Дмитрий Соколов: Необычные изобретения. От Вселенной до атома

По оценке многих ученых наибольшее число открытий в настоящее время происходит и будет происходить в науке о формировании и развитии Вселенной. Действительно, благодаря развитию техники в последнее время наши знания о Вселенной, возраст которой примерно 15 млрд лет, резко возросли. Ту ее часть, которая доступна исследованию астрономическими средствами, соответствующими достигнутому уровню науки, часто называют Метагалактикой. Наблюдение за движением космических объектов вокруг невидимых масс практически подтвердило существование черных дыр. Причем их диаметры могут быть от 300 млн км до размеров атомного ядра. Хотя теоретически то, что свет может не покидать звезду, было рассчитано в 1783 году английским математиком Джоном Митчеллом и независимо от него в 1796 году французским астрономом и математиком Пьером Симоном Лаплассом. Возможность расширения Вселенной была предсказана российским математиком А.А. Фридманом в 1924 году на основе уравнений Эйнштейна, во что, кстати, сначала не поверил сам Эйнштейн. Но сначала американским астрономом Весто Мелвин Слайфером, а позже в 1929 году его коллегой Эдвином Хабблом было обнаружено, что галактики удаляются от нас. Существование «белых карликов», когда звезды сжимаются и приобретают плотность до 10 тонн на кубический сантиметр, было математически обосновано в 1920 году индийцем Субрахманьян Чандрасекхар. Астрономы того времени скептически отнеслись к возможности существования таких объектов. И только после революционных открытий в начале 1960-х годов кардинально изменили свои взгляды. Более чем через полвека Субрахманьян был удостоен Нобелевской премии за это открытие [1]. При обнаружении пульсаров – звезд, вращающихся со скоростями в сотни оборотов, в секунду, и квазаров (квазизвездных радиоисточников), имеющих размеры в миллионы световых лет, сами первооткрыватели этих объектов сначала не верили в их существование и искали ошибки в своих расчетах. В 2012 году была обнаружена прямоугольная Галактика, получившая название LEDA 074886 и расположенная в 70 млн световых лет от Земли. Исследование динамики расширяющейся Вселенной и распределения в ней массы с помощью орбитального телескопа «Хаббл» позволило выдвинуть гипотезу существования темной энергии и темной материи и даже построить плотность ее распределения в Метагалактике (рис. 1.1). При этом предполагается, что обычной материи во Вселенной всего 4,4 %, темной материи примерно 23 %, а остальные 72,6 % приходятся на темную энергию, которая так же, как и обе материи, обладает массой. Причем, что такое темная материя и темная энергия, непонятно до сих пор.

В этой главе мы более подробно остановимся на тех процессах во Вселенной, которые в какой-то мере понятны в настоящее время. Первый процесс – это образование планет. Благодаря тому же «Хабблу» обнаружены уже тысячи планет вне Солнечной системы вокруг различных звезд, и сообщения о новых планетах приходят чуть ли не каждый день. Причем у планет может быть более одного «солнца». В созвездии Скорпиона на расстоянии 22 световых года от нас обнаружена планета, по размеру близкая к Земле, вращающаяся вокруг звезды, которая, в свою очередь, вместе с ней вращается вокруг двойной звезды. То есть на этой планете существует большая проблема с ночью (рис. 1.2), что может быть очень даже хорошо для существования жизни. Наиболее распространенная теория (способ) формирования планет заключается в том, что пылевые околозвездные образования под действием гравитационных сил сначала образуют зародыши планет, которые притягивают к себе все большее количество космических тел до формирования полноценных объектов. Тем не менее в последнее время предложено еще несколько вариантов формирования планет. Например, гипотеза гравитационной неустойчивости, в результате которой планеты могут формироваться путем внезапного коллапса, приводящего к разрушению первичного газопылевого облака. Если рассмотреть все эти способы с точки зрения патентного законодательства, то они являются полноценными изобретениями, так как в них имеется новая последовательность действий и технический результат. Разумеется, мы не предполагаем получения патентов на подобные изобретения, ведь для этого необходимо желание автора.

Рис. 1.1.Распределение темной материи во Вселенной