holonist (holonist) wrote,
holonist
holonist

Category:

E=mc2 на Солнце



                           Там огненны валы стремятся
                           И не находят берегов,
                           Там вихри пламенны крутятся,
                           Борющись множество веков;
                           Там камни, как вода, кипят,
                           Горящи там дожди шумят.
                                                     (М.Ломоносов)

Я писал о том, как современная наука пришла к выводам о строении вселенной , которые удивительно близки к воззрениям индийских мыслителей, высказанным ими около 2500 лет назад.

Конечно, открытия не совершаются в изоляции, обычно к нему приходят в результате коллективных усилий многих учёных, когда, наконец, появляется один, "ставящий точку" над "i", написанной другими.

"…Мы подобны карликам, усевшимся на плечах великанов; мы видим больше и дальше, чем они, не потому, что обладаем лучшим зрением, и не потому, что выше их, но потому, что они нас подняли и увеличили наш рост собственным величием…"
                                                                   ;                                                   Бернар Шартрский


Решающим моментом в прорыве, который произошёл в XX веке, была та самая знаменитая формула E=mc2, родившаяся в 1905 году.  Учёные поняли, что она работает и на Солнце. Но до этого им пришлось, скрепя сердце, признать, что правы не они, а молодая англичанка Сесилия Пэйн, которую они с удовольствием обругали  бы блондинкой, если бы она таковой была.

К 1909 году считалось доказанным, что Солнце на 2/3 состоит из железа. Спектральный анализ говорил, что и все другие звёзды - тоже "железные". Никаких радиоактивных элементов - урана, тория - там не находили. Но железо - очень стабильно, ядро его атома не проявляет никакого желания распадаться, выделяя при этом энергию.

Вот те раз! Что, использовать E=mc2 для истолкования того, что происходит во вселенной, невозможно? Астрономам оставалось лишь выглядывать за пределы земной атмосферы в огромный космос и удивляться.

Сесилия Пэйн училась в Кебриджском унверситете и специализировалась на астрономии. Ей нравилось ставить трудные вопросы и решать их, пожалуй, это было основным в её характере. Прозанимавшись астрономией всего несколько дней, она впервые оказалась ночью вблизи университетского телескопа и привела в ужас ночного дежурного. Он «сбежал вниз по лестнице, — вспоминала Пэйн, — и, задыхаясь от изумления закричал: «Там какая-то женщина вопросы задает!»».

Но это было только началом. «У меня появился вопрос, и я поехала на велосипеде к Обсерватории физики Солнца. Там я обнаружила молодого человека с копной спадавших на глаза светлых волос, он сидел верхом на коньке крыши одного из зданий, занимаясь ее починкой. «Я приехала, чтобы спросить, — крикнула я ему снизу, — почему в звездном спектре не наблюдается эффект Старка?»».

Рассказывают, бомж в Академгородке увидел возле мусорника лежащую женщину. Он подошёл и спросил: "Второе начало темодинамики?" Та ответила: "В изолированной системе энтропия остаётся неизменной." - "Нормальная баба - подумал бомж, - и чего её выбросили?"  Вот и молодой человек, который оказался астрономом по имени Эдуард Милн, не сбежал от Пэйн, как дежурный у телескопа, а подружился.

Пэйн демонстрировала успехи и обгоняла других студентов, но защитить диссертацию в Англии того времени шансов у неё не было, и она перебралась в Гарвард. А там она попала в новый для неё мир.

Ей грозила перспектива стать вычислителем. Так назывались сутулые старые девы, сидевшие целый день за вычислениями координат звёзд или параметров спектральных линий. И даже если кто-то из них проявлял какие-то способности, например, в области математики, им не позволяли заниматься ничем, кроме вычислений. Их увольняли , если кто-нибудь из них выходил замуж или просил повысить зарплату. Некоторым из гарвардских «вычислителей» удалось за несколько десятилетий промерить более 100 000 спектральных линий. Но что эти линии означали и как они соотносились с новейшими физическими открытиями — это считалось не их ума делом.

Идея диссертации, над которой Сесилия Пэйн работала, состояла в том, чтобы обосновать и развить новую теорию, позволяющую интерпретировать результаты спектроскопических измерений. Это было далеко не просто. Все остальные ученые поддерживали одно прочтение спектральных линий, позволявшее говорить о присутствии железа. Однако можно было без особых натяжек прочитывать спектрограммы и по-другому, обнаруживая в них не железо, а водород. По методике Пэйн, водорода было 90%, а остальное - гелий.

Но ведь весь авторитет и благополучие профессуры было основано на железе! Значит, водорода там нет и быть не может! К тому же, как водород может выделять такое бешеное количество энергии?! Научный руководитель Пэйн заявил, что она ошибается, а следом заявил то же самое и его прежний научный руководитель, высокомерный Генри Норрис Расселл, а с ним спорить было почти бессмысленно. Расселл обладал редкостным самомнением, он никогда не допускал и мысли о возможности своей неправоты, к тому же, в астрономической науке Восточного побережья от него зависело как большинство грантов, так и любая возможность получения работы.

Пэйн пыталась бороться, но разве могла она преодолеть такой взрыв негодования такой авторитетной профессуры? Только друг Пэйн, Эдуард Милн, ставший уже признанным астрофизиком, попытался её поддержать, но ему не хватило для этого власти. И ей пришлось пойти не некоторые уступки, на оговорки в своей диссертации, иначе бы её не пропустили.

А несколько лет спустя значение работы, проделанной Пэйн, стало ясным для всех, поскольку независимые исследования других ученых подтвердили правильность ее интерпретации спектрограмм. Она оказалась права, неправыми оказались ее профессора.

Несмотря на то, что прежние учителя Пэйн так перед ней и не извинились — напротив, они старались, пока могли, притормозить ее карьеру, — путь к использованию E=mc2  для объяснения того, как сгорает Солнце, был открыт.

Оказавшись вблизи центра Солнца, испытывая давление слоя вещества высотой в тысячи километров, ядра водорода могут притискиваться так близко одно к другому, что, в конце концов, они соединяются, образуя химический элемент, именуемый гелием.

До этого, пройдя ряд превращений, отдавая нейтрино и позитроны, четыре протона  превращаются в два протона и два нейтрона, которые и составляют ядро гелия. Но физики докопались, что масса ядра гелия не равна 4 массам адронов, как можно было бы ожидать, а меньше на 0,7%, то есть равна 3,993. "Исчезнувшие" 0.7% в точном соответствии с E=mc2, превращаются в поток энергии. А поток, мягко говоря, немалый, т.к. Солнце превращает в него ежесекундно 4 000 000 тонн водорода!

И это количество энергии выделяется уже 4,5 млрд лет, согревая всю солнечную систему и обеспечивая существование жизни.



Tags: космос, люди
Subscribe

  • Княгиня Ольга.

    Начало Продолжение Экс-президент Украины Пётр Порошенко на своей странице в ФБ 11 марта возмутился тем, что Всемирный экономический форум…

  • Княгиня Ольга.

    Начало Предание нарекло Ольгу Хитрою, церковь – Святою, а история – Мудрою. Только два европейских государства могли в те годы…

  • Княгиня Ольга.

    ВЭФ (Всемирный экономический форум) ко дню 8 марта опубликовал список "Женщины в истории, сформировавшие мир". Ну, я не о том, что…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments