Серия «Популярная наука»

50

Как на Земле появилось железо

Серия Популярная наука

Железо – один из самых распространенных элементов на Земле. Если точнее – четвертый по распространенности в земной коре после кислорода, кремния и алюминия.
Железо занимает 4,65% массы земной коры.

Железо встречается повсюду: в земле, в вещах, которыми мы пользуемся каждодневно, в продуктах питания, в объектах живой природы, в нашем организме.
А центральная часть нашей планеты представляет собой железное ядро. в центре которого, возможно, находятся более тяжёлые элементы таблицы Менделеева, в том числе, и трансурановые радиоактивные элементы.
Целый период развития человечества назван «железным веком». Казалось, железо - самый «земной» элемент. Но это не так.

Где рождается железо

Своим происхождением железо, как и все остальные химические элементы, обязано звездам. Для синтеза железа необходимо много энергии. и только звезды обладают такой энергией.
Но не все.

Звезды образуются из облаков межзвездного газа, сжимающегося под действием гравитационных сил. В результате такого сжатия начинаются термоядерные реакции.

«Молодые» звезды, находящиеся на первых этапах своего существования, рождают легкие элементы, водород и гелий.
В результате синтеза гелия происходит дальнейший разогрев звезды. На этой стадии звезды существуют долго и устойчиво. Именно на этой стадии сегодня находится Солнце.

Дальнейшая эволюция звезды происходит по мере расходования водорода.
В определенный момент начинаются более сложные термоядерные реакции, в которых синтезируется уже не гелий, а углерод.

При увеличении относительной плотности звезды, обеспечивающего ещё большее давление и температуру, начинается синтез более тяжелых элементов, основным из которых является железо.

Небесные посланники

Звезда остывает и разрушается, в некоторых случаях взрывообразно. Элементы остывшей звезды уносятся в космическое пространство в виде больших и малых объектов, которые продолжают свое движение в космосе по инерции и под действием гравитационных сил.

Одни объекты могут попасть под гравитационное воздействие других (звезд, планет), превратившись в планетные системы и спутники; другие, если избегут притяжения таких объектов – становятся кометами и астероидами.

И железо. уже находясь в недрах этого космического объекта, становится одним из важнейших элементом, соединяясь с другими элементами, формируя горные породы и минералы, вовлекаясь во многие процессы, происходящие на планете.

Кстати, в недрах крупных объектов-планет возникают термоядерные реакции. Идут они, в том числе, под действием гравитационного поля звезды, вокруг которой вращаются.

Планеты также получают большое количество небесного материала в виде метеоритов, бомбардирующих поверхность. Порядка 6-7% метеоритов – железные.
Человек впервые познакомился именно с таким железом. Еще не умея выплавлять металл из земных пород, люди обрабатывали небесное железо, считая его «небесным даром Богов».
Наверно, не случайно.

Показать полностью
14

О первичном материале Мироздания

Серия Популярная наука

В настоящее время человечество весьма поверхностно представляет себе, как устроен мир, насколько реальна так называемая объективная реальность. Базовые понятия, имея названия, в большинстве своём пока не обрели глубокого содержательного смысла. Это относится даже к таким физическим субстанциям, как масса, заряд, волновое поле, вакуум, время (которое понятно человеку на интуитивном уровне, но описания его функциональной природы на данный момент нет), размерность пространства – времени, гравитация, не говоря уже о сознании, подсознании и памяти, которые в совокупности представляют собой человеческий разум.

Земная наука всё ещё не может дать лаконичного и чёткого определения Материи, что объективно характеризует уровень современного мировоззрения. А ведь совершенно очевидно, что без понимания природы Материи невозможно сформулировать целостную картину материального мира.

Мы не знаем, какие виды материи существуют во Вселенной. Верны ли гипотезы о Пульсирующей и Пузырьковой Вселенной – порождении Ложного Вакуума, где метагалактики – не более, чем пузырьки на водео противостоящей ей модели Инфляционной Вселенной; о бесконечных циклических перерождениях Нашей Вселеннойо теории Галактической стеныо Великом Аттракторе.

Учёные, если говорить простым языком, спускаются на всё более микроскопический уровень, чтобы найти кирпичики мироздания, но каждый раз находят всё более мелкие частицы. Работа учёных направлена, в частности, и на выяснение того, что было ДО материи.

Одной из теорий, объясняющей, откуда взялась материя, является теория Струн. Если коротко, то теория Струн говорит о том, что частицы – это результат колебания квантовых струн. Пока не стоит пытаться досконально понять, что такое квантовая струна, это с трудом представляет себе даже Шелдон Купер – основоположник этой теории. Главное, что если формулу E=mc^2 (которая описывает взаимодействие массы и энергии) повернуть наоборот, то окажется, что чем больше частота колебания квантовой струны, тем больше энергии она генерирует и тем больше будет масса получаемой частицы.

Выходит, что каждая материальная частица – это результат энергетических колебаний. Соответственно, это означает, что до Большого Взрыва существовала только энергия, часть которой в процессе взрыва превратилась в материю. Согласно теории Инфляции, и теории Мультивселенной, пространство постоянно расширяется.

Но пространство – это, возможно, не то, чем мы его себе представляем.  Не исключено, что пространство – это энергия. Энергия, которая распространяется вширь. В местах расширения, натяжения, образуется ещё больше энергии, которая накапливается и в какой-то момент разряжается. Разряжается с такой скоростью и на таких немыслимо высоких частотах, что образуется материя.
То есть, происходит Большой взрыв и появляется ещё одна Вселенная. А Вселенная – это, грубо говоря, кусок материи, «пузырёк», который плавает в пространстве энергии, которую можно назвать Мирозданием. Это пространство в моём представлении бесконечно, в отличие от входящих в его состав Вселенных.

Недавно на вопрос: «Что является первичным, материя или энергия?» я, полагаясь на новейшие научные воззрения на эту тему, ответил, что первичной является всё-таки энергия.
Последние открытия в области квантовой теории всё больше убеждают меня в этом.

Показать полностью
25

Развитие наших представлений о Вселенной

Серия Популярная наука

На ранних этапах истории цивилизации "горизонт Вселенной" находился на расстоянии всего порядка сотен километров. В 21-м веке Вселенная исследуется уже на расстоянии более 10 млрд световых лет.

В историческом аспекте понятие «Вселенная» концентрирует в себе астрономические, физические, философские представления человечества.
Поэтому понятие «Вселенная» является развивающимся в соответствие с уровнем цивилизации.

С выходом цивилизации с регионального на глобальный уровень и развитием науки Нового времени представления о Вселенной стали во всё большей мере основываться на достижениях астрономии и фундаментальной физики.
В развитии наиболее общих представлений о Вселенной можно выделить следующие этапы (не всегда поддающиеся чёткой датировке в различных регионах):

– Топоцентрическая Вселенная доисторического или раннего исторического этапа развития человечества появилась у территориально изолированных племён и локально существующих цивилизаций, субъективно ощущающих место своего обитания центром Вселенной (такие представления сохранились до наших дней у некоторых племён, например, на Новой Гвинее).
В наиболее развитых вариантах  таких моделей Вселенная представлялась, как правило, достаточно протяжённой (в Индии даже бесконечной) плоской Землёй, накрытой куполом неба (Древний Китай, Древний Египет, цивилизации  Средиземноморья, Византия и  другие).

– Геоцентрические модели Вселенной появились в ранней античности.
Среди аргументов в их пользу, в частности. в обоснование сферичности Земли, были и совершенно корректные с точки зрения современной науки. Например, Пифагор (6-й век до н.э.) отмечал круглую тень Земли на Луне во время лунных затмений.
логически последовательная геоцентрическая модель вселенной была построена в 4-м веке до н.э. Аристотелем (вслед за Евдоксом Книдским). Большой объём наблюдательных сведений о Вселенной был получен Гиппархом (2-й век до н.э.).

Геоцентрическая система мира, позволяющая достаточно точно описывать движение небесных тел, была разработана Клавдием Птолемеем (2-й век до н.э.).
Птолемеева система мира была канонизирована в 12-м веке христианской церковью, что надолго задержало развитие представлений о Вселенной.

– Геоцентрическую картину мира сменила Гелиоцентрическая модель Вселенной – картина обширной, но конечной Вселенной, в центре которой находилось Солнце.
Первые идеи о подобной системе содержались ещё в трудах Аристарха Самосского
(3-й век до н.э.). Но впервые научно обоснованная Гелиоцентрическая система мира была разработана Николаем Коперником только в середине 16-го века.
Система Коперника содержала представления о строении Вселенной, как о Солнечной системе: Солнце с планетами, расположенными в правильном порядке с достаточно точными относительными расстояниями и очень удалённой сфере звёзд.
радикально уточнил движение планет в гелиоцентрической системе Коперника
Иоганн Кеплер в начале 17-го века, автор законов движения планет.

В конце 16-го века Джордано Бруно, опираясь на идеи Николая Кузанского,
возродил древнюю идею Левкиппа, Демокрита и других философов античности о бесконечности Вселенной, её ацентричности и о множестве обитаемых миров.
Именно за эту «ересь» его сожгли на Цветочной площади в Риме.

Таким беспредельным миром звёзд, их планетных систем и комет стала бесконечная Вселенная Исаака Ньютона (1660-е годы), в основу которой была положена его теория всемирного тяготения.
На 200 лет Вселенная Ньютона оказалась стержневым элементом научной картины мира. Эволюционно-физическое содержание в мир Ньютона вносили естествоиспытатели, астрономы и философы.
Так Иммануил Кант (середина 18-го века) ввёл представление об эволюции Вселенной, Уильям Гершель (конец 18-го века) «раздвинул» горизонты Вселенной за пределы Солнечной системы, открыв нашу звёздную систему – Галактику.
Солнце входит в неё, лишь как одна из сотен миллиардов звёзд. По сути, Гершель «расширил» Вселенную и дальше, представив нашу галактику как один из элементов (пластов) крупномасштабной структуры Вселенной.

Во второй половине 19-го века Людвиг Больцман предложил идею флуктуаций, как выход их термодинамического парадокса – «тепловой смерти Вселенной».
Идея Больцмана о ведущей роли во вселенной флуктуаций не исчерпала себя до настоящего времени. Так, в современной космологии наблюдается тенденция воспринимать Вселенные (вроде нашей Метагалактики и даже более крупномасштабные) как гигантские флуктуации физического Вакуума.

Необходимость преодоления других космологических парадоксов – фотометрического и гравитационного – способствовало дальнейшему совершенствованию общей картины Вселенной.

Новый этап в развитии научных представлений о Вселенной начался с создания Альбертом Эйнштейном Общей теории относительности (ОТО, 1916-1917 гг.).
Приложение ОТО к космологии привело к представлению о бесконечной во времени, статичной, безграничной, но, благодаря кривизне и замкнутости пространства, конечной модели Вселенной.

В 1922-м году А.А. Фридман теоретически открыл нестационарность Вселенной в целом. В середине 1920-х годов Эдвин Хаббл открыл мир галактик, а в конце 1920-х – расширение Вселенной.
Эти открытия дали основания для введения понятия «Вселенная Хаббла», как расширяющегося мира галактик – Метагалактики (Нашей Вселенной).

Важным этапом в развитии представлений о Вселенной стало построение в космологии инфляционной модели Вселенной (1980-е годы, А. Гут, А.Д. Линде), а затем теории стохастической инфляции (Линде).
С позиций этой теории Вселенная бесконечна в пространстве и времени, а наша расширяющаяся Метагалактика – лишь одна из невообразимого множества Вселенных.
Они обладают различными пространственными и временными размерностями, в них действуют разные физические законы из-за различия фундаментальных физических констант.
 
На вопрос, почему в нашей Вселенной физические законы и фундаментальные константы именно такие, как есть, а не иные, один из возможных ответов даёт антропный принцип.
Антропный принцип – один из фундаментальных принципов современной космологии, который фиксирует связь между крупномасштабными свойствами Вселенной (Метагалактики) и существованием в ней человека, наблюдателя, (о нём подробно говорится в моём сказочном повествовании для взрослых «Эра Справедливости»).

В настоящее время разрабатываются модели максимально неоднородной Вселенной, построенной по принципу: «Чем дальше от Нашей Вселенной, тем более отличны физические законы, действующие во Вселенной».

Важнейшими нерешёнными проблемами в изучении Вселенной на сегодня представляются следующие:
– Расширение Нашей Вселенной и его начальные стадии от исходной сингуральности.
– Проблемы Великого объединения основных физических взаимодействий (включая гравитационное).
– Происхождение и эволюция крупномасштабной структуры Метагалактики.
– Проблема жизни и разума во Вселенной.

Существует также проблема, связанная с непонятной природой фундаментальных объектов неклассического характера. Таких, как чёрные дыры.
Согласно некоторым представлениям, понимание их на базе Общей теории относительности невозможно и требует построения квантовой теории гравитации.
Остаётся открытой и проблема объяснения природы и «механизма действия» таких важных и характерных объектов Вселенной, как активные ядра галактик, квазары и гамма-всплески.
Так, только в последние десятилетия было доказано, что гамма-всплески – это далёкие метагалактические события, энергетически наиболее масштабные в известной Вселенной.

Рассматривается также возможность организации наблюдения среди объектов нашего неба (с позиций инфляционной Вселенной) Больших взрывов, происходящих в начале рождения новых Вселенных.

Показать полностью
15

Стражи порядка в Нашей Вселенной

Серия Популярная наука

За порядком во Вселенной следят строгие стражи – законы сохранения и фундаментальные константы (c, ħ, G, е), неизменные во времени и всём пространстве Вселенной.
Сами законы сохранения: энергии, импульса, момента количества движения, электрического заряда, лептонного числа, барионного числа, чётности и др., являются следствиями симметрии физических систем. Так однородность времени приводит к закону сохранения энергии, а однородность пространства приводит к закону сохранения импульса. Теорема Нётер (первая теорема Нётер) – теорема фундаментальной физики, устанавливающая связь между свойствами симметрии физической системы и законами сохранения. Была доказана математиком Эмми Нётер в 1915 году и опубликована в 1918 году.

Несколько иначе дела обстоят в квантовой мире, где неизбежно появляется наблюдатель со свойственным ему принципом – если нельзя, но очень хочется, то можно.
Эффект наблюдателя в квантовом мире разрешает нарушать энергию, импульс и момент количества движения, но только в рамках соответствующих неопределённостей Гейзенберга.

8

О «блуждающих звёздах»

Серия Популярная наука

Особая группа «звезд», путешествующих по небу, изменяющая свое положение относительно других светил, была замечена и выделена еще в глубокой древности. Греки называли такие «звезды» планетами. Слово образовалось от глагола planao «блуждаю». Будучи прилагательным (блуждающий), слово со временем приобрело смысл «странник, путешественник, бродяга». Сначала им обозначали путешествующих людей. Планетой, например, называли царя Эдипа, которому пришлось немало постранствовать по свету. По аналогии с людьми греки стали называть планетами и блуждающие «звезды» (planets aster), когда таковые были обнаружены на небе. Так родился астрономический термин.

В старину на Руси этот термин обычно давали в переводе. Писали «переходная звезда», а позже даже «блуждающая, бродячая или движимая звезда». В одном памятнике 1263 года значится: «еже зовоуть планиты, рекше плавающие». Термин этот без перевода восточные славяне знали уже в 11-ом веке. В «Изборнике Святослава» 1073 года говорится: «единъ от 7 планитъ)». Необычная для нас форма слова в мужском роде точно отражает свой источник: – греческое слово было мужского рода и в 11-ом веке произносилось «планитис».

Древние знали только пять планет: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн (лишь их можно увидеть невооруженным взглядом).
Точнее говоря, в старину астрономы насчитывали семь планет, так как включали в их число Солнце и Луну (отсюда и единъ от 7 планитъ).

Название Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн являются достаточно древними, но ещё раньше эти планеты назывались не так.

Во времена Пифагора (4-й век до н.э.), греки называли эти планеты так:
– Меркурий – Stilbon (сверкающий, искрящийся);
– Венера – Hesperos (вечер), Phosphorоs (несущий свет) или Eosporos (несущий утро). Дело в том, что Венеру можно наблюдать не только вечером, но и утром. Поэтому считалось, что это два разных светила, отсюда и столько названий. Только Пифагор впервые предположил, что это одна и та же планета.
– Марс – Piroeis (огненный, пламенный).
– Юпитер – Phaeton (блистающий, лучезарный).
– Сатурн – Phainon (сияющий).

Древние названия планет имели свои конкретные основания.
Меркурий был искрящимся потому, что всегда сопровождает Солнце.
Венера, как вечерняя звезда, была видна, естественно вечером, а как утренняя, предвещавшая восход Солнца, – светоносцем.

Показать полностью
11

О влиянии природных условий на развитие человека

Серия Популярная наука

У меня есть собственная теория о влиянии на развитие человека природных условий обитания, а в настоящее время связанная ещё и с недальновидностью некоторых родителей при воспитании детей.

Почему самый высокий уровень развития в исторической ретроспективе приходится на народы европейского происхождения?
Причина в том, что изначально ареал их проживания приходился на климатическую область, в которой необходимо было прикладывать определённые усилия для выживания и развития.

В этом не было необходимости у африканских народов, живших в тропической и субтропической зоне (я немного утрирую, но можно было валяться под плодовым деревом, а его плоды сами падали тебе в рот). Результат всем нам известен.

Жизнь представителей "золотой молодёжи", родители которых обеспечили им "райскую жизнь", как раз и напоминает сегодня существование негра под плодовым деревом, с бо́льшим «размахом», естественно.

Но проживание в зонах пустынь той же Африки или Азии, приполярных областей Земли ставило человека буквально на грань выживания и тоже не давало ему возможности к развитию.
Это хорошо видно на примере тех же бушменов или эскимосов.

Человек действительно должен жить в условиях, которые заставляют его проявлять усилия для сносного существования. Но это должно быть в пределах разумного. В экстремальных условиях он сможет только выживать, о прогрессе в таких условиях говорить не приходится.

Показать полностью
11

О нефти и её разновидностях

Серия Популярная наука

Не все знают, что в мире существует множество разновидностей нефти. И разница между ними может быть весьма существенной. По сути, каждое месторождение содержит собственный сорт нефти, отличающийся от других.
При этом стоимость разных сортов нефти может отличаться на десятки процентов.
Эта разница определяется плотностью нефти и содержанием в ней серы.
Чем нефть легче и чем меньше в ней серы, тем нефть дороже.
Для удобства классификации и определения качества нефти выбраны три эталонных марки:
– WTI – West Texas Intermediate

– Brent – (Brent Crude, Brent Blend, London Brent).

– Dubai Crude – (Fateh)

Эталонные составы представлены по возрастанию качества и, соответственно, цены.

Опираясь на эти эталоны, рассчитывается стоимость любого другого сорта нефти в мире.
Например, если где-нибудь в Мексике добудут нефть, похожую по составу на нефть WTI, то цену на эту новую нефть будут вычислять исходя из цен на нефть WTI.

Отличия между эталонными сортами

Разница в составе, который у каждого месторождения – свой. Эталонные составы добываются из следующих месторождений:

– WTI – это нефть из США, штат Техас

– Brent – нефть Великобритании

– Dubai Crude – нефть Дубая

Именно Brent является самым популярным в мире эталоном, о котором чаще всего и говорят по ТВ. Это как бы "средняя нефть", на которую все ориентируются. Дубайская нефть – лучше, чем Brent. А нефть США – хуже.

Российские сорта нефти

Ни один эталонный сорт не связан с Россией и у нас не добывается.

У нас есть собственные сорта, но они не считаются мировыми эталонами.
Вся российская нефть привязана к ценам на Brent и Dubai

Почти 85% российской нефти – это марка Urals (Юралс). Мы часто слышим это слово. Оно переводится как "Уральская", потому что эту нефть добывают в основном на Урале и в Поволжье. По качеству Юралс хуже, чем Brent. Именно поэтому на биржах она до введения санкций Евросоюза и США торговалась со скидкой порядка 11% от цены Brent.
То есть, если Brent стоил 65 долларов, то наша Urals стоила в районе 57,85 доллара.
Арабы, чья нефть ближе к нефти Dubai, продают свою нефть дороже, чем Brent, а мы продавали свою дешевле, чем Brent.

Второй по объему сорт в России – ESPO. Его добывают в Восточной Сибири.
Нефть ESPO считается более качественной, чем даже дубайская нефть.
Такой нефти у нас где-то 12%.

Оставшиеся 3% делят между собой все прочие сорта. Среди которых есть еще более качественные, чем ESPO – это сорта Витязь и Сокол. Их добывают на Сахалине. Нефти такого высокого качества в мире очень мало.

У нас есть также прекрасная нефть под названием "Сибирская легкая".

Такой нефти у нас много, и она ничем не хуже нефти Brent, возможно, она даже ближе к нефти Dubai.
Но такую нефть в чистом виде мы почти не продавали. Дело в том, что эта нефть добывается в Западной Сибири. По трубам её гнали на Запад. В трубах смешивали с уральской нефтью и в итоге получался тот самый Urals.
Иными словами, если бы Уральская нефть не разбавлялась легкой Сибирской нефтью, то сорт Urals был бы малопривлекательным и имел соответствующую стоимость.
Поэтому, чтобы получать более-менее качественное сырье, смешивалась не очень качественная и высококачественная нефть, и на выходе получалась "среднюю".
Эта «средняя» нефть котировалась ниже, чем нефть WTI из США.

Почему я пишу обо всём в прошедшем времени? Дело в том, что после введения санкций многое в этой сфере изменилось.

Евросоюз в союзе с США постоянно снижает потолок цен на нашу нефть. Последний потолок установлен буквально на днях и с 1-го февраля 2026 года будет составлять 44,1доллара за баррель.

Параллельно с февраля 2023 года действуют ограничения на российские нефтепродукты: $100 за баррель дизельного топлива и $45 за баррель мазута.

Страны "Большой семерки", Австралия и ЕС ввели с 5 декабря 2022 года ограничение при морских перевозках нефти на уровне 60 долларов за баррель.

Поэтому приходится большие объёмы нефти продавать Китаю, Индии и некоторым другим странам. Их такая ситуация вполне устраивают, позволяя платить за нефть меньше. Сколько точно – неизвестно. Сведения засекречены.

Показать полностью
12

Почему мы не видим вокруг никаких следов разумной внеземной жизни

Серия Популярная наука

Теорий, объясняющих причины этого, десятки. Одна из теорий, которая мне нравится, гласит: потому что время существования развитой цивилизации крайне мало в контексте общего времени существования Вселенной.

Что можно считать развитой цивилизацией с точки зрения контакта с разумной инопланетной жизнью? Наверное, цивилизацию, которая, как минимум, изобрела радио. На нашей планете это произошло в конце XIX века.

Теперь поразмышляем: сколько человечество ещё протянет при текущем уровне эксплуатации природы, наличии ядерного оружия и непрекращающихся войн, а также потенциальных угроз извне (например, падение астероида или запредельно мощные вспышки на Солнце)? 100 лет, 200? Пусть будет 400. Таким образом, наша развитая цивилизация просуществует 500 лет.

А что такое 500 лет в рамках Вселенной? Неандертальцы появились на Земле почти 200 тысяч лет назад, жизнь зародилась 3.7 миллиарда лет назад, а формирование Солнечной системы началось ещё за миллиард лет до этого. Каковы шансы, что отрезки существования развитых цивилизаций совпадут на луче времени Вселенной?

А если ко всему этому добавить межзвездные расстояния, ограничение в виде скорости света, то станет нам совсем невесело…

Отличная работа, все прочитано!

Темы

Политика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

18+

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Игры

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юмор

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Отношения

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Здоровье

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Путешествия

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Спорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Хобби

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Сервис

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Природа

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Бизнес

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Транспорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Общение

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юриспруденция

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Наука

Теги

Популярные авторы

Сообщества

IT

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Животные

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кино и сериалы

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Экономика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кулинария

Теги

Популярные авторы

Сообщества

История

Теги

Популярные авторы

Сообщества