proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2022 год
  Агентство  ПРоАтом. 25 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[12/12/2005]     Подсчёт песчинок

А.Г.Шлёнов, к.т.н., специалист в области физических полей

Какова природа сильного взаимодействия? Действительно ли два протона, которые в обычных условиях отталкиваются, на расстоянии порядка 1 Ферми, т.е. внутри атомного ядра, почему-то притягиваются, а на еще меньших расстояниях вновь начинают отталкиваться? Чем объяснить столь странные капризы этих частиц? И если это все-таки так, то чем можно объяснить полное отсутствие ядер, состоящих из двух или нескольких протонов?

Почему два нейтрона, которые в свободном состоянии проявляют равнодушие друг к другу, на том же расстоянии порядка 1 Ферми начинают притягиваться, но при дальнейшем их приближении друг к другу притяжение странным образом также сменяется на отталкивание? И почему неизвестны ядра, состоящие из двух или нескольких нейтронов?

Поскольку «теория может объяснить все», то она объясняет и это, хотя и сложно, не очень понятно, маловразумительно. При этом все-таки признают, что современная теория сильного взаимодействия является недостаточно точной, нефундаментальной, т.е. невыводимой из основополагающих физических принципов и законов, и что отталкивание на расстояниях менее 1 Ферми уже невозможно объяснить на основе как фундаментальных, так и дополняющих их нефундаментальных теорий четырех основных физических взаимодействий, т.е. необходимо вводить еще какое-то пятое взаимодействие! Мне доводилось общаться с людьми, которые ушли из физики именно по причине невнятности «общепринятых», стандартных объяснений. И в результате таких общений некоторые из них с большим сожалением говорили: «А нам все это преподавали как догму. Если бы при этом были заданы хотя бы пять–десять вопросов, то я бы решил, что именно здесь поле для моей деятельности, вся бы моя жизнь сложилась иначе!».

Вот видите! Мировые загадки – это не пустая детская игра. Или, если угодно, это малая детская игра, которая при правильном развитии может перерасти в большую взрослую. Что же касается туманных, заумных объяснений, введения «дополнительных» взаимодействий, то великий Ньютон сказал: «Природа проста, и она не роскошествует излишними причинами вещей».

Пойдем дальше. Действительно ли живые существа, так называемые «простейшие» (а на самом деле весьма совершенные и «хитрые бестии», от которых впоследствии произошли и мы с вами), «самозародились» в результате хаотических колебаний микро- и макрообъектов, охлаждений, нагреваний (описанных в «Фаусте» у Гёте в сцене с Гомункулосом), сыплющихся искр, громов и молний? (Если бы это было так, то для появления жизни было бы достаточно устроить несколько коротких замыканий). А сами микро- и макрообъекты, планеты, звезды, галактики, скопления галактик, квазары, лацертиды и так далее «самозародились» в результате Большого Взрыва? И все это погибнет по причине Большого Хруста? Действительно ли наблюдается Большой Разрыв (Big Break), т.е. расширение Вселенной с ускорением? И расширяется ли она? К примеру, в 1974 г. в выпуске № 2 «Проблемы исследования Вселенной» на стр. 9–32 была опубликована статья двух пулковских астрономов О.А.Мельникова и В.С.Попова, в которой рассматривается более десяти разных возможных недоплеровских (нескоростных) объяснений космологического красного смещения Хаббла в спектрах внегалактических объектов (галактик, квазаров и других).

