Реферат по Физике. Физика Вселенная. Развитие Вселенной
 Скачать 163.14 Kb.
|
1 2 ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ. Черные дыры поражают воображение: они останавливают время, пленяют свет, образуют дыры в самом пространстве. Даже свет становится узником гравитационного саркофага. Около миллиарда черных дыр насчитывается только в нашей Галактике. В настоящее время астрофизики привлекают черные дыры для объяснения загадочных явлений довольно часто. Физика и астрофизика черных дыр получили широкое признание научной общественности. Черные дыры в свете классических законов Ньютона. Считается, что существование таких космических объектов как черные дыры, было впервые обосновано А.Эйнштейном. Общая теория относительности предсказала возможность неограниченного гравитационного сжатия массивных космических тел до состояния коллапса, после чего эти тела можно обнаружить только их тяготению. На самом деле о черных дырах заговорили намного раньше появления теории относительности. А было это во времена И. Ньютона, который, как всем известно, открыл закон всемирного тяготения. Согласно этому закону - все подчиняется гравитации, даже луч света отклоняется в поле притяжения массивных тел. Собственно, с осознания этого факта и начинается история черных дыр в научном мире. Началась она с работы английского священника и геолога Джона Мичелла, который в своей статье пришел к выводу о возможности существования черных дыр на основе рассуждений о поведении пушечного ядра в зависимости от его скорости. В результате он пришел к заключению, что может существовать очень маленькая, но очень тяжелая звезда, и чтобы «скорость ее убегания» была больше скорости света; тогда свет с ее поверхности не дойдет до наблюдателя, а обнаружить ее можно будет лишь по силе ее притяжения. На первый взгляд, ход рассуждений не блещет железной логикой, но, возможно, это как раз такой случай, когда интуитивное прозрение пытаются облечь в ткань логики, которая в этот раз была достаточно дырява из-за недостатка научных знаний. Знаменитый француз Пьер Лаплас в 1795 году в своей книге «Изложение системы мира» написал: «Светящаяся звезда с плотностью, равной плотности Земли и диаметром в 250 раз больше диаметра Солнца, не дает ни одному световому лучу достичь нас из-за своего тяготения; поэтому возможно, что самые яркие небесные тела во Вселенной оказываются по этой причине невидимыми»1. Свое гениальное утверждение Лаплас никак не доказывал, он просто это знал. Однако научный мир не воспринимает серьезно такие фундаментальные вещи без расчетов, формул и прочих доказательств. Лапласу пришлось потрудиться, и через несколько лет он дал своему предвидению научное обоснование, сделанное на все том же классическом законе Ньютона о всемирном тяготении. Эти доказательства также нельзя считать строгими, так как мы уже знаем, что законы Ньютона не совсем соответствуют действительности в масштабах Вселенной и квантовой механики. Но, в те времена, самой продвинутой была именно теория Ньютона, лучшего наука ничего не могла предложить, и поэтому ученым приходилось искать истину там, где был свет – под фонарем классических законов механики. Черные дыры в таинственном свете мистики  Интересующимся оккультными знаниями и практикующим магам и волшебникам известно, что если существует объект, то существует и информация о нем, независимо от того, обнаружено ли его присутствие в природе или пока еще нет. Пример: электромагнитное поле имело место быть до того, как ученые о нем написали.Ученые-оккультисты отличаются от ученых-материалистов тем, что не спешат обнародовать свои знания в надежде получить Нобелевскую премию и признание благодарного человечества. Они, по непонятной простым смертным причине, тщательно шифруют то, что им удалось почерпнуть из космического кладезя информации и передают это тайно особо избранным посвященным. Однако, так или иначе, эти знания просачиваются в мир в виде непонятных символов, легенд, сказок и т.п. У известного писателя-оккультиста Густава Майринка есть небольшой рассказ «Черный шар», отрывок из которого приводится ниже: «Бархатно-чёрное круглое тело неподвижно висело в пространстве. Вообще эта штука была совсем не похожа на шар, скорее на зияющую дыру. Это и было не что иное, как самая настоящая дыра. Это было абсолютное, математическое ничто! То, что произошло далее, было всего лишь неизбежным следствием этого «ничто». Всё, что оказывалось вблизи этого «ничто», неизбежно устремлялось к нему, чтобы тоже превратиться в «ничто», то есть исчезнуть в нём без следа. Так и случилось — тотчас раздался резкий воющий звук, который становился всё громче и громче, — это воздух зала начал всасываться в шар. Обрезки бумаги, перчатки, дамские вуалетки — всё устремилось вместе с потоком. А когда один из офицеров гражданского ополчения ткнул саблей в чёрную дыру, клинок исчез в ней, словно растворился. ....... Толпа, которая не понимала, что происходит, и только слышала ужасный, всё нарастающий гул, в страхе перед необъяснимым феноменом ринулась вон. Остались только два индийца. — Вся Вселенная, которую создал Брахма, которую поддерживает Вишну и разрушает Шива, постепенно провалится в этот