31415RAT

Теория абсолютного пространства Ньютона продержалась весьма длительное время в основном благодаря тому, что ей не было альтернативы, хотя ещё современник Ньютона, Готфрид Лейбниц, выдвигал свою теорию в противовес Ньютоновской. Лейбниц считал, что пространство — это лишь удобный способ определения местоположения материи относительно друг друга. Но если материи нет, то и говорить о пространстве не имеет смысла. Так же как и, например, нет смысла в алфавите без букв. Его теорию назвали реляционной, и в битве с теорией абсолютного пространства она проиграла. Но всё же оставались открытыми вопросы к теории Ньютона. К примеру, абсолютное пространство не давало возможности определить движение объектов с постоянной скоростью. Также многим учёным не понравилось, что по теории абсолютного пространства одна точка зрения считается более правильной, чем другая.

Научному миру требовалась новая теория, и в 19-м веке её дал Эрнст Мах. Его теорию также назвали реляционной и для её объяснения вернёмся к Ньютону.

Ньютон хотел понять, почему поверхность воды становится вогнутой. Для этого он стал искать точку отсчёта для определения движения воды и в итоге пришёл к абсолютному пространству. В своих исследованиях он допустил ошибку, рассмотрев лишь ведро в качестве точки отсчёта, хотя вокруг огромное количество объектов, начиная с простых предметов вроде стола или кружки и заканчивая звёздами и планетами. Благодаря другим объектам можно определить, движется объект или нет. Но тут появится вопрос по поводу веревки, ведь она вращалась именно в пустой вселенной, в которой нет точек отсчёта в виде посторонних объектов. Мах ответил на него другим вопросом: «А с чего Ньютон взял, что веревка в пустой вселенной станет растягиваться?» Ньютон скорее всего предположил это исходя из повседневного опыта, но в нашей вселенной полно другой материи. Исходя из всего этого Мах решил, что в пустой вселенной веревка не будет растягиваться при вращении и даже больше — в пустой вселенной в принципе не возможно определить вращение веревки. Но что если добавить в пустую вселенную какой-нибудь другой объект помимо веревки, к примеру звезду. Можно взять её в качестве ориентира и теперь станет возможным определение вращения веревки. А если она вращается, значит, и растягиваться будет. Простое добавление дополнительного объекта столь существенно изменило законы этой мысленной вселенной.

Но всё же хоть эта вселенная уже больше похожа на нашу, отличие у неё есть. Заключается оно в силе, растягивающей верёвку. Чтобы объяснить, как наличие или отсутствие другой материи влияет на объекты, Мах предположил, что вся материя во вселенной коллективно влияет на силу, действующую на объекты при движении. К примеру, при резком повороте автомобиля человек почувствует силу, вжимающую его в бок авто. И по теории Маха, будь материи во вселенной меньше, то сила вдавливания в бок будет слабее. Как именно материя во вселенной влияет на эту силу, Мах не смог ответить, хотя интуиция подсказывает, что в этом замешана гравитация.

Реляционная теория Маха понравилась учёным 19-го века больше, чем абсолютная теория Ньютона. Впоследствии Эйнштейн, вдохновившись ею, начал свою работу над специальной теорией относительности.

Источник информации книга Брайана Грина "Ткань вселенной".

В прошлых постах я писал о том, что произойдет со звёздами, у которых масса больше солнечной. Но что же произойдет со звездами средней массы? Об этом я и напишу сегодня.

Уже сформировавшаяся звезда находится на этапе главной последовательности. Во время этого этапа в ядре звезды происходит термоядерный синтез гелия за счет водорода, также внешнее и внутреннее давление уравновешивают друг друга. Но рано или поздно водород в ядре звезды заканчивается, и гравитация начинает сжимать звезду, в результате чего она нагревается. Из-за этого нагрева к ядру звезды переносится ещё водорода, образуя водородную оболочку вокруг ядра.

Так как температура повышается в этой оболочке снова начинается термоядерный синтез гелия. Вместе с этим, излучение, образующееся при горении этой оболочки, расширяет слои звезды. Сначала она расширяется переходит в фазу субгиганта, а позже превращается и в красного гиганта:

Красные гиганты расширяются от 100 до 1000 раз больше, чем Солнце, однако их температура поверхности составляет около 2200-3200°С, что в несколько раз ниже температуры поверхности Солнца (около 6000°С).

Через примерно 1 миллиард лет водород окончательно иссякает, но так как сжатие ядра (а следовательно и повышение температуры) не прекращается, то начинает гореть уже гелий, образуя углерод. С ним происходят практически те же процессы, что и с водородом. Когда он иссякает в ядре, начинается горение гелиевой оболочки вокруг ядра. Из-за этого горения слои звезды еще больше расширяются, становясь планетарными туманностями, а ядро все также продолжает сжиматься, превращаясь в белого карлика:

Температура белого карлика составляет около 179 500°C, а масса белого карлика размером с Землю сравнима с солнечной. По плотности белый карлик уступает лишь нейтронной звезде и черной дыре. Так как в белом карлике уже не идет термоядерная реакция, со временем он остынет и станет черным карликом, но астрономы еще не находили их. Связано это с тем, что они остывают очень медленно, намного дольше чем существует вселенная.

На этом сегодня всё.

Приветствую всех моих читателей. Возможно, вы хотя бы раз слышали о антивеществе. Что это и с чем его едят, я распишу в следующий раз. А сегодня расскажу о человеке, который предсказал существование антивещества и как он это сделал. Имя этому человеку – Поль Адриан Морис Дирак (1902-1984 гг):

К сожалению, Дирак не так известен широкой публике, несмотря на его достижения. Все знают про Шрёдингера, Эйнштейна, Бора, Ферми и многих других, но про Дирака мало кто слышал. Он был очень тихим и скромным. Он мало говорил, а если и говорил, то только рядовые слова типа «да» и «нет». Даже когда он узнал, что получит Нобелевскую премию, то подумывал отказаться от нее, не желая быть известным. На это ему сказали, что отказавшись от премии, он станет известнее, чем если просто примет ее. Родился Дирак в Англии. Его мать была британкой, а отец швейцарцем. Отец был учителем французского языка в школе, куда ходил Дирак, и строго следил за дисциплиной. Вполне возможно, что из-за отца он вырос настолько тихим, хотя есть предположение, что у него был синдром Аспергера. Кстати, также говорят, что у Ньютона тоже был синдром Аспергера. Люди с таким синдромом замкнуты, не умеют держать себя в обществе и возможно имеют выдающиеся математические способности, которыми Дирак и обладал. Вообще у Дирака с Ньютоном не мало общего, например, они оба сделали свои главные открытия в 20-х годах, оба были профессорами кафедры Лукаса в Кембридже и оба отлично знали математику. За свою жизнь Дирак сделал немало предположений на основе математических расчетов, и некоторые из них подтвердились. Я бы хотел расписать про них, но для этого нужны знания высшей математики, которых у меня нет. Поэтому пожалуй, напишу про волновое уравнение для электрона – самое главное его открытие, благодаря которому он в 1933 году получил Нобелевскую премию по физике. Это уравнение сейчас выбито на камне не далеко от могилы Ньютона:

В 1928 году Дирак опубликовал свою версию уравнения Шрёдингера. Он совместил его со специальной теорией относительности Эйнштейна и в процессе своей работы обнаружил, что общепринятая формула E=mc² не совсем правильная, так как в процессе вычислений приходится брать квадратный корень из определенной величины. При выходе из-под корня выражение получает неопределенный знак плюс или минус, а значит правильнее будет писать формулу так: E=+-mc². В этом случае приходилось допускать отрицательную энергию, которую в физике не выносят. Связано это с одной аксиомой, которая говорит, что все стремится к минимальному энергетическому состоянию. Если бы отрицательная энергия существовала, то все электроны рано или поздно провалились в состояние с бесконечно отрицательной энергией. Это означало бы, что теория Дирака нестабильна. Для решения этой проблемы Дирак ввел концепцию «Моря Дирака»(картинка сгенерирована нейросетью):

Она предполагала, что состояния с отрицательной энергией уже заняты электронами и, значит, другие электроны не могут провалиться в состояние с отрицательной энергией. Эти электроны в состояние с отрицательной энергией образовывали «Море Дирака», но когда гамма-квант сталкивается с электроном, находящимся в этом море, то выталкивает его в состояние с положительной энергией. И в море среди отрицательных электронов образуется дыра, которая ведет себя как антиэлектрон (позитрон). Через несколько лет Карл Андерсон обнаружил антиэлектрон, тем самым подтвердив предположение Дирака.

На этом сегодня все.

Материала для этого поста я взял из книги «Физика невозможного» Митио Каку, а также с этих сайтов: https://www.britannica.com/biography/Paul-Dirac
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1933/dirac/biograp...