Большой Взрыв, Большую Остановку, Большой Хруст, Большой Разрыв принято описывать как результат точного решения достаточно простого уравнения. Однако является ли это уравнение единственно возможным и абсолютно правильным? Не могла ли «затесаться» одна, две или три ошибки в само уравнение? Или хотя бы какая-то неточность в нем или в условиях его решения? К примеру, решение уравнения в сферических координатах описывает происходящее с Метагалактикой и Вселенной. А решение того же самого уравнения в декартовых координатах описывает уже происходящее с такими объектами, как фотон, нейтрино, протон, электрон… Над этим стоит подумать. Нам рассказывают о сверхновых типа SNIa, о наблюдениях, которые действительно являются выдающимися достижениями. Но не является ли космологический тест на основе таких объектов менее удачным, чем классические космологические тесты? Ведь сверхновые такого типа делятся на два подтипа, рассмотрение которых приводит к разным наборам свободных параметров, к тому же отличающимся от набора получаемого при их совместном рассмотрении. Что же делать? Сказать:

Природа – сфинкс. И тем она верней
Своим искусом губит человека,
Что может статься, никакой от века
Загадки нет и не было у ней.
Ф.Тютчев


Смириться и молчать? Или принять вызов, как Коперник, Джордано Бруно, Джулио Чезаре Ванини…, о которых нам сегодня твердят, что они напрасно все это делали!

Интересно, какую задачу решил тот или иной ученый. Как он пришел к этой задаче и какими способами преодолел множество препятствий. В то же время для нашего друга-читателя не менее важно и интересно то, какие мировые загадки сформулировал этот человек, попытался разрешить, решил на уровне знаний своего времени или даже опередив это время и завещал решить их нам – на уровне XXI века, может быть даже на страницах журнала «Атомная стратегия».

Какие мировые загадки вырисовываются из работ ученых XX века: Сэндиджа, де Бройля, Фейнмана, Хаббла, Эйнштейна, Зелигера, Вернадского, Николая Вавилова, Лоренца, Пуанкаре? Ученых XIX века: Пастера, Менделеева, Столетова, Ковалевского, Неймана, Секки, Геккеля, Максвелла, Фарадея, Дарвина, Лайеля… Ученых Нового Времени,… Эпохи Возрождения,… Средних веков,… Ученых древнего мира, например, Архимеда…

Архимед (287–212 гг. до н.э.), выдающийся гражданин Сиракуз, сын известного астронома Фидия, был автором многих научных работ по механике, баллистике, оптике, гидравлике, геометрии, астрономии…, из которых до нашего времени дошли лишь некоторые.

Родина Архимеда, греческий город Сиракузы, занимал значительную часть юго-восточного угла в «треуголке» Сицилия, поддетой носком Италийского «сапога». Сиракузы занимали значительную территорию и имели большую протяженность стен. Ведь это был не просто город, а город – государство, располагавшее своей гаванью, бухтами, провинциями, флотом и армией. Задачи войны на море и на суше, строительства оборонительных сооружений, торговли, взвешивания простых и драгоценных изделий ставили ряд вопросов, на которые Архимед умел находить достойные ответы (рис. 1).



Рис. 1. Вид на Рим, Сиракузы, Карфаген из Вселенной

С помощью изобретенного им полиспаста Архимед продемонстрировал правителям Сиракуз, что он способен в одиночку передвигать вытащенную на сушу триеру с находящимися на ней воинами и грузами. Так возникло приписываемое ему утверждение: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Земной шар».

Находясь в ванне, он думал над задачей определения весовых частей золота и серебра в изделии, выполненном из их сплава. И найдя решение, выскочил из ванны и побежал с криком «Эврика!» («Нашел!»). Побежал голый потому, что не имел возможности отправить свою «эврику» по проводам и через спутник – в электронном виде.

Его работы в области оптики породили легенду о том, что он, сконцентрировав лучи Солнца, сжег неприятельский флот.

Всюду в современной технике можно обнаружить принцип рычага Архимеда.

С помощью его метательных машин поражали врагов на расстоянии. Машины ближнего действия продолжали отражать атаки противника, вплотную приблизившегося к стенам города.

С помощью винта Архимеда современные механизмы и устройства перемещают жидкие и сыпучие грузы…

Даже оставив в стороне все легендарное, современный историк науки и техники вполне мог бы написать отдельную «Книгу рекордов» о нем одном, так же как и о другом, равном ему гении, Леонардо да Винчи (1452–1519), родившемся на италийской земле на полтора тысячелетия позже.

При решении как физических, так и инженерных задач Архимеду удавалось построить безупречную теорию (рычага, метательных машин, устройств ближнего действия, плавающих тел…), основанную на механической картине мироздания и использовании царицы наук Древнего мира, геометрии. Другой выдающийся, хотя и «менее древний грек» Плутарх (47–125 гг. до н.э.), великий гражданин города Херонеи и автор «Сравнительных жизнеописаний двенадцати цезарей», рассказывает об Архимеде следующее: «Автор прекрасных открытий, он просил своих родственников поставить на его могиле цилиндр, включающий в себя шар, и подписать отношение их объемов».

Возвышенная душа, Архимед, хотя сам он придерживался геоцентрических представлений, с уважением относился даже к тем взглядам, с которыми он был не согласен. В его произведении «Псаммит», посвященном Гелону, соправителю Гиерона, царя Сиракуз, можно прочесть: «Как ты знаешь, – обращается Архимед к Гелону, – большинство астрономов называет миром шар, центр которого совпадает с центром Земли… Но Аристарх Самосский выпустил в свет книгу о некоторых гипотезах, из которых следует, что мир гораздо больше, чем понимают обычно. Действительно, он предполагает, что неподвижные звезды и Солнце находятся в покое, а Земля обращается по окружности круга между Солнцем и неподвижными звездами, а сфера звезд… так велика, что круг, по которому… обращается Земля, так же относится к расстоянию до неподвижных звезд, как центр сферы к ее поверхности».

Кто же прав? Большинство астрономов или Аристарх (310–230 гг. до н.э.), подвергшийся в Афинах репрессиям? Большинство астрономов или вдумчивый Архимед, благодаря которому мы и узнали об Аристархе Самосском, этом Копернике Древнего мира?

Вскоре после написания «Псаммита» Сиракузы, заключившие союз с Карфагеном, были осаждены римлянами. «Карфаген должен быть разрушен!» Но на пути к северному побережью Африки, к Карфагену находится Сицилия и город – государство Сиракузы, населенный упрямыми, предприимчивыми и изобретательными греками. Защитить этот город от воинственного, многочисленного, упорного врага было трудно. Фактически обороной руководил уже немолодой Архимед, придумывавший невиданные ранее типы метательных и ударных машин, которые пробивали бреши в плотных боевых порядках противника. Но, в конце концов, после долгой и изнурительной для обеих сторон осады римляне ворвались в город.

Когда Архимед увидел подбегавшего к нему солдата с мечом, то, согласно римскому историку Валерию Максиму, последними его словами были: «Не трогай моих чертежей!» Сочтя это за какое-то невиданное оскорбление, солдат взмахнул мечом, и…

Солнце европейской науки на многие века скрылось за пеленой мрака. На надгробии Архимеда, как свидетельствует Цицерон, разыскавший в 76 г. до н.э. его могилу, была изображена сфера, вписанная в цилиндр. Задача, блистательно решенная Архимедом, к которой мы еще вернемся, в чем-то сходна со знаменитой «квадратурой круга».

Решив чрезвычайно много научных задач, опередив на несколько столетий свою эпоху, Архимед в то же время оставил ряд загадок, что не менее важно и интересно. Рассматривая здесь хотя бы некоторые из них, я буду придерживаться не «общепринятой», а своей личной, субъективной точки зрения. Полагаю, что на свою точку зрения имеет право и каждый из наших читателей.

«Подсчет песчинок»

В своем замечательном произведении «Псаммит» («Подсчет песчинок») он задает дерзкий по своему грандиозному замыслу вопрос, сколько песчинок содержится во Вселенной? И если их действительно можно пересчитать, определить число, то можно ли сохранить эту информацию для потомков? Как выразить знаками, записать столь чудовищное число? Необходимо пояснить, что в то время еще не использовались такие понятия, как энергия, импульс, масса, Метагалактика, масса Метагалактики и другие.

Переходя на современный научный язык, зададим вопрос, какова масса Метагалактики mм, ее радиус R, средняя плотность вещества во Вселенной ? Какими еще константами можно охарактеризовать Метагалактику и Вселенную и чему они равны? Или же Вселенная на самом деле расширяется и при этом R «ускоренно увеличивается», а «ускоренно уменьшается»? В разделе «Мировые загадки» моя главная цель – задавать вопросы и обсуждать вопросы, поставленные Архимедом, Аристархом, Птолемеем, Коперником, другими учеными, в том числе и нашими друзьями-читателями. В то же время можно попытаться сопоставить полученные Архимедом результаты с тем, что нам сегодня известно. Если запись Архимеда перевести в современную десятичную систему, то получается, что Вселенная содержит порядка 1063 песчинок. С другой стороны, согласно современным данным, масса Метагалактики составляет порядка 1056 г. Если бы это вещество находилось в состоянии «песчинок Архимеда», то масса одной песчинки равнялась бы примерно 10-7 г., а ее размер порядка 0,01 см, что удовлетворительно согласуется с современными данными по характеристикам летающих в межпланетном пространстве частичек метеоритного вещества. Замечательный результат для одного из самых замечательных древних греков!

Перейдем к еще одной загадке Архимеда, которую можно было бы назвать так: «Сферичность цилиндра» или «Цилиндричность сферы», разумеется, по аналогии с квадратурой круга (рис. 1, рис. 2).



Рис. 2



Рис. 3

Сегодня любому из нас нетрудно убедиться в том, что отношение поверхности сферы к поверхности цилиндра



равно отношению их объемов



Впервые равенство между этими двумя соотношениями было установлено Архимедом, причем чисто геометрически. Тем самым, он решил проблему, которая, вполне возможно, была сформулирована еще в Древнем Египте (хотя это не более чем одно из возможных предположений). Как следует из его завещания, о котором нам поведал Плутарх, этот свой результат он ставил выше других. Над этим стоит задуматься, учитывая масштабы всех прочих его достижений. Попутно отметим, что Архимеду же удалось и наиболее точно для своего времени определить число . Так что записав сегодня безо всяких усилий =3.14159265359…, стоит хотя бы иногда вспоминать о большой работе, выполненной когда-то Архимедом.

Возникает вопрос, почему те же самые числа, присутствующие в соотношениях Архимеда, 2, 3, , входят и в соотношения, связывающие между собой известные фундаментальные физические постоянные (постоянную Стефана–Больцмана, постоянную тонкой структуры и другие), определяющие уровень современной науки и техники? Потому ли, что мы продолжаем говорить на «геометрическом» и «механическом» языке Архимеда? Или потому, что Архимед был одним из первых, кто начал понимать язык Природы?

Не должны ли эти же числа использоваться и при определении фундаментальных микрофизических (ядерных), астрофизических (гравитационных) и биологических констант, характеризующих свойства Микромира, Вселенной и Жизни? Думаю, что о важности определения констант, о том, зачем нужны константы, необходимо будет поговорить отдельно. Здесь же напомню точку зрения Сэндиджа, который сказал: «Целью космологии как науки является определение всего двух величин: постоянной Хаббла Н и средней плотности вещества .

Понятно, что вопрос о том, являются ли эти величины константами или же переменными, тоже важен.

Так, в III веке до нашей эры великий гражданин города – государства Сиракузы не только решил целый ряд задач первостепенной важности, но и оставил нам загадки, которые все еще требуют своего осмысления. Поднимем же головы вверх. Вглядимся в этого гиганта, «пик Архимед». Наполним свои легкие этим упоительным воздухом гор.

Журнал «Атомная стратегия» № 19, ноябрь 2005 г.  

 
Связанные ссылки
· Больше про Физики и Мироздание
· Новость от PRoAtom


Самая читаемая статья: Физики и Мироздание:
Падают ли тела на Землю с одинаковым ускорением?

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 5
Ответов: 1


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 0 Комментарии
Спасибо за проявленный интерес





Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.52 секунды
Рейтинг@Mail.ru