Все вещества состоят из атомов, объединяющихся в разном количестве и сочетаниях. К настоящему времени на Земле обнаружено 92 типа атомов.
Они называются химическими элементами.Только представьте: почти все во Вселенной — звезды, Земля, растения, люди — состоит из одних первичных материалов! Они возникли очень давно. Насколько мы можем судить, это произошло вскоре после Большого взрыва, около 15 млрд лет назад, когда свет отделился от вещества, а Вселенная начала расширяться. Тогда возникли элементарные частицы, из которых и состоит известная нам материя.
Правильные ингредиенты
До этого Вселенная представляла собой своеобразную взрывчатую субстанцию. Описать это состояние невозможно даже в терминах современной физики. Не существовало ни времени, ни пространства в нашем понимании. Температура была бесконечно велика. Не было ни света, ни вещества как отдельных явлений.
Затем появились кварки, объединяясь, они образовали нейтроны (незаряженные частицы), протоны (положительно заряженные частицы) и электроны (отрицательно заряженные частицы). Из этих трех составляющих и сформировались атомы всех веществ.
В первые три минуты после Большого взрыва образовались наиболее легкие атомы. Простейший из них, атом водорода, состоит из протона и электрона. Атом дейтерия — разновидности водорода – имеет протон, нейтрон и электрон. Следующий по массе атом — атом гелия. Его ядро состоит из двух протонов и двух нейтронов, а оболочка — из двух электронов. Сразу после Большого взрыва в мире еще не было сложных структур. Но появились основные ингредиенты, из которых и образовалась Вселенная: примерно 90% водорода, около 10% гелия и немного лития.
Мечта алхимика
Под действием сил гравитации изначально неупорядоченное вещество постепенно собиралось в галактики, в которых те же силы гравитации привели к возникновению звезд. Ядро звезды работает как термоядерный реактор: там происходит реакция термоядерного синтеза — слияние ядер. В результате из водорода возникают другие элементы. Внутри звезды, как в огромном тигле, выплавляются атомы более сложных элементов. В ходе цепи реакций слияния ядер последовательно образуются углерод, кремний, железо и множество других химических элементов. После образования железа дальнейшее слияние ядер в такого рода реакциях уже невозможно. Более тяжелые элементы (в том числе один из самых тяжелых – уран) смогут возникнуть только в конце жизни звезды, во время взрыва сверхновой. Таким образом, в процессе звездной эволюции легкие — простые — элементы превращаются в более сложные и тяжелые.
Кажущаяся простота
В наши дни известно 117 элементов, из которых 92 обнаружены в природе (в атмосфере и составе земной коры). Упорядоченную систему элементов впервые построил в 1869 г. русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев. Но в то время ничего не было известно о строении атомов, и причины, определяющие порядок элементов и распределение их свойств в системе, были неясны. Поэтому периодическая система Менделеева носила скорее эмпирический характер. В 1922 г. более полную классификацию элементов составил датский ученый Нильс Бор. Сейчас известны и описаны, по-видимому, все встречающиеся в природе элементы.
Но наука не стоит на месте. Сегодня ученые пытаются разобраться уже в фундаментальных основах строения материи, исследуя еще более простые, чем химические элементы, ее составляющие, такие, как кварки, глюоны и бозоны. Современная стандартная модель строения материи предполагает существование 12 частиц, из которых состоит все вещество во Вселенной. Собственно, частиц 24, потому что у каждой есть античастица. Фотоны, из которых состоит свет, не имеют массы и, вероятно, являются одновременно частицами и античастицами.
Источник
∀ x, y, z
Главная ≫ Инфотека ≫ Физика ≫ Видео ≫ Откуда взялось вещество во Вселенной? // Валерий Рубаков
Откуда взялось вещество во Вселенной?
Валерий Рубаков
Все мы и всё вокруг нас сделано из вещества, и сколько-нибудь заметных количеств антивещества в нашей Галактике нет (по счастью). Более того, из наблюдений следует, что в видимой части Вселенной нет областей, где, наоборот, много антивещества и нет вещества.
Как количественно охарактеризовать асимметрию между веществом и антивеществом во Вселенной?
Что требуется для того, чтобы эта асимметрия образовалась?
Если ответы на эти общие вопросы сегодня дать можно, то вопрос о конкретном механизме образования асимметрии, поставленный еще А. Д. Сахаровым в 1967 году, до сих пор не решен.
Мы обсудим некоторые гипотезы на этот счет, для чего нам потребуется совершить экскурсию в мир элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Происхождение вещества во Вселенной — та область, где тесно пересекаются физика сверхбольших расстояний — космология — и физика сверхмалых расстояний, управляющая элементарными частицами.
Валерий Анатольевич Рубаков — академик РАН, профессор кафедры квантовой статистики и теории поля физического факультета МГУ, главный научный сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН. Область научных интересов: физика элементарных частиц, квантовая теория поля и космология. Провел исследования по теории ранней Вселенной. Внес основополагающий вклад в теорию квантовой гравитации. Изучает различные модели объединения взаимодействий. Автор гипотезы о распаде протона.
Лекция состоялась в научно-популярном лектории центра «Архэ» 4 декабря 2018 года.
Источник
Строение Вселенной. Эфир и материя в ней
Вселенная — это бесконечное пространство заполненное материей. Пространство линейно по всем направлениям. Вселенная стационарна, разновозрастная, неоднородна, вечна и бесконечна. Материя во Вселенной представлена веществом (элементарные частицы вещества электроны и протоны), обменными частицами (нейтрино и фотоны) и эфиром (нейтриники и фотоники). Вещество во Вселенной представлено звёздными системами — галактиками.
Галактика — это ячейка Вселенной. Галактика живёт независимой жизнью, строго подчиняясь только законам природы. Все временные эволюционные процессы происходят в галактике. Между галактиками звёзд нет. Это доказывает, что галактики никогда не были вместе как единое целое. Вещество в межзвёздном пространстве представлено отдельными атомами (75% водорода, 25% гелия и менее 1% других лёгких элементов). Плотность составляет один атом на 1м3. Всё пространство как внутри, так и вне вещества занято эфиром и обменными частицами, которые движутся во всех направлениях Вселенной.
Почти всё вещество Вселенной сосредоточено в галактиках, а движение вещества внутри галактики подчиняется цикличному ходу эволюционного развития галактики. Всё разнообразие галактик зависит от её массы, в том числе и момент инерции. Минимальной массой галактики обладает только что образовавшаяся из галактики «чёрная дыра», которая состоит только из нейтральной части материи. Эта масса является её паспортом. Галактики вращаются вокруг центра массы галактики не по закону Кеплера, а по закону вращения сплошного тела.
Во Вселенной всё вращается и обращается вокруг центров масс как внутри галактик, так и сами галактики. Галактики обращаются вокруг центров масс скоплений галактик. Скопления галактик обращаются вокруг центров масс сверхскоплений, в состав которых они входят и т.д. Галактики и скопления галактик обращаются вокруг центров масс не по закону Кеплера и не по закону вращения сплошного тела.
Это надо воспринимать как давно установившиеся макропроцессы с материей.
Прямолинейного движения во Вселенной нет. Эфир не может создать прямолинейное движение, а другого движителя в природе нет.
Время везде во Вселенной течёт равномерно согласно с законами природы, по которым протекают процессы в микромире и которые являются природными часами.
Вся материя во Вселенной имеет одну и ту же структуру и один и тот же состав. Всё вещество во Вселенной состоит из электронов и протонов, из которых состоят все химические элементы периодической системы элементов Д.И.Менделеева. Во всей Вселенной действуют одни и те же законы природы, эволюционные закономерности как неживой, так и живой материи и даже социальные законы развития общества.
Вещество, обменные частицы и эфир, составляющие материю, находятся в непрерывном движении и в вечном эволюционном круговороте. Одни галактики светятся, другие рождаются (квазары). Они снабжают всё пространство Вселенной обменными частицами, которые создают эфир. Эфир в свою очередь удерживает вещество в своих размерах, соответственно его этапа в эволюционном цикле. Эволюционный процесс, связанный с материей, направлен на неё усложнение, а именно, — компактность. Вещество может быть обычным с плотностью до 23 г/см3, нейтронным с плотностью 1015 г/см3 или веществом «чёрной дыры» с плотностью 1030 г/см3. Только вещество «чёрной дыры» является непрозрачным для эфира.
Потухшие галактики, планеты, кометы, планетарные туманности и водородные облака только переизлучают обменные частицы и эфир. И, наконец, проэволюционировавшие галактики, превратившиеся в «чёрные дыры», только поглощают обменные частицы и эфир, утраченные в ходе эволюционного цикла. Только в такой модели Вселенной возможно существование эфира, а вместе с ним и возможность эволюционного круговорота материи. Обменные частицы и эфир являются переносчиками энергии и генератором в эволюционном цикле материи.
Цикл в эволюционном развитии для каждой галактики повторяется снова и снова. Таково существование Вселенной.
Материя — это всё то, что материально, то есть имеет массу. Вся материя дискретна, то есть состоит из частиц. Масса — это количественная мера материи. Численно масса определяется количеством структурных единиц (фотоники, нейтриники, электроны, протоны, атомы и молекулы).
Основным законом природы является закон сохранения массы и энергии (инерции), то есть масса не может ни увеличиваться, ни уменьшаться, ни при каких обстоятельствах (например, скорости). Материя находится в непрерывном движении и в вечном эволюционном круговороте.
Энергия (инерция) переносится массой материи. Естественно, что энергии (инерции) без массы не бывает. Материя состоит из трёх субстанций.
Субстанции и материи
Первая субстанция — эфир. Эфир состоит из двух мельчайших частиц фотоников и нейтриников, которые в огромных количествах несутся во всех направлениях Вселенной. Фотоники и нейтриники являются продуктами распада фотонов и нейтрино.
Вторая субстанция — обменные частицы. Обменные частицы — это фотоны и нейтрино. Фотон обменная частица у электрона. Электрон может, как поглощать, так и излучать фотон. Нейтрино обменная частица у протона. Протон может, как поглощать, так и излучать нейтрино. Скорость распространения у фотона равна скорости света. Оценка скорости нейтрино произведена в 7 издании книги. Структурно фотоны состоят из фотоников, а нейтрино из нейтриников.
Третья субстанция — вещество. Элементарные частицы вещества — это электроны и протоны. Вещество можно разделить на зарядовую часть и нейтральную. Зарядовая часть вещества состоит из электронов и позитронов. Аннигиляция электрона и позитрона доказывает, что структурно они состоят из фотоников. Фотоники внутри электрона и позитрона движутся со скоростью света по индивидуальным объёмам замкнутых траекторий. Масса электрона равна массе позитрона и составляет 1030 фотоников. Движение фотоников по индивидуальным объёмам замкнутых траекторий в электроне и позитроне противоположного направления и соответствует знаку заряда. Нейтральная часть вещества состоит из протонов, но без позитронов. Протон без позитрона состоит из нейтриников, которые движутся в нём по индивидуальным объёмам замкнутых траекторий. Нейтральной массы вещества во Вселенной приблизительно в 1000 раз больше чем зарядовой.
Вся материя во Вселенной состоит из двух элементарных частиц — фотоников и нейтриников, но выполняющих различные функции.
Какую бы функцию фотоники и нейтриники не выполняли (будучи в составе вещества или в составе обменных частиц, или выполняя функцию эфира) они всегда движутся с соответствующей данной частице скоростью.
Эволюционный процесс, связанный с материей, направлен на неё усложнение, а именно, — компактность.
Пространство — это бесконечный объём Вселенной, заполненный материей. Пространство — это пустота, а пустоту характеризовать нечем. Если гипотетически убрать из пространства материю, то будет пустота. Пространство линейно и равномерно по всем направлениям.
Время. Времени, как такового, нет. Есть материя, которая находится в непрерывном движении. Количественная мера материи — это масса. Количественная мера движения — это скорость. Мощность — количественная мера инерции W = m.V.
Всё остальное осмысливается нами из этих трёх величин.
Вот как. Время — это длительность процесса. Процесс — это цепочка событий в материальном мире, где каждое предыдущее событие является причиной следующего. Для измерения длительности процесса (времени) необходимы часы. Часы — это процесс равномерной смены состояний объекта.
Время во Вселенной течёт равномерно согласно с законами природы, по которым протекают процессы в микромире и которые являются природными часами.
Движение в микромире — это природные часы. Это движение электронов в атомах и молекулах, а также движение фотонов и нейтрино, фотоников и нейтриников.
А так как макроматерия состоит из одних и тех же частиц микроматерии, то время во всей Вселенной течёт равномерно.
А теперь смотрите, как нас запутали и одурачивают. Монохроматическая частота, видимого зелёного цвета излучаемая цезием, получается 1010 Гц. Если заглянуть в любую справочную литературу, то диапазон видимых частот 1015 Гц. Где правильно, а где ошибочно? Разница 100.000 раз. Ответ. Это специально запутано. И не только это. Придумана постоянная Планка — нет эксперимента. Придуман весь частотный диапазон. Естественно, вызывают сомнения, что есть прибор, который за 1 сек сосчитает 1010 колебаний. Постарайтесь сами разобраться в этом и не доверяйте учебникам. Не зубрите, а читайте, думайте и разбирайтесь в прочитанном.
Эфир. Ещё в древности учёные догадывались о существовании эфира как особой среды, заполняющей пространство Вселенной. Что они подразумевали под эфиром?
Аристотель (IV век до н.э.) под эфиром подразумевал пятую сущность мироздания. Он называл эфир всегда бегущим.
Римский философ Лукреций Кар (I век до н.э.) понимал под эфиром некую тонкую материю, состоящую, как обычное вещество, из корпускул. По его мнению, эфир приводит в движение небесные тела.
Французский учёный Р.Декарт (1596-1650 г.) думал, что все тела образуются в результате вихревых движений эфира [7].
В истории физики за последние 300 лет предложены, по крайней мере четыре разные концепции эфира: абсолютное пространство Ньютона, светоносный эфир Гюйгенса, ОТО Эйнштейна, физический вакуум Дирака.
Космологическая гравитационная картина мира была построена И. Ньютоном в 1687 году на основе абсолютности пространства, времени и дальнодействия гравитации, то есть в предположении мгновенного распространения взаимодействий.
У Гюйгенса эфир — упругая среда, которая является основой для волнового распространения света.
У Эйнштейна — эфир это гравитационное поле, пространство. Искривляется поле, а значит и пространство. Информация о гравитации между объектами сообщается гравитонами со скоростью света.
В современной квантовой физике на роль ‘эфира’ может претендовать новый вид материи — это физический вакуум. Первые представления о нём дал английский физик П. Дирак.
В 1690 году швейцарский математик Никола Фатио де Дюилье предложил простую кинетическую теорию гравитации, которая дала механическое объяснение закону о гравитации Ньютона. Но напечатать это ему не позволили. И лишь в 1756 эти бумаги Фатио попали к Жоржу-Луи Ле Сажа, которому также не дали их опубликовать. По разным источникам работа Фатио была опубликована то ли в конце 19 века, то ли в начале 20 века. Моя концепция совпадает с теорией Фатио о гравитации.
Все предложенные концепции эфира, кроме концепций Аристотеля, Ньютона и Фатио, не объясняют его сути.
В моей концепции эфира предлагается следующее. Существует пустота (раньше это называли вакуум). В ней находится материя. С открытием данной модели эфира появилась возможность определить состав и структуру материи.
Состав материи. Материя состоит из трёх субстанций. 1 субстанция — эфир (фотоники и нейтриники). 2 субстанция — обменные частицы (фотоны и нейтрино). 3 субстанция — вещество (элементарные частицы вещества: электроны и протоны).
Структура материи. Вся материя состоит из двух частиц — фотоников и нейтриников. Сразу можно сказать, что фотон, электрон и позитрон состоят из фотоников.
Это доказывает реакция аннигиляции. Таким образом, вещество можно разделить на две части: зарядовую и нейтральную. Зарядовая — это электрон и позитрон. Нейтральная — это ‘протон без позитрона’.
Как представить каждую субстанцию материи?
Эфир. Мельчайшие частицы материи фотоники и нейтриники продукты распада фотонов и нейтрино, несущиеся прямолинейно во всех направлениях Вселенной, — это эфир. Дискретность материи на этом заканчивается.
Первая субстанция состоит из самых мельчайших частиц нейтриников и фотоников. Естественно, движение остальной материи будет считаться относительно первой субстанции. Для остальной материи первая субстанция будет неподвижна.
Эфир невидимая и нерегистрируемая часть материи.
Какова роль нейтриников как составляющей эфира? Нейтриники ответственны за гравитационное взаимодействие и частные случаи его близкодействия (сильное, слабое и молекулярное). Какова роль фотоников как составляющей эфира? Фотоники ответственны за электромагнитное взаимодействие и все процессы и явления связанные с зарядами.
Нейтрино — невидимая часть материи. Нейтрино иногда взаимодействует с веществом (например, эффект бета-распада), но насколько это часто, мы не знаем — нейтрино не регистрируемы. Однако, энергию от звёзд они уносят. Но в тепловую или другую она не превращается — только в гравитационную (давление нейтриников на вещество) и энергию подвижности атомов и молекул вещества.
Если гипотетически остановить фотоны и нейтрино, то вместе с этим исчезнут и нейтриники и фотоники. Что тогда произойдёт? Мгновенно исчезнет гравитация — не будет притяжения между макротелами и частицами. Перестанут существовать агрегатные состояния вещества — твёрдое и жидкое. Распадутся атомы всех химических элементов на протоны и электроны. И, наконец, перестанут существовать как единое целое сами протоны и электроны, так как их в своих объёмах также удерживает эфир. Из этого видно, что материя во Вселенной существует и совершает свой эволюционный круговорот согласно данной модели эфира. А в свою очередь эфир может существовать только если Вселенная разновозрастная. В каких-то галактиках потухли все звёзды. Другие галактики находятся в состоянии ‘чёрной дыры’ и только поглощают эфирные частицы. Они также не могут поставлять в пространство Вселенной эфирные частицы нейтриники и фотоники. За них это делают квазары и светящиеся галактики. Так одни галактики гаснут, другие рождаются, и поэтому в разновозрастной Вселенной всегда хватает нейтриников и фотоников и существует эфир.
Поэтому Вселенная стационарна, разновозрастная, неоднородна, вечна, бесконечна.
Основа этой концепции была заложена Ньютоном и данная концепция совпадает с его представлениями. Теперь понятно, почему эксперимент Майкельсона-Морли имел отрицательный результат. Экспериментаторы не знали конкретно, что они ищут. Искать эфир, как некую упругую среду, которая якобы является основой для волнового распространения электромагнитного излучения, да ещё обладающую эфирным ветром, неразумно. Для проведения эксперимента этого не достаточно. Для того чтобы знать, что искать, надо располагать предполагаемой моделью эфира. Если это среда, то любая среда материальна, то есть она состоит из материальных частиц. Тогда эта среда должна иметь состав, структуру и кинематическое описание. Модель эфира должна также объяснять взаимосвязанные с ней процессы и явления. Этого у Майкельсона и Морли не было. На основании проведённого эксперимента Майкельсон и Морли заявили, что эфирного ветра нет и поэтому эфир не существует. На самом деле эфир существует, но не такой, как предполагали Майкельсон и Морли.
Предлагаемая мною модель эфира имеет состав, структуру и кинематическое описание. Эта модель эфира объясняет все процессы и явления в их взаимосвязи на микро и макроуровне. Но у этой модели эфира не может быть эфирного ветра.
Однако ясно, что природа спрятала эфир от нас (как, например, нейтрино) и поэтому эксперимент о подтверждении его существования является дефект массы фотона в эффекте космологического красного смещения. Доказательства существования эфира — это все процессы и явления во Вселенной. Без эфира, как субстанции материи, Вселенная не существовала бы.
Ещё можно сделать вывод, что нейтриники и фотоники в силу своей малости и нейтральности обладают очень большой проникающей способностью, которую ничем нельзя остановить. Экранировать силы гравитации никогда не удастся. Сразу можно сказать, что машин на основе антигравитации никогда не будет — это противоречит законам природы (физики).
