Книга 13,8. В поисках истинного возраста Вселенной и теории всего - Джон Гриббин

Тем не менее тот факт, что возраст самых старых звезд почти равен (на самом деле чуть меньше, что очень важно) возрасту Вселенной, есть одно из величайших научных открытий в истории. Оно позволяет с уверенностью предположить, что общая теория относительности и квантовая механика верны в своей основе и однажды могут слиться воедино. Особенно потрясает то, что, если верить данным спутника «Планк», мы знаем возраст Вселенной с точностью до менее чем одного процента. В этом знании воистину воплощена «истинная правда» науки и надежное доказательство того, что именно наука представляет собой лучший способ понимания мироустройства.

Глоссарий

[204]

Абсолютная величина – яркость звезды при наблюдении с расстояния точно в 10 парсек.

Альфа-частица – «частица», состоящая из двух протонов и двух нейтронов, связанных друг с другом настолько плотно, что во многих случаях они ведут себя как единый объект. Идентична ядру атома гелия.

Антиматерия – форма материи, ключевые свойства которой (например, электрический заряд) противоположны таковым у привычного нам вещества. Так, положительно заряженный позитрон представляет собой античастицу – аналог отрицательно заряженного электрона.

Антропный принцип – идея о том, что существование жизни во Вселенной (в особенности человека) способно наложить ограничения на особенности ее функционирования и развития до нынешнего состояния.

Атом – самый маленький компонент привычной нам материи, участвующий в химических реакциях. Все элементы, такие как кислород или железо, состоят из специфических атомов; каждый из них состоит из расположенного в центре сравнительно небольшого ядра, окруженного облаком электронов.

Барионная материя – термин, обозначающий материю, состоящую из протонов, нейтронов и электронов и аналогичную привычной нам земной. Строго говоря, электроны не относятся к барионам, и их масса очень мала в сравнении с массой протонов и нейтронов.

Белый карлик – один из типов «мертвых» звезд. Солнце в конце жизненного цикла превратится в белого карлика размером примерно с нынешнюю Землю. Один кубический сантиметр вещества белого карлика весит около тонны.

Временная шкала Кельвина – Гельмгольца – период времени, в течение которого звезда, подобная Солнцу, может продолжать излучать энергию за счет медленного сжатия под собственным весом, составляет около 20–30 млн лет. В середине XIX века астрономы и физики задумались, каким образом Солнце поддерживает внутреннюю температуру стабильной. Они поняли, что если оно состояло бы из угля, горящего в атмосфере чистого кислорода, то сгорело бы целиком менее чем за 100 тысяч лет, и заподозрили, имея геологические основания, что Земля обогревается Солнцем намного дольше. Герман Гельмгольц (Германия) и Уильям Томсон, и позднее лорд Кельвин (Великобритания), независимо друг от друга пришли к одному и тому же решению проблемы, показав, что просто за счет постепенного сжатия Солнце могло бы светить с нынешней яркостью на протяжении нескольких десятков миллионов лет, превращая энергию гравитации в тепло.

Галактика – крупный космический конгломерат звезд, содержащий порой сотни миллиардов объектов, подобных Солнцу. Применительно к нашей Галактике Млечный Путь слово иногда пишется с заглавной буквы – Галактика.

Гравитация, или сила всемирного тяготения, – сила, заставляющая материальные объекты притягиваться друг к другу. Так, например, Земля притягивает наши тела, но и наши тела тоже притягивают Землю. Альберт Эйнштейн объяснил действие гравитации через общую теорию относительности.

Двойная система, или двойная звезда, – пара звезд, вращающихся друг вокруг друга.

Дейтерий – «тяжелый» водород, ядро каждого атома в котором состоит из одного протона и одного нейтрона.

Дисковая галактика – система из сотен миллиардов звезд, оформленная в виде плоского диска и часто (но не всегда) имеющая спиральную структуру. Наш Млечный Путь представляет собой дисковую и спиральную галактику.

Доплеровский эффект – вызванное движением изменение длины волны (или частоты) света. Если объект перемещается по направлению к нам, длина волны сжимается (синее смещение), если от нас, то растягивается (красное смещение). Примечание: космологическое красное смещение не является доплеровским эффектом!

Закон Кирхгофа – при заданной температуре скорость испускания объектом электромагнитной энергии равна скорости поглощения объектом электромагнитной энергии той же длины волны (частоты). Этот закон впервые сформулирован Густавом Кирхгофом в 1859 году и доказан им же в 1861-м. На следующий год Кирхгоф логично пришел к следующей идее – черного тела и излучения черного тела, что в свою очередь навело Макса Планка на открытие важнейшего для физики понятия квантов.

Закон смещения Вина – соотношение, позволяющее рассчитать температуру черного тела исходя из длины волны, на которой оно излучает максимальное количество энергии в своем спектре. Название дано по фамилии немецкого физика Вильгельма Вина (1864–1928), получившего в 1911 году Нобелевскую премию за работы, посвященные законам, управляющим тепловым излучением.

Звезда – горячий газовый шар, во много раз превышающий по размеру планеты и светящийся за счет происходящих внутри него ядерных реакций с выделением большого количества энергии. Солнце представляет собой звезду.

Звезда главной последовательности – звезда, находящаяся в стабильном «расцвете лет», например наше Солнце.

Звездная величина – яркость звезды, измеряемая астрономами по шкале, названной в честь английского астронома Нормана Погсона. Чем более тусклой выглядит звезда, тем больше ее значение по шкале Погсона. По традиции, разница величин в 5 единиц эквивалентна утверждению, что один объект в 100 раз ярче (тусклее) другого.

Звездная спектроскопия – изучение спектра света звезд. Столкновения стремительно движущихся в горячем газе атомов возбуждают электроны, которые, успокаиваясь, порождают эмиссионные линии в спектре. Если газ холодный, то электроны возбуждаются, поглощая фоновый свет. Звездный спектр показывает, атомы каких элементов присутствуют в звезде, то есть каков ее состав.

Излучение черного тела – лучи, испускаемые черным телом.

Инфляция – ранняя фаза развития Вселенной, во время которой крохотная квантовая флуктуация расширилась (раздулась) примерно до размера баскетбольного мяча за ничтожную долю секунды.

Ион – атом (иногда молекула), потерявший один или более электронов и оказавшийся положительно заряженным. Спектры ионов имеют измеримые отличия от спектров породивших их атомов. Атом также может приобрести лишний электрон и стать отрицательно заряженным ионом.