Соотношение этих двух сил определяется следующим образом: нужно разделить силу электромагнитного притяжения на силу притяжения земли. Получившееся число (N) равно 10**36, то есть сила гравитации в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше, чем сила электромагнитного притяжения.
На уровне атомов гравитация почти не чувствуется. Но в больших масштабах эта сила оказывается весьма значительной, несмотря на то, что она во много раз меньше электромагнетизма. Отрицательные и положительные заряды нейтрализуют друг другу. Это значит, что в крупных масштабах мы не чувствуем электромагнитного притяжения (за исключением тех случаев, когда заряды совмещаются, как в магнитах или при электрическом токе). Земное притяжение всегда положительно. Чем больше весит предмет, тем больше будет его притяжение. Сила притяжения возрастает пропорционально весу объекта. Общая сила притяжения всех атомов земли удерживает нас на ее поверхности. Именно сила притяжения определяет, насколько большие существа могут жить на планете. Если бы притяжение было чуть больше, максимально возможный вес населяющих ее существ был бы меньше. Давайте представим, что число N было бы 10**30 вместо 10**36. Тогда гравитация была бы «только» в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше электромагнитного притяжения. В результате такого совсем небольшого изменения сила земного притяжения настолько возрастет, что никто тяжелее насекомых не сможет выдержать давление. И даже таким маленьким созданиям как насекомые понадобятся мощные лапы. И это еще не все.
Все во вселенной стало бы значительно меньше. Например, понадобилось бы в миллиард раз меньше атомов для появления звезды. Сейчас принято считать, что звезды появляются, когда гравитационная сила атомов водорода и гелия заставляет газы конденсироваться. Когда газ конденсируется, он нагревается, когда он становится достаточно горячим и достаточно плотным, он вызывает реакцию синтеза. При этом жар выталкивает материю наружу, а сила притяжения удерживает ее. Баланс между движением наружу и внутрь определяет размер звезды. Звезда должна быть достаточно большой, чтобы молекул газа хватило для формирования сердцевины, и чтобы давление газа было достаточным для начала реакции.
При этом должна сохраняться масса для поддержания высокой температуры, которая появляется как результат реакции при попытке вытолкнуть всю материю в открытый космос. То есть звезды должны быть довольно большими. Если бы сила притяжения была выше, понадобилось бы меньше атомов. Если бы число N было равно 10**30 вместо 10**36, понадобилось бы в миллиарды раз меньше атомов, чтобы преодолеть силу выталкивания. Звезды были бы во много раз меньше и ядерные реакции проходили бы гораздо быстрее. Если верить Рису (Rees. 2000. P. 31), средний срок жизни звезды был бы 9 тысяч лет вместо 10 миллиардов. Это бы негативно сказалось на возможности биологической эволюции в таком виде, какой мы наблюдаем сейчас. Галактики также будут значительно меньше, а звезды в них будут располагаться гораздо плотнее. Из-за этого орбиты планет пересекались бы со звездами. Стоит напомнить, что существование жизни возможно только при стабильном движении планеты по орбите. Если бы орбита нашей планеты была нестабильной, резкие перепады температур сделали бы жизнь здесь невозможной. Так почему же у числа N задано именно такое значение? Рис (Rees. 2000. P. 31) говорит: «у нас никаких предположений о том, почему значение числа N такое, какое есть. Мы лишь знаем, что такая сложнейшая система как человек не могла появиться, если бы значение числа N было меньше, чем 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000».
Энергия связи E (эпсилон)
Энергия связи – еще один фактор, который ощутимо влияет на характеристики нашей вселенной (Rees. 2000. Pp. 43–49). Она определяет формирование атомов и то, как проходят ядерные реакции. Безусловно, все это влияет на существующие формы жизни.
В атомах разных уровней разная энергия связи. Для нас самое большое значение имеет энергия связи молекул гелия. Согласно исследованиям астрофизиков, первое поколение звезд превращает водород в гелий. Ядра атома водорода содержат один протон. Ядра дейтерия, изотопа водорода, содержат один протон и один нейтрон. Когда соединяются два атома дейтерия, образуется один атом гелия с двумя протонами и двумя нейтронами. Масса ядра атома гелия равна 0,993 (99,3%) массы двух протонов и двух нейтронов. В процессе реакции 0,007 (0,7%) массы превращается в энергию, в основном, в тепло. Это число 0,007 и есть энергия связи ядра атома. Она связана с ядерной силой, которая удерживает вместе протоны атома. Рис пишет: «количество освобожденной в процессе реакции энергии зависит от силы, которая „склеивает“ те частицы, из которых состоит ядро» (Rees. 2000. P. 48). Чем больше энергия связи, тем больше ядерная сила. Протоны в ядрах заряжены положительно, а положительные заряды должны отталкивать друг друга. Но сильное ядерное взаимодействие преодолевает это разнонаправленное движение и удерживает протоны вместе. Мы не чувствуем этих сил, поскольку все они проявляются только на уровне атомов.
