Реферат: Из жизни вселенной

Вертьянов С. Ю.

Как развивается вселенная? Нет ли в разгадке этой тайны ключа к пониманию того, кем же являемся мы сами? Сотворена ли вселенная Богом или существует сама по себе действием только законов физики и химии? В современной науке самой популярной считается модель пульсирующей вселенной. Суть ее примерно в следующем. Если подбросить в воздух камень, то он, взлетев и на мгновение остановившись, снова свалится на землю. Так и космические тела под действием силы тяжести в конце концов свалятся друг на друга, образовав одно огромное тело. Под действием громадной силы взаимного притяжения вещество будет сильно сжиматься. Наконец произойдет Большой Взрыв, и вселенная снова начнет расширяться, образуя галактики, звездные системы и планеты. Известному современному астрофизику Хокингу1 удалось весьма талантливо составить все уравнения для этой модели и даже описать уравнениями прохождение вселенной момента Большого Взрыва.

Таким образом, из жизни вселенной нам стало как будто все известно, в том числе и то, что она "существует сама по себе", без "первотолчка" или чего-либо подобного. Этакий вечно пульсирующий мир, в промежутках между взрывами порождающий звездные системы и планеты наподобие нашей Земли. Однако заметим, что прозвучавший на весь мир потрясающий вывод Хокинга о том, что "вселенная существует без начала и без конца во времени и в пространстве, без каких-либо дел Создателя", явно некорректен. Поясним примером. Представим себе, что мальчишка слепил снежок и кинул его в стенку. Траекторию полета легко рассчитать, причем для любого сколь угодно большого времени как в будущее (за стенку), так и в прошлое (до момента броска). Уравнения легко позволяют это сделать, но физического смысла в такой экстраполяции не будет, поскольку еще минуту назад снежка не существовало, он попросту не был еще слеплен. Не является ли грандиозная теория Большого Взрыва, будоражившая умы на протяжении последних десятилетий, всего лишь математически разработанной фантазией на тему: "как развивалась бы вселенная, если бы существовала всегда"? Некоторые открытия последних лет2 заставили серьезно усомниться как в существовании черных дыр, так и Большого Взрыва.

В соответствии с текстом Писания вселенная, Земля и все на ней были созданы несколько тысяч лет назад всего за шесть дней. Люди были уверены в этом вплоть до появления дарвинизма. С возникновением в биологии эволюционных идей геологи заговорили о миллиардах лет, об эрах и эпохах, а некоторые ученые-богословы — о понимании дней творения как продолжительных периодов. Сегодня в биологии — целый ряд эволюционных теорий, противоречащих друг другу, в геологии — больше вопросов, чем ответов, поэтому вновь возникает вопрос: сколько же лет миру?

Если вселенная сотворена недавно, то на первый взгляд это может показаться противоречащим научным фактам. Мы, например, видим свет далеких звезд — когда же он успел до нас дойти, если вселенная существует недавно? Или: когда на Земле успело накопиться такое количество радиоактивного свинца как продукта распада урана, если этот процесс не длился миллионы лет? Ответить на эти вопросы можно поразительно просто: далекие звезды созданы вместе со своим светом, мгновенно осветившим вселенную (иначе небосвод до сих пор был бы почти пустым), а уран вошел в состав земной коры в смеси со свинцом. Ученые регистрируют не только свет от дальних звезд, но и другие волны и потоки частиц, которые приносят нам информацию о размахе и многообразии процессов в самых отдаленных уголках удивительно прекрасной вселенной.

В классической геологии предполагалось, что Земля когда-то была горячим шаром, при охлаждении которого в земной коре произошла кристаллизация урановых слюдок, дающая довольно чистое вещество, подобно тому, как в кристаллизации всем известной соли NaCl другие соли не участвуют, и в результате образуется сравнительно чистая соль NaCl. Поэтому казалось естественным считать, что изначально в веществе коры уран не был смешан со свинцом. Но если Земля "слеплена" недавно и не была огненным шаром, тогда предположение о чистоте изначальных радиоактивных веществ отпадает. Выходит, столь привычными радиационными методами датирования невозможно доказать, что планета существует миллиарды лет.

Приведенные нами примеры заимствованы из современных научных споров. Попытаемся изложить некоторые наиболее доступные для восприятия факты, ставящие под сомнение гипотезу о миллиардолетнем существовании Земли.

1. Продукты распада. Уран и некоторые другие радиоактивные элементы подвержены альфа-pаспаду, в результате которого образуется гелий. Инертный газ гелий в реакции не вступает, он очень легкий, и за миллиарды лет должен бы скопиться в атмосфере в изрядном количестве. Предположение о том, что значительная часть гелия, нагретого в верхних слоях атмосферы до высоких температур, улетает в космос, было опровергнуто еще в 50-е годы3. Существует и точный расчет, доказывающий, что гелия улетучивается в космос в 40-50 раз меньше, чем прибывает от распада4 (если содержание радиоактивных элементов в недрах планеты ошибочно завышено учеными, тогда планета должна остывать значительно быстрее, чем требуется для миллиардов лет). Гелия в атмосфере настолько мало, что Земле не может быть более десятков тысяч лет.4 Этот факт заставляет задуматься над правильностью определения возраста Земли в миллиарды лет радиоизотопными методами, поскольку одного из основных продуктов альфа-распада — гелия — в атмосфере почти нет.

2. Соленый океан. Почему моря и океаны соленые? Часть растворов солей выносят в них реки. Соль поступает в океан и из других источников, в том числе до 60% от выноса рек вымывается из горных пород океанической коры (значения указаны для солей натрия), до 50% от выноса рек просачивается вместе с подземными водами, 8% выносится гидротермальными источниками океанического дна и 20% ледниковыми водами. Ученых заинтересовало, за какой же срок в мировом океане могло накопиться нынешнее количество соли. Первое исследование было проведено более 100 лет назад.5 Учет выноса солей реками дал тогда возраст океана 80-90 млн лет. Современные ученые провели детальный расчет для солей натрия.6 Оказалось, что убыль этих солей составляет менее 27% от поступления в океан. Для их накопления требуется никак не более 60 млн лет даже в предположении, что в первоначальном океане была дистиллированная вода.

3. Рельеф и эрозия. Зарегистрированная современными учеными скорость разрушения материков7 такова, что уже за несколько миллионов лет эрозия должна была бы выровнять все горы, смыть с континентов все отложения, а "океанические бассейны давно уже заполнились бы обломочным материалом".8 Может быть, горы — это места длительных тектонических поднятий? Тогда они состояли бы из очень древних пород (глубокого докембрия), но это не так. Глубокий докембрий в некоторых местах планеты действительно лежит на поверхности, как, например, на Кольском полуострове. Именно там и была заложена известная сверхглубокая скважина с целью изучить глубинные слои земных недр. Но, к удивлению геологов, при бурении обнаружилось, что кольские базальты расположены ничуть не ближе к поверхности, чем в других частях планеты. Оказалось невозможным согласовать миллиарды лет, скорость эрозии и современный рельеф. Может быть, планета действительно существует недавно?

4. Возраст Солнца. Почему светит Солнце: потому ли, что в его недрах идут ядерные реакции, или потому, что оно раскаляется в процессе сжатия громадной силой тяготения, как предположил Гельмгольц? Если на Солнце идут ядерные реакции, то оно должно излучать интенсивный поток нейтрино, но исследователи обнаружили их явный недостаток.9 Выдвинутая многие годы назад гипотеза осциляций в потоке солнечных нейтрино до сих пор не подтвердилась. Может быть, Солнце и в самом деле сжимается и потому светит? Измерения динамики солнечного диаметра находятся на грани возможностей современной науки, но в некоторых экспериментах зарегистрировано сжатие Солнца примерно на 1 км в год.10 Измерения показали, что на общее сжатие накладываются менее амплитудные колебания диаметра.11 Если Солнце раскаляется от сжатия, то срок его светимости не превышает 10-20 млн лет.

5. Короткоживущие кометы. Солнечную систему периодически посещают загадочные объекты — кометы. Всего их насчитывается около 600. Период обращения вокруг Солнца этих "гостей", состоящих из пыли и льда, составляет десятки и сотни тысяч лет. При прохождении вблизи Солнца кометы оставляют длинные хвосты, интенсивно теряя массу под действием гравитации Солнца и солнечного ветра, они не могут существовать миллионы и миллиарды лет.12 Исследования траекторий появляющихся новых комет показывают, что эти объекты не являются межзвездными, а значит, сравнительно недалеко от солнечной системы должен находиться источник восполнения их количества. Гипотезы о существовании облака Оорта, поясе Койпера и некоторые другие не в состоянии достоверно объяснить происхождение сотен известных комет.13 Результаты экспериментов по обнаружению пояса Койпера, теоретически способного возобновлять 100 короткопериодических комет, пока не являются строгим научным доказательством.14 Реальность существования облака Оорта подтвердить не удалось, то есть, источник около 500 долгопериодических комет совершенно не известен. Кометы солнечной системы остаются загадкой астрономии. Возможно, они тоже свидетельствуют о молодости вселенной.

С дальнейшим развитием науки какие-то из приведенных фактов, возможно, будут объяснены иначе, а может быть, появятся и новые свидетельства того, что жизнь на Земле, как и сама планета, существует на многие порядки менее общепринятых миллиардов лет. Но когда же в таком случае успело произойти историческое саморазвитие материи — эволюция?

Список литературы

1. С.Хокинг. Краткая история времени от Большого Взрыва до черных дыр. Спб. 2001.

2. Н.Н.Попов. Новые представления о структуре пространства-времени и проблема геометризации материи. М.: Издательство научной и учебной литературы УРСС. 2002.

3. Физика верхней атмосферы. Под. ред. Дж.Ратклифа. М. 1963.

4. M.A.Cook. Nature. 179, January 26:213. 1957.

5. J.Joly. An estimate of the geological age of the Earth. Scientific Trans. Royal Dublin Soc., New Series, Vol.7, Part.3. 1899.

6. S.A.Austin and D.R.Hamphreys. Proceedings of the Second Inter-national Conference on Creationism, Creation Science Fellowship, Pitts-burgh. 1990, перевод в 33 к гл.5; H.H.Hills. Geology. Vol. 4, p. 401-406. 1976.

7. С.Ф.Бегунов, Я.С.Ларионов, И.В.Тибилов. Возраст рельефа мезозоид Чукотки. Геоморфология, 1. 1983. S.Judson, O.F.Ritter. Journal of Geophysical Research. Vol. 69. 1964. B.P.Ruxton, I.Mc Dougall. Amer. Journal of Science. Vol. 265. 1967.

8. C.B.Gregor, R.M.Garrels etc. Geochemical Cycles in the evolution of the Earth. John Wiley, New York. 1988. J. Gillyli. Geological Society of America Special Paper. 62, p. 7-18. 1955.

9. J.N.Bahcall. Science. January 23, 191:264. 1976.

10. D.W.Dunham et al. Science, Vol.210. 1980; S.Sophia et al. Science. Vol. 204. 1979.

11. R.L.Gilliand. The Astrophysical Journal. Vol. 248, No.3, September 15. 1981.

12. Van Flandern. American Physical Society: Bulletin (New York). 22(4):538. 1977; W.E.Stillman. In: Proceedings of the Second Int. Conf. on Creationism, R.E.Walshand, C.L.Brooks (eds.), Creation Science Fellowship, Pittsburg, Vol. 2. 1990.

13. D.R. Faulkner. Creation Ex Nihilo (CEN) Technical Journal, 11(3). 1997, переводв 33 кгл. 5.

14. A.L.Cochran, H.F.Levinson et al. Astpophysical Journal. 455:342-346. 1995.