шар, — торжественно объявил Раджендралаламитра. — Вот какую беду мы навлекли, брат, отправившись на Запад! — Ну и что в том! — пробормотал госаин. — Когда-нибудь нам всем суждено отправиться в тот мир, который есть отрицание бытия».2 Какое точное описание свойств черной дыры в соответствии с современными представлениями! А рассказ это был написан еще до появления теории относительности А. Эйнштейна… Хотелось бы еще добавить, что в рассказе черный шар появляется как материальное воплощение мыслеформы одного из присутствующих… Не здесь ли скрывается намек оккультиста на причины возникновения черных дыр? Современные представления о свойствах черной дыры. Что же говорит современная физика о свойствах черных дыр? Оказывается, черная дыра определяется только одним параметром – массой. Причем она практически неуничтожима. Например, если кому-то придет в голову выстрелить в нее ядерными боеприпасами с целью как-то изменить ее или «разорвать на клочки» , то ее масса просто увеличится на массу этих самых бомб и все. Черная дыра просто станет массивнее. Но оказалось, не все так просто. Черная дыра не просто прожорливое чудовище, поглощающее все и вся. Она может «испаряться» понемногу за счет смешанного излучения Хокинга. То есть, черная дыра может превращать какое-либо попавшее в нее тело в информацию и «отдавать» ее в виде потока разнообразных излучений и кварков. Такие объекты обнаружены астрономами, называются они пульсарами. Таким образом, можно прийти к заключению, что черные дыры характеризуются не только своей массой, но также и содержащейся в них информацией. Как возникают черные дыры? Черные дыры рождаются из очень больших и красивых звезд – красных гигантов, масса которых превышает солнечную больше, чем в десять раз. Эволюция таких звезд происходит очень быстро. Через несколько миллионов лет «выгорает» весь водород, превращаясь в гелий, тот, в свою очередь, в результате горения превращается в углерод, углерод - в другие, более тяжелые, элементы и т.д. Скорость превращений тоже увеличивается. Наконец появляются атомы железа. На этом звездный ядерный реактор прекращает свою работу. Из ядер железа уже не выделяется энергия. Они сами начинают захватывать электроны из окружающего газа. Центральная область звезды, состоящая из газообразного железа, начинает уменьшаться за счет уплотнения и поглощения ядрами железа электронов. Наконец, в центре звезды образуется плотное железное ядро. Дальше все зависит от того, сколько железа получилось в этой звезде. Если масса его составила 1,5 массы Солнца, то начинается необратимый процесс, который приводит к коллапсу. Дело в том, что атомы железа настолько плотно прижимаются друг к другу, что они просто расплющиваются. Протоны и электроны соединяются друг с другом, и получаются нейтроны. При объединении протонов и электронов выделяется невообразимое количество энергии, которое разметает внешнюю часть звезды. Тогда можно наблюдать взрыв сверхновой, означающий конец звезды. На месте массивного гиганта после взрыва остается нейтронное ядро. Дальнейшее развитие событий неотвратимо ведет к образованию черной дыры. Предел Чандрасекара и радиус Шварцшильда. Это классический способ образования черных дыр. Нейтронная звезда может получиться из белого карлика – звезды из класса очень плотных и горячих звезд. Здесь также играет большую роль число, равное 1,4 массы Солнца – предел Чандрасекара. Как только масса белого карлика достигает такого значения, начинается процесс «схлопывания» звезды, описанный выше. Белый карлик за минуту превращается в нейтронную звезду. Любой луч света, выходящий с поверхности такой звезды, искривляется в пространстве, он движется почти параллельно поверхности звезды. Несколько раз, обернувшись по спирали вокруг нее, луч может вырваться в открытый космос. Теперь представим себе нейтронную звезду массой равной трем солнечным и радиусом 8,85 км. В этом случае ни один луч уже не сможет вырваться с поверхности звезды, он настолько искривится в поле звезды, что вернется обратно. Вот такие они, черные дыры! Радиус, до которого надо сжать тело, чтобы свет не мог покинуть его, называется радиусом Шварцшильда или горизонтом событий. Хотите стать черной дырой? Тогда вам придется уменьшиться до 0, 000… всего 21 нуль после запятой сантиметров, и вас никто не увидит ! Но масса ваша останется - включите свое воображение и представьте себе, что вы могли бы сделать в таком состоянии. Наверно, спокойно просочиться сквозь землю, к самому центру… Но вернемся в космос. Белые и серые дыры. Белая дыра есть объект, который противоположен черной дыре. Материя белой дыры выталкивается и рассеивается в пространстве. Если вещество не сжимается, а расширяется из-под сферы Шварцшильда, то данный объект является белой дырой. Серые дыры объединяют свойства черных и белых дыр. Термин “белая дыра” появляется на симпозиуме по релятивистской астрофизике в 1969 году. Известный английский ученый Р. Пенроуз выступил на этом симпозиуме с докладом “Черные дыры и белые дыры”. Я. Б. Зельдович и И. Д. Новиков в 1971 году вводят понятие “серая дыра”. Природа образования массивных черных дыр понятна сейчас. Массивные звезды, расходуя свое ядерное горючее и сжимаясь, обязательно должны достичь своего гравитационного радиуса и превратиться в черные дыры. Чтобы черная дыра образовалась таким путем, масса звезды должна быть, как минимум, в два раза больше массы Солнца. Сила гравитации менее массивного тела недостаточна для образования черной дыры. ПУЛЬСАРЫ. Пульсары – говорящие черные дыры. В 1967 г. были открыты пульсары – нейтронные звезды, испускающие узконаправленные потоки элементарных частиц. Эти излучения представляют собой периодические импульсы электромагнитного спектра. Впервые они были зафиксированы как радиоизлучения. Их четкая периодичность навела астрономов, обнаруживших эти импульсы, на мысль о том, что сигналы посылаются «зелеными человечками» - инопланетянами, чтобы вступить с землянами в долгожданный контакт. Сразу же все засекретили и начали расшифровывать послание. В результате исследований, подтвержденных другими фактами, был сделан вывод, что эти сигналы принадлежат вращающейся нейтронной звезде, или черной дыре. Из-за периодичности импульсов эти космические объекты были названы пульсарами. Как же излучение, видимое в рентгеновском спектре, вырывается из объятий черной дыры? Считается, что на поверхности пульсара нейтроны не так устойчивы. Они могут даже распадаться на протоны и электроны, которые, в свою очередь, рождают другие элементарные частицы. В сильном магнитном поле электроны разгоняются вдоль силовых линий, а на полюсах пульсара, где гравитация меньше всего, вырываются в космическое пространство. Такое представление объясняет периодичность посылаемых импульсов. Но с другой стороны, черная дыра может постепенно испариться за счет испускания элементарных частиц. Пока следы испарившихся черных дыр в космосе не обнаружены. Черные дыры – пожиратели звездного вещества Зато с помощью рентгеновского телескопа было обнаружено, как звездный газ отрывался от звезды в виде светящегося облака и перетекал в темную область космического пространства, где становился невидимым, проще говоря, исчезал. Вывод напрашивается сам собой. Эта звезда, путешествуя по галактике, приблизилась к черной дыре и оказалась в ее поле тяготения. Первыми поползли в ее стороны самые неустойчивые элементы попавшей в ловушку звезды – поверхностное звездное вещество и околозвездный газ. Газообразное вещество, разогреваясь, приближается к черной дыре по спирали, высвечивая таким образом, ее местонахождение. Эта область называется «аккреционный диск» и очень похожа по своему виду на спиральную галактику. КВАЗАРЫ. Свет квазаров указывает на черные дыры. В 1963 году были открыты квазары(квазизвездные источники)-самые мощные источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью в сотни раз большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньшими их. Было предположено, что квазары представляют собой ядра новых галактик и стало быть процесс образования галактик продолжается и поныне.3 Самые яркие обнаруженные объекты Вселенной – квазары, также обязаны своим происхождением черным дырам. Особо массивные черные дыры настолько сильно притягивают к себе находящиеся поблизости космические объекты, что, приближаясь к ней толпой, они начинают светиться как 10 галактик вместе взятых. Квазар отличается переменным блеском, что, вероятно, соответствует периодичности вращения огромной нейтронной звезды, вокруг которой он образовался. Хотя точно сказать, что такое квазары, не может пока никто. Хочется отметить любопытный факт. Когда из теории относительности Эйнштейна был сделан вывод о существовании черных дыр, многие астрономы с увлечением искали в космосе подтверждение этому предположению. И находили достаточно фактов и объектов, подтверждающих эту теорию. В настоящее время, когда накопилось достаточно фактов и наблюдений, указывающих на присутствие черных дыр в космосе, само их существование ставится под сомнение многими астрономами. Таким образом, представители homo sapiens, как и черные дыры, являются самыми загадочными объектами Вселенной. ЗАКЛЮЧЕНИЕ После проделанной работы можно сделать выводы: -степень изученности Вселенной крайне мала. -небесные тела подобны живым существам: у них есть свои этапы развития, признаки, определяющие возраст того или иного небесного тела. - Вселенная эволюционирует, бурные процессы происходили в прошлом, происходят сейчас и будут происходить в будущем. Значение этой темы в естествознании очевидна- она определяет все. Вселенная есть начало, продолжение и конец всего(хотя можно сказать,что конца у Вселенной и нет,она протсо перерождается из раза в раз). Освоение космических пространств перевернуло мировоззрение человека, повлияло на дальнейшую научную деятельность. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1.Дагаев М.М, Чаругин В.М. Книга для чтения по астрономии.- М.: Просвещение, 1988. 2.Горелов А.А. КСЕ.- М.: ВЛАДОС, 2003. 3.Новиков И.Д. Эволюция Вселенной.- М.: Наука, 1990. 1 Лаплас Пьер. Изложение системы мира [пер. О.Борисенко] М.: Просвещение, 1980. 2 Майринк Густав. Кольцо Сатурна: сборник [ пер. с австр. И.Стебловой.].-М.: Азбука-классика, 2004.-832с. 3 Горелов А.А. КСЕ: Учеб. Пособие для студ.высш.учеб.заведений.- М.: Гуманит.изд.центр ВЛАДОС, 2003.- 512с.: ил. 1 2 |