Фантазии и проекты прошлого
Мечты о полетах в космос так же стары, как и само человечество. История донесла до нас удивительные по прозорливости фантазии, легенды, имена мечтателей, пытавшихся иногда осуществить реальный земной полет, уподобиться птицам. В древних литературных источниках содержатся даже рассказы о былых космических полетах. Что это вымыслы, сказка или сообщения о действительных событиях? В последнем случае, как считают некоторые современные энтузиасты, приходится признать, что когда-то на Земле существовала цивилизация, по уровню технического развития не уступавшая нашей. Не будем, однако, спешить с выводами. Лучше полистаем страницы долгой истории зарождения космонавтики.
При раскопках древней Ниневии в библиотеке ассирийского царя Ассурбанипала на глиняных цилиндрах нашли письмена со странным сказанием. Автор этого древнего документа утверждал, что за 3200 лет до нашей эры некий царь Этан взлетел на такую высоту, с которой вся Земля представилась ему маленькой, как «хлеб в корзине», а затем и вовсе стала невидимой.
За пятнадцать веков до начала нашей эры в древнеиндийской поэме «Бхагавадгпте» йогам давались наставления для путешествий на Луну. В другой индийской поэме того же времени се герой Рама совершает космический полет.
В XII в. до нашей эры китайский правитель Вон И, якобы, подобно Раме, путешествовал в околоземном пространстве. По широко распространенной легенде, дошедшей до наших дней, китайцы когда-то были жителями Луны, а затем по каким-то причинам решили переселиться на Землю.
Космическое мифотворчество встречается и у евреев, и у древних греков. Общеизвестны библейское сказание о поле-то пророка Илии на «огненной колеснице» и миф об Икаро, взлетевшем к Солнцу, Даже о таких исторических лицах, как Александр Македонский, распространялись слухи, что он летал над Землей и даже повстречал однажды птицу с человечьим лицом, запретившую царю эти полеты.
С легендарной Атлантидой связано немало загадочных повествований. Среди них есть рассказ о том, как во время гибели этой страны ее обитатели атланты нашли себе спасение на других планетах, улетев туда па ракетных аппаратах.
Кстати сказать, мысль о том, что ранеты — очень удобные двигатели для летательных аппаратов, была известна уже много веков назад.
Примерно около 1500 г. н. э. китайский изобретатель Ван Гу соединил два коробчатых воздушных змея, укрепил их фермами и устроил на них сиденье. В нижней части змеев Ван Гу поместил 47пороховых ракет, которые на старте поджигали 47 человек. Эта первая попытка совершить полет с помощью пороховых ракет закончилась, увы, трагично. Уже при взлете ракеты взорвались и Ван Гу погиб. Имя этого полулегендарного смелого ученого присвоено одному из кратеров на обратной стороне Луны.
В Европе, начиная с XVII а,, появляются фантастические романы, в которых не знающий границ вымысел иногда сочетается с некоторыми научными элементами.
Иоганн Кеплер в книге «Последнее сочинение по лунной acтрономии» (издана в 1634 г.) описывает фантастический полет на Луну. Оказавшись, наконец, в этом соседнем мире, великий астроном встречает там змеевидных чудовищ, скрывающихся в лунных расселинах. Фантастический жанр служил Кеплеру, конечно, лишь средством для популяризация главной идеи: Луна — не совершенное (по Аристотелю) творение небес, а мир, схожий с Землей, Земля же одна из планет Солнечной системы.
Несколько позже Кеплера, в 1650 г., знаменитый французекий писатель Сирано де Бержерак издал книгу «Иной свет или комическая история об империях и государствах Луны». В ней автор, наряду с разными несбыточными способами достижения Луны, предлагает использовать для этой цели ракеты — идея ценная, тем более что ни Сирано, ни его современники ничего не знали об опытах Ван Гу, Остальное же в романе Сирано до Бержорака — нарочитые выдумки комического характера. Так, например, по его утверждению, жители Луны ходят вверх ногами, питаются запахами и расплачиваются вместо денег стихами.
При всей шутливости «Иного света» после этой книги в литературе о путешествиях на Луну уже не встречаются предложения воспользоваться помощью птиц или духов, а обсуждаются технические средства, годные для намеченной цели.
Восемнадцатый век не мог дать таких средств. Лишь в XIX в. после нашумевшего романа Жюля Верна («Из пушки на Луну») идея об использовании для космических полетов реактивной тяги снова возрождается, отчасти как противопоставление несбыточным «артиллерийским» проектам Жюля Верна.
Тысяча восемьсот восемьдесят первый год. В одиночной камере Петропавловской крепости за несколько дней до казни народоволец Н. И. Кибальчич на клочке бумаги рисует реактивную космическую платформу. Здесь еще нет надлежащего технического оформления деталей. Но важна главная, верная в основе идея проекта — реактивную тягу создают, по словам Кибальчича, «медленно горящие взрывчатые вещества»».
Примерно в тоже время, ничего, конечно, не зная об идеях Кибальчича, немецкий изобретатель Г. Гансвиндт начинает разработку проекта космического корабля, реактивная тяга для которого создается вылетающими из него пулями. По мысли Гансвиндта, его, судя по чертежу, громоздкий корабль необтекаемоп формы должен подниматься в воздух на вертолетах, а затем начинать стрельбу, как многоствольный пулемет. Автор проекта не подтвердил его реальности ни расчетами, ни модельными экспериментами, и теперь мы знаем, что космический корабль Ганссиндта просто бы не оторвался от Земли.
Впервые рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения были предложены К. Э. Циолковским. В своих работах он теоретически доказал возможность использования ракет на жидком топливо для межпланетных сообщений. Одной из таких работ Циолковского была знаменитая статья «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованная в журнале «Научное обозрение» с 1903 г.
С этих пор по существу и началась космонавтика и в наши дни превратившаяся в совокупность многих отраслей науки и техники, обеспечивающих освоение космического пространства. Заслуга в этом советских исследователей общеизвестна.
Еще в 1921 г. в Москве под руководством Н. И. Тихомирова была создана первая советская исследовательская и опытно-конструкторская лаборатория по ракетной технике. В 1927 г. она перебазировалась в Ленинград и стала называться Газодинамической лабораторией (ГДЛ). Два года спустя под руководством В. П. Глушко в ГДЛ началась разработка жидкостно-роактпвных двигателей (ЖРД).
В 1932 г. с Москве была создана научно-исследовательская и опытно-конструкторская организация по разработке ракет и двигателей — 1ИРД (группа изучения реактивного движения), работавшая под руководством С. П. Королева.
Попутно с советскими учеными проблемы реактивной техники успешно разрабатывали их зарубежные коллеги. Здесь прежде всего следует упомянуть француза Р. Эно-Пельтри, американца Р. Годдарда, немцев Г. Оберта и В. Брауна. Уже к началу 30-х годов появились планы освоения ближнего космоса, в частности Луны. Небольшой исторический экскурс, который мы предприняли в этой гласе, полезно закончить цитатой из книги «Полет в мировое пространство как техническая возможность». Автор книги — один из пионеров космонавтики, молодой ненецкий исследователь Макс Валье, трагически погибший в 1930 г. при испытании ракетного автомобиля.
Вот что пророчески пишет Валье о полетах на Луну:
«После того как удастся посылать ракеты за пределы сферы земного притяжения и соответственным образом изучить их полет, можно было бы попытаться попасть в Луну. При этом падение ракеты на Луну должно было бы сопровождаться вспышкой бенгальского огня; это и послужило бы нам доказательством удачи.
Когда такого рода обстрел Луны сделается настолько обычным делом, что промах станет уже возбуждать смех соперников, будет произведена попытка послать вокруг Луны большую ракету, но все же без людей и притом так, чтобы она вновь вернулась на Землю. Разумеется, эту машину надо будет послать с таким расчетом, чтобы она облетела Луну ко время новолуния, пролетая над обращенной от нас стороной Луны, в это время ярко освещенной солнечными лучами. Ни один из снятых в настоящее время и мире фильмов не обладал бы такой научной ценностью, как эта полоска фотографической пленки, на которой мы сразу же увидели бы то, чего невозможно было увидеть на протяжении ряда тысячелетий . Настанет день, когда па Луну взовьется первый огромный пассажирский ракетный корабль пространства. Правда, сначала будет предпринят только облет вокруг Луны. Если в первый раз путешественники и не рискнут произвести высадку, то она этим, несомненно, будет только отсрочена.
Достижение Луны ракетами без людей должно совершиться сравнительно скоро, а путешествия на нее к пассажирской ракете также можно ожидать не слишком через большой промежуток времен!».
Все это было сказано за 29 лет до первого «прилунения» земной ракеты и за 39 лет до высадки человека на Луне.
Источник
Как образовалась Вселенная
Что же такое Вселенная? Если емко, то это сумма всего существующего. Это все время, пространство, материя и энергия, образовавшиеся и расширяющиеся вот уже 13.8 миллиардов лет. Никто не может точно сказать, насколько обширны просторы нашего мира и пока нет точных предсказаний финала.
Определение Вселенной
Само слово «Вселенная» происходит от латинского «universum». Впервые его использовал Цицерон, а уже после него оно стало общепринятым у римских авторов. Понятие обозначало мир и космос. На тот момент люди в этих словах видели Землю, все известные живые существа, Луну, Солнце, планеты (Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн) и звезды.
Иногда вместо «Вселенная» используют «космос», которое с греческого переводится как «мир». Кроме того, среди терминов фигурировали «природа» и «все».
В современном понятии вмещают все, что существует во Вселенной – наша система, Млечный Путь и прочие структуры. Также сюда входят все виды энергии, пространство-время и физические законы.
Одним из основных вопросов, которые не выходят из сознания человека, всегда был и является вопрос: «как появилась Вселенная?». Конечно же, однозначного ответа на данный вопрос нет, и вряд ли будет получен в скором времени, однако наука работает в этом направлении и формирует некую теоретическую модель зарождения нашей Вселенной.
Теории происхождения Вселенной
Креационизм: все создал Господь Бог
Среди всех теорий о происхождении Вселенной эта появилась самой первой. Очень хорошая и удобная версия, которая, пожалуй, будет иметь актуальность всегда. Кстати, многие ученые физики, несмотря на то что наука и религия часто представляются понятиями противоположными, верили в Бога.
Например, Альберт Эйнштейн говорил:
«Каждый серьезный естествоиспытатель должен быть каким-то образом человеком религиозным. Иначе он не способен себе представить, что те невероятно тонкие взаимозависимости, которые он наблюдает, выдуманы не им.»
Теория Большого Взрыва (модель горячей Вселенной)
Пожалуй, самая распространенная и наиболее признанная модель происхождения нашей Вселенной. Отвечает на вопрос — каким образом образовались химические элементы и почему распространённость их именно такая, какая сейчас наблюдается.
Согласно этой теории, около 14 миллиардов назад, пространства и времени не было, а вся масса вселенной была сосредоточена в крохотной точке с невероятной плотностью – в сингулярности. Однажды из-за возникшей в ней неоднородности, произошел так называемый Большой Взрыв. И с тех пор Вселенная постоянно расширяется и остывает.
Теория Большого взрыв
Первые 10 -43 секунды после Большого Взрыва называют этапом квантового хаоса. Природа мироздания на этом этапе существования не поддается описанию в рамках известной нам физики. Происходит распад непрерывного единого пространства-времени на кванты.
Спустя 10 000 лет энергия вещества постепенно превосходит энергию излучения и происходит их разделения. Вещество начинает доминировать над излучением, возникает реликтовый фон.
Теория Большого Взрыва тверже встала на ноги после открытия космологического красного смещения и реликтового излучения. Два этих явления — самые весомые доводы в пользу правильности теории.
Также разделение вещества с излучением значительно усилило изначальные неоднородности в распределении вещества, в результате чего начали образовываться галактики и сверхгалактики. Законны Вселенной пришли к тому виду, в котором мы наблюдаем их сегодня.
Модель расширяющейся Вселенной
Сейчас доподлинно известно, что Галактики и иные космические объекты удаляются друг от друга, а значит, Вселенная расширяется.
Модель расширяющейся Вселенной описывает сам факт расширения. В общем случае не рассматривается, когда и почему Вселенная начала расширяться. В основе большинства моделей лежит общая теория относительности и её геометрический взгляд на природу гравитации.
Красное смещение – это наблюдаемое для далеких источников понижение частот излучения, которое объясняется отдалением источников (галактик, квазаров) друг от друга. Данный факт свидетельствует о том, что Вселенная расширяется.
Реликтовое излучение – это как бы отголоски большого взрыва. Ранее Вселенная представляла собой горячую плазму, которая постепенно остывала. Еще с тех далеких времен во Вселенной остались так называемые блуждающие фотоны, которые образуют фоновое космическое излучение. Ранее при более высоких температурах Вселенной данное излучение было гораздо мощнее. Сейчас же его спектр соответствует спектру излучения абсолютно твердого тела с температурой всего 2,7 Кельвин.
Теория эволюции крупномасштабных структур
Как показывают данные по реликтовому фону, в момент отделения излучения от вещества Вселенная была фактически однородна, флуктуации вещества были крайне малыми, и это представляет собой значительную проблему.
Вторая проблема — ячеистая структура сверхскоплений галактик и одновременно сфероподобная — у скоплений меньших размеров. Любая теория, пытающаяся объяснить происхождение крупномасштабной структуры Вселенной, в обязательном порядке должна решить эти две проблемы.
Современная теория формирования крупномасштабной структуры, как впрочем и отдельных галактик, носит названия «иерархическая теория».
Суть — вначале галактики были небольшие по размеру (примерно как Магеллановы облака ), но со временем они сливаются, образуя всё большие галактики.
В последнее время верность теории поставлена под вопрос.
Теория струн
Эта гипотеза в некоторой степени опровергает Большой взрыв в качестве начального момента возникновения элементов открытого космоса.
Согласно теории струн, Вселенная существовала всегда. Гипотеза описывает взаимодействие и структуру материи, где существует определенный набор частиц, которые делятся на кварки, бозоны и лептоны. Говоря простым языком, эти элементы являются основой мироздания, поскольку их размер настолько мал, что деление на другие составляющие стало невозможным.
Отличительной чертой теории о том, как образовалась Вселенная, становится утверждение о вышеупомянутых частицах, которые представляют собой ультрамикроскопические струны, которые постоянно колеблются. Поодиночке они не имеют материальной формы, являясь энергией, которая в совокупности создает все физические элементы космоса.
Примером в данной ситуации послужит огонь: глядя на него, он кажется материей, однако он неосязаем.
Хаотическая теория инфляции — теория Андрея Линде
Согласно данной теории существует некоторое скалярное поле, которое неоднородно во всем своем объеме. То есть в различных областях вселенной скалярное поле имеет разное значение. Тогда в областях, где поле слабое – ничего не происходит, в то время как области с сильных полем начинают расширяться (инфляция) за счет его энергии, образуя при этом новые вселенные.
Такой сценарий подразумевает существование множества миров, возникших неодновременно и имеющих свой набор элементарных частиц, а, следовательно, и законов природы.
Теория Ли Смолина
Эта теория достаточно известна и предполагает, что Большой Взрыв не является началом существования Вселенной, а – лишь фазовым переходом между двумя ее состояниями. Так как до Большого Взрыва Вселенная существовала в форме космологической сингулярности, близкой по своей природе к сингулярности черной дыры, Смолин предполагает, что Вселенная могла возникнуть из черной дыры.
Эволюция Вселенной
Как происходил процесс развития и эволюции Вселенной? В течение следующих миллиардов лет гравитация заставила более плотные области притягиваться. В этом процессе формировались газовые облака, звезды, галактические структуры и прочие небесные объекты.
Этот период именуют Структурной Эпохой, так как именно в этот временной отрезок зарождалась современная Вселенная. Видимое вещество распределялось на различные формирования (звезды в галактики, а те в скопления и сверхскопления).
Что было до появления Вселенной
Сложно представить время за 13,7 миллиардов лет до сегодняшнего дня, когда вся Вселенная представляла собой сингулярность. Согласно теории Большого взрыва, один из главных претендентов на роль объяснения того, откуда появилась Вселенная и вся материя в космосе — все было сжато в точку, меньшую, чем субатомная частица. Но если это еще можно принять, задумайтесь вот о чем: что же было до того, как случился Большой взрыв?
Этот вопрос современной космологии уходит корнями еще в четвертое столетие нашей эры. 1600 лет назад теолог Августин Блаженный как и один из лучших физиков 20 века Альберт Эйнштейн пытались понять природу до сотворения Вселенной. Они пришли к выводу , что просто не было никакого «до».
В настоящее время человеком выдвигаются различные теории.
Теория Мультивселенной
Что если наша Вселенная является потомком другой, старшей Вселенной? Некоторые астрофизики полагают, что пролить свет на эту историю поможет реликтовое излучение, оставшееся от большого взрыва.
Согласно этой теории, в первые мгновения своего существования Вселенная начала чрезвычайно быстро расширяться. Также теория объясняет температуру и плотность флуктуаций реликтового излучения и подсказывает, что эти флуктуации должны быть одинаковыми.
Но, как выяснилось, нет. Последние исследования дали понять, что Вселенная на самом деле однобока, и в некоторых областях флуктуаций больше, чем в других. Некоторые космологи считают, что это наблюдение подтверждает, что у нашей Вселенной была «мать»(!)
В теории хаотической инфляции эта идея приобретает размах: бесконечный прогресс инфляционных пузырьков порождает обилие вселенных, и каждая из них порождает еще больше инфляционных пузырьков в огромном количестве Мультивселенных.
Теория белых и черных дыр
Тем не менее, существуют модели, которыми пытаются объяснить образование сингулярности до большого взрыва. Если вы думаете о черных дырах как о гигантских мусоросборниках, они являются главными кандидатами первоначального сжатия, поэтому наша расширяющаяся Вселенная вполне может быть белой дырой — выходным отверстием черной дыры, и каждая черная дыра в нашей Вселенной может вмещать в себя отдельную вселенную.
Большой скачок
Другие ученые считают, что в основе формирования сингулярности лежит цикл под названием «большой скачок», в результате которого расширяющаяся вселенная в итоге коллапсирует сама в себя, порождая другую сингулярность, которая, опять же, порождает другой большой взрыв.
Этот процесс будет вечным, и все сингулярности и все схлопывания не будут представлять собой ничего другого, кроме как переход в другую фазу существования Вселенной.
Теория циклической Вселенной
Последнее объяснение, которое мы рассмотрим, использует идею циклической Вселенной, порожденной теорией струн. Она предполагает, что новая материя и потоки энергии появляются каждые триллионы лет, когда две мембраны или браны, лежащие за пределами наших измерений, сталкиваются между собой.
Что было до Большого взрыва? Вопрос остается открытым. Может быть, ничего. Может, другая Вселенная или другая версия нашей. Может, океан Вселенных, в каждой из которых — свой набор законов и констант, диктующих природу физической реальности.
Проблемы современных моделей рождения и эволюции Вселенной
Многие теории, касающиеся Вселенной в последнее время сталкиваются с проблемами, как теоретического, так и, что более важно, наблюдательного характера:
- Вопрос о форме Вселенной является важным открытым вопросом космологии. Говоря математическим языком, перед нами стоит проблема поиска трёхмерного пространственного сечения Вселенной, то есть такой фигуры, которая наилучшим образом представляет пространственный аспект Вселенной.
- Неизвестно, является ли Вселенная глобально пространственно плоской, то есть применимы ли законы Евклидовой геометрии на самых больших масштабах.
- Также неизвестно, является ли Вселенная односвязной или многосвязной. Согласно стандартной модели расширения, Вселенная не имеет пространственных границ, но может быть пространственно конечна.
- Существуют предположения, что Вселенная изначально родилась вращающейся. Классическим представлением о зарождении является идея об изотропности Большого взрыва, то есть о распространении энергии одинаково во все стороны. Однако появилась и получила некоторое подтверждение конкурирующая гипотеза о наличии изначального момента вращения Вселенной.
Видео
Источник