Жизнь вселенной с брайаном

Как устроена Вселенная
Брайан Хейбл, 2013

Новые миры, планеты и звезды, невидимые пространства и черные дыры. Все это – наша Вселенная. Простейшие и одноклеточные, кварки, адроны и нейтрино – это тоже все наша Вселенная. Миллиарды галактик и солнечных систем. Не может быть, что бы мы были одни во Вселенной. Хотите узнать еще больше? Тогда эта книга – для вас!

Наша Вселенная — такая необъятная, неизведанная и прекрасная. Что мы знаем о ней? Да в сущности, практически ничего. Все наши исследования и убеждения — всего лишь предположения, возможно, мы видим лишь оболочку, доступную нашему глазу, а на самом деле, всё совершенно иначе?

В школе нас учат тому, что Земля вращается вокруг Солнца, как и остальные восемь планет, однако даже наша Солнечная система устроена намного сложнее. Поэтому, пожалуй, стоит начать с самого начала — с места нашей родной планеты в необъятной Вселенной.

Земля вращается не только вокруг Солнца, из-за чего сменяются времена года, но и вокруг своей оси, сменяя день ночью. Но даже в этой прописной истине не всё так просто: Земля вращается вокруг Солнца не ровно 365 дней, а 365 суток, 25 минут и 9 секунд. И этот остаток — 25 минут и 9 секунд — стал причиной введения високосного года, поскольку за четыре года этотостаток образует целые сутки — так появилось 29 февраля.

Интересный факт: многие народы когда-то использовали лунный календарь, так в месяце было 28 дней, а самих месяцев было ровно 13. Ориентироваться по луне было весьма удобно: возрастающая луна — начало месяца, полнолуние — середина месяца, а убывание — конец месяца. Но позже от этого отказались, поскольку число 13 укоренилось в фольклоре как несчастливое, а затем христианство и вовсе наложило черную печать на него, поскольку это число обозначало количество чертей в каждом кругу ада, отсюда и пошло выражение «чертова дюжина».

Так же лунный календарь, несмотря на свое якобы очевидное удобство, (ведь месяц длился ровно 4 недели) имел свой недостаток: год был равен только 364 дням, так накапливалось еще больше лишнего времени. В итоге получается, что за 34 года лунного календаря накапливается один лишний год. Сначала календарь продлили до 29 (короткий месяц) и 30 дней (длинный месяц), но позже и вовсе отказались от этой идеи.

Итак, возвращаясь к основной теме, Земля — самая тяжелая по массе и плотности планета так называемой земной группы, в которую входят, кроме Земли, Меркурий, Венера и Марс. Их также называют внутренними планетами, поскольку с одной стороны располагается гигант Солнце, а с другой окружены газовыми планетами-гигантами: Юпитером, Сатурном, Ураном и Нептуном.

Также Земля вращается по прецессионной оси. Слово «прецессия» звучит страшно, но на самом деле это простейшее физическое явление, которое мы довольно часто наблюдаем в быту. Например, если запустить волчок, то сначала он крутится идеально ровно, а со временем начинает замедляться, раскачиваясь из стороны в сторону, и движется по спирали. Это явление и называется прецессия.

Поскольку в космосе действуют другие законы тяготения, прецессия Земли зависит от притяжения Солнца и Луны, которые раскачивают ее ось. Касательно нашей планеты это физическое явление называют по-другому — «предварение равноденствий». Оно именуется так потому, что из-за него весеннее равноденствие каждый год начинается немного раньше. К тому же прецессия — это одна из причин того, что климат на Земле со временем меняется, по этой же причине созвездия смещаются. По прогнозам ученых, через полторы тысячи лет созвездие Ориона сместится настолько сильно, что с Северного полушария его уже будет не видать, а через 6 тысяч лет одно из самых узнаваемых созвездий — Большая медведица — будет освещать ночью южное полушарие Земли.

Представьте себе: Земля движется вокруг Солнца со скоростью примерно 30 километров в секунду! Именно поэтому ей удается преодолеть расстояние в 150 миллионов километров всего за один год. К тому же Земля движется по эллиптической кривой, так же, как и все планеты. Ни одна известная планета не описывает идеальный круг относительно своей Звезды.

Все планеты нашей Солнечной системы особенные, не похожи на другие. Они формировались в разное время и в разных условиях. Сначала посмотрим на структуру нашей системы в общем, затем перейдем к частному.

Солнце — центр тяжести, который объединяет вокруг себя множество небесных тел: большие планеты и их спутники, астероиды, карликовые планеты, кометы и космические туманности. 75 процентов нашей звезды состоит из водорода, еще 7 из гелия, а 22 — из множества различных элементов, таких как железо, никель, азот, кремний, кислород, неон — именно они делают Солнце таким, какое оно есть сейчас.

По астрономической спектральной классификации звезд Солнце относится к типу «желтый карлик» — небольшая звезда, основным источником энергии которой является термоядерный синтез водорода и гелия. Именно этот синтез и дает желтый цвет.

Солнце сформировалось, по подсчетам ученых, примерно четыре с половиной миллиарда лет назад, после чего за несколько миллионов лет образовалась Солнечная система в своем первоначальном виде.

Первая планета — Меркурий, самая маленькая среди основных планет Солнечной системы. Названная в честь римского бога торговли, она находится так близко к нашей Звезде, что один круг Меркурия вокруг Солнца занимает всего 88 земных суток. Традиционно считается, что Меркурий — синяя планета, однако последние снимки с неискаженным, насколько возможно, изображением показывают, что ранние фотографии не отображали цветовую гамму и показывали планету сине-серой, а на самом деле она весьма пёстрая, с желтыми и голубыми пятнами, а также на ней очень много кратеров. Почти всю массу и объем планеты составляет жидкое железное ядро, покрытое каменными породами. Жизнь на Меркурии невозможна, поскольку температура на поверхности планеты колеблется от +430 до — 180 градусов по Цельсию, а также там совершенно нет воды.

Источник

Лекция за 5 минут: Брайан Грин о теории струн и будущем Вселенной

Наталия Киеня

В заключение летней образовательной программы института «Стрелка» знаменитый физик Брайан Грин рассказал о том, как устроена Вселенная, зачем нужна теория струн и почему мы не одни в этом мире. «Теории и практики» записали главные тезисы ученого.

Брайан Грин, физик-теоретик Профессор Колумбийского университета, один из наиболее известных специалистов в области теории струн. В 1999 году выпустил книгу «Элегантная Вселенная. Суперструны, скрытые размерности и поиски окончательной теории». Является ярким популяризатором науки и организатором ежегодного фестиваля World Science Festival. Сыграл самого себя в сериале «Теория Большого взрыва».

Забудьте о Вселенной и представьте себе резиновый коврик. Бросим на него легкий маленький мяч: он пойдет по прямой. Но если мяч будет тяжелым, сделанным, например, из камня, он отклонится от прямой линии и уйдет вбок. Также звезды и планеты искривляют пространство вокруг себя, проминают его и движутся по желобам.

Это и есть идея Эйнштейна — пространство не является пустым, оно живет и передает силу другим телам. Солнце не могло бы передавать Земле силу притяжения в пассивной пустоте.

После Большого взрыва должно было остаться реликтовое тепло. Во второй половине XX века Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон обнаружили шум, работая с антенной, и поняли, что она воспринимает это реликтовое излучение. В 1978 году они получили за это Нобелевскую премию.

Что было топливом Большого взрыва? Какая сила заставила его произойти? Может, это была гравитация? Но она притягивает предметы, а не расталкивает их. И все же, если мы попробуем посмотреть, как Вселенная сжимается, становится плотной, то все математические расчеты дадут ноль. Это поразило физиков. Это означало, что существовали экзотические факторы окружающей среды, из-за которых гравитация расталкивала тела в сторону. Все это произошло в мельчайшие доли секунды 14 млрд. лет назад.

Часть космического топлива, которое питает расширение Вселенной, не участвовало в Большом взрыве. Присутствие этой энергии могло повлечь за собой возникновение других Вселенных. Количество их неизвестно. Наша будет среди них лишь маленьким пузырьком.

Теория струн разработана для того, чтобы ответить на вопрос, из чего сделана материя. Молекула состоит из атомов, атомы — из электронов, нейтронов и протонов, протоны — из кварков. Как русские матрешки. Однако все это значит, что где-то должна быть неделимая частица, финальная точка, которая уже не обладает структурой. Теория струн говорит о том, что, возможно, это не частица. Внутри самой маленькой точки может находиться энергетическая структура, которая вибрирует, как струна, но производит не звук, а частицу. В зависимости от частоты, частицы получаются разные.

Струна настолько мала, что если бы атом был размером со Вселенную, она была бы размером с дерево. Вот почему эмпирически теорию струн пока нельзя подтвердить.

Для трехмерного пространства теория струн не подходит. Но если измерений больше 10, она становится непротиворечивой. Возможно, эти измерения очень малы, и их нельзя увидеть невооруженным взглядом.

Есть числа, которые полностью описывают нашу Вселенную. Это фундаментальные физические постоянные: массы элементарных частиц, коэффициенты электромагнитного взаимодействия и другие. Если изменить любое из этих чисел, мир просто перестанет существовать. Возможно, эти постоянные зависят от формы дополнительных измерений. Взаимодействие измерений определяет взаимодействие планет.

Наблюдения показали, что Вселенная, расширяясь, ускоряется, а не замедляется. Что раскидывает галактики? Дело в том, что все пространство заполнено топливом, темной энергией, которая толкает их друг от друга. И это доказано. Cколько темной энергии нужно, чтобы преодолеть гравитацию? Ее объем в числовом выражении выглядит так: 128 нулей после запятой, а в конце число 138. Сегодня это основной вопрос физики. Откуда взялось такое число? Если Больших взрывов было много, и каждая Вселенная имеет свое количество темной энергии, это просто значит, что в нашей Вселенной ее объем таков.

Наша Вселенная будет становиться все более разреженной и непригодной для жизни. Жизнь — это вообще очень проходящее явление. Она может исчезнуть в пустоте времени и пространства. Но если существуют другие вселенные, то в них есть жизнь. Жизнь здесь может погибнуть, но вновь возникнет в других Вселенных.

Вселенные могут столкнуться, и это провоцирует колебания. Если мы найдем их, это будет самый знаменательный момент в истории, который докажет, что мы не одни. Но нельзя перейти из одной Вселенной в другую. Мы же попадем во времена Большого взрыва.

Во времена Ньютона существовала физика, которую ты держал в руке. Сегодня мы далеко ушли от этого. Однажды мы можем столкнуться с тем, что чего-то в принципе не сможем понять. Возможно, мы просто недостаточно умны. Собаку можно научить многому, но вы никогда не сможете объяснить ей теорию относительности. Хотя, может быть, сейчас какой-нибудь пес сидит и смеется надо мной.

Источник

Жизнь вселенной с брайаном

Чудеса Солнечной Системы (2010)
1. Серия. Империя Солнца / Empire of the Sun: Изучая самое сердце нашей системы — Солнце, мы станем свидетелеми полного солнечного затмения в Индии и полярного сияния в Норвежской Арктике, узнаем, как звезды живут и умирают, и поразимся красоте и масштабу империи Солнца.

2. Серия. Порядок из хаоса / Order Out of Chaos: В этой серии мы узнаем, как из облаков газа родилось все космическое великолепие, из хаоса — порядок. Окольцованный Сатурн — из всех планет самый упорядоченный. Изучая его кольца и причудливые луны, мы пытаемся понять, как законы физики, создавшие этот образцовый порядок, создают хаос метеоритного дождя и астероидов, превращающих наше космическое пространство в стрельбище.

3. Серия. Тонкая Синяя Линия / The Thin Blue Line: Атмосфера — это удивительное чудо Солнечной системы, делающее возможным существование жизни. Немногим избранным повезло видеть тонкую голубую линию нашей атмосферы. В этой серии мы узнаем историю Меркурия, потерявшего свою атмосферу. И увидим за плотной темной атмосферой Титана, спутника Сатурна, поразительные озера.

4. Серия. Мертвый или Живой / Dead or Alive: Даже огромный вулкан Мауна-Кеа покажется незначительным и целиком скроется в тени высочайшей горы Солнечной системы — потухшего вулкана Олимп на Марсе, высота которого двадцать семь километров. Но чудеса случаются не только на поверхности планет.

Источник

Как устроена Вселенная

Скачать книгу в формате:

Аннотация

Как устроена Вселенная

Глава 1. Что мы знаем о нашей Вселенной?

1.1. Общие сведения о Солнечной системе и о месте планеты Земля в ней

Наша Вселенная – такая необъятная, неизведанная и прекрасная. Что мы знаем о ней? Да в сущности, практически ничего. Все наши исследования и убеждения – всего лишь предположения, возможно, мы видим лишь оболочку, доступную нашему глазу, а на самом деле, всё совершенно иначе?

В школе нас учат тому, что Земля вращается вокруг Солнца, как и остальные восемь планет, однако даже наша Солнечная система устроена намного сложнее. Поэтому, пожалуй, стоит начать с самого начала – с места нашей родной планеты в необъятной Вселенной.