ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Все разделы / Новое и интересное в науке

Автор: АНАКСАГОР КЭНЗ

Природа боится не только пустоты
но и боится потерять равновесие

мудрая мысль

«У природы два главных "инструмента",
с помощью которых она строит наш мир:
конденсация и испарение, испарение и конденсация.
Других "инструментов" у нее просто нет».
А. Кэнз

Аннотация. Мы сейчас немало знаем об окружающем нас мире. Знаем, что есть атомы и молекулы, знаем, что есть планеты и звезды. На еще больших масштабах есть галактики, квазары, скопления галактик. Во всем этом явно бросается в глаза некая уровневость, иерархичность строения нашего мира.
И не только. На каждом масштабном уровне, начиная от микромира (атомы, молекулы) и до скоплений галактик, структурная организация вещества и характер движения в них весьма схожие: это - образование дискретных тел и объединение их в различные сложные "конструкции", и вращение вокруг центра масс. Только масштабы разные.
Напрашивается вывод, что "повинен" в этом некий единый фактор, который вызывает схожие процессы на самых различных масштабных уровнях. И даже, похоже, что, и сам масштаб "делается" под действием этого же фактора.

Автором делается вывод, что этот фактор глобальный и всеобъемлющий - это уменьшение со временем внутренней энергии Вселенной, остывание Вселенной. Именно оно инициирует "всемирные" процессы конденсации, и заставляет вещество многократно менять свое агрегатное состояние. Что со временем приводит к иерархической организации вещества. По сути, выходит, что сама суть эволюции Вселенной представляет собой череду последовательных фазовых превращений состояния вещества.

В ранней истории Вселенной путем конденсации (сгущения) появляются микрочастицы, конденсация которых, в свою очередь, порождает ядра атомов, а потом, и атомов. Конденсация атомов порождает молекул, а они - макромолекул, планет и звезд. Конденсация планет и звезд, порождает квазаров.
А что мы называем протооблаками, галактиками, скоплениями, и т.д. - являются всего лишь определенными стадиями конденсационного процесса, на другом, в более большом масштабном, уровне.
Таким образом, путем последовательной конденсации внутри Вселенной появляются все более и более масштабные и массивные объекты. А главная причина всего этого - постепенное уменьшение внутренней энергии Вселенной со временем.
При таком подходе находит естественное объяснение один из фундаментальных закономерностей нашего мира: минимизация объектами своего энергетического состояния (слияние тел, дефект масс, сферичность, и т.д.). Это прямое следствие падения внутренней энергии Вселенной.
Так же, не исключается, что этот же фактор определяет преобладание экзотермических реакций во Вселенной, что может привести к асимметрии вещества и антивещества.
И еще одно. При таком подходе выявляется иной взгляд на гравитацию. Она не является самостоятельной природной "силой", а является лишь частью более объемного природного процесса - процесса конденсации и фазового перехода вещества.

Введение. Поглядев на ночное небо, наблюдаем мириады мерцающихся звезд. Их бесчисленное множество. Некоторые светятся ярко, некоторые - тускло. Из-за больших расстояний они кажутся светящимися точками. Нам кажется, что все бесконечное огромные пространства Вселенной заполнены только звездами. Хотя мы знаем что это не так. Кроме звезд там есть далекие звездные системы (галактики), звездные скопления, ассоциации, группы, которые просто из-за дальности выглядят как одиночные звезды. При применении инструментальных методов и при достаточном увеличении выясняется, кто есть кто: большинство галактик выглядят как "небольшие" звездные карусели, а скопления звезд часто выглядят как "комок вещества". За что получили название шаровых скоплений.
На дальних просторах Вселенной обнаруживаются квазары, извергающие энергию целой галактики, но имеющие довольно малые размеры. Из-за чего их назвали квазизвездами (квазарами). Это очень далекие объекты. Некоторые из них находятся чуть ли на "краю" Вселенной и свет от них идет к нам 10-15 млрд. лет.
Кроме этих масштабных объектов, во Вселенной немало более мелких тел: планеты, планетоиды, астероиды, кометы, и др. Они, в основном, остывшие (или, остывающие) объекты, не светятся, поэтому их довольно трудно обнаружить. Большинство из них являются спутниками звезд, и вращаясь вокруг центрального светила, создают либо кольцевой диск (наподобие колец Сатурна), либо образуют планетарную систему, как в Солнечной системе.

И это не все. Огромные пространства внутри Вселенной занимает разреженное диффузное вещество, в виде газа и пыли. Оно, в основном, рассеяно межзвездном и межгалактическом пространстве. Возле сильных источников, коими являются звезды, они нагреваются, и представляют собой горячий, ионизованный газ. В местах, подальше от источников энергии, газопылевое вещество сильно охлаждается, и может образовать довольно плотные газопылевые туманности больших размеров. Такие места обычно являются "инкубаторами" новых звезд.

Откуда все это? Что представляют собой планеты, звезды, галактики, скопления, населяющие нашу Вселенную? Как они образуются? Что за процессы привели мир к такому состоянию, каким мы наблюдаем его сейчас?

Но прежде чем попытаться ответить на них, придется некоторым образом "разложить по полочкам" наши скромные знания об окружающем мире. Чтобы потом, обобщив, и сравнив их с наблюдаемыми данными, получить некоторые выводы (или же, хотя бы, выбрать верное направление поиска).

Для начала зададимся вопросом. Что мы знаем о нашем мире на сегодняшний день:
о его структуре;
о действующих в нем взаимодействиях;
о действующих в нем закономерностях.
Лучше, наверное, начать с микромира и идти по восходящей к макромиру. Такой порядок обычно воспринимается как-то легче.

Структура. Считается твердо установленными, что все объекты и тела, включая и нас самих, состоят из атомов и молекул, которые скрепляются между собой электромагнитными силами.
Если посмотрим строение самих атомов и молекул, то обнаружим, что атомы "построены" примерно, так же как и Солнечная система: вокруг массивного ядра вращаются более мелкие частицы - электроны. Они образуют вокруг ядра электронные оболочки, нечто вроде орбит. Крайняя оболочка принимается за размеры атома. И он чрезвычайно мал по нашим меркам, и составляют пр. 10-10 м. Эти крохотные "солнечные системы", объединившись между собой, создают более крупные системы - молекулы. Размер, которых варьируется в пределах 10-10 - 10-7 м. А молекулы, в свою очередь, скрепившись электромагнитными силами, образуют каких - либо объектов нашего масштаба: камни, деревья, животные… И не только. Они образуют и масштабные тела. Например, планета Земля, на которой мы живем, тоже состоит из атомов и молекул.

Если обратим взоры на большие масштабы, то обнаружим нечто схожее с микромиром. Наша Солнечная система устроена как гигантский атом, размер которой порядка 1012 м. Так же, как и в атоме, вокруг массивного Солнца вращаются девять (пока) "маленьких" планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. На одной из них, на планете Земле мы и живем. Кроме планет, вокруг Солнца вращаются сотни и тысячи других мелких объектов: астероиды, кометы, космическая пыль. Их размеры могут быть самыми различными: от нескольких долей миллиметра (пыль), и до несколько сотен километров (астероиды).

Так же как в атоме, где электроны и ядро взаимодействуют с помощью электромагнитных сил, Солнце и планеты, тоже взаимодействуют через электромагнитные силы. Магнитное поле Солнца как скорлупа накрывает всю Солнечную систему, превращая ее в единую, взаимосвязанную систему. Вследствие этого в системе возникает общий центр масс, вокруг которой вращаются все тела Солнечной системы.

Если перейти еще более масштабным структурам, то оказывается, что наше Солнце является лишь одной из рядовых звезд, гигантской звездной системы Milky Way (Млечный Путь), состоящей не менее 1011 звезд, и имеющей пространственный размер, около 1020 м. И все звезды, как и планеты Солнечной системы, вращаются вокруг центра масс нашей Галактики.
И, это не все. Таких галактик, как наше, во Вселенной "созданы" огромное множество: только в доступной нами части Вселенной насчитывается не менее 1011 галактик. Они бывают различной морфологической формы: иррегулярные, спиральные, эллиптические. В зависимости от размера, они могут содержать в себе, примерно от 106 до 1012 звезд. Так что наша Галактика (кстати, спиральная по форме), всего лишь одна из многих.
Дальнейшее исследования показали, что галактики тоже объединяются в более крупные структуры - скопления галактик, где количество галактик может быть сотни и тысячи. Там они тоже вращаются вокруг центра масс скопления, образуя некую грандиозную упорядоченную структуру. А затем обнаружились еще более грандиозные вещи: скопления галактик объединяются в сверхскопления...

Таким образом, в структуре нашей Вселенной просматривается некая иерархичность: микрочастицы объединяются в атомы, атомы - в молекулы, молекулы - в планеты и звезды, звезды - в галактики, а галактики - в скопления. Внутренняя структура этих систем на каждом масштабном уровне и характер движения в них, тоже очень схожие: это - объединение дискретных тел, и вращение вокруг центра масс. Только масштабы разные.
Все это наводит на мысль о наличие некоего единого механизма образования этих структур, и, на наличие некоего единого фактора (или взаимодействия), которое является ответственным за самоорганизацию вещества в подобные структуры, на самых разных уровнях: от микрочастиц до скоплений, или же даже, кончая самой Вселенной.

Взаимодействия. Но пока, на сегодняшний день, общепринятым считается наличие во Вселенной четырех фундаментальных сил, с помощью которых осуществляется вся структурная организация вещества: это - гравитационные, электромагнитные, сильные и слабые ядерные силы. Слабые ядерные силы действуют на очень малых масштабах, в районе 10-17 м, и выше этого расстояния довольно быстро спадают. Они ответственны за бета-распад (электронный и позитронный), а также за К-захват. Вследствие этого происходит взаимопревращение одних частиц в другие. Например, превращение нейтрона в протон, и наоборот. Если это происходит внутри ядра, то результатом этого, в конечном счете, является взаимопревращение ядер одних элементов в ядра других. При этом выделяется или поглощается энергия. Если это происходит свободной частицей (нейтроном), то вследствие бета-распада нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. И выделяется соответствующая энергия.
Сильные ядерные силы действуют в масштабах размеров атомных ядер 10-15 м., и быстро сходят на нет, чуть больше этих расстояний. Они скрепляют протонов и нейтронов (нуклонов) в единую систему, и образуют, таким образом, атомные ядра.
Электромагнитные силы удерживают вращающихся электронов возле ядра, обеспечивая устойчивость и целостность атомов химических элементов. Они в свою очередь соединяются в молекулы тоже с помощью электромагнитных сил. А те (молекулы) сгущаясь и объединяясь между собой, образуют привычные нам вещи, и макротела, включая планет и звезд. Тут интересно отметить один момент. Хотя планеты и звезды образуются с помощью электромагнитных сил, как цельные объекты, взаимодействие между звездами и планетами считаются гравитационными. Скорее всего, такого довольно, искусственного разграничения, принято считать, что электромагнитные силы действуют в основном микромире (атомы, молекулы). А в больших масштабах их действие постепенно спадают, и, дальше эстафету берут в "свои руки" гравитационные силы. Гравитация удерживают нас на Земле, Землю (и других планет) - при вращении вокруг Солнца, а саму Солнце (и других звезд) в Галактике, а галактик - в скоплении и т.д. Таким образом, принимается, что гравитационные силы доминируют в больших масштабах, и как бы, создают саму Вселенную как единую систему.

Закономерности. Если перейти к закономерностям, то сразу бросается в глаза форма небесных объектов. Подавляющее большинство имеет шарообразную форму. Все планеты, звезды, квазары в первом приближении сферичны. Есть данные, что атомные ядра тоже имеют сферическую форму. Такую форму они приобретают самопроизвольно, и это не зря. Это результат минимизации энергетического состояния системы. Как известно, из всех геометрических фигур при данном объеме, сфера имеет минимальную поверхностную энергию. Поэтому в природе большинство тел самопроизвольно принимают сферическую форму. Все это нам хорошо известно, и подкрепляется наблюдательными данными. Но что заставляет их принимать шарообразную форму? Если скажете, минимизация энергетического состояния, то это будет неполный ответ. Тогда, я вам дам следующий вопрос: а зачем они минимизируют? Что заставляет их минимизировать? (На эти вопросы ответ будет дан чуть ниже).

Есть еще одна закономерность, которая тоже бросается в глаза. Это - агрегатные состояния вещества. Думаю что, эта одна из важнейших. В повседневности мы сталкиваемся тремя агрегатными состояниями вещества: газообразное, жидкое и твердое. Воздух, например, представляет собой газ. Он, в основном, состоит из двух компонентов: газообразного азота (78%) и кислорода (21%). Вода (Н2О) представляет собой жидкость. В жидком состояние вещество более плотно упаковано, чем в газообразном. А железо (Fe) при тех же условиях находится в твердом состоянии. В твердом состоянии, вещество упакуется еще больше, чем в жидком. Эти свойства конкретным веществам не даны навечно, и не значит, что воздух всегда бывает только газообразным, вода всегда жидким, а железо всегда твердым. Любое вещество можно превратить и в газ, и в жидкость, и перевести его в твердое состояние. Все зависит от условий, в котором находится вещество
Для более тонкого понимания этого, присмотримся как "устроены" газ, жидкость и твердое тело. В газообразном состоянии вещества средняя кинетическая энергия частиц вещества значительно превосходят их потенциальной энергии связи. Расстояние между частицами в таком состояние значительно больше их размеров, и взаимодействие между ними незначительны. Тогда силы притяжения не могут удержать их вблизи друг друга. Частицы разлетаются, и газ может занять любой объем. Поэтому говорят, у газов нет собственного объема. Они легко расширяются и легко сжимаются.
В жидком состоянии средняя кинетическая энергия частиц сравнимы с потенциальной энергией их взаимодействия. Расстояния между частицами не превышает их собственные размеры, хотя частицы довольны подвижны и могут перемещаться относительно друг друга. Амплитуды тепловых колебаний частиц довольно большие, но не настолько, чтобы частицы оторвались друг от друга. Они колеблются в некотором положении равновесия. Из-за хорошей упаковки жидкости очень мало сжимаемы. Имеют свойство текучести. Твердое и жидкое состояние обычно называют конденсированным состоянием.
В твердом состоянии вещества энергия связи между частицами несравнимо велико, чем их кинетическая энергия движения. Хотя расстояние между частицами примерно такой же как в жидком состояние, амплитуда колебаний частиц в положении равновесия намного меньше чем жидком. В твердом состоянии частицы как бы более твердо "закреплены", чем в жидком. Характерными свойствами твердых тел является их собственная форма и объем, а также очень низкая сжимаемость даже при очень высоких давлениях.
Как видим, различные состояния вещества в основном отличаются кинетической энергией движения частиц. Стоит у газа отнять часть кинетической энергии движения частиц, то он приближается к жидкому состоянию. Если дальше отнять, то жидкость превращается в твердое тело. Так как, в основном, температура тела определяет среднекинетическую энергию движения частиц, то уменьшая температуру тела можно газ превратить в жидкость, а жидкость в твердое тело. И, наоборот, если нагреть твердое тело, то оно сначала превратиться в жидкость, а потом и в газ. Таким образом, отнимая кинетическую энергию движения частиц (или наоборот, увеличивая) можно перевести вещество из одного состояния в другое. Все это хорошо известно, и называется фазовыми переходами первого рода.

Любой элемент из таблицы Менделеева, или же, любое сложное вещество, можно получить как газообразном, так и в жидком, так и в твердом виде. Только для этого нужно создать подходящие условия. Например, воздух, которым мы дышим, при обычных условиях (300 К) газ, но можно превратить его в жидкость, охладив его ниже 81 К. Вода обычно жидкая, но можно ее превратить в твердое тело (лед), при температуре ок. 273 К (0оС). А из железа можно получить не только жидкость, но и газ, при температуре (и выше) 3323 К, и т.д.
Конечно, при этих превращениях, кроме температуры, немаловажную роль играет и давление. При уменьшении давления, так же снижается критические температуры плавления и кипения (парообразования ). Например, вода на высокой горе из-за пониженного давления закипает более низкой температуре, чем на уровне моря (меньше 100оС). В низине, и в других местах, где давление больше, наоборот, вода кипит более высокой температуре (более 100оС). Так же, водяной пар на горе конденсируется более низкой температуре, чем на уровне моря. Иными словами, значение давления смещает температуру конденсации и плавления в ту, или, в другую сторону.

Кроме этих трех агрегатных состояний (газ, жидкость, твердое тело), нам известен еще одно состояние вещества. Этим состоянием мы обычно почти не сталкиваемся. Зато это довольно распространено на небесах. Это - плазма. При сверхвысоких температурах от молекул газа начинают отрываться электроны. Появляется большое количество положительно и отрицательно заряженных частиц. Происходит термическая ионизация газов, с образованием плазмы. Плазма - это смесь атомных ядер, электронов и положительно заряженных ионов. По сути, это уже другое вещество, с другими свойствами. В таком состоянии вещество находится возле сильных источников: вокруг звезд, галактик, и квазаров.

Скорее всего, природа не ограничивается только этими состояниями вещества. Должны быть еще. Например, при температуре 109 К, и чуть выше, ядра атомов распадаются, и получается "бульон" из микрочастиц. Это уже другое состояние вещества. А что получится при 1012 - 1013 К? Распад электронов и позитронов? Что за будет состояние вещества? Если поднять температуру еще выше?. Вообщем, из всего этого можно сделать однозначный вывод: каждому диапазону температур, соответствует определенное состояние вещества. Но, как ведет себя вещество в таких условиях, могут показать только новые эксперименты и новые исследования.

А пока, рассмотрим, как современная наука объясняет, почему мир, в котором мы живем такой, какой он есть? Откуда все это? Что за это процессы привели его к такому состоянию?
Кратко остановимся на стандартной космологической модели Большого взрыва, которая считается на сегодняшний день общепринятой.
Согласно этой модели, вначале существовала некая "горячая первоматерия", эволюция которой привела к Большому взрыву. Что является точкой отсчета нашей Вселенной. Тогда же возникло пространство и время. Затем, вследствие расширения и охлаждения, путем конденсации и фазового перехода, возникло привычное нам вещество.
В те первые мгновения, когда температура была выше 1012 К, не могли существовать известные нам элементарные частицы (электроны, позитроны и др.). С достижением температуры этого значения стало возможным "рождения" этих частиц. Это соответствует верхней пороговой энергии электронов/позитронов, при которой они "появляются". Первое время количество электронов и позитронов были равными, так как они "рождаются" только парами, то находились динамическом равновесии. В этом первичном "бульоне" они то появлялись, то исчезали (аннигилировали). Потом рождались новые пары… Так их "жизнь" состояла из бесперерывной череды "рождения" и аннигиляции. До тех пор, пока температура среды не упала до 1010 К. Эта температура ниже нижней пороговой энергии электронов/позитронов, ниже которой они не могут "рождаться". И тогда процессы аннигиляции возобладали над рождением частиц. Произошла, можно сказать, массовая аннигиляция. Но, все-таки по-видимому, существовала некая диспропорция в количестве электронов и позитронов (или что-то привело к этому), что при массовой аннигиляции уцелело незначительное количество электронов. Иначе бы мы сейчас не наблюдали привычного нам вещества, которое состоит в основном из протонов, нейтронов, и электронов.
Еще до массовой аннигиляции электронно/позитронных пар, когда еще возраст Вселенной была одной сотой доли секунды (10-2 сек), при температуре пр. 1011 К, стали появляться протоны/антипротоны, и нейтроны/антинейтроны. Это значение ниже верхнего порогового значения "конденсации" протонов /антипротонов, и нейтронов/антинейтронов. Первое время, как и у электронов/позитронов, между протонами/антипротонами (нейтронами/антинейтронами) существовало динамическое равновесие. Они рождались и аннигилировали парами.
Спустя примерно 3 мин. после Большого Взрыва температура среды упала ниже нижнего порога энергий образования протонов/антипротонов (нейтронов/антинейтронов), и, также произошла взаимная аннигиляция этих частиц. Но, как и при аннигиляции электронов/позитронов, при аннигиляции протонов/антипротонов, нейтронов/антинейтронов, по каким-то факторам оказалась диспропорция в количестве частиц/античастиц. В итоге уцелели некоторое количество протонов и нейтронов, которые чуть позже, когда температура понизилась примерно до 109 К, соединившись образовали ядра легких элементов (в основном, водород и гелий).
С этого момента "огненный шар" расширялся без особых изменений. Только спустя примерно 7*105 лет после Большого Взрыва, когда температура Вселенной упала ниже 104 К, ядра (протоны-нейтроны) соединившись со свободно "гуляющими" электронами образовали первые нейтральные химические элементы - атомов водорода и гелия.
С появлением нейтральных атомов Вселенная стала прозрачной для электромагнитного излучения, возникло то, что мы сейчас называем реликтовым излучением. Оно со временем остывало, и его температура в наши дни составляет пр. 3 К. Это, как бы, средняя температура внутри Вселенной на сегодняшний день.