Если бы значение E было немного другим, атомная структура была бы совсем другой. Например, если бы значение е было равно 0,006 вместо 0,007, это бы означало, что ядерная сила была бы меньше, чем сейчас. Этого было бы достаточно, чтобы не дать возможности появиться элементам более тяжелым, чем водород. Более тяжелые элементы формируются с помощью новых протонов в ядре атома. Водород, в ядре которого один протон, является самым легким элементом. У железа 26 протонов. Но путь к железу и к более тяжелым элементам лежит через водород и гелий. В ядре гелия обычно два протона и два нейтрона. Значит, переход от водорода к гелию требует еще одного шага, – превращения водорода в дейтерий, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Потом два ядра дейтерия соединяются и образуют одно ядро гелия с двумя протонами и двумя нейтронами. Сила энергии связи протонов и нейтронов в ядре атома гелия высвобождает некоторое количество энергии. Итак, если эта энергия связи была бы 0,006 общей массы протонов и нейтронов вместо 0,07, ядерная сила была бы меньше и не дала бы нейтрону соединиться с протоном. Тогда не смогло бы образоваться ядро дейтерия, и, следовательно, не было бы и ядра гелия. Атомы водорода продолжали бы сгущаться в плотные массы, и эти массы бы нагревались. Но реакций бы не происходило, и звезд бы не было. Никаких других элементов бы не возникло. Не было бы ни жизни, ни планет в том виде, в каком они есть сейчас.
Если бы значение е было равно 0,008 вместо 0,007, ядерная сила стала бы, соответственно, немного больше, чем есть. Тогда бы возникла другая проблема в процессе возникновения элементов. Как мы уже поняли, ядерная сила необходима, чтобы удержать протоны вместе. В нашей реальности эта сила не настолько мощна, чтобы стабильно удерживать два протона рядом. Два протона вместе называются дипротон. Во вселенной нет стабильных дипротонов. Это объясняется тем, что сила взаимного отторжения двух положительно заряженных протонов больше, чем энергия связи ядра. Однако этой энергии с числовым значением 0,007 достаточно для того, чтобы привязать протоны к нейтронам, и таким образом получить дейтерий. А уже из двух атомов дейтерия получается атом гелия.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188
На уровне атомов гравитация почти не чувствуется. Но в больших масштабах эта сила оказывается весьма значительной, несмотря на то, что она во много раз меньше электромагнетизма. Отрицательные и положительные заряды нейтрализуют друг другу. Это значит, что в крупных масштабах мы не чувствуем электромагнитного притяжения (за исключением тех случаев, когда заряды совмещаются, как в магнитах или при электрическом токе). Земное притяжение всегда положительно. Чем больше весит предмет, тем больше будет его притяжение. Сила притяжения возрастает пропорционально весу объекта. Общая сила притяжения всех атомов земли удерживает нас на ее поверхности. Именно сила притяжения определяет, насколько большие существа могут жить на планете. Если бы притяжение было чуть больше, максимально возможный вес населяющих ее существ был бы меньше. Давайте представим, что число N было бы 10**30 вместо 10**36. Тогда гравитация была бы «только» в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз меньше электромагнитного притяжения. В результате такого совсем небольшого изменения сила земного притяжения настолько возрастет, что никто тяжелее насекомых не сможет выдержать давление. И даже таким маленьким созданиям как насекомые понадобятся мощные лапы. И это еще не все.
Все во вселенной стало бы значительно меньше. Например, понадобилось бы в миллиард раз меньше атомов для появления звезды. Сейчас принято считать, что звезды появляются, когда гравитационная сила атомов водорода и гелия заставляет газы конденсироваться. Когда газ конденсируется, он нагревается, когда он становится достаточно горячим и достаточно плотным, он вызывает реакцию синтеза. При этом жар выталкивает материю наружу, а сила притяжения удерживает ее. Баланс между движением наружу и внутрь определяет размер звезды. Звезда должна быть достаточно большой, чтобы молекул газа хватило для формирования сердцевины, и чтобы давление газа было достаточным для начала реакции.
При этом должна сохраняться масса для поддержания высокой температуры, которая появляется как результат реакции при попытке вытолкнуть всю материю в открытый космос. То есть звезды должны быть довольно большими. Если бы сила притяжения была выше, понадобилось бы меньше атомов. Если бы число N было равно 10**30 вместо 10**36, понадобилось бы в миллиарды раз меньше атомов, чтобы преодолеть силу выталкивания. Звезды были бы во много раз меньше и ядерные реакции проходили бы гораздо быстрее. Если верить Рису (Rees. 2000. P. 31), средний срок жизни звезды был бы 9 тысяч лет вместо 10 миллиардов. Это бы негативно сказалось на возможности биологической эволюции в таком виде, какой мы наблюдаем сейчас. Галактики также будут значительно меньше, а звезды в них будут располагаться гораздо плотнее. Из-за этого орбиты планет пересекались бы со звездами. Стоит напомнить, что существование жизни возможно только при стабильном движении планеты по орбите. Если бы орбита нашей планеты была нестабильной, резкие перепады температур сделали бы жизнь здесь невозможной. Так почему же у числа N задано именно такое значение? Рис (Rees. 2000. P. 31) говорит: «у нас никаких предположений о том, почему значение числа N такое, какое есть. Мы лишь знаем, что такая сложнейшая система как человек не могла появиться, если бы значение числа N было меньше, чем 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000».
Энергия связи E (эпсилон)
Энергия связи – еще один фактор, который ощутимо влияет на характеристики нашей вселенной (Rees. 2000. Pp. 43–49). Она определяет формирование атомов и то, как проходят ядерные реакции. Безусловно, все это влияет на существующие формы жизни.
В атомах разных уровней разная энергия связи. Для нас самое большое значение имеет энергия связи молекул гелия. Согласно исследованиям астрофизиков, первое поколение звезд превращает водород в гелий. Ядра атома водорода содержат один протон. Ядра дейтерия, изотопа водорода, содержат один протон и один нейтрон. Когда соединяются два атома дейтерия, образуется один атом гелия с двумя протонами и двумя нейтронами. Масса ядра атома гелия равна 0,993 (99,3%) массы двух протонов и двух нейтронов. В процессе реакции 0,007 (0,7%) массы превращается в энергию, в основном, в тепло. Это число 0,007 и есть энергия связи ядра атома. Она связана с ядерной силой, которая удерживает вместе протоны атома. Рис пишет: «количество освобожденной в процессе реакции энергии зависит от силы, которая „склеивает“ те частицы, из которых состоит ядро» (Rees. 2000. P. 48). Чем больше энергия связи, тем больше ядерная сила. Протоны в ядрах заряжены положительно, а положительные заряды должны отталкивать друг друга. Но сильное ядерное взаимодействие преодолевает это разнонаправленное движение и удерживает протоны вместе. Мы не чувствуем этих сил, поскольку все они проявляются только на уровне атомов.
Если бы значение E было немного другим, атомная структура была бы совсем другой. Например, если бы значение е было равно 0,006 вместо 0,007, это бы означало, что ядерная сила была бы меньше, чем сейчас. Этого было бы достаточно, чтобы не дать возможности появиться элементам более тяжелым, чем водород. Более тяжелые элементы формируются с помощью новых протонов в ядре атома. Водород, в ядре которого один протон, является самым легким элементом. У железа 26 протонов. Но путь к железу и к более тяжелым элементам лежит через водород и гелий. В ядре гелия обычно два протона и два нейтрона. Значит, переход от водорода к гелию требует еще одного шага, – превращения водорода в дейтерий, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Потом два ядра дейтерия соединяются и образуют одно ядро гелия с двумя протонами и двумя нейтронами. Сила энергии связи протонов и нейтронов в ядре атома гелия высвобождает некоторое количество энергии. Итак, если эта энергия связи была бы 0,006 общей массы протонов и нейтронов вместо 0,07, ядерная сила была бы меньше и не дала бы нейтрону соединиться с протоном. Тогда не смогло бы образоваться ядро дейтерия, и, следовательно, не было бы и ядра гелия. Атомы водорода продолжали бы сгущаться в плотные массы, и эти массы бы нагревались. Но реакций бы не происходило, и звезд бы не было. Никаких других элементов бы не возникло. Не было бы ни жизни, ни планет в том виде, в каком они есть сейчас.
Если бы значение е было равно 0,008 вместо 0,007, ядерная сила стала бы, соответственно, немного больше, чем есть. Тогда бы возникла другая проблема в процессе возникновения элементов. Как мы уже поняли, ядерная сила необходима, чтобы удержать протоны вместе. В нашей реальности эта сила не настолько мощна, чтобы стабильно удерживать два протона рядом. Два протона вместе называются дипротон. Во вселенной нет стабильных дипротонов. Это объясняется тем, что сила взаимного отторжения двух положительно заряженных протонов больше, чем энергия связи ядра. Однако этой энергии с числовым значением 0,007 достаточно для того, чтобы привязать протоны к нейтронам, и таким образом получить дейтерий. А уже из двух атомов дейтерия получается атом гелия.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188