Будущее вселенной

Представим себе, что мы находимся тёмной полярной ночью на льдине. Тяжелый шторм гонит ее в неведомую даль. Холодные морские волны с шумом разбиваются о края льдины, она трещит и местами уже ломается. Кроме людей, на льдине разные обломки, куски парусины, ящики с продовольствием, спасенные во время кораблекрушения.  Все устали в длительной борьбе со стихией. Заснуть невозможно.  Напряженно вглядываются люди в ночную даль, стараются определить, куда несет льдину: прибьет ли её на песчаную отмель у берега, где так удобно ступить на твердую землю, разобьет ли её прибой у пустынного скалистого берега, или разломает морская зыбь далеко от земли? Или, может быть, льдина выдержит, но будет долгие дни носиться по пустынному морю.

Люди на льдине сделают все, несомненно, чтобы ориентироваться в окружающей обстановке. Они будут напряженно вглядываться в просветы между тучами, чтобы хотя бы по звёздам определить свой путь.

От того, в какой степени они правильно ориентируются в обстановке, будет зависеть их жизнь…

Выйдем ясным летним вечером в открытое место. Почти вертикально над нами (на 15° южнее зенита) в темнеющей синеве неба будет ярко мерцать звезда первой величины – Вега.  Её спокойный блеск ничем особенным  не выделяется среди остальных звёзд. Между тем, именно в участок неба около этой спокойной мерцающей звезды должно вглядываться человечество с особым вниманием.

Земля, как известно, движется по почти круговой орбите вокруг Солнца. Кроме того, Земля вместе с Солнцем, другими планетами, кометами, астероидами и прочими членами солнечной семьи несется почти прямолинейно в пространстве с огромной скоростью в 72 тыс. километров в час (20 километров в секунду). Это движение совершается в сторону Веги. И вот когда эта звезда стоит у нас над головой, мы находимся именно на той стороне нашей планеты, которая  врезается со страшной, невообразимой скоростью в черное неведомое  пространство. Что таится там, в невообразимом океане вселенной? Свободен ли путь нашей планеты? Что ждет нас впереди?

Ведь каждый год мы продвигаемся вперед на 600 миллионов километров, и на таких громадных участках пути могут встретиться разные неприятности. Так, например в 1908 году Земля вынесла, видимо, одно из самых сильных столкновений с космическими телами за последние тысячелетия. Громадный болид, как колоссальный снаряд, прорезал атмосферу и ударил в земную поверхность в Сибири, около Подкаменной Тунгуски, врезавшись глубоко в грунт. Сила удара была столь велика, что лес на протяжении многих сотен квадратных километров был повален и сожжен вместе со всем живым. Только благодаря исключительной пустынности места катастрофы это потрясающее явление осталось сравнительно мало замеченным. Однако, если бы подобная катастрофа произошла в густо населенном месте, то в результате ее могли бы погибнуть целые области с миллионным населением.

Итак, мы видим,  что океан вселенной коварен. Он таит различные опасности, быть может, страшнее тех, которых опасаются люди, плывущие на льдине в полярном море.

Современная наука тех лет мрачно смотрела  на будущее вселенной. Представляли они  это, как гибель нашей солнечной системы и даже всей вселенной. Даже у наиболее крупных и талантливых астрономов Запада (например, знаменитый английский астроном Джинс) мы можем найти такие изречения: «Вселенная активно враждебна жизни» или «Наука не знает иного прогресса, кроме движения к могиле».

В подтверждение таких мрачных выводов учёные-идеалисты приводят обычно два, казалось бы, наиболее убедительных довода. «Наша солнечная система,- говорят они,- в своём неудержимом стремлении с огромной скоростью в сторону Веги должна когда-нибудь столкнуться в океане вселенной с каким-нибудь огромным космическим телом. При этом произойдет страшнейшая мировая катастрофа, и Земля наша погибнет».

Другой довод относится к так называемой тепловой смерти вселенной. Мы знаем, что теплота всегда переходит от более нагретого тела к менее нагретому, пока не происходит уравнение их температур. Так происходит не только у нас на Земле, но и в мировом космическом пространстве. Солнце непрерывно отдает свое тепло окружающим ее планетам и межпланетному пространству, звезды бесплодно растрачивают свою огромную энергию, которая рассеивается бесконечных холодных далях вселенной. Из этих соображений и возникло учение об ожидающей нас тепловой смерти. Все должно рано или поздно остановиться,  замерзнуть, умереть. Один из основателей этого учения, знаменитый германский ученый второй половины XIX в. Больцманн, покончил жизнь самоубийством. Так безнадёжно и бессмысленно показалось ему будущее человечества.

Но для людей трудящихся такая психология чужда. Тот, кто затратил, затрачивает и будет затрачивать все свои силы для блага будущих поколений, тот, кто готов, если нужно, погибнуть ради них, не может допустить мысли о гибели человечества и последующих  еще более совершенных форм материи.  Такая мысль  отвергается всей практикой борьбы и творчества нашего времени. Однако, работая для будущего, мы вправе требовать от науки ответа об опасностях, грозящих человечеству. Мы должны смело и ясно ставить вопрос о том, что ждет нас впереди, чтобы смело выйти навстречу любой опасности, которой может грозить нам космос.  Мы не можем жить теперь только заботой текущего дня.  Общий культурный уровень требует от каждого сознательного человека, чтобы он взглянул на то путь, который он готовит своим внукам и детям…

Первая из грозящих нам опасностей – это возможность столкновения Земли с неведомыми космическими телами. Велика ли эта опасность? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо уяснить себе величину расстояний между отдельными небесными телами. В пространстве, как это следует из данных современной астрономии, движутся в различных направлениях огромные количества звёзд, туманностей, метеорных потоков и иных космических тел. Скорости их движения относительно друг друга составляют сотни, тысячи и даже десятки тысяч километров в секунду. Общее число звёзд в изученной до сих пор части мира равно приблизительно количеству песчинок  на всех морских берегах земного шара. И вот среди всех этих небесных тел несется Солнце, увлекая за собой систему своих планет, в том числе и нашу Землю.

 Однако при всём при этом опасность столкновения совершенно ничтожна. Космические расстояния невообразимо велики. Только ничтожнейшая часть всего объема мира занята веществом звезд.  Представим себе, что на всей земной поверхности находится всего два человека. Велика была бы опасность их столкновения, если бы они вздумали бегать с закрытыми глазами? Очевидно, что эта опасность практически была бы равна нулю. Вероятность же столкновения солнечной системы с большим космическим телом еще меньше.  Так невообразимо далеки друг от друга отдельные звезды. Конечно, это не исключает опасности столкновения с небесными телами вроде тунгусского метеорита. Однако, такие столкновения тоже очень маловероятны и во всяком случае могут грозить катастрофой только местного характера.

Исследование движения звезд и звездных скоплений позволяет сделать еще и другое важное заключение. Оказывается, что звезды не заполняют равномерно пространство. Та часть пространства, в которой находится наше Солнце с планетами, более густо заполнена звездами, чем далекие от нас области. И вот звезды движутся преимущественно так, чтобы равномерно рассеяться в пространстве мира. Вселенная наша, как говорят, непрерывно расширяется во все стороны. При этом наиболее удаленные от нас звездные скопления уходят вдаль особенно быстро. Недавно, например, было открыто на чрезвычайно далеком расстоянии  звездное скопление, уходящее от нас со скоростью 80 тыс. километров в секунду. Пока вы прочтете эту статью, это скопление звезд удалится на расстояние, во много раз превышающее расстояние от Земли до Солнца. Таким образом, в мировом пространстве становится постепенно все свободнее и свободнее. Все меньше и меньше делается вероятность столкновения, все больше и больше растет обеспеченность Земли от космических катастроф.

Если оглянуться в прошлое, то получается совсем иная картина. Около трех миллиардов лет назад звезды были сгруппированы гораздо теснее друг к другу, чем теперь.  Поэтому вероятность столкновений и взаимодействий их на малых расстояниях была значительно больше. Вот именно тогда при сближении Солнца с какой-то звездой  под влиянием  силы взаимного притяжения с поверхности Солнца было сорвано  громадное облако раскаленного газа, которое затем остыло и образовало планеты, в том числе и нашу Землю.

Но сейчас такое сближение двух звезд практически неверно.

Одновременно с уменьшением опасности столкновения уменьшаются и другие опасности. Возможно, например, вступление солнечной системы в поглощающую свет туманность, вследствие чего солнечные лучи не смогли бы поддерживать на Земле привычную температуру. Возможно  так же вступление Земли в такое густое космическое облако, в котором скорость движения Земли существенно уменьшилась бы , вследствие чего Земля стала бы падать на Солнце, и после опасности замерзнуть нам стала бы опасность сгореть.

Но чем дальше мы движемся во времени, тем больше остаются эти опасности позади.

Перед нашей планетой открывается все более и более спокойное будущее.

Неожиданных, внезапных катастроф нам можно не бояться. Однако, кроме этого, возможны опасности, нарастающие медленно, но верно. Среди ученых весьма широко распространена мысль о том, что  вселенная постепенно умирает. Солнце и звезды остывают и постепенно гаснут, смертельный  холод космического пространства медленно, но безжалостно охватывает Землю. Жизнь постепенно и бесцельно гаснет в сумерках вечной зимы.

Эта картина очень наглядно воспроизводится на многих простейших опытах. Представим, например, сильно нагретый котел паровой машины. Пар, полученный в этом котле, приводит машину в действие и совершает таким путем механическую работу. Однако если не возобновлять топлива в топке, то котел станет охлаждаться, давление пара будет падать, и машина постепенно будет останавливаться. Вот эта остановка паровой машины и должна, по мнению некоторых учёных, соответствовать постепенному умиранию вселенной. Мы конечно должны признать, что все известные источники энергии постепенно иссякают. Однако это пока не должно особенно пугать нас. Нужно вполне ясно представить себе тот факт, что сейчас основная масса вещества во вселенной перегружена энергией и, так сказать, совершенно задавлена ее избытком.

Основная масса вещества во вселенной  заключена внутри звезд. Там температура доходит до миллиона градусов, и отдельные частицы вещества движутся с огромными  скоростями. Они ударяются друг с другом с такой силой, что даже прочнейшие атомы не выдерживают и распадаются на составляющие их ядра и электроны. Мы не говорим уже о молекулах, которые распадаются значительно легче атомов. Внутри звезд не может происходить никаких химических процессов, так как атомы и молекулы не могут там образовать хоть сколько-нибудь прочных соединений.  Там происходит только быстрое движение молекул и атомов.  Только ничтожная часть материи, вырванная из недр звезд и успевшая охладиться почти до температуры космического пространства, могла организоваться в более сложные формы.  При охлаждении средняя скорость движения отдельных частиц уменьшается. Сила их взаимных ударов ослабевает, и поэтому возникают более сложные соединения – атомы и молекулы и, наконец, простейшие живые существа.

По мере охлаждения материя все более и более сложно организуется. Здесь опять можно привести простой пример. Будем наблюдать постепенное охлаждение водяных паров. Представим себе, что мы находимся в комнате, окна которой охлаждаются сильным зимним ветром.  Постепенно на стекле появляется сложная, по определённому плану построенная система ледяных узоров.  Молекулы воды, ранее носившиеся беспорядочно в воздухе, постепенно оседают на стекле в стройно организованных формах.

Вот именно подобно этим морозным узорам на стекле усложняется и организуется вещество в течение миллиарда лет, освобождаясь от избытка душащей его первобытной энергии.

При этом важно помнить, что сейчас мы находимся скорее вначале, чем в конце этого процесса. Поэтому пока основным врагом жизни следует считать не леденящий холод космического пространства,  а наоборот, — страшный жар мириадов солнц, заключающих внутри себя главную часть вещества в мире. К холоду легко приспособиться. Опыты показывают например, что более простые существа могут быть заморожены и после острожного оттаивания вновь возвращаться к жизни. Между тем невозможно представить себе сохранение жизни при температурах, хотя бы немного превосходящих несколько сот градусов Цельсия.

Итак, мы видим, что покамест о гибели в недрах космической зимы нам нечего особенно беспокоится. В  течение времени, во много раз превосходящего период существования Земли, мы можем считать охлаждение космических масс одним из основных условий широкого развития жизни и других форм сложно организованного вещества.

Однако полезно помнить, что не в одной энергии дело. То внутреннее движение частиц тел, которое  связано с температурой, выражается не только в виде энергии. Само по себе молекулярное и атомное движение   имеет огромное значение в жизни мира. Только благодаря этому движению молекулы встречаются  друг с другом и могут вступать в химические реакции и другие взаимодействия.  Только этим движением было вызвано когда-то появление жизни на Земле и ее бурное развитие в наши дни.

Молекулярное движение чрезвычайно интенсивно. Возьмем, например стакан воды. Молекулы воды находятся в состоянии непрерывного движения. Они проходят в каждую секунду все вместе взятые такой путь, который отдаляет нас от наиболее удаленных звезд, видимых только в самые сильные телескопы.  Невообразимо громадное количество встреч испытывают молекулы на своем пути.

Достаточно например упомянуть, что в одной тонне ( 1000 килограммов) песка или иного материала за один час  совершается перенос вещества, равный тому, что проделывается всеми железными дорогами нашей страны в течении года напряженной работы. И вместе с тем на каждой стомиллионной части сантиметра своего пути  молекула, так или иначе, взаимодействует с другими молекулами. И вот оказывается,  что по мере того, как  энергия рассеивается, переходя от раскаленных тел к телам холодным, внутреннее движение вещества непрерывно растет.

Рассмотрим простой пример. Возьмем вместо молекул два шарика, хотя бы биллиардных. Пусть один из них быстро катится – это будет соответствовать молекулярному движению в сильно нагретом теле. Другой шарик пусть стоит на месте – это соответствует абсолютному нулю температуры.  Пусть шарики столкнуться так, чтобы энергия распределилась на них равномерно.

Если скорость первого шарика равна, положим, 4 метрам в секунду до удара, а масса его -1 килограмму, то согласно законам механики энергия шарика равна:

(1 · 4²)/2 = 8 килограммометров

После удара, как сказано, энергия распределилась равномерно. Это состояние будет соответствовать полному выравниванию температур нагретого и холодного тел и наступлению пресловутой «тепловой смерти».

Таким образом, каждый шарик получит по 4 килограммометра энергии. По законам механики скорость в этом случае можно определить так. Обозначим скорость  через  х. Тогда можно написать:

(1 · х²)/2 = 4 килограммометра

Отсюда находим х. Получается:

х²=8; х= √8=2.82 м/сек

Но шариков у нас два. Поэтому общий путь их в течение 1 сек. Будет равен:

2,82+2,82=5,64 м

А до обмена энергии общий путь шариков равнялся 4 м, так как один из них прошел  4 м, а другой все время до удара стоял на месте.

Подобный же расчет показывает, что при охлаждении какого-либо вещества от температуры внутри Солнца до комнатной температуры общий пробег молекул этого вещества возрастает примерно в пятьдесят раз.

Таким образом,  внутреннее движение в материи при охлаждении непрерывно растет все, что этим движением обусловлено.  Одновременно с этим потоки энергии в ее простейших формах постепенно ослабевают. Но вместо этого материя организуется все сложнее и сложнее, в ней открываются все новые свойства.  Материя с течением времени качественно видоизменяется, и растущее многообразие форм позволяет находить все новые  и новые источники рассеивающейся энергии.

Вот при такой постановке вопроса мы видим, что вселенная Не враждебна жизни, как это предполагают некоторые ученые. Наоборот, наша жизнь, работа есть завершение космических процессов гигантских масштабов.  Одновременно с этим  наша деятельность есть начало новых форм материи, которым суждено преобразовать космос.  С этой точки зрения мы присутствуем при мерцании тусклых лучей неведомого еще дня ничем не ограниченной длины.

Профессор Г. Покровский, 1935  год

Георгий Иосифович Покровский – ученый физик.  Он был профессором Военно-воздушной инженерной Академии им. Н. Е. Жуковского, родился в Киеве, был кандидатом технических наук, а также генералом — майором инженерно-технической службы, которая специализировалась на направленных взрывах, сверхзвуковой авиации и создании вездехода-амфибии.