Наблюдаемые ныне тяжелые элементы, чем водород и гелий, по Стандартной модели, образовались в недрах звезд. Это представляется таким образом. По мере понижения температуры во Вселенной, происходило сгущение облаков водорода и гелия. Гравитация стягивала их газовые "шары", где в недрах создавались условия для начала ядерных реакций. С их "включением" вспыхивала звезда. Внутри звезд, при миллионных градусах температуры, давления, плотности, происходит синтез тяжелых ядер, из более легких. В основном из ядер водорода. Реакция происходит многоступенчато, через множество стадий, и, в конечном счете, приводит к образованию ядер железа. При этих реакциях выделяется огромная энергия, что и обеспечивает светимость звезд на многие миллионы и миллиарды лет.
В конце жизни более массивные звезды взрываются (сверхновые), и выбрасывают в пространство много тяжелых элементов, обогащая тем самым Вселенную. Поэтому позже образовавшиеся звезды, уже изначально содержать в своем составе немало тяжелых элементов. И они в свою очередь, тоже будут производит и выбрасывать в окружающую среду тяжелых элементов. Таким образом, Вселенная, по мере смены поколений звезд, постепенно будет обогащаться тяжелыми элементами.
Исходя из таких соображений, в Стандартной модели, делается вывод, что первые поколения звезд состояли только из водорода и гелия. А после их взрыва, дальше уже тяжелые элементы "начинают гулять" по всей Вселенной, попадая в состав вновь рождающихся звезд. Если это так, то со временем, в соотношении Н/Z (Н-водород, Z-тяжелые элементы) доля Z должна возрастать. И это, действительно, наблюдается. Но, пока что, только в более "меньших" структурных образованиях - в звездах, и галактиках. Происходит ли это в масштабах всей Вселенной, пока трудно сказать. Соотношение же химических элементов на сегодня во Вселенной составляет: водород - ок.70%, гелий - пр.29%, а остальные элементы - ок. 1%.

Образование звезд и галактик продолжается и сейчас. Их рождение общепринятая модель объясняет гравитационным сгущением диффузного вещества. Хотя с объяснением начала сгущения имеет немалые проблемы. Как начинает сгущаться вещество? Что к этому подталкивает? Случайные флуктуации ли являются тому виной, или, что-то другое? А может это "железная" необходимость и закономерность? Однозначного ответа пока не существует.

В основном, в книгах приводятся следущие сценарии.
Рождение звезд связываются с газовыми облаками. Но не всякими. Есть горячие газовые облака, есть облака нейтрального водорода НI, и есть облака молекулярного водорода Н2. Сразу же можно сказать, что горячие газовые облака с температурой порядка 104 К, и выше, не место для рождения звезд. Слишком большая температура, и газ тут ионизован. Нейтральный водород образуют облака НI с температурой ок. 100 К, и плотностью ок. 10 частиц на 1 см-3. Их размеры могут быть порядка десятки парсек. Тут вполне возможны звездообразования, хотя температура для этого высоковата. Все будет зависит от флуктуации плотности.
Рождение же звезд, в основном, связывается с холодными, эмиссионными газопылевыми облаками молекулярного водорода Н2. Они считаются самыми холодными объектами. Их температура чуть-чуть выше абсолютного нуля, ок. 10 К, и, весьма плотны - ок. 102 частиц в 1 см-3. Местами их масса достигает 104-105 массы солнца. И считается, что это самое идеальное место для образования звезд. Действительно, в таких местах часто наблюдаются рождение новых звезд. Это наблюдаемый факт.

Так вот, если масса вещества в какой-то области такого облака превышает критическую величину, то все атомы в этой области под действием чисто гравитационных сил, начинают падать друг на друга. При этом их потенциальная энергия, превращается в кинетическую. Часть энергии падающих частиц идет на повышение температуры облака, а часть рассеивается в пространство в виде излучений. Таким образом, постепенно облако сжимается и превращается в протозвезду. Когда плотность, давление, температура в центральной части протозвезды достигает критической величины, "включаются" ядерные реакторы, и загорается звезда.

По общепринятой модели, звезды рассматриваются как газовые шары (?), внутри которых идут ядерные реакции, и за счет которых, звезды горят миллионы и миллиарды лет. Массивные звезды горят ярче и быстрее расходуют свои ресурсы, и поэтому меньше живут. Они заканчивают свою жизнь обычно взрывом (сверхновые). Часто остаток сверхновой представляет собой нейтронную звезду, с размерами ок. 10 км., и плотностью порядка 1014 г/см3 - 1017 г/см3. Они обычно являются источниками сильного рентгеновского излучения.
Звезды массой поменьше, с массой Солнца, горят миллиарды лет. Когда иссякнет горючее, они превращаются, сперва, в красные гиганты, затем сбросив, газовую оболочку, становятся белыми карликами. Плотность белых карликов тоже немало, где-то порядка 1010 г/см3. Далее, и нейтронные звезды и белые карлики долго и медленно остывают.

Тут хоть, худо - бедно знаем об эволюции звезд, и имеем более-менее стройное представление (хотя немало нерешенных проблем, например, начальная фаза сгущения, что к этому подталкивает?), то про "жизни" и эволюции галактик, знаем гораздо меньше. Вернее сказать, наблюдательных данных немало, но верной их интерпретации, и стройного представления о них нет. Поэтому наши представления выглядят как бы отрывочно, мозаично. Знаем, что галактики бывают различной модификации: эллиптические, спиральные, иррегулярные. Считается, что галактики эволюционируют в направлении от эллиптических, (через спиральные), к иррегулярным (ради справедливости надо сказать, что не всеми это поддерживается). Согласно этой схеме, эллиптические галактики считаются экстра ранними, а иррегулярные - поздними. Действительно ли это так, или нет, пока общепринятого ответа не существует. До сих пор не найдена (не определена) протогалактика, из чего казалось бы, должна возникать галактика (чуть ниже изложу свое видение на эволюцию галактик, чуть-чуть иных позиций, где легко находится и протогалактика, и эволюция галактик принимает стройную логичную форму, и в придачу, связываются в единое целое со странными небесными объектами - квазарами).
Что касается "жизни" скоплений галактик, то тут знаем еще меньше. Они тоже бывают регулярные и иррегулярные, и содержат в своем составе сотни и тысячи галактик. Некоторые скопления более компактны, некоторые более, диффузны. Как в галактиках, где более красные и старые звезды концентрируются к центру, в скоплениях происходит примерно то же самое: более компактные эллиптические галактики концентрируются ближе к центру скопления, а спиральные галактики находятся на периферии. Общепринятого объяснения этого тоже пока не существует.
Еще меньше знаем (или же не знаем) еще более масштабных вещах: о сверхскоплениях, сверхсверхскоплениях, и вообще, о Вселенной как о цельном объекте. Что это такое, и какую она имеет форму (внешне). Даже для умозаключений приближенного характера, недостаточно наблюдательных данных.

Стандартная модель исходит из модели изменяющейся во времени Вселенной. На сегодня, по общепринятому мнению, Вселенная представляет собой расширяющейся сферу, размером пр. 1026 м. Какова же будет ее дальнейшая судьба?
Согласно Стандартной модели все будет зависит от массы и плотности вещества внутри Вселенной. Как мы знаем, силы гравитации зависят от массы вещества. Большие массы создают более сильные гравитационные поля. Поэтому если достаточно массы вещества внутри Вселенной, и его плотность больше некоего критического значения (ок. 10-29 г/см3) то расширение затормозится гравитационными силами. И сегодняшнее расширение сменится на сжатие, и Вселенная будет коллапсировать. Если же плотность вещества меньше критической, то говорят Вселенная плоская, и расширение будет продолжаться вечно. Нынешнее значение плотности по всем расчетам получается ниже критической на пару порядков (ок. 10-31 г/см3). И, поэтому пока делается вывод о вечном расширении. Хотя здесь не все так просто. Во Вселенной вполне могут быть пока нами не обнаруженные темные объекты, с учетом которых нынешнее значение (10-31 г/см3) может измениться в сторону увеличения. Будут ли обнаружены такие объекты или нет, будет ли их достаточны для остановки расширения или нет, покажет будущее. Здесь же стоит только отметить, что как бы то не было, в Стандартной модели будущая судьба Вселенной зависит от критической массы и плотности вещества: будет ли она расширяться вечно, или произойдет обратное сжатие.

Стандартная модель, которую я тут вкратце изложил, если взять в общих чертах выглядит правдоподобной. Но не без изъянов. Мне кажется, в ней есть довольно спорные моменты, на которых остановлюсь чуть ниже. Здесь только скажу, что, прежде чем "строить" прошлое и будущее какой - либо системы, надо хорошенько изучить ее сегодняшнее состояние. Чем лучше и подробно будем знать нынешнее состояние, тем правдоподобным и "работоспособным" будет наши экстраполяции в прошлое и будущее этой системы.
И, так…

Что происходит во Вселенной. Сперва, для разминки, рассмотрим пример. Допустим, что, в невесомости висит стеклянная сферическая колба (будем считать, что под действием больших температур и давлений стекло не разрушится). Внутри колбы ок. 4000 К. И там находится газообразная смесь, в составе которой, скажем, железо, ртуть, кислород, азот, гелий и водород. Постепенно начинаем понижать температуру. При достижении температуры примерно 3330 К, внутри колбы появится некоторая замутненность. Начинают образоваться "железные" газовые туманности, которые в свою очередь состоят из мельчайших капелек начавшегося конденсироваться железа. Затем туманности начнут фрагментироваться. Тут, применим принцип масштабирования и, сделавшись очень маленькими, "внедримся" внутрь какой - либо туманности, и внимательно посмотрим, что там происходит.
Капельки внутри туманности будут взаимодействовать друг с другом, образуя пары, тройки, группы, ансамбли и т.д. Где-то будут сливаться, укрупняться. При этом они будут выделять энергию, и светиться, и естественно, будут вращаться вокруг центра масс. В местах большого скопления капелек образуются нечто похожее на галактик. А светящиеся капельки будут похожими на звезды.
Выберем какую-нибудь "галактику" и внедримся и туда. "Галактика" как Галактика, очень даже похожа. Если очень близко подойти какому-нибудь конкретному светящемуся объекту, то можем увидеть знакомую картину. Это мы где-то уже видели. Нечто похожее на нашу Солнечную систему в ранней стадии. Центральный светящийся объект, и вокруг множество капелек различных размеров: от ничтожных, до довольно больших.

Так как это происходит в невесомости, естественно, конденсирующиеся железо примет форму множество "висячих" шариков. Шар (сфера) наиболее энергетически выгодное состояние объекта в таких условиях (происходит минимизация энергетического состояния). Это "работу округления" в основном выполняют силы поверхностного натяжения, которые усиливаются по мере охлаждения. Дальнейшие понижение температуры ниже 3320 К, приведет к остыванию "шариков". Они будут остывать по разному, и с разной скоростью. Это будет зависит от размера, массы и плотности.
При достижении температуры в колбе примерно 1805 К, начинается кристаллизация железных "шариков". При кристаллизации, сперва появиться тоненькая твердая корочка, которая временами будет лопаться и наружу будет выливаться жидкое железо (лава?). Если же еще при стадии конденсации были захвачены другие элементы в виде соединений (окиси железа, соединения азота, водород, ртуть), то при кристаллизации нашей "планеты" будет происходит более сложные вещи: конвективные явления внутри "шарика", дегазация, вулканы и др. Получим максимально приближенную картину, нечто похожее на то, что происходит в действительности с нашей планетой Земля.
При падении температуры примерно до 630 К, начнут сгущаться и конденсироваться пары ртути. Некоторые уже остывшие железные "шарики" могут стать центрами конденсации для паров ртути. И потекут по нашей железной "планете" ртутные "речки".
Когда температура упадет внутри колбы до 300 К, будем иметь "планету" с твердой поверхностью, ртутные "речки", атмосферу (воздух - азот, кислород) и вдалеке, газообразные гелий и водород. Стоя на поверхности такой железной "планеты" с ртутными "речками" и азотно-кислородной атмосферой, и наблюдая наши окрестности, мы будем думать, что "наш мир" состоит, по большей части, из водорода и гелия. Так как именно они будут заполнять просторы нашей сферы (колбы). Они будут везде. Это обманчивое зрелище. Мы то знаем, что в колбе других элементов нисколько не меньше, чем водород и гелий. Просто более тяжелые элементы претерпели фазовый переход и сконденсировались в "планеты" и в капельки - "звезды". Поэтому их, как бы, не видно...

При конденсации паров железа и ртути выделится соответствующая энергия, хорошо известная из физики, как теплота парообразования, и равная произведению удельной теплоты парообразования этих элементов (веществ) на их массу (Q=r*m). Так как в газообразном состоянии вещества внутренняя энергия всегда больше чем в жидком, а в жидком - больше чем твердом. то при конденсации, эту разность они выделяют в виде излучений в окружающую среду. А сами переходят на более низкоэнергетическое агрегатное состояние, в соответствии с температурой окружающей среды. Это является их относительно равновесным состоянием при данных конкретных внешних условиях.

Если сейчас обратно "выйти" из светящегося объекта, "выйти" из той туманности, и вернуться в наш реальный мир, приняв обычный вид, и посмотреть на экспериментальную колбу, охватив единым взором все внутреннее пространство колбы, то увидим, что такие же схожие процессы конденсации идут по всему внутреннему пространству колбы, одновременно во множественных местах, там и тут, то получим картину нечто похожее на нашу Метагалактику. Где конденсирующееся вещество будет образовать мириады "галактик", "звезд" и "планет".

Продолжим эксперимент. Только сейчас будем все делать в обратном порядке. Начнем нагревать полученную систему (то бишь, колбу с "планетами", "звездами" и "туманностями"). Тогда все произойдет в обратном направлении. "Галактики" и "туманности" будут постепенно разрушаться, разлетаться и постепенно исчезать. Разогревшись, атмосферы "планет" начнут расширяться, ртутные "речки" - испаряться и высыхать. Наша железная "планета" начнет перегреваться, потом перейдет в жидкую форму, а затем и вовсе испариться. Таким образом, в определенной температуре (ближе к 4000 К), мы придем в то же состояние системы с чего вообще-то и начали: газообразное состояние элементов внутри колбы. При этом то количество энергии, которую мы сообщили системе, чтобы перевести ее в газообразное состояние, превратилась во внутреннюю энергию системы. При конденсации или кристаллизации эту энергию система выделит обратно в окружающую среду.

Если сейчас начнем опять постепенно охлаждать нашу экспериментальную систему, то получим ту же картину, которую мы уже рассмотрели. Дифференцированную (эшелонированную) конденсацию вещества (и элементов), в зависимости от их критической температуры конденсации. Известно, что у каждого вещества, и у каждого химического элемента есть своя температура конденсации, и своя температура плавления, при которых, они меняют свои агрегатные состояния. Они нам более-менее известны. Например, железо из газообразной фазы в жидкую переходит при 3323 К, и начнет твердеть при температуре 1803 К,(температура плавления). Ртуть, соответственно, при 630 К и 234 К. А вот азот и кислород переходят в жидкую фазу только при температуре 77 К и 90 К. У водорода и гелия эта температура еще ниже, ок. 20 К и 4 К, соответственно. Поэтому чтобы их перевести в жидкое состояние (сконденсировать) нужны сверхнизкие температуры.

Когда они переходят из газообразного состояния в жидкое, то выделяют энергию равное удельной теплоты парообразования конкретного элемента или вещества. Которые, то же, в общих чертах нам известны. Например, удельная теплота парообразования железа равна 5,8*104 Дж/кг, у ртути - 2,85*105 Дж/кг, у воздуха - 2,1*105 Дж/кг и т.д. При конденсации этих веществ (элементов) из газообразного состояния в жидкое, выделяется соответственно эта энергия в виде излучения (Q = r*m).
Чем больше компонентов (химических элементов) возьмем в подобных экспериментах, тем ближе будет к реальности. Конечно, наличие множество химических элементов сильно усложнит картину: в "туманностях" будут идти множество химических реакции, приводящие к образование сложных веществ (в том числе, и воды). При конденсации которых говорит, "о чисто" железном шарике, или "о чистой" ртути не приходится. Зато ближе к реальности.

Эти упражнения нужны для того, чтобы более - менее наглядно представить, что же происходит в больших масштабах, внутри Вселенной. И, сфера взята не зря. По сегодняшним воззрениям, наша Вселенная представляет собой гигантскую расширяющиеся сферу. Хотя конечно, мы не знаем, как она выглядит внешне, и, вообще, расширяется ли она. Нас интересует не это. Нас здесь прежде всего интересует что происходит внутри Вселенной.

А внутри нашей действительной Вселенной происходит… то же самое, что и в вышеприведенном опыте. Из-за постепенного понижения температуры внутри Вселенной (ныне, примерно, 3 К), перед нашими очами происходит самая банальная, самая обычная конденсация, и фазовый переход вещества в невообразимо гигантских масштабах.
Происходит ли это, вследствие расширения Вселенной, или же просто идет отдача энергии куда-то, неясно. Но, одно, очевидно. Что в течение эволюции внутри нашей Вселенной падает температура и давление (вернее сказать, идет уменьшение внутренней энергии Вселенной). Вследствие чего, идет масштабная конденсация и фазовый переход вещества из одного агрегатного состояние в другое по всему объему Вселенной.
Сперва, они превращаются в гигантские газообразные туманности. А туманность сама по себе уже состоит из мельчайших капелек сконденсированного вещества. Потом мельчайшие капельки начинают взаимодействовать между собой, образуя различные структуры, и сливаться все в более крупные образования.
Это примерно тоже самое, если бы вы изнутри смотрели на процесс конденсации, скажем, паров воды. Находясь на какой-либо молекуле, вы видели бы то же самое. Вас окружали бы мириады "болтающихся" молекул воды. По мере охлаждения, они теряют кинетическую энергию движения, и между ними начинают возникать межмолекулярные связи. Они объединяются в пары, группы, ассоциации, при этом эти структуры будут вращаться вокруг центра масс (многоатомные молекулы, или групп молекул всегда имеют вращательный момент, хорошо известно). Далее, эти группы, ассоциации будут объединяться в свою очередь в мельчайшие капельки воды. Таким образом, при определенной температуре, мы вокруг увидим, мириады разномасштабных капелек воды: мельчайшие, мелкие и более крупные. Дальше, капельки сливаясь с друг другом, и где-то, взаимодействуя друг с другом, создают все более и более укрупненные и усложненные структуры, местами и крупные мегакапли. Но, прежде чем сливаться, все они некоторое время будут вращаться возле друг друга, вокруг центра масс.

Примерно, то же самое, происходит во Вселенной, только в гигантских, космических масштабах. Здесь "работает" принцип относительности масштабов. Наши размеры просто ничтожны по сравнение с пространственными масштабами процессов, которые идут, и теми небесными объектами, которые при этом образуются (планеты, звезды, галактики, квазары, и т.д.). Мы здесь также смотрим на процессы конденсации изнутри, сами находимся внутри этого неимоверно гигантского остывающего облака, которого называем Вселенной.
И газ (вещество) внутри Вселенной не однородно как вода, а состоит из смеси сотен элементов, вся Менделеевская таблица. И, не только. В туманностях идут химические реакции и образуются множество различных химических соединений и веществ, вплоть до органических молекул. Весь этот сложный конгломерат подвергается конденсации. Притом происходит дифференцированная, и как бы, эшелонированная конденсация, в зависимости от температуры конденсации конкретных элементов и веществ. Сперва, конденсируются элементы (и вещества) имеющие более высокую температуру конденсации, которые, как бы, составляют первый "эшелон" конденсации. Затем идут - вторые, затем - третьи, и т.д.... Так, по убывающей, - согласно температуры конденсации.
Именно по этой причине, в ныне существующих физических условиях внутри Вселенной, одни вещества уже сконденсировались и находятся в твердом состоянии, другие в - "жидком", а третьи - остаются пока в газообразном состоянии (например, водород, гелий). И нетрудно догадаться, что по этой схеме, самыми последними будут конденсироваться "чистый" водород и гелий.

Таким образом, небесные объекты планеты, звезды, галактики, и т.д., образуются путем конденсации. Конденсационный подход снимает многие проблемы Стандартной модели. При таком подходе, не возникает проблемы с первоначальным сгущением диффузного облака. Не случайные флуктуации, и не критическая масса облака служит началом сгущения, как принято считать. И не гравитация здесь играет главную роль.
К сгущению диффузного вещества подталкивает низкая температура в конкретных областях, что является тем "спусковым крючком", который запускает механизм конденсации. Вследствие потери кинетической энергии движения молекулы и атомы при сближении не могут разлететься и начинают впадать в взаимосвязанное состояние. Между ними сначала возникает слабое электромагнитное взаимодействие. Но этого вполне достаточно, чтобы появились у них общий центр масс (центр механического равновесия). Тогда они начинают вращаться и падать в центр масс. Как видим, что мы называем гравитацией - это вторичный эффект, это всего лишь падение в центр масс. Не будет между молекулами взаимосвязи (электромагнитное), не будет и центр масс, и падать будет некуда. Таким образом, с появлением взаимосвязи и центра масс, облако начинает сжиматься. По мере сжатия растет плотность, повышается температура, и это приводит к еще большему излучению, и большему потерю внутренней энергии облака. Постепенно протозвездное облако конденсируется, сжимается в центр, и когда "включаются" ядерные реакторы, превращается в звезду. Надо сказать, что звезды не газовые шары, как принято считать, а более ближе к жидкому агрегатному состоянию вещества. (Поверхность Солнца и его гранулы, больше напоминает кипящую поверхность жидкости, чем газ). А дальше, когда потухнет внутренний реактор, звезды остывают и переходят в твердокристаллическую фазу (белые карлики, нейтронные звезды).

По этой же схеме, вследствие конденсации, протопланетное облако превращается в планету. Только у планеты нет "хорошего внутреннего обогревателя", поэтому она быстрее остывает и быстрее переходит в твердую фазу. Хотя наличие слабеньких ядерных реакции (ядерный распад), и наличие экзотермических химических реакции внутри планеты, а также выделяемая удельная теплота кристаллизации, на некоторое время могут оттянуть окончательное остывание планеты.

В масштабе галактик происходит то же самое. Начала конденсации приводит к образованию холодных, и плотных газовых туманностей. Дальнейшая потеря внутренней энергии приводит к началу фрагментации, и локальным, точечным фазовым переходам (нечто похожее на капли дождя в облаке, но в гигантском масштабе). Так образуются звезды.
С появлением звезд, туманность становится видимой в оптическом диапазоне и известны нам как бесформенные Irr (I)-галактики. Они являются экстра ранними, и по сути, являются протогалактиками (если не брать в расчет дозвездную историю облака). Температурная асимметрия, и разность давлений, а также взаимодействие звезд через электромагнитные поля, могут привести систему во вращение, и тогда Irr (I) - галактика превращается в спиральную S-галактику. В рукавах спиральной галактики создаются идеальные условия для конденсации вещества в звезды: низкотемпературный холодный газ, и "насильственное" увеличение плотности. Поэтому там идут бурные процессы звездообразования. Кроме того, вращающейся вихрь втягивает из окружающей среды новые порции вещества для "создания" новых звезд. Этот поступающий поток вещества не дает быстро "схлопываться" (исчезнуть) рукавам. И это будет продолжаться до тех пор, пока "торнадо" не втянет все вещество ближайшего окружения, и не превратить их в звезды. Хотя, по правде говоря, этому "торнадо" и не надо втягивать вещество, вещество само будет аккрецировать на "торнадо". Так как фактически, по сути, идет конденсация вещества. "Торнадо" лишь активизирует процесс конденсации.
А уже "созданные" звезды медленно дефилируют по спирали к центру. В пути они стареют, и их цвет становится красноватым. Что и наблюдается в действительности в спиральных галактиках: по краям и в рукавах преобладают молодые звезды, а ближе к центру больше становится число старых и красных звезд.
Когда вокруг спиральной галактики ресурс вещества будет исчерпан, прекратится аккреция, и исчезнут рукава. Галактика примет более округленную форму (Sa, S0).
Постепенный рост плотности внутри галактики усиливает излучение энергии и способствует еще большему потерю внутренней энергии, и сжатию, и она со временем превращается в эллиптическую галактику -E. Дальнейшая конденсация приводит к падению всего вещества прежней галактики в центр масс и образовании квазара -QSO.

На снимке: слева направо, верхний ряд - NGC 4449 (Irr(I)), NGC 4214 (Irr(I)) – видна начала вращения, NGC 5068 (ранняя Sc), NGC 5247(Sc). Нижний ряд - M61(Sb), NGC 4725(Sa или S0), NGC 5982(E), квазар(QSO).

Таким образом, что мы называем галактиками, являются грандиознейшими процессами конденсации, которых наблюдаем воочию. Различные виды галактик, иррегулярные (Irr (I)), спиральные (S), и эллиптические (E) являются лишь разными стадиями единого конденсационного процесса растянутого на миллиарды лет, и рано или поздно завершающиеся с образованием некоего плотного сферического тела - квазара (QSO).

