Тайны пространства и времени - Комаров Виктор Ноевич - Страница 19

Как известно, «архитектором» погоды всегда считалась так называемая атмосферная циркуляция, то есть возникновение и перемещение атмосферных вихрей – циклонов и антициклонов, несущих с собой либо пасмурную, дождливую погоду с пониженным атмосферным давлением, либо ясную и устойчивую.

Длительное время метеорологи считали, что образование этих вихрей связано главным образом с деятельностью Солнца, по-разному нагревающему твердую и водную поверхности планеты (так называемую подстилающую поверхность), в зависимости от ее местных особенностей и характера. Метеорологам были хорошо известны так называемые локальные ячейки, в которых и происходит основная циркуляция воды. Именно эти «ячейки» являются источниками всех осадков, в том числе ливневых и катастрофических!

Таким образом, в обычное время над нашими головами сохраняется двадцатипятимиллиметровый слой «фоновой» воды. Но в том случае, если развиваются «аномальные» процессы, может выпадать до 100 и более миллиметров осадков! После чего в атмосфере остается все тот же «фоновый» слой толщиной в 25 миллиметров!

Возникает вопрос: откуда эти огромные массы воды берутся и куда они затем исчезают? Специалисты утверждают, например, что в период муссонных дождей в Индии выпадает колоссальное количество осадков. Но когда этот период заканчивается, вода необъяснимо быстро исчезает и все высыхает! Возможно, какая-то ее часть пополняет запасы подземных вод или сливается в океан, но это вряд ли может объяснить процесс столь быстрого, практически полного высыхания!

Обратимся к физике. Одним из величайших достижений этой науки в XX веке явилось открытие А. Эйнштейном так называемого принципа эквивалентности массы и энергии. В соответствии с этим принципом, полное количество энергии, содержащейся в некоторой массе вещества, равно произведению величины этой массы на квадрат скорости света.

Но если общая энергия какого-либо объекта пропорциональна его массе, то из этого следует, что расход энергии должен быть связан с уменьшением массы этого объекта. Как показывают расчеты, при остывании одной тонны воды от 100 градусов до 0 градусов Цельсия ее масса действительно уменьшается на 0,0000047 миллиграмма… С другой стороны, любой расход энергии должен быть связан с уменьшением массы. Подсчеты показывают, что каждая калория энергии соответствует массе 0,000000000000046 грамма. В частности, Солнце ежесекундно излучает энергию, равную 88*10²¹ калорий. Этому соответствует ежесекундная потеря массы, равная примерно 4 000 000 тонн!

Аналогичные явления наблюдаются и при химических реакциях, которые протекают с выделением тепла. Так, при соединении 2 граммов водорода с 16 граммами кислорода, в результате чего образуется вода, выделяется 68 тысяч калорий энергии. Благодаря этому масса образовавшейся воды оказывается меньше суммы масс вступающих в реакцию веществ на три миллиардные доли грамма.

Подобный же «дефект массы» возникает и при термоядерных реакциях, то есть при реакциях синтеза более тяжелых элементов из более легких. Полная масса частиц, вступивших в такую реакцию, оказывается меньше суммы масс частиц, которые в результате этой реакции образуются. И чем такой «дефект массы» больше, тем большая, согласно формуле Эйнштейна, энергия выделится.

Так, например, при слиянии протона (ядра атома водорода) с ядром атома лития образуются два ядра атомов гелия (две альфа-частицы). Масса протона составляет 1,00812 массовых единиц, а ядра лития – 7,01822 единицы. Что же касается альфа-частицы, то она обладает массой, равной 4,00390. Итак, суммарная масса протона и ядра лития составляет 8,02634, а двух альфа-частиц – только 8,00780. Таким образом, налицо дефект массы, равный 0,01854 массовых единиц, что соответствует выделению определенного количества энергии.

Аналогичные явления происходят и при делении ядер атомов тяжелых химических элементов, например урана. В этом случае общая масса «осколков» оказывается меньше, чем масса исходного ядра. И на этот раз часть массы «исчезает», а взамен выделяется некоторое количество энергии – кинетической энергии разлетающихся осколков деления и различных излучений и полей.

В свое время Артур Эддингтон высказал предположение, что при подобных реакциях масса превращается в энергию. Если бы это утверждение было справедливо, то можно было бы ожидать, что при определенных условиях возможен и обратный процесс – то есть превращение энергии в массу.

Однако в обычных условиях – как считает большинство современных физиков – формулу Эйнштейна следует интерпретировать несколько иначе, не как физическое равенство, а как «закон эквивалентности»: «материя из одного состояния, которое характеризуется определенными массой и энергией, переходит в другое состояние с другими массой и энергией». Что в принципе не исключает как перехода в состояние с меньшей массой и большей энергией, так и перехода в состояние с большей массой и меньшей энергией. Таким образом, с точки зрения теории относительности, в природе возможны процессы, при которых энергия уменьшается, а масса возрастает, то есть происходит как бы превращение энергии в массу!

Как мы уже неоднократно подчеркивали, одним из главных выводов революции в физике, совершившейся на рубеже XIX и XX столетий, явился вывод о том, что любая научная теория имеет определенные «границы применения», и что на явления, лежащие за этими границами, выводы и ограничения соответствующей теории могут и не распространяться!

В частности, совершенно необычный характер, с точки зрения некоторых фундаментальных физических теорий, в том числе и теории относительности, могут приобретать явления и процессы, происходящие в физическом вакууме, который, согласно распространенным в современной физике представлениям, составляет основу всего существующего – хотя в известном смысле «скрытую», но все-таки основу! Как говорил известный эстонский философ академик Г.И. Наан: «Вакуум – есть все, и все – есть вакуум». Аналогичной точки зрения придерживался и известный советский физик-теоретик Я.И. Померанчук: «Вся физика – это физика вакуума…»

А не так давно известный московский физик и математик Л.В. Лесков предложил новую модель «миропредставления», в которой в качестве наиболее фундаментального структурного уровня, определяющего всю совокупность свойств Универсума, рассматривается именно физический, или квантовый вакуум.

Физический вакуум, по-видимому, является практически неисчерпаемой «кладовой энергии». Согласно некоторым расчетам, пусть весьма предварительным и условным, в каждом кубическом микроне физического вакуума содержится фантастическая энергия, которой было бы достаточно для образования чуть ли не триллиона галактик!

Разумеется, даже если это и в самом деле так, то извлечь эту энергию для практических целей не просто. Но важно то, что, судя по всему, само пространство, окружающее нас и «пронизанное» физическим вакуумом, представляет собой практически неисчерпаемый источник энергии. И на основании того, что нам известно о космических процессах, можно предположить, что для самой природы извлечение энергии из вакуума отнюдь не является неразрешимой задачей. Вполне возможно, что некоторые могучие энергетические «всплески», которые мы наблюдаем во Вселенной, представляют собой такой результат взаимодействия вещества, различных физических полей и вакуума, при котором из него черпается энергия!

Не исключено, что это относится и к процессам, происходящим в недрах нашей планеты. Вполне возможно, что та энергия, которая выделяется из земных глубин в различных формах, в определенной степени есть энергия, которая извлекается из физического вакуума.

Как показывают не только теоретические, но и экспериментальные исследования, в каждом малом объеме пространства из физического вакуума непрерывно рождаются пары – «частица-античастица» (например, пары «электрон-позитрон»). Они рождаются и мгновенно аннигилируют, испуская световые кванты, которые тут же поглощаются. И как бы нет, хотя в каждый момент времени в любом объеме существует великое множество элементарных частиц и квантов излучения. Подобные невидимые частицы получили название «виртуальных» – они одновременно как бы существуют и не существуют! При обычных условиях их энергия недостаточна для того, чтобы «вырваться» в реальный мир и превратиться в частицы обычного вещества. Присутствие подобных частиц физики назвали «нулевыми колебаниями вакуума»…