Как выглядит самая маленькая частица во Вселенной?
Многие из вас могут наивно полагать, что самой маленькой частицей во Вселенной является атом. Что же, атом действительно считался мельчайшей и неделимой частицей вплоть до открытия в 1897 году Джозефом Томпсоном электрона; протона, который был открыт в 1920 году Эрнестом Резерфордом, а в 1932 году и нейтрона, который впервые был обнаружен английским физиком Джеймсом Чедвиком. Спустя почти 100 лет, мы знаем, что все во Вселенной состоит из кварков — загадочных частиц, которые принимают активное участие в гравитационных и электромагнитных взаимодействиях. Так что же такое кварк и как он выглядит?
Кварки — самая маленькая частица во Вселенной
Что такое кварк?
Кварк — наименьшая частица мироздания. Именно из кварков состоят все электроны, нейтроны и протоны атомов, каждый из которых был образован 13,7 миллиардов лет назад сразу после Большого Взрыва. Спустя несколько минут после рождения Вселенной, наше мироздание смогло остынуть настолько, что смогли образоваться первые элементарные частицы — кварки и электроны. Кварки соединились друг с другом, образовав ядро атомов. Спустя примерно 400 000 лет Вселенная смогла остынуть настолько, что произошло замедление в движении электронов, позволив атомным ядрам их захватить. Именно таким образом все видимое и невидимое нам пространство смогло обзавестись первыми атомами гелия и водорода, которые, между прочим, все еще остаются самыми распространенными веществами во Вселенной.
Как выглядят атомные частицы?
Наиболее крупными атомными частицами считаются протоны и нейтроны, которые несколько тяжелее электронов и располагаются прямо в самом центре атома. Электроны же образуют легковесное облако, которое вращается вокруг атомного ядра. Известно, что вес 1800 электронов соответствует одному тяжеловесу-протону. Помимо этого, добавление хотя бы одного протона к атому приводит к образованию нового вещества с отличными от оригинала свойствами, причем добавление лишнего нейтрона создает всего лишь изотоп вещества или же просто более тяжелую его версию.
Ядро атома состоит из протонов, нейтронов и электронов, которые, в свою очередь, состоят из кварков
Наиболее крупными атомными частицами считаются протоны и нейтроны, которые несколько тяжелее электронов и располагаются прямо в самом центре атома. Электроны же образуют легковесное облако, которое вращается вокруг атомного ядра. Известно, что вес 1800 электронов соответствует одному тяжеловесу-протону. Помимо этого, добавление хотя бы одного протона к атому приводит к образованию нового вещества с отличными от оригинала свойствами, причем добавление лишнего нейтрона создает всего лишь изотоп вещества или же просто более тяжелую его версию.
Как уже говорилось выше, абсолютно все элементарные частицы состоят из кварков. которые представляют из себя основу мироздания. Интересный факт: Название “кварк” было взято в одном из романов известного в XX веке писателя-модерниста Джеймса Джойса, который необычным словом решил обозначить звук, воспроизводимый утками.
Джеймс Джойс — писатель, благодаря которому появился термин «кварки»
Сами же кварки подразделяются на 6 так называемых “ароматов”, каждый из которых обладает своими собственными характеристиками или “цветом”. Кроме того, каждый из 6 типов кварков обладает и собственным весьма оригинальным именем. Так, помимо нижнего и верхнего видов кварков, существуют также странный, очарованный, прелестный и истинный кварки.
Конечно же, “странность” или “прелестность” кварков сильно отличаются от привычных нам понятий. Точно так же, как и понятие цвета кварков на самом деле имеет в виду далеко не их оттенок, но способ взаимодействия кварков и других микрочастиц — глюонов. Что ж, фантазия ученых иногда умеет удивлять.
Если вам нравится данная статья, предлагаю вам посетить наш канал на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира науки и техники.
В любом случае, кварки представляют из себя по-настоящему уникальные частицы, от которых во всех смыслах зависит существование нашей Вселенной в том виде, в котором мы ее знаем. Быть может, тайна возникновения Большого взрыва и наше постижение основных законов Вселенной действительно зависят от одной крошечной песчинки, которая в тысячи и тысячи раз меньше атома.
Источник
А что, если Вселенная — это чье-то тело?
Древние греки называли величайшего из учителей человечества Гермесом Трисмегистом (Гермесом Триждывеличайшим). Древние египтяне, которых он обучил грамоте и счету, законам и религии, обожествляли его и отождествляли с богом Тотом.
Судя по преданиям, Гермес владел многими тайнами мира людей, неба и преисподней. Знания, собранные в сорока двух книгах, он передал людям. Сохранились только фрагменты двух из них. А самая важная часть его заветов была изложена на пластинах изумруда – изумрудных скрижалях.
Для исследователей наибольший интерес представляет знаменитая формула Гермеса, якобы содержащая величайшую тайну мира:
«Вот истина, совершенная истина и ничего кроме истины. То, что вверху, подобно тому, что внизу. То, что внизу, подобно тому, что вверху. Одного этого знания уже достаточно, чтобы творить чудеса».
Так изображали Тота древние египтяне — явным пришельцем
То, что каждое физическое тело состоит из однородных мельчайших частиц вещества, люди догадывались давно. Еще Демокрит (V — IV века до н. э.) полагал, что атомы, эти крохотные неделимые частицы, носятся в пустом бесконечном пространстве. Но какова их форма, какими свойствами они обладают, очень долго было неясно.
Только в 1908 — 1911 гг. Эрнест Резерфорд поставил эпохальные эксперименты, доказавшие, что атом поразительно пуст — плотное ядро занимает совершенно ничтожную часть объема атома – одну квадрилионную. В соответствии с разработанной на основе этих экспериментов планетарной моделью атома плотное тяжелое ядро, подобно солнцу, находится в центре атома, а маленькие легкие электроны носятся вокруг него по замкнутым орбитам, подобно планетам.
Астрономы тоже неплохо продвинулись в изучении мира. Галилео Галилей построил первый телескоп и обнаружил спутники Юпитера, а ныне астрономы научились измерять расстояния до звезд и повысили чувствительность своих инструментов настолько, что им стали доступны для наблюдения объекты, расположенные далеко за пределами нашей галактики Млечного пути. Оказалось, что там имеется множество других галактик, причем они рассеяны в пространстве не равномерно, а собраны в скопления. Многие скопления собраны в сверхскопления, имеющие ячеистую структуру.
Формула Бога Тота
Интересно, а как соотносятся размеры объектов микромира, много меньших человека, и объектов макромира, много больших его? Из-за огромной разницы их размеров сравнивать будем не абсолютные величины в метрах, а лишь их порядки, т.е. показатели десятичной степени. Планета Земля имеет диаметр около 10 миллионов метров, т.е. 10 в седьмой степени.
Таким образом, порядок размера нашей планеты равен плюс 7. О размере электрона пока известно, что его порядок не превышает минус 18. Так что их размеры, как минимум, отличаются на 25 порядков. На 23-24 порядка размер ядра легкого атома отличается от размера Солнца.
На 27-28 порядков отличаются размеры таких пар структурных элементов микромира и макромира: сложная органическая молекула – галактика, митохондрий (часть биологической клетки) – скопление галактик, живая клетка – сверхскопление галактик. Можно сказать, что размеры всех этих пар имеют коэффициент подобия, лежащий в пределах 23-28 порядков (в разброс отношений входят естественный разброс размеров объектов и погрешности их измерений). Обозначим среднее значение этого коэффициента, близкого к 10 в 26-й степени, символом Т в честь египетского бога Тота. С этим коэффициентом (Т=1026) трехмерные пространственные характеристики микромира подобны таким же характеристикам макромира.
Так в средние века пытались изобразить суть формулы Тота-Гермеса
Интересно, а каковы соотношения шкал времени микро- и макромира? Земля делает один оборот вокруг Солнца за 32 миллиона секунд, а электрон на низкой орбите за микросекунду делает порядка 10 миллиардов оборотов вокруг ядра, что дает разницу 23-24 порядка. Получается, что макромир и микромир имеют более общее, чем трехмерное пространственное подобие, а именно четырехмерное — пространственно-временное. Во сколько раз изменяются размеры объектов при переходе от микромира к макромиру, во столько же изменяется и скорость течения времени.
Если бы мы могли чудесным образом переместиться с нашей планеты на третий электрон какого-то атома, то мы бы не заметили существенных перемен ни в продолжительности года, ни в угловом размере светила. Плотность звезд на ночном небе тоже оказалась бы такой же, только вид созвездий был бы совершенно другим. Наверное и продолжительность суток, определяемая спином электрона, была бы подобна привычной земной.
На этом основании знаменитую формулу Гермеса можно уточнить: «То, что вверху, подобно тому, что внизу. То, что внизу, подобно тому, что вверху. Коэффициент подобия пространства-времени вверху и внизу близок к величине 10 в 26 степени».
Чудеса возможны
Возникает вопрос: а что, в мире только три уровня – мир звезд, наш земной мир и мир атомов? Если бы это было так, то картина неба, которую можно наблюдать с уровня звезд не была бы подобна той, которую наблюдаем мы – на его небе не было бы звезд. Но Гермес не наложил каких-то ограничений на действие своей формулы. Тогда получается, что мир по Гермесу устроен из бесконечного числа уровней, как вверх, так и вниз по отношению к нашему уровню. И все соседние уровни мира подобны друг другу.
Гермес дополнил свою знаменитую формулу словами: «Одного этого знания уже достаточно, чтобы творить чудеса». Какие же чудеса возможны, если мы усвоим его замечательную формулу? Может быть чудеса, подобные тем, которые происходили во время перехода от освещения лучиной к электрической лампе при освоении электричества, или при переходе от алхимического перебора различных смесей к использованию таблицы Менделеева в химической промышленности?
Раньше понятие «материя» включало в себя только вещество (вещи, звезды и др.), в наше же время в это понятие включены и поля (гравитационные, электромагнитные и др.). По Резерфорду вещество сосредоточено в основном в ядрах атомов, занимающих примерно одну квадрилионную часть объема атома. Весь остальной объем в основном заполнен полями. Но по Гермесу сами ядра атомов состоят из микроатомов, в которых вещество занимает такую же часть объема и т.д. Очевидно, что при бесконечном числе уровней мира для вещества вообще не остается места.
В свое время для объяснения процесса горения физики ввели понятие флогистона, а потом от этого ложного понятия отказались, поняв истинную причину горения. Так и в случае справедливости формулы Гермеса придется отказаться от понятия вещества. Тогда получится, что мир устроен исключительно из полей и все разнообразие его объектов, включая человека, определяется разной конфигурацией этих полей. И еще из всего этого следует, что никакого корпускулярно-волнового дуализма в физике нет, а есть только волновой монизм.
Здесь уместно вспомнить, что в свое время Рене Декарт утверждал, что весь мир устроен только из вихрей корпускул. Но если формула Гермеса верна и материя состоит только из полей, то идею Декарта можно выразить так: мир состоит из полевых вихрей, располагающихся в ламинарных полях. Тогда станет понятна основа квантовой теории, определяемая скоростью вращения вихрей. Возможно, усвоение этого факта создаст импульс, который значительно продвинет науку, позволяя свершиться действительно фантастическим чудесам. Так случается всегда, когда наука, избавляясь от ложных представлений, продвигается к истине.
Астрономы уверены: Вселенная имеет ячеистую структуру, словно живая ткань
Мы живем в атоме кислорода
Изложенные выше соотношения были выявлены путем сравнения физических объектов макромира и микромира. Но почему бы не применить эту закономерность и к самому человеку? Если Гермес прав, тогда все, что мы можем увидеть на нашем ночном небе — звезды, галактики, скопления и сверскопления галактик — это составные части организма некого макрочеловека. Он — гигантское небесное существо, размер которого составляет порядка 10 в 26 степени метров (20 миллиардов световых лет). Звезды на небе над нашей головой – это ядра атомов организма макрочеловека, наше Солнце – это одно из этих ядер, а Земля – третий из восьми электронов атома, ядром которого является Солнце. Кстати, по Менделееву получается, что мы живем в атоме кислорода.
Если рассуждать в этом направлении далее, то из принципа подобия следует признать, что макрочеловек не единственный в макромире. Там должны быть и другие макролюди (другие вселенные), у которых есть своя жизнь. Также следует, что на земных электронах (этих планетах микромира) должны существовать микролюди, меньшие в Т раз относительно людей нашего уровня мира, и у них тоже есть жизнь, похожая на нашу.
Вместо Большого взрыва — зачатие
Из всего этого получается, что астрономы, биологи и физики занимаются, в сущности, одним делом. Они изучают устройство мира на одних и тех же объектах, всего-то отличающихся масштабом. Астроном, изучающий в телескоп сверхскопление галактик, делает то же самое, что биолог, изучающий в микроскоп живую клетку. Физик, изучающий строение атома, делает то же самое, что астроном, изучающий строение звездной системы.
Грандиозные космические процессы, включая процессы рождения новых и гибели старых светил, функционирование пульсаров и квазаров – все это нормальные процессы жизнедеятельности, в частности, обмен веществ и энергий в клетках живого космического организма. Кстати, о космосе, как живом организме, еще три века назад говорил Готфрид Лейбниц – знаменитый математик и философ.
Продолжительность жизни земного человека соответствует ничтожному мигу времени, в котором живут звездные системы. Сто лет земной жизни соответствует малой доле фемтосекунды (фемто — 10 в минус 15 степени) вселенского времени. Именно поэтому звезды на небе нам кажутся неизменными. Но краткость человеческой жизни не препятствует познанию процессов, происходящих во Вселенной. Ведь это можно делать по наблюдениям разных ее участков.
Подобно машине времени эти разные участки демонстрируют различные фазы развития составных частей живого организма Вселенной. По результатам анализа этой информации можно получить представление о динамике этих процессов. Биологи могут изучать свой предмет, глядя не на предметный столик в микроскоп, а глядя на небо в телескоп. Не исключено, что рождение новых и гибели старых звезд, поглощение одних галактик другими галактиками биологи признают вовсе не космическими катастрофами, а совершенно нормальными процессами жизнедеятельности в организме макрочеловека, в частности, обменом веществ.
Когда-то макрочеловек — то есть наша Вселенная — был зачат. Очень быстрое изменение размера человеческого эмбриона в начале его развития — в 50 раз за 30 дней — напоминает идею Большого взрыва астрофизиков. Но в отличие от этого неуправляемого, случайного гипотетического процесса, реальное развитие эмбриона происходит по совершенно определенному плану. И при этом ни в одном живом организме нет уничтожения материи в черных дырах и в них не бывает никаких точек сингулярности Большого взрыва с бесконечно большой плотностью материи.
Получается, что в мире Гермеса нет места ни черным дырам, ни Большому взрыву, а есть плановое строительство из имеющегося материала. Кстати, знаменитый британский ученый Стивен Хокинг, основной разработчик гипотезы черных дыр, недавно признал, что его работа в этом направлении является самой большой ошибкой его жизни. Наверное и разработчики чисто теоретической гипотезы Большого взрыва скоро последуют примеру Хокинга. Правда, от основателей гипотезы – Альберта Эйнштейна и Александра Фридмана трудно дождаться этого, а вот от современных их последователей услышать такое признание в принципе возможно.
Интересно, что закон Хаббла, утверждающий, что чем дальше от наблюдателя находится звезда, тем больше скорость ее удаления при любом местонахождении наблюдателя, прекрасно применим к живым организмам. В живом организме параметры относительного движения атомов (звезд на микроуровне) определяются суммой параметров роста всех элементов тела, расположенных на линии наблюдения независимо от расположения наблюдателя. Именно так подходит тесто, именно так растут все растения, животные и люди.
У мироздания — клеточное строение
Вот такой удивительный мир получается, если точно следовать Гермесу Трисмегисту. Кто-то может сказать, что все это умозрительные рассуждения и поэтому они кажутся фантастической сказкой, не имеющей какого-либо экспериментального основания. Но это не так. На самом деле имеются определенные основания для подтверждения справедливости мироустройства по Гермесу Трисмегисту:
— Еще в прошлом веке астрономы сделали открытие — сверхскопления галактик формируют клеточную структуру. Вселенная, как человек и как любой живой организм, действительно построена из клеток, размером примерно в Т раз больших, чем у человека.
— Недавно с помощью космического телескопа Spitzer была обнаружена звездная система, состоящая из двух цепочек, переплетенных подобно молекуле ДНК. Эта система имеет длину 80 световых лет, что примерно в Т раз больше, чем длина молекулы ДНК человека.
— По разным методикам обработки экспериментальных данных астрономы дают оценку размера нашей Вселенной в пределах 10-80 миллиардов световых лет. Оценка в мире Гермеса (20 миллиардов световых лет) этому вполне соответствует.
— Несколько лет назад астрономы обнаружили, что за пределами 20 миллиардов световых лет закон Хаббла резко нарушается, что демонстрируют самые удаленные галактики (UDFj-39546284 и UDFy-38135539). Это подтверждает, что они действительно находятся за пределами нашей Вселенной.
— Космический зонд WMAP позволил построить в галактической системе координат карту уровня излучения разных частей Вселенной. Оказалось, что на небесной сфере есть пара областей с повышенным излучением (выделено красным цветом), и пара – с пониженным (выделено синим цветом). Повышенное излучение говорит о том, что в этих направлениях количество звезд больше, а пониженное – о том, что в этих направлениях звезд меньше. Эти оси развернуты относительно друг друга.
Так как средняя плотность звезд в разных областях Вселенной постоянна, получается, что Вселенная не шарообразна, каковой она была бы в случае Большого взрыва, а вытянута по горячей оси и сжата по холодной. Такая конфигурация Вселенной действительно подобна форме человека, вытянутой по оси голова-ноги и сжатой в поперечном направлении.
Скептики всегда могут сказать, что изложенных оснований мало. Но тут следует заметить, что бурное развитие в наше время космических и компьютерных технологий наверняка позволит в самое ближайшее время получить дополнительные основания для подтверждения справедливости мироустройства по Гермесу Трисмегисту.
Источник