Станислав Зигуненко - Величайшие загадки человека
Конечно, к подобным выкладкам не стоит относиться всерьез. Библия все‑таки — не свод лабораторных отчетов, чтобы подходить к ней с физическими мерками. И пытаясь узнать, где всего холоднее и всего жарче во Вселенной, обратимся лучше к исследованиям самих физиков и астрономов.
Для начала зададимся вопросом, что такое температура. Физики уже давно уяснили, что температуру любого тела характеризует беспорядочное движение молекул, из которых это тело состоит. Когда это движение полностью прекратится, температура тела упадет до абсолютного нуля.
Еще в 1848 году английский физик Уильям Томсон (впоследствии лорд Кельвин) предложил новую шкалу температур, названную теперь его именем. Начальной ее точкой стал абсолютный нуль: 0° К, или —273°С.
Ниже этой точки на шкале не может быть ничего. Частицы вещества либо движутся, либо не движутся. Третьего не дано.
Однако показатель градусов по шкале Кельвина или Цельсия ничего не скажет нам о том, какие частицы движутся и сколько их. Одна и та же температура легче переносится в одной физической среде и труднее — в другой. Определяется это именно количеством частиц, участвующих в тепловом движении, а также их типом. Например, мы относительно легко переносим температуру воздуха, равную 70°С (в особенности, если он сухой), а вот вода, нагретая до той же температуры, может нас обжечь. Причина понятна: вода — более плотная среда, чем воздух. Она содержит в единице объема больше молекул, чем воздух, и это чувствительнее для нас, вынужденных поглаживать ошпаренную кожу.
Но еще поразительнее для нас узнать, что самые высокие и самые низкие температуры во Вселенной зафиксированы у нас на Земле. Между тем это так. Во время экспериментов по искусственной термоядерной реакции (именно эта реакция протекает в недрах звезд, вызывая их свечение) ученым удавалось на короткие мгновения получать температуру в миллиарды градусов по шкале Цельсия. Так, еще в 1962 году в СССР была получена температура в 3 тысячи миллионов градусов. Для сравнения укажем, что в недрах Солнца температура достигает всего «каких‑то» 15 миллионов градусов.
В то же время ученые пытаются достичь абсолютного нуля по шкале Кельвина — и уже получены температуры, равные всего миллиардным долям градуса. Даже в самых пустынных уголках Вселенной и то теплее, чем в иных спецлабораториях на нашей планете. Ведь вдали от звезд температура диффузного вещества (то есть газа и пыли), заполняющего пространство, равна как‑никак трем градусам Кельвина. Межзвездные дали согреты космическим фоновым излучением — реликтом грандиозного события, которое, как считается, породило все наше мироздание, то есть реликтом Большого Взрыва.
Кстати, в момент, когда время было равно нулю и наша Вселенная, по мнению космологов, возникла буквально из ничего, температура в точке возникновения равнялась 1013 градусов. Это — самая высокая температура, которую когда‑либо использовали в своих расчетах физики–теоретики.
Сразу после Большого Взрыва наша Вселенная начала остывать. В конце времен, когда угаснут все звезды и исчезнут все планеты, воцарится мрак.
Есть поразительная взаимосвязь между областью самых высоких и самых низких температур. Так, в лабораторных условиях мы можем имитировать процессы, протекавшие во время гипотетического Большого Взрыва, если попробуем достичь абсолютного температурного нуля! По крайней мере, так заявляют физики Григорий Воловик и Мати Крузиус из Хельсинского технического университета.
При этом они опираются на «теорию струн», согласно которой наше мироздание, едва оно возникло, пронизали незримые космические нити. Они протянулись от одного края Вселенной до другого. Они были намного тоньше атома, но весили столько же, сколько весят нынешние галактики. И вот оказалось, что эти нитевидные структуры можно воспроизвести в жидком гелии, охлажденном до тысячной доли градуса Кельвина, если подвергнуть гелий нейтронной бомбардировке. Исследование этих тончайших образований, возникавших в пекле Большого Взрыва и возникающих близ абсолютного нуля, может помочь ответить на вопрос, что же действительно произошло в начале всех времен. Две крайности, похоже, смыкаются: горнило всепорождающего огня напоминает губительный ледяной мрак.
* * *Итак, в первые мгновения после Большого Взрыва наша Вселенная стремительно расширялась и ее температура также быстро падала. Прошла всего десятитысячная доля секунды, а космос остыл уже до 1012 градусов, то есть до триллиона градусов. На второй день «творения» средняя температура Вселенной понизилась до каких‑то вполне сносных 30 миллионов градусов. («И увидел Бог, что это хорошо. И был вечер, и было утро: день второй».) Сегодня эта цифра равна всего 3 градусам Кельвина. Космос охладился почти до нуля.
Конечно, средние показатели не исключают того, что отдельные, крохотные участки Вселенной внезапно разогреваются до невероятных температур. Такое происходит, например, при вспышке сверхновой, то есть при взрыве какой‑либо массивной звезды. В этот момент ее температура на короткое время подскакивает почти до десяти миллиардов градусов. Этого достаточно, чтобы из элементарных частиц образовались новые элементы (углерод, кислород, железо, азот). Все они стремительно разлетаются прочь от взорвавшейся звезды. Именно эти элементы, рожденные в горниле многочисленных космических плавилен, являются основой всех органических веществ — в том числе и тех, что способствовали зарождению жизни.
Подобные температуры возникают и в очаге неуправляемого термоядерного взрыва, или, иными словами, при взрыве водородной бомбы. В естественных условиях подобный процесс происходит в недрах Солнца и других звезд, где водород превращается в гелий, что сопровождается выделением огромного количества тепла. Благодаря этой излучаемой энергии на Земле существует жизнь. Человек, словно нерадивый ученик сказочного волшебника, попробовал воспроизвести этот процесс, сотворив бомбу, но его презренная копия убивает все живое.
Все эти сверхвысокие температуры, упоминаемые нами, мы можем оценить лишь приблизительно. Никто не измерял их с точностью до градуса. Зато температуру на поверхности Солнца, как и в недрах Земли, измерить удалось. И та и другая равны примерно 6000 градусов Цельсия. В такой жаре испаряется даже вольфрам — самый тугоплавкий из всех химических элементов (температура плавления — 3420 °С). Между тем астрономы давно подумывали о том, что на Солнце могут обитать живые существа. Их аргумент был таков: солнечные пятна холоднее, чем окружающее их пространство. Если предположить, что Солнце, как и Венера, окружено раскаленными облаками, тогда эти пятна могут быть разрывами в череде облаков, проемами, сквозь которые виднеется поверхность самого светила. Ну а поскольку эти пятна темны, их температура невысока. Значит, в обширной области солнечных пятен вполне могут поселиться некие организмы. Вот такова была гипотеза, возникшая в то время, когда люди настойчиво принялись искать жизнь за пределами нашей планеты — в том числе и на Солнце.
Теперь мы знаем, что никаких «солнечных человечков» все‑таки нет. Впрочем, нельзя не признать, что ученые прошлого отличались определенной прозорливостью. Солнечные пятна и впрямь почти на 1500 °К холоднее окружающего их вещества, а сама поверхность Солнца не очень‑то и разогрета, если мы сравним ее температуру с тем жаром, которым пышут некоторые другие звезды, например голубые гиганты. Температура поверхности самых крупных из них достигает почти 100 000 градусов. Всего за шесть секунд подобные звезды излучают столько же энергии, сколько наше Солнце — за год.
Еще сильнее разогреты крохотные нейтронные звезды, чей диаметр не превышает тридцати километров. Мы не способны их увидеть, но знаем, что их температура достигает миллиона градусов! На таком фоне покажется вполне уютной и пригодной для обитания самая холодная из известных нам звезд — двойная звезда в созвездии Стрельца. Она потеряла так много вещества, что весит теперь в 20 раз меньше Солнца и остыла до 1700 °С. Впрочем, все равно здесь чересчур жарко для живых организмов биологического типа. Так что жизнь на звездах скорее всего невозможна.
* * *Какая же температура надобна для возникновения жизни и ее развития? Еще полвека назад американский астрофизик азиатского происхождения Су–Шу Хуанг, попытался очертить «зону жизни» — то есть область вокруг звезд, где может существовать жизнь. При этом он принимал как аксиому, что средняя температура в этой зоне должна колебаться в пределах от 0 до 100 градусов Цельсия.
Не думайте, что он так уж перегнул палку. Мы уже отмечали, что ученые долгое время верили, что при 100°С все живое гибнет. Однако в 70–е годы XX века на дне океана были открыты необычные образования, которые окрестили «черными курильщиками». Здесь из недр Земли вырастают конические трубы, из которых вырывается темная, сернистая магма, разогретая до 300 °С. В окрестностях этих подводных курящихся труб, словно в Аду, обитает множество организмов — бактерии, креветки, черви… Позднее примитивные формы жизни были обнаружены также в кипящей воде гейзеров.
