*1021 калорий. Этому соответствует ежесекундная потеря массы, равная примерно 4 000 000 тонн!
Аналогичные явления наблюдаются и при химических реакциях, которые протекают с выделением тепла. Так, при соединении 2 граммов водорода с 16 граммами кислорода, в результате чего образуется вода, выделяется 68 тысяч калорий энергии. Благодаря этому масса образовавшейся воды оказывается меньше суммы масс вступающих в реакцию веществ на три миллиардные доли грамма.
Подобный же «дефект массы» возникает и при термоядерных реакциях, то есть при реакциях синтеза более тяжелых элементов из более легких. Полная масса частиц, вступивших в такую реакцию, оказывается меньше суммы масс частиц, которые в результате этой реакции образуются. И чем такой «дефект массы» больше, тем большая, согласно формуле Эйнштейна, энергия выделится.
Так, например, при слиянии протона (ядра атома водорода) с ядром атома лития образуются два ядра атомов гелия (две альфа-частицы). Масса протона составляет 1,00812 массовых единиц, а ядра лития – 7,01822 единицы. Что же касается альфа-частицы, то она обладает массой, равной 4,00390. Итак, суммарная масса протона и ядра лития составляет 8,02634, а двух альфа-частиц – только 8,00780. Таким образом, налицо дефект массы, равный 0,01854 массовых единиц, что соответствует выделению определенного количества энергии.
Аналогичные явления происходят и при делении ядер атомов тяжелых химических элементов, например урана. В этом случае общая масса «осколков» оказывается меньше, чем масса исходного ядра. И на этот раз часть массы «исчезает», а взамен выделяется некоторое количество энергии – кинетической энергии разлетающихся осколков деления и различных излучений и полей.
В свое время Артур Эддингтон высказал предположение, что при подобных реакциях масса превращается в энергию. Если бы это утверждение было справедливо, то можно было бы ожидать, что при определенных условиях возможен и обратный процесс – то есть превращение энергии в массу.
Однако в обычных условиях – как считает большинство современных физиков – формулу Эйнштейна следует интерпретировать несколько иначе, не как физическое равенство, а как «закон эквивалентности»: «материя из одного состояния, которое характеризуется определенными массой и энергией, переходит в другое состояние с другими массой и энергией». Что в принципе не исключает как перехода в состояние с меньшей массой и большей энергией, так и перехода в состояние с большей массой и меньшей энергией. Таким образом, с точки зрения теории относительности, в природе возможны процессы, при которых энергия уменьшается, а масса возрастает, то есть происходит как бы превращение энергии в массу!
Как мы уже неоднократно подчеркивали, одним из главных выводов революции в физике, совершившейся на рубеже XIX и XX столетий, явился вывод о том, что любая научная теория имеет определенные «границы применения», и что на явления, лежащие за этими границами, выводы и ограничения соответствующей теории могут и не распространяться!
В частности, совершенно необычный характер, с точки зрения некоторых фундаментальных физических теорий, в том числе и теории относительности, могут приобретать явления и процессы, происходящие в физическом вакууме, который, согласно распространенным в современной физике представлениям, составляет основу всего существующего – хотя в известном смысле «скрытую», но все-таки основу! Как говорил известный эстонский философ академик Г.И. Наан: «Вакуум – есть все, и все – есть вакуум». Аналогичной точки зрения придерживался и известный советский физик-теоретик Я.И. Померанчук: «Вся физика – это физика вакуума…»
А не так давно известный московский физик и математик Л.В. Лесков предложил новую модель «миропредставления», в которой в качестве наиболее фундаментального структурного уровня, определяющего всю совокупность свойств Универсума, рассматривается именно физический, или квантовый вакуум.
Физический вакуум, по-видимому, является практически неисчерпаемой «кладовой энергии». Согласно некоторым расчетам, пусть весьма предварительным и условным, в каждом кубическом микроне физического вакуума содержится фантастическая энергия, которой было бы достаточно для образования чуть ли не триллиона галактик!
Разумеется, даже если это и в самом деле так, то извлечь эту энергию для практических целей не просто. Но важно то, что, судя по всему, само пространство, окружающее нас и «пронизанное» физическим вакуумом, представляет собой практически неисчерпаемый источник энергии. И на основании того, что нам известно о космических процессах, можно предположить, что для самой природы извлечение энергии из вакуума отнюдь не является неразрешимой задачей. Вполне возможно, что некоторые могучие энергетические «всплески», которые мы наблюдаем во Вселенной, представляют собой такой результат взаимодействия вещества, различных физических полей и вакуума, при котором из него черпается энергия!
Не исключено, что это относится и к процессам, происходящим в недрах нашей планеты. Вполне возможно, что та энергия, которая выделяется из земных глубин в различных формах, в определенной степени есть энергия, которая извлекается из физического вакуума.
Как показывают не только теоретические, но и экспериментальные исследования, в каждом малом объеме пространства из физического вакуума непрерывно рождаются пары – «частица-античастица» (например, пары «электрон-позитрон»). Они рождаются и мгновенно аннигилируют, испуская световые кванты, которые тут же поглощаются. И как бы нет, хотя в каждый момент времени в любом объеме существует великое множество элементарных частиц и квантов излучения. Подобные невидимые частицы получили название «виртуальных» – они одновременно как бы существуют и не существуют! При обычных условиях их энергия недостаточна для того, чтобы «вырваться» в реальный мир и превратиться в частицы обычного вещества. Присутствие подобных частиц физики назвали «нулевыми колебаниями вакуума»…
Но оказывается, под влиянием достаточно сильных внешних воздействий – например, электромагнитных, гравитационных и некоторых других, виртуальные частицы могут превращаться в реальные!
Иными словами, при соответствующих условиях из физического вакуума (то есть как бы из «ничего») могут рождаться обычные частицы или другие объекты, обладающие реальными массами, в том числе ядра атомов различных химических элементов. В частности, при определенных условиях эти ядра в возникающих химических реакциях могут образовывать и молекулы воды…
Так что напрашивается предположение, что огромные массы воды, поступающие в земную атмосферу в процессе «аномальных» атмосферных явлений, образуются под воздействием внутренних сил Земли из физического вакуума! Вспомним кстати, что при таких реакциях должна выделяться энергия, а это неизбежно ведет к повышению (на первый взгляд непонятному) температуры…
Что же касается того, почему при описанных условиях из вакуума образуется именно вода, то на этот вопрос еще предстоит дать ответ…
Пожалуй, еще сложнее найти ответ на вопрос, куда и каким образом исчезают огромные массы воды, вылившиеся из атмосферы. А они, как мы знаем, исчезают и довольно быстро.
Можно, разумеется, предположить, что виртуальные атомы водорода и кислорода, которые, вырвавшись из физического вакуума, обрели реальное существование и образовали массы воды, затем в результате электролиза вновь становятся атомами водорода и кислорода, имеющими изначально виртуальную природу, и, подобно другим виртуальным частицам, вновь исчезают в физическом вакууме.
Однако это всего лишь предположение, не имеющее пока достаточно серьезных и всесторонних физических обоснований. Эту проблему предстоит решить науке будущего…