Здесь, в масштабе галактик претерпевают конденсацию не только масштабные газовые туманности размерами сотни и тысячи парсек, но и идет конденсация самих звезд, как структурные единицы Вселенной (скажем, как молекулы или атомы). Это не должно удивлять. Скажем, конденсация водяного пара, и образование капель (и слияние капель) нас нисколько не удивляет. Тут, то же самое. Для природы нет никакой разницы, конденсируется ли атомы, молекулы, звезды или сами галактики (в скоплениях галактик). Только пространственные масштабы разные, да и сами процессы масштабные.

Скорее всего, по такой же схеме происходит эволюция скоплений галактик. Нам ныне известно иррегулярные и регулярные скопления галактик. Иррегулярные скопления более рассеяны, диффузны, протяженны. Большую часть "населения" составляют спиральные галактики. Регулярные же скопления более "собраны", имеют сфероподобный вид, и сильно концентрированы к центру. Преобладающее большинство "населения" - эллиптические галактики и спиральные на стадии S0. В центре обычно находится гигантские сD-галактики, и вокруг них "собираются" сотни и тысячи других галактик, образуя некую грандиозную структуру, напоминающее шаровое скопление.
Все это наводит на мысль, что с течением времени иррегулярные скопления претерпывают сжатие и эволюционируют в регулярные скопления. К этому времени, молодые спиральные галактики бывшего иррегулярного скопления стареют, и превращаются в эллиптические галактики, и составляют костяк новоявленного регулярного скопления. По мере сжатия иррегулярного скопления, возможны столкновения, слияния, и укрупнения галактик, что может привести к возникновению сверхгигантов и сD-галактик. Что и чаще встречается в регулярных скоплениях.
Дальнейшее сжатие регулярного скопления должно привести к образованию в центре скопления некоего грандиозного сферического тела (нечто вроде гигантского квазароподобного тела). Эта картина, вообщем-то, очень схожая с образованием звезды (из протозвездного облака), или, квазара (из галактики). Те же конденсационные процессы, та же минимизация энергетического состояния. Только это происходит на более масштабном уровне, где роль молекул, звезд, играют уже сами галактики.
Исходя из этих соображений, можно сказать, что эволюция скоплений галактик должна идти в направлении от иррегулярных скоплений (которые более рассеяны), через регулярные, и к доселе пока неизвестным космическим объектам. Назовем пока их К-телами. По сравнении с этими объектами, наблюдаемые нами квазары покажутся просто игрушками, так как эти тела образуются от слияния сотни, и тысячи галактик. Такой процесс, естественно, займет довольно много времени - несколько десяток миллиардов лет. Пока такие тела не обнаружены, но по логике вещей они должны образоваться, и не могут не образоваться. Тут могут быть два варианта объяснений: либо из-за дальности расстояний мы просто пока до них не добрались; или их действительно еще нет. Вселенная существует меньше, чем время, необходимое для их образования.

Таким образом, в конце конденсации на каждом масштабном уровне самопроизвольно образуется нечто шарообразное и плотное: атомные ядра, планеты, звезды, квазары (от галактики), К - тела (возможны от скоплений галактик). И это не зря. Это результат минимизации энергетического состояния, которая известна нам как один из фундаментальных закономерностей нашего мира. К такой минимизации энергетического состояния объектов подталкивает уменьшение внутренней энергии Вселенной, остывание Вселенной.
Одним словом, внутри Вселенной на данном этапе вещество из газообразного состояния (плотные холодные облака, туманности/галактики, протозвезды, протопланеты) переходит в "жидкое" состояние (молодые квазары, звезды, планеты в начальной фазе - например, Юпитер, Уран), и постепенно излучая энергию, остывают и переходит в твердую фазу (остывшие квазары (кварзоны), белые карлики, нейтронные звезды, твердые планеты - например, Венера, Земля, Марс). И весь этот процесс конденсации и кристаллизации идет перед нашими глазами в очень больших, гигантских масштабах.

Здесь "работает" единый механизм, шаблон. Это - конденсация и фазовый переход вещества. Главная причина всего этого - уменьшение внутренней энергии Вселенной.

Тут наверное самое время вернуться в раннюю историю Вселенной и истолковать все произошедшее с точки зрения конденсационного механизма.
Вначале мы упомянули о иерархичности строения нашей Вселенной. Что микрочастицы объединяются в атомы, атомы - в молекулы, молекулы - в различные масштабные тела, а также в планеты/звезды, звезды объединяются в галактики, галактики - в скопления и т.д. Такое формирование иерархичности, видимо, идет в направлении от малых к большим.
По сути, это является прямым следствием постепенного уменьшения внутренней энергии Вселенной, и результатом последовательной конденсации. Последовательная конденсация это более широкое понятие, чем три - четыре агрегатного состояния вещества, которых мы рассмотрели выше (плазма, газ, жидкость, твердое тело). Оно охватывает состояние вещества в более широком диапазоне температур, и в более широком плане, начиная от микрочастиц до скоплений галактик (а может и выше). И означает многократное, последовательное изменение агрегатного состояния вещества, по мере остывания Вселенной. Это когда, каждый последующий уровень организации вещества, образуется путем конденсации предыдущей, по мере падения температуры во Вселенной (??? - микрочастицы - атомы - молекулы - планеты/звезды и т.д.). И, это приближенно может выглядит как на рисунке (Т - температура, t - время).

Вначале Вселенная, видимо, действительно была плотная и горячая. При расширении и охлаждении, на каком то этапе образуются (читай, конденсируются) элементарные частицы: электроны/позитроны (и др.). Это происходит по Стандартной модели, при температуре примерно 1012 К, и по этой же модели, они рождаются и аннигилируют парами. Поэтому при равновесных реакциях сохраняется баланс между электронами и позитронами. Но мы знаем, что равновесия между ними не было, иначе не было бы сегодня привычного нам вещества. При аннигиляции они бы взаимно уничтожались, и не было бы свободных электронов. Но они есть, это факт, от которого невозможно отмахнуться. Так что же могло сместить равновесие между электронами и позитронами? Тут могут быть два предположения.

Первое: нам известно, что в химических реакциях равновесие часто смещает в ту или иную сторону катализаторы. Они "дают" как бы определенное направление реакциям. В биосистемах эту же роль играют ферменты. Они не только определяют направление процессов, смещая равновесие, но при этом реакции идут с минимумом затратой энергии. Точно так же, в то время равновесие между электронами и позитронами, могли сместить в пользу электронов, некие третьи частицы, играя роль катализаторов. При отсутствие таких частиц рождались бы одинаковое количество электронов/позитронов. А при наличии этих частиц, произойдет смещение равновесия, и тут уже не будут рождаться одинаковое количество электронов/позитронов. Что и могло быть причиной наблюдаемой асимметрии частиц/античастиц (и не только электронов/позитронