Вопрос о вечности - Вселенная - От плоской Земли до квазаров

Вселенная

От плоской Земли до квазаров
Главная


Земля


Солнечная система


Звезды


Галактика


Размеры Галактики


Другие галактики


Возраст Земли


Энергия Солнца


Типы звезд


Эволюция звезд


Взрывы звезд


Эволюция галактик


Удаляющиеся галактики


Наблюдаемая Вселенная


Начало Вселенной


Бомбардировка частицами


Фотоны большой энергии


Радиоастрономия


Окраины Вселенной



Вопрос о вечности

Итак, рассматривая проблемы эволюции звезд, мы пришли к гипотезе, что хотя Солнце, возможно, существует только 5 миллиардов лет, история Галактики гораздо длиннее, так как Солнце образовалось из остатков другой, более старой звезды. И действительно, тщательное изучение состава некоторых шаровых скоплений и сравнение количества потребленного ими водорода с теми запасами, которые им еще предстоит потребить, показывает, что эти скопления существуют уже 25 миллиардов лет.
Но стоит ли и это считать крайним пределом? Так ли уж необходимо исходить из того, что Вселенная вообще имеет конечный возраст? У отдельной звезды есть свой срок жизни, но ведь другие звезды могли жить и умирать до нее бесконечной чередой. В качестве аналогии можно сказать, что человечество существует в течение срока, неизмеримо превосходящего срок жизни отдельного человека.
Мы, конечно, могли бы рассуждать так энергия Вселенной (включая и массу как одну из форм энергии), насколько нам известно, существовала всегда и будет существовать всегда, ибо невозможно создать энергию из ничего или превратить ее в ничто. Отсюда следует, что субстанция Вселенной вечна, а следовательно, вечна и сама Вселенная.
Однако это не совсем то, что мы имеем в виду. Нас интересует не просто субстанция Вселенной. Вопрос в том, всегда ли эта субстанция существовала и будет существовать в форме известной нам Вселенной —Вселенной со звездами и планетами, способной служить приютом живым существам вроде нас, или же у этой известной нам конкретной Вселенной было реальное начало и будет реальный конец.
Насколько мы можем сейчас судить, нынешнее существование известной нам Вселенной (именно ее я буду подразумевать теперь, говоря о Вселенной) определяется выделением энергии в процессе водородного синтеза Вселенную, существовавшую до того, как начался водородный синтез, мы должны представлять себе (исходя из того, что говорилось в предыдущих главах) как простую вращающуюся массу газа, кое-где, быть может, раскаленного докрасна. Когда водородный синтез будет полностью закончен, Вселенная будет состоять только из белых карликов, которые к тому времени уже пройдут какую-то часть пути к окончательному угасанию. Известная нам Вселенная существует только па протяжении периода, когда водородный синтез происходит в широких масштабах.
Таким образом, спрашивая, вечна ли Вселенная, мы в сущности спрашиваем, может ли вечно продолжаться водородный синтез.
Теперь вы видите, почему; я коснулся вопроса о том, бесконечна ли Вселенная, а затем, ничего не ответив, обратился к вопросу о возрасте различных небесных тел. Вот теперь я касаюсь вопроса, вечна ли Вселенная, и оказывается, что оба эти вопроса в некоторых отношениях тесно связаны между собой.
Ведь если количество водорода во Вселенной бесконечно, то при условии, что скорость водородного синтеза конечна, ядра водорода, без сомнения, могут вечно соединяться в ядра гелия. Другими словами, бесконечная Вселенная должна быть и вечной Вселенной. Конечная же Вселенная неизбежно должна быть конечной не только в пространстве, но и во времени.
Пространственно конечная Вселенная могла бы все же быть вечной, если бы существовал какой-то процесс, противоположный водородному синтезу, в ходе которого водород восстанавливался бы, становясь пригодным для нового синтеза Кроме того, это не должно происходить за счет невосполнимого расходования других источников энергии, таких, например, как поле тяготения.

;Надо сказать, что на первый взгляд это представляется невозможным: ведь, согласно безоговорочной научной доктрине, энергия сохраняется и не может быть уничтожена (это иногда называется первым началом термодинамики). Однако, хотя энергия всегда присутствует вокруг нас в постоянном количестве, она не всегда может быть превращена в полезную работу. А именно эта возможность превращения ее в работу является необходимым условием существования известной нам Вселенной. Более того, закон природы, называемый вторым началом термодинамики и, по-видимому, столь же универсальный и важный, как первое начало, гласит, что количество энергии, которая может быть превращена в работу, непрерывно уменьшается.
Вот почему (приведем самый простой пример) вода, которая стекла вниз по склону, не может сама подняться вверх по склону. Ее необходимо поднимать вверх насосом за счет энергии, полученной из какого-то другого источника. Любая система, которая исчерпала свой запас энергии, совершила ли она при этом полезную работу или нет, может быть возвращена в прежнее состояние и вновь проделать тот же путь, но только за счет энергии, поступающей извне. Более того, для восстановления истощившейся системы всегда требуется больше энергии, чем ее можно получить, снова пустив эту систему в ход, и, таким образом, процесс восстановления всегда влечет за собой чистую потерю энергии. Второе начало термодинамики, насколько нам известно, исключений не имеет.
Итак, мы можем прийти к выводу, что мало-помалу все большая и большая часть имеющейся во Вселенной энергии будет необратимо и безвозвратно погребаться в белых карликах, и так кончится та Вселенная, которую мы знаем. Обратившись к прошлому, мы, кроме того, можем сделать вывод, что, хотя звезды существовали и до возникновения Солнца, было время — примерно 25 миллиардов лет назад, — когда вся энергия Вселенной была сосредоточена во вращающихся клочьях разреженного водорода, и это, с нашей точки зрения, было началом Вселенной.
Согласно этим рассуждениям, срок жизни Вселенной, возможно, достигает тысячи миллиардов лет и сороковая часть этого колоссального (но все же конечного) срока уже прошла.
С другой стороны, этот вывод опирается на предположение, что первый и второй законы термодинамики справедливы повсюду во Вселенной, а не только в той маленькой ее области, которую мы имели возможность исследовать, и что они справедливы при всех возможных обстоятельствах, а не только при тех, которые известны нам.
Не забывая о том, что эта предпосылка может оказаться неверной, продолжим наши попытки установить, является ли наша Вселенная бесконечной и вечной или она конечна и ограничена во времени. А для этого обратимся от отдельных звезд к галактикам.

 
< Пред.