Н/м
). Но это было всего лишь теоретическое предположение. Чтобы доказать его, нужно было подтвердить теорию практическим экспериментом, то есть измерить величину светового давления. На практике это осуществил русский физик-экспериментатор Пётр Николаевич Лебедев. Опыт, проведённый им в 1899 году, подтвердил предположение Максвелла о том, что световое давление на твёрдые тела существует.
Для проведения своего опыта Лебедев создал специальный прибор, который представлял собой стеклянный сосуд. Внутрь сосуда помещался лёгкий стерженёк на тонкой стеклянной нити. По краям этого стерженька были прикреплены тонкие лёгкие крылышки из различных металлов и слюды. Из сосуда выкачивался воздух. С помощью специальных оптических систем, состоящих из источника света и зеркал, пучок света направлялся на крылышки, расположенные с одной стороны стерженька. Под воздействием светового давления стерженёк поворачивался, и нить закручивалась под каким-то углом.
По величине этого угла и определяли величину светового давления. Чтобы сделать эксперимент более точным, Лебедев взял сосуд большого объёма. Крылышко он изготовил из двух пар очень тонких кружочков из платины.
По одну сторону стерженька кружочки были блестящими с обеих сторон, по другую – одну из сторон покрыли платиновой чернью. Пучки света направлялись на них то с одной, то с другой стороны, чтобы уравновесить силы, действующие на крылышки. В результате давление света на крылышки было измерено. Результаты опыта подтвердили теоретические предположения Максвелла о существовании светового давления. А его величина была почти такой же, как и предсказал Максвелл.
В 1907–1910 годах с помощью более точных экспериментов Лебедев измерил давление света на газы. Свет, как любое электромагнитное излучение, обладает энергией Е. Его импульс р = Ev/c
, где v – скорость электромагнитного излучения, c – скорость света. Так как v = с, то р = E/с.
Энергия фотона ?
= hv = hc/? (1) лежит в широком диапазоне от нескольких электрон-вольт для видимого света (? ? 500 нм) до миллионов электрон-вольт для жёсткого гамма-излучения (? ? 10
нм).
Как и любая материальная частица, фотон имеет массу m
, которая связана с его энергией релятивистской формулой:
m
c
= ?
. С учётом (1) находим mф =
(2).
Движущийся со скоростью c фотон обладает импульсом, величина которого связана с его энергией релятивистским соотношением p
c = ?
, учитывающим, что масса покоя фотона равна нулю. Отсюда, с учётом (2), следует, что pф =
(3).
Для излучения фотона, направление распространения которого задаётся волновым вектором, модуль которого k =, формулу (3) можно записать в векторном виде:
С появлением квантовой теории свет стали рассматривать как поток фотонов – элементарных частиц, квантов света. Ударяясь о тело, фотоны передают ему свой импульс, то есть оказывают давление. Несмотря на то, что величина светового давления очень мала, тем не менее оно в космическом масштабе может принести пользу человеку.
Ещё в 1920 году советский учёный и изобретатель Фридрих Артурович Цандер, один из создателей первой ракеты на жидком топливе, выдвинул идею полётов в космос с помощью солнечного паруса. Она была очень проста. Солнечный свет состоит из фотонов, а они создают давление, передавая свой импульс любой освещённой поверхности. Следовательно, для того, чтобы привести в движение космический аппарат, можно использовать давление, создаваемое солнечным светом или лазером на зеркальной поверхности. Такой парус не нуждается в ракетном топливе, и время его действия не ограничено. Но пока что это только проекты по созданию звездолётов с солнечным парусом в качестве основного двигателя.
Глава 4
Вечный двигатель Вселенной
Нередко духовные, небесные откровения в науке приводят к ошеломляющим результатам. Так, например, современные научные изыскания близки к духовным воззрениям индуизма, где энерго-материальные циклы показаны следующим образом: «Когда Господь Бог выдыхает, бесчисленные галактики выходят из Него, обретают своё существование, а когда Он вдыхает, они входят в Него, превращаясь в пустоту». По мнению последователей индуизма, такая пульсация продолжается вечно. В сердце Вселенной ощущается постоянное, неуклонное биение – звучание синхронизированных циклических процессов. Это биение буквально пронизывает природу на всех уровнях, начиная с атомного ядра и заканчивая космосом.
Фаза расширения нашей Вселенной со временем сменится фазой сжатия, после этого опять произойдёт новое расширение – и так без конца… И в соответствии с этой возможностью учёными разработан ряд теоретических моделей подобных циклических Вселенных. Идея «Вечного возвращения», «Круга времён» существовала и в древнегреческой философии, и в философских системах Индии, Китая и Ближнего Востока.
В 1949 году математик Курт Гёдель выступил в Принстонском университете, где в то время работал Альберт Эйнштейн, с докладом «Время в общей теории относительности», в котором показал, что Вселенная возвращается к своему исходному состоянию и в дальнейшем в точности повторяет раз за разом уже пройденные циклы. В 1930-х годах Альберт Эйнштейн высказал идею о том, что Вселенная может переживать бесконечный цикл Больших взрывов и Больших сжатий.
В нашей книге рассматривается циклическая модель Вселенной, одухотворённая Богом. Это одна из теорий, предполагающих объяснение жизненного цикла Вселенной. Автор теории – знаменитый физик Роджер Пенроуз, заслуги которого стоят наравне с самим Стивеном Хокингом. Теория циклической космологии гласит, что Вселенная живёт в непрерывном цикле жизни и смерти. Проще говоря, у неё были предшественницы. После гибели предыдущей Вселенной появляется новая.
Звёзды прошлой Вселенной, из которых по большей части и возникали чёрные дыры, в большинстве своём вращались, а затем объединялись; вращение же передавалось главной чёрной дыре. Материя при её рождении продолжала сжиматься до одной точки, после чего перестала существовать, а точка обратилась Духом Божьим (сингулярностью). В чёрной дыре материя исчезла – там не стало протонов, нейтронов, кварков и остального – всё это перестало существовать. Оно не испарилось, а полностью превратилось в первородную энергию Духа Божьего, мощью Которого начала рождаться новая Вселенная.
Представления о чёрной дыре как об абсолютно поглощающем объекте были для вращающихся чёрных дыр скорректированы А. А. Старобинским и Я. Б. Зельдовичем в 1974 году. В общем случае эти представления были установлены Стивеном Хокингом в 1975 году. Изучая поведение квантовых полей вблизи чёрной дыры, Хокинг предположил, что чёрная дыра обязательно излучает частицы во внешнее пространство и тем самым теряет массу. Этот гипотетический эффект называется излучением Хокинга.
В результате этого эффекта возможно образование не только виртуальных, но и реальных пар частица-античастица. Одна из частиц, оказавшаяся чуть ниже горизонта событий, падает внутрь чёрной дыры, а другая, оказавшаяся чуть выше горизонта, улетает, унося часть массы чёрной дыры. Мощность излучения чёрной дыры и потеря массы равны:
где G – гравитационная (ньютоновская) постоянная, M – масса массивного центрального тела (в нашем случае – чёрной дыры), m – масса пролетающего тела, а v – его скорость.
Предположительно, состав излучения последней чёрной дыры в основном содержит безмассовые фотоны и лёгкие нейтрино.
Точно так же будет в конце существующей Вселенной. Пенроуз предположил, что в конце концов вся наша Вселенная, каждая её частица с ненулевой массой, будет затянута чёрными дырами. Вселенная, расширившаяся до экстремальных размеров, в конечном итоге после сжатия будет состоять лишь из фотонов, которые не имеют массы, и чёрных дыр. После исчезновения последней чёрной дыры во Вселенной не останется ничего, что можно измерить, то есть буквально останется только ничто. По сути, Вселенная не будет отличаться от сингулярности, из которой и произошёл Большой взрыв. И после этого преобразования произойдёт новый Большой взрыв и возникнет новая Вселенная.
В циклической модели Вселенная проходит через бесконечный самоподдерживающийся цикл. Расширение нашей Вселенной может быть результатом коллапса предшествующей Вселенной. В рамках этой модели можно сказать, что Вселенная возродилась после гибели своей предшественницы. Если это так, то Большой взрыв не был чем-то уникальным – это всего лишь один незначительный взрыв среди бесконечного числа других. Циклическая теория необязательно заменяет собой теорию Большого взрыва – она скорее пытается дать ответы на иные вопросы: например, что было до Большого взрыва, почему Большой взрыв привёл к периоду быстрого расширения?
На наш взгляд, Вселенная состоит из перетекающих друг в друга двух полюсов: материи и энергии. Материя есть одна из форм энергии. Известно, что вещество не вечно, оно возникает и исчезает, превращаясь в энергию. Энерго-материальные циклы во Вселенной происходят регулярно от сингулярной точки космического пространства, в которой сосредоточена вся колоссальная Божественная энергия, производящая материю до полного её исчезновения. Вселенная разрастается от сингулярной точки Божественной энергии до максимальных размеров и массы (см. рисунок на обложке). Отличительной особенностью Божественной энергии является возможность рождения новых частиц вещества, чего в других её видах не наблюдается.
Вы ознакомились с фрагментом книги.
Для бесплатного чтения открыта только часть текста.
Приобретайте полный текст книги у нашего партнера:
