6.8.5. Квазары

В начале 60-х годов были обнаружены такие радиоисточники, которые оказались связанными не с обычными радиогалактика­ми, а с необычными голубого цвета объектами, напоминающими звезды. Так как они малы по сравнению с размерами галактик, их назвали квазизвездными объектами или кратко — квазарами. Их происхождение и строение в настоящее время не ясны. Од­нако из исследования их спектров было обнаружено, что для них наблюдаются исключительно большие красные смещения. А это, как известно, связано с расширением Вселенной. Поэтому мож­но предполагать, что квазары — наиболее удаленные и быстро- удаляющиеся объекты во Вселенной. Яркость квазаров такова, что они должны иметь фантастическую мощность излучения: 10⁴⁶ 10⁴⁷ эрг/с, что в 10¹² 10¹³ раз превышает энергию излуче­ния Солнца. В таких условиях квазар за месяц должен испускать энергию, соответствующую массе Солнца.

Для объяснения такой огромной мощности расхода энергии квазары должны иметь массу, в 10⁹ раз превышающую массу Солнца. Такой квазар, например, размером с Марс, светил бы в триллион раз ярче Солнца. Предполагают, что черные дыры яв­ляются реликтом квазаров и появились раньше, чем большинст­во звезд Галактики. Если согласиться с тем, что ЧД образовались из квазаров, то они должны нести информацию от эры квазаров — состояния, в котором находилась Вселенная милли­арды лет назад. Миллионы звезд, включая и нашу Солнечную систему, вращаются вокруг центра, который расположен в на­правлении созвездия Стрельца и не виден в телескопы, посколь­ку заслонен облаками газа. Наша Солнечная система расположе­на ближе к краю галактики Млечного Пути в рукаве Ориона. Линейный размер нашей Галактики 100 тыс. световых лет, тол­щина — около 1500 световых лет. Солнце находится на расстоя­нии 30 тыс. световых лет от центра Галактики и вращается во­круг этого центра со скоростью 250 км/с. Земля же вращается вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. В центре этой космиче­ской «карусели» и находится черная дыра массой, в миллионы раз превышающей массу Солнца.

На основе изложенных выше положений постнеклассической физики можно сделать некоторые обобщения относительно эво­люции Вселенной. В современном представлении пространство не есть однородное и изотропное пустое вместилище материаль­ных объектов, как это предполагалось в классическом естество­знании. Пространство взаимодействует с материальными объек­тами, находящимися в нем, и искривляется вблизи гравитирую- щих масс. Гравитационное поле искривляет четырехмерное пространство—время, и в упомянутой модели геометродинамики искривление пространства сложной топологии порождает все многообразие материального мира.

Согласно ОТО Эйнштейна, гравитация скрытых космических объектов должна воздействовать на излучение ближайших к ним галактик как гравитационная линза. Лучи света проходят вблизи невидимой «скрытой» материи, подвергаются воздействию ее гравитационного поля и изгибаются. Предполагают, что в иск­ривлении излучения закодирована информация о местоположе­нии этой невидимой в оптическом диапазоне материи. Опреде­лив вероятные искажения светового «портрета», можно оценить и местоположение ответственных за них невидимых объектов. Космологи полагают, что выяснение объема и положения «скрытой» материи позволит найти ответ на один из главных вопросов космологии: будет ли и дальше Вселенная расширяться или наступит в дальнейшем ее сжатие? После открытия косми­ческой антигравитации были получены данные об ускорении разбегания галактик, что подтверждает гипотезу Эйнштейна.

В теории раздувающейся Вселенной (РВ), связанной с воз­никновением материального мира из вакуума, также показано, что Вселенная и галактики разбегаются не в пустом абсолютном пространстве классической механики, а в пространстве, которое саморасширяется. С таким пространством оказывается связан­ным и более глубокое понимание вакуума как совокупности виртуальных состояний, виртуальных пар с бесконечной плотно­стью энергии. В современной квантовой теории предполагается, что существует множество видов вакуума, которые реализуются с помощью спонтанного нарушения симметрии. Из хаоса мате­риальных частиц и процессов природа гармонично выстраивает свой порядок в мире. В этом смысле фундаментальные и эле­ментарные частицы оказываются продуктами самоорганизации физического вакуума.

По существу все модели происхождения Вселенной связаны с процессами самоорганизации материи, затрагивающими огром­ное множество явлений и процессов окружающего нас мира не­зависимо от нас и по своим еще не до конца познанным зако­нам. Синергетика в этом отношении помогает нам осознать, что материальный и духовный мир — это мир самоорганизующихся систем, мир нелинейных процессов, мир кооперативных явле­ний. Более глубокий взгляд на все сущее в мире приводит к по­ниманию, что мир в целом вокруг нас является нелинейным, а классическая физика видела этот мир, как говорится, через ли­нейные очки. Расширяя границы нашего знания, мы не должны «навязывать» природе свои законы, может быть, удобные и по­нятные нам, но еще не значит — правильные. Используя не оп­ровергнутые физические законы, разрабатывая новые модели, мы приходим на новом витке знаний к пониманию того, что наш мир холистичен и познавать его надо с этих позиций.

Что касается физики Вселенной, то можно сказать, что в на­стоящее время мы имеем о ней некоторые представления, нако­пили много сведений о конкретных физических явлениях, но тем не менее ощущается, что вопросов больше, чем ответов. Однако возможность поставить важный и правильно сформулированный вопрос означает шаг по пути в познании законов природы, так как ученые начинают понимать, в каком направлении двигаться и как искать эти ответы. Несомненно, в будущем будут получены ответы, в том числе и на те вопросы, которые кратко обсужда­лись в учебнике, но, естественно, возникнут новые фундамен­тальные проблемы. Как сказал Дж. Уиллер, «мы живем на остро­ве знаний, окруженном морем нашей неосведомленности. По мере того, как наш остров расширяет свои границы, прилегающая к йим область непознанного тоже расширяется». Тем не менее в этом — сущность научного познания мира, в том числе и на основе фи­зики. В этом и очарование как физики, так и других наук.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Опишите модель стационарной Вселенной Эйнштейна.

2. В чем смысл модели Большого Взрыва? Кем она предложена и каково ее содержание?

3. Какова модель расширяющей­ся Вселенной?

4. Какие имеются подтверждения Большого Взрыва и расширяющейся Вселенной?

5. Что такое реликтовое излучение?

6. Объясните модель пульсирую­щей Вселенной.

7. Какие еще сценарии проис­хождения Вселенной Вы знаете?

8. Как развивалась Вселенная после Большого Взрыва?

9. Как можно оценить возраст Вселенной?

10. Какую можно дать классифика­цию элементарных частиц? Как выглядит современная картина строения вещества?

11. Что такое космомикрофизика?

12. Какие фундаментальные взаи­модействия и их константы Вы знаете?

13. Опишите структуру материи Вселенной. Что такое элементарные частицы?

14. В чем состоит идея «великого объединения полей»?

15. Как связан антропный прин­цип с «подгонкой» фундаментальных констант и устойчивостью Вселенной?

16. Как Вы понимаете иерархиче­скую структуру материи и уровни ор­ганизации Вселенной?

17. Что такое черная дыра?

18. Что надо понимать под анти­частицами и антивеществом? Какие доказательства известны, что вещества во Вселенной больше, чем антивеще­ства?

19. Что можно сказать о механиз­ме образования и эволюции звезд?

20. Что. описывает главная после­довательность и какова классифика­ция звезд?

ЛИТЕРАТУРА

8, 17, 18, 26-28, 32, 37, 42, 47, 53-56, 63, 64, 70, 78, 83, 104, 105, 111, 113, 131, 132, 135, 138, 146, 147, 157, 158, 174, 180, 181, 185, 186, 189.

Какие схемы образования эле­ментов во Вселенной Вы знаете

?

Мир беспорядочно усеян форму­лами.

П. Вштери

Я склонен (Уумать, что случай­ность — более фундаментальная концепция, нежели причинность.

М. Бори

Термодинамика — старая власт-, пая тетка, которую все недолюб ­ливают, но которая всегда права.

Физическая шута^бц

В эпохах, умах, коридорах, где разум, канон, габарит, — есть области, скрывшись в которых' разнузданный хаос царит.