А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Речовина - всесвіт

Речовина Всесвіту складається з молекул і атомів, які, в свою чергу, утворені з протонів, нейтронів і електронів.

Одночасність початку розльоту речовини Всесвіту, спостережуваного як розбігання галактик, означає, щоцей розліт виник в результаті деякого вибухового процесу.

У сучасну епоху переважна частина речовини BQ Всесвіту існує, подібно до Сонця, у вигляді згустків гарячої плазми, що представляють собою зірки. Зірки розташовані на дуже великих відстанях одинвід одного. Сонця приблизно в 10 млн. разів більше їх власних розмірів.

У стані плазми перебуває переважна частина речовини Всесвіту - зірки, зоряні атмосфери, галактичні туманності і міжзоряне середу. Плазма існує в космосі у вигляді сонячного вітру,заповнює магнітосферу (утворюючи радіаційні пояси Землі) н іоносферу. Процесами в навколоземній плазмі обумовлені магнітні бурі і полярні сяйва. Відображення радіохвиль від іоносферної плазми забезпечує можливість дальнього радіозв'язку на Землі.

У плазмовомустані знаходиться основна частина речовин Всесвіту, включаючи Сонце та інші зірки. Плазма існує у верхніх шарах атмосфери. Плазма може бути отримана і штучно під вплив високих енергій в особливих апаратах, званих плазмотронами.

При цьомубуло вже встановлено, що середня щільність видимої речовини Всесвіту (світиться баріонна речовина) не перевищує одного відсотка від рс. У Всесвіті є і невидиме баріонна речовина.

Ще в п'ятдесяті роки астрономи вважали, що практично всіречовина Всесвіту знаходиться у світних галактиках.

Є дві принципово різні можливості для умов, в яких протікало початок розширення речовини Всесвіту: речовина могла бути або холодним, або гарячим. Слідства ядерних реакцій при цьому в коренівідрізняються один від одного. Історично першою ще у 30 - ті роки була розглянута можливість холодного початку.

Експериментальне підтвердження феномену Казимира фактично означає, що матеріальна сутність світу формується не тільки видимим і темним речовиноюВсесвіту, всіма можливими видами випромінювання, але і фізичним енергонасиченим вакуумом, єдиним за своєю суттю для всього Всесвіту. При цьому поки що важко однозначно встановити, яким чином повна енергія видимого Всесвіту розподілена між зазначеними складовими.Наведені вище оцінки космологічного члена дозволяють говорити про порівнянному вкладі в енергію Всесвіту кожного з доданків. Представлений образ фізичного вакууму Всесвіту демонструє можливу реалізацію взаємозв'язків усього сущого у цьому Світідопомогою енергонасиченого фізичного вакууму.

Мені здається, що якби речовина нашого Сонця і планет і взагалі вся речовина Всесвіту було б рівномірно розподілено по всьому небесному простору, а кожна частка відчувала б вроджене тяжіння довсім іншим, і повний обсяг простору, в якому розсіяно це речовина, був би кінцевим, то речовина зовні цього обсягу прагнуло б завдяки тяжінню до всього того речовині, що всередині, і тому падало б до центру цього простору і становило б там єдинувелику сферичну масу. Але якби ця речовина була рівномірно розподілена по нескінченного простору, воно ніколи не злилося б в єдину масу; якась його частина густішала б в одну масу, а інша - в іншу, так що виникло б нескінченне число великих мас,розкиданих по всьому такому нескінченного простору на великі відстані один від одного. І так могли б утворитися Сонце і нерухомі зірки, якщо припустити ще, що за своєю природою ця речовина була світиться.

Зокрема, оцінювалася можливістьпрояви ефектів, пов'язаних з пришвидшує впливом флуктуації щільності маси речовини Всесвіту на рух галактик, прилеглих до областей таких флуктуації, аналізувалася гіпотеза про наявність екзотичної міжзоряного пилу, яка могла б додатковорозсіювати світло від вибухів наднових зірок типу а в далеких галактиках, створюючи ілюзію більшої віддаленості їх, ніж це є насправді. Всі ці та інші можливості були відкинуті на користь наведеного вище висновку про позитивності космологічної постійноїі про порівнянному вкладі в еволюційний розвиток Всесвіту від маси речовини і космологічної постійної.

Після епохи нуклеосинтезу освіту Всесвіту сповільнилося, і до моменту рекомбінації відбувалося спокійне розширення, при якому речовина Всесвіту охололодо декількох тисяч градусів Цельсія. За законами атомної фізики при зниженні температури до таких значень починається об'єднання (рекомбінація) електронів, які раніше були вільними частинками, з протонами і ядрами гелію.

Говорячи про вік Всесвіту, я будузвертатися до загальноприйнятої моделі великого вибуху, згідно з якою в початковій стадії вся речовина Всесвіту було сконцентровано в дуже маленькому об'ємі, може бути, навіть в математичній точці. Потім стався великий вибух, в результаті якого було викинутобезліч згустків речовини, що рухаються з різними швидкостями, причому ті, які рухалися швидше, повинні були просунутися далі. У результаті повинна була виникнути ситуація, яку ми зараз спостерігаємо: всі космічні об'єкти від нас віддаляються, причому більш далекіоб'єкти видаляються швидше, ніж ті, які знаходяться ближче. Швидкість видалення пропорційна пройденого відстані.

Значно пізніше (при Т 1 еВ) електронного захоплення ядрами з утворенням первинних хімічних елементів, що визначили стартовий складречовини Всесвіту.

Нарешті, відзначимо, що виявлення W - і Z - 6o3OHOB розширило спектр спостережуваних елементарних частинок і дало прямі вказівки на те, що при високих температурах склад речовини Всесвіту може зазнавати значні зміни.

Клаузіусадо висновку про неминучість теплової смерті Всесвіту, яка повинна настати, коли всі види енергії у Всесвіті перейдуть в енергію теплового руху, рівномірно розподілену по всьому речовині Всесвіту. Після цього в ній припиняться всі макроскопічні процеси.

Дійсно, за час, відповідне зміні г від 0 до 100 (за цей час реліктове випромінювання охолоджується приблизно в 100 разів - від 300 К до 2 7 До), проаналізовано-нігіліровало не більше однієї мільйонної частки речовини Всесвіту.

У цій ранній Всесвіту фотони ефективновзаємодіяли з речовиною, число частинок було дорівнює числу античастинок. Склад речовини Всесвіту був різко різниться від речовини, з яким ми маємо справу в сучасну епоху. Наприклад, при Т - 1028 До речовина згустку складалося з фотонів, кварків, глюонів, W - і Z - 6o3OHOB,лептокварков і деяких важких частинок.

Температура поверхні Сонця і зірок дорівнює кільком тисячам градусів, їх надра розігріті до мільйонів градусів. Звідси випливає, що значна маса речовини Всесвіту, сконцентрована в зірках, знаходиться встані високотемпературної плазми.

Це залежить від значення середньої щільності речовини Всесвіту. Але продовжують діяти сили, які гальмують процес розширення, - це сили гравітаційного тяжіння. Вони-то і можуть, в принципі, змусити расширяющуюся Всесвітпочати через якийсь час стискатися.

Всесвіту (див. адіабатичному флуктуації), наиб, імовірним з яких брало є гравітаційна нестійкість. Серед ін механізмів розглядається також вибуховий процес - вплив на речовина Всесвіту вибухів великоїчисла наднових зірок першого-покоління.

Дійсно, на фотографіях, зроблених за допомогою великих телескопів, спіральні галактики виглядають яскравими вихорами зоряних хмар. Гідродинамічні аналогією виникають самі собою і спонукають припустити, що цізоряні системи виникли завдяки вихровим рухам в дозвездного, догалактіческом речовині Всесвіту.

Зауважимо, що метеорити (крім зразків місячного грунту, доставлених за допомогою космічних експедицій) є єдиними потрапляють на Землюзразками речовини Всесвіту.

У ній геометричні властивості тривимірного простору були б вже інші. Але щодо неї речовину б рухалося, в ній не виконувалися б властивості однорідності і ізотропійл Нас в першу чергу цікавлять властивості розширюєтьсяречовини Всесвіту. Ось чому супутня система є переважною і ми займемося насамперед вивченням властивостей тривимірного простору цієї системи.

Книга присвячена плазмі високої щільності, стислій так сильно, що енергія міжчастковихвзаємодії стає порівнянної з кінетичною енергією теплового руху. Ефекти міжчасткових взаємодії - неідеальність - визначають незвичайні властивості такої плазми. Велика частина речовини Всесвіту знаходиться саме в цьому екзотичному стані.Інтерес до дослідження властивостей неідеальної плазми зріс в останні роки, коли стану з високою концентрацією енергії, що складають основу багатьох сучасних технічних пристроїв і енергетичних установок, стали доступні імпульсним експериментам. У книзірозглядаються методи генерації і діагностики неідеальної плазми. Наведені результати експериментальних досліджень термодинамічних, переносних і оптичних властивостей. Обговорюються основні теоретичні методи та моделі. Особливу увагу звернено на швидкорозвиваються нові напрямки фізики неідеальної плазми, такі як металізація діелектриків і діелектрізація металів, однозарядна плазма, пилова плазма і її кристалізація.

Загальновідомо, що космос - це плазма. Лише дуже незначна частина речовиниВсесвіту знаходиться в твердому стані і зовсім мізерна - в рідкому. Звичайно, не всякий газ є плазмою, але в космічних умовах навіть області нейтрального водню або атмосфери холодних зірок, в яких число іонізованих атомів менше одного на тисячунейтральних, проявляють плазмові властивості.

Є ще один важливий аспект цієї проблеми, дуже хвилюючий астрономів - вивчення не пов'язаного з зірками, так званого позагалактичного фону. Передбачається, що він викликаний випромінюванням розташованого міжгалактиками, розрідженого газу. Можливо, в цьому газі зосереджена основна маса речовини Всесвіту. У такому випадку від його реальної щільності залежить і подальша доля cajvmfi Всесвіту: чи буде вона необмежено розширюватися, як спостерігається зараз, або ж, навпаки,процес розширення зміниться процео сом стиснення.

При температурі близько 20000 - 30000 До будь-яка речовина являє собою повністю іонізовану плазму. Сонце та інші зірки, в яких зосереджено майже вся речовина Всесвіту, являють собою гігантськізгустки високотемпературної плазми.

При температурі близько 20000 - 30000 До будь-яка речовина являє собою повністю іонізовану плазму. Сонце та інші зірки, в яких зосереджено майже вся речовина Всесвіту, являють собою гігантські згусткивисокотемпературної плазми.

З цих же загальних позицій доцільно розглянути питання про фундаментальності характеристик протонів і нейтронів - їх мас спокою тр, тп і магнітних моментів if і fin. Надзвичайно важливо відзначити те, що протони і нейтрони утворюються напевної початковій стадії еволюції Всесвіту, тобто їх характеристики є параметрами початковій стадії ери речовини. Оскільки електрони, протони і нейтрони є основними структурними елементами речовини Всесвіту, їх характеристики єфундаментальними фізичними постійними речового світу. Значення мас ті, тр і т дають інформацію про інерційних характеристиках цих основних структурних елементів Всесвіту. Час життя нейтрона т ж 103с (цієї характеристики немає в табл. 1) дає інформацію пронестабільності вільного нейтрона.

Перш за все, реалізовувана для нас як спостерігачів плоска геометрія Всесвіту (відсутність обрію подій, як це має місце на поверхні Землі внаслідок її кулястості - згадаємо зникаючі щогли минаєза горизонт корабля), накладає обмеження на загальну щільність матерії (енергії) у Всесвіті, а точніше, на другий космологічний параметр Q0 так званий параметр прискорення Всесвіту - відношення вказаної щільності до деякої теоретичної величини, при якійкосмологічна гравітаційна енергія в точності дорівнює космологічної кінетичної енергії руху всієї матерії Всесвіту при її розширенні. При плоскої евклідової геометрії Всесвіту (саме в такій Всесвіту ми живемо. При цьому остання величина отримана зурахуванням так званої прихованої маси темного (несветящегося) речовини Всесвіту. Середня температура цього так званого реліктового радіовипромінювання, що приходить з усіх напрямків небесної сфери, складає 273 К. Зауважимо, що облік всієї маси лише видимого Всесвітуприводив би до істотно меншому значенню Ц 005 формує значно більші, ніж це спостерігається, флуктуації мікрохвильового фонового випромінювання.

У наступних розділах допомогою комбінації методів, що включають дискретну модель, енергетичні принципи,чисельне моделювання та термодинаміку, були досліджені нелінійні властивості скучіванія. У цій главі ми поширимо загальний підхід гл. Ми ставимо своїм завданням визначити час, необхідний для початку стиснення обурення і відокремлення його від розширногоречовини навколишнього Всесвіту.

Це послужило грунтом для виникнення теорій про тим, що синтез хімічних елементів в свій час стався на деякій дозвездной стадії існування речовини Всесвіту і є частиною незворотного процесу розвитку світу,що має нібито початок і кінець.

Якщо прийняти визначення[65], То з таблиці фундаментальних фізичних постійних (див. табл. 1) слід було б вилучити всі константи, що характеризують протон, нейтрон і мюон, і включити в неї характеристики кварків і інших, окрімелектрона, лептонів. Звичайно, робити це недоцільно, але й залишати таблицю в її сьогоднішньому вигляді не можна. Характеристики протона, нейтрона і електрона, безумовно, мають фундаментальне значення в науці, оскільки ці частинки є основними структурнимиодиницями речовини Всесвіту. Повні ж дані про елементарні частинки, можливо, варто було б публікувати у вигляді окремої таблиці з відповідною назвою.

Такий підхід був би схожий на теорію S-матриці. Як відомо, Гейзенберг запропонував розглядати лишестану до і після зіткнення елементарних частинок, відмовляючись від детального опису самого акту зіткнення. Квантово-гравітаційна теорія необхідна саме в космології, оскільки мається впевненість, що Всесвіт (мабуть, можна навіть посилити: всяВсесвіт, вся речовина Всесвіту. Такий розгляд тим більше необхідно, що вище ми бачили, як велика різноманітність класичних (не квантових) космологічних рішень. Може бути, квантово-гравітаційна теорія сингулярного стану вкаже умови вибору зцієї множини.

Відносна поширеність елементів у Сонячній. Разлічіе у складі космічних тіл пов'язано з етапами їх еволюції, протіканням на кожному ступені певних ядерних реакцій синтезу, процесів радіоактивного розпаду, диференціації наоснові відмінності електронних структур. Ці уявлення чудово узгоджуються з основними положеннями діалектичного матеріалізму - про матеріальну єдність світу, про взаємозв'язку і взаємозумовленості явищ, про перехід кількісних змін у якісні. Всясукупність даних, якими володіє наука в даний час, переконує в тому, що атоми хімічних елементів народжуються і вмирають, беручи участь у кругообігу речовини Всесвіту і здійснюючи свою еволюцію в нескінченній історії світобудови.

Рівняння Ейнштейнапов'язують суто геометричні величини з тензором енергії-імпульсу, який є величиною фізичного. У випадку ідеальної рідини тензор енергії-імпульсу має простий вигляд. Его обставина важливо в загальній теорії відносності тому, що в стандартнихкосмологічних моделях передбачається, що речовина всесвіту поводиться як ідеальна рідина.

Для перевірки теорії виникнення великомасштабної структури (сверхскоплеиій і скоплопій галактик) важливі спостереження ступеня изотропииРІ. Після рекомбінаціївипромінювання стало вільно поширюватися в просторі, н томуРІ повинно нести інформацію про не-однорідності, колишніх в момент рекомбінації. РІ в різних напрямках дозволяють оцінити ступінь неоднорідності плазми в момент рекомбінації. Якщо речовина Всесвітускладається тільки з баріонів і QjKiO03 то з моменту рекомбінації і до наших днів обурення щільності могли зрости через гравітацію.

Для пояснення баріонів асиметрії Всесвіту передбачається, що розпад лептокварков відбувається з перевищенням числа народжуванихкварків над антикварка. Теорія дає конкретні дані. Фізичним обгрунтуванням такого припущення є існування в мікросвіті процесів, що йдуть з порушенням зарядовим симетрії (розпад - мезона, с. Цінність теорії баріонної асиметрії, запропонованоїрадянськими теоретиками, в тому, що вона не залежить від початкових умов. Родівшіеся в результаті розпаду лептокварков антикварки і кварки анігілюють, невеликий ж надлишок кварків виживає і є тим матеріалом, з якого будується речовина Всесвіту. Нейтрони іпротони - ці основні будівельні елементи нашого речовини - з'являються лише через 10 - 6 з після Великого Вибуху. У міру подальшого розширення і остигання Всесвіту в момент часу t3 хв 44 с починається утворення стабільних ядер легких елементів - еракосмологічного нуклеосинтезу. Правда, тривалість цієї ери невелика - всього півгодини. Рассчітанная по цій моделі теоретично концентрація гелію у Всесвіті (близько 25% по масі) співпадає з даними астрофізичних спостережень, що є прямим доказомсправедливості стандартної моделі. Склад речовини Всесвіту в цей час ще раз радикально змінюється.

Однак кварки володіють баріонним зарядом (див. с. Звідси випливає, що в кварк-лептон взаємних перетвореннях порушується закон збереження баріонів заряду.Оцінки показують, що час життя протона tp 10311 років. Це час значно перевищує вік Всесвіту (10 - 20 млрд. років), але значення факту нестабільності протона применшити можна. З нього випливає нестабільність речовини Всесвіту. Незважаючи на надзвичайно великузначення ip, вчені всього світу зараз шукають сліди розпаду протона. Для цього зовсім не потрібно чекати стільки років, достатньо взяти велику кількість водень-речовини, щоб спостерігати розпади. Наприклад, в 10 т води міститься 1031 нуклонів, а це значить, що в рік всередньому може розпастися один протон. Пошуки розпаду протона йдуть в США, Індії, СССР. Для зменшення шкідливого фону дослідження ведуться глибоко під землею.

Для пояснення баріонів асиметрії Всесвіту передбачається, що розпад лептокварков відбувається зперевищенням числа народжених кварків над антикварка. Теорія дає конкретні дані. Фізичним обгрунтуванням такого припущення є існування в мікросвіті процесів, що йдуть з порушенням зарядовим симетрії (розпад - мезона, с. Цінність теорії баріонної асиметрії, запропонованої радянськими теоретиками, в тому, що вона не залежить від початкових умов.РОдівшіеся в результаті розпаду лептокварков антикварки і кварки анігілюють, невеликий ж надлишок кварків виживає і є тим матеріалом, з якого будується речовина Всесвіту. Нейтрони і протони - ці основні будівельні елементи нашого речовини - з'являються лише через 10 - 6 з після Великого Вибуху. По мірі подальшого розширення і остигання Всесвіту в момент часу t3 хв 44 с починається утворення стабільних ядер легких елементів - ера космологічного нуклеосинтезу. Правда, тривалість цієї ери невелика - всього півгодини.Рассчітанная по цій моделі теоретично концентрація гелію у Всесвіті (близько 25% по масі) співпадає з даними астрофізичних спостережень, що є прямим доказом справедливості стандартної моделі. Склад речовини Всесвіту в цей час ще раз радикально змінюється.

Пізніше з'ясувалося, що таке припущення приводить до протиріччя із спостереженнями. Справа полягає в наступному. Нейтрон у вільному стані розпадається в середньому за 15 хвилин після виникнення, перетворюючись на протон, електрон і антинейтрино. Більш складні атомні ядра, як показують розрахунки, при цьому практично не виникають. Такий висновок знаходиться в різкому протиріччі з спостереженнями. Відомо, що велика частина речовини Всесвіту складається з водню, а не з гелію.

Найдрібніші, найлегші, найпростіші атоми. Останнє зумовило те, що наші засадничі знання про будову речовини, структурі атома були отримані насамперед при вивченні водню.Роль і значення водню в сучасній науці важко переоцінити. Якби елементам за заслуги перед наукою ставили пам'ятники, то швидше за все саме водень був би першим увічнений у граніті чи іншому благородній матеріалі. Практичне ж значення водню тим більш вражаюче. В атмосфері Сонця на частку водню припадає 75 - 85%, а такі важкі планети, як Юпітер і Сатурн-практично чистий водень, легчайшее речовина Всесвіту. Земля містить водню менше, але і на нашій планеті його досить багато. В земній корі з кожних ста атомів сімнадцять виявляються воднем.