Реферат: Совсем другие аналоги солнечной системы
По талым лужам голубым
Гоняется за воробьями...
Вадим Хмелинский
Спросил я мудреца: "Зачем мы есть?"
Мудрец ответил: "Чтобы жизнь разнесть
На ближние и дальние планеты,
Чтоб, как Земле, Галактике расцвесть."
Илья Миклашевский
Текст, который предлагается читателю ниже, - это, скорее, поэзия, чем физика. Поэтому ему и предшествует так много стихотворных эпиграфов. Рассматривается модель Вселенной, которую трудно доказать, но столь же трудно и опровергнуть.
Из глубокой древности в наши дни пришла идея, что Вселенная состоит из разномасштабных структур, которые, тем не менее, похожи одна на другую. Демокрит и другие атомисты (Эпикур, Лукреций) доказывали существование атомов множеством способов и в том числе раздельностью крупных тел - звёзд, людей, песчинок, указывая на некоторое их подобие [Вавилов, 1947]. Ещё последовательнее был древнегреческий натурфилософ Анаксагор, живший примерно с 500-го по 428-ой годы до нашей эры. Он учил, что Вселенная построена из гомеомерий - подобных одна другой, но разномасштабных частиц, или структур. Эти частицы делимы до бесконечности, а весь наш видимый мир - это одна из таких частиц, которая входит в состав частицы ещё большего масштаба. Если выражаться современным языком, то атом подобен Солнечной системе, а Солнечная система - Галактике и т.д. Анаксагор был первым, кто издал книгу с чертежами, но тексты Анаксагора не дошли до наших дней, и мы знаем о взглядах этого изгнанного из Афин философа только по краткому рассказу Диогена Лаэртского [1979] и насмешкам его критиков [Лукреций, 1947].
... Анаксагора теперь мы рассмотрим "гомеомерию..."
... Так из крупиц золотых, полагает он, вырасти может
Золото, да и земля из земель небольших получиться...
... Но пустоты никакой допускать он в вещах не согласен,
Да и дроблению тел никакого предела не ставит...
[Если признаем учение Анаксагора, то атом
Будет подобен Вселенной, частицы ничтожные - людям.]
Выйдет тогда, что они заливаются хохотом звонким,
И по лицу и щекам текут у них горькие слёзы...
Лукреций. О природе вещей.
Как Анаксагор объяснял устойчивость тех или иных гомеомерий? Почему в реальном мире, окружающем нас, гомеомерии относительно стабильны и не распадаются на бесконечно мелкие частицы? Видимо, он полагал, что чем меньше структура, тем больше усилий нужно затратить на её разрушение. Ведь плотность гомеомерий увеличивается с уменьшением их размера. Если выражаться современным языком, то видимые нами предметы можно раздробить на молекулы обычными физическими способами, молекулы на атомы - только в ходе химических реакций, атомы на более мелкие частицы - только при ядерном взрыве и других особенно мощных физических воздействиях...
Хотя система Анаксагора выглядит логичной, она трудна для восприятия, так как связана с бесконечностью масштабов - с понятием о бесконечно малом и бесконечно большом. Так случилось, что взгляды Анаксагора на долгое время уступили место атомизму Демокрита (около 460 - около 370 до нашей эры), считавшему, что Вселенная состоит из элементарных частиц и пустоты. Элементарные частицы различны по форме и размеру, но все они неделимы и обладают абсолютной плотностью. Демокрит называл элементарные частицы атомами, но сейчас это слово имеет другое значение. Атомизм Демокрита оказался удивительно плодотворным учением и привёл к современной химии и современной физике.
В то же время понятие об элементарной частице за прошедшие два с лишним тысячелетия и особенно за последние несколько веков претерпело значительные изменения. Элементарные частицы Демокрита - это, в основном, молекулы (мельчайшие количества вещества), хотя иногда под ними понимались и атомы в современном смысле этого слова. В общем, понятия "атом" и "молекула" в их современных значениях Демокрит не различал.
Различать их стали гораздо позднее - во времена Ломоносова и Дальтона (в период со второй половины XVIII по первую половину XIX века). Атом - мельчайшая и неделимая частица химического элемента, по сути - элементарная частица. Молекула - мельчайшая и физически неделимая частица вещества, которая может состоять из нескольких атомов.
Во времена Эрнеста Резерфорда (1871 - 1937) выяснилось, что атом имеет сложное строение. Он химически неделим, но может распадаться самопроизвольно и в результате мощного физического воздействия. Атом оказался сложной частицей, состоящей из ядра и электронов. Возникла знаменитая планетарная модель атома: массивное атомное ядро находится в центре атома и подобно Солнцу, а вокруг него по круговым или эллиптическим орбитам вращаются электроны, которые подобны планетам Солнечной системы. Разумеется, такая модель привела к воскрешению взглядов Анаксагора, хотя самого Анаксагора с его гомеомериями при этом не вспоминали.
К этому времени давно устоялись представления о сходстве систем планет-гигантов с Солнечной системой (и планеты-гиганты, и Солнце обладают многочисленными спутниками, масса сконцентрирована в центре системы, а движение - в спутниках). Кроме того, люди уже знали о принадлежности Солнечной системы к Нашей Галактике и о вращении Солнца и других звёзд вокруг центра этой Галактики. Были известны другие галактики, а также скопления галактик. Всё это вместе взятое возрождало иерархическую модель Вселенной ("миры в мирах").
В это же время и чуть позднее были сделаны и другие открытия, которые, казалось бы, должны укрепить подобные натурфилософские взгляды: ядро оказалось состоящим из протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны - из кварков. В мощные современные телескопы недавно удалось разглядеть ещё одну крупномасштабную структуру - сверхскопления галактик, состоящие из множества их скоплений [Бернс, 1986; Дресслер, 1987; Сурдин, 1996]. Вслед за этим в центрах некоторых галактик и в том числе в центре Нашей Галактики были открыты сгустки массы - "чёрные дыры", напоминающий сгусток массы в центре атома и в центре Солнечной системы [Таунс, Гензел, 1990; Рис, 1991; В центре Млечного Пути..., 1999]. Такие же "чёрные дыры" открыты и в других галактиках [Чёрная дыра в Галактике? 1992; Чёрная дыра в галактике..., 1998]. Как несколько атомов могут быть объединены в молекулу, или несколько звёзд образовывать кратную звёздную систему [Звёзды не любят одиночества, 1991], так и несколько близких галактик могут взаимодействовать гравитационно. Спутниками Нашей Галактики, возможно, являются Большое и Малое Магеллановы Облака [Мэтьюсн, 1985].
Тем не менее, развитие современной физики пошло по другому пути, так как многие факты не уложились в "иерархическую" модель.
Таких фактов имеется две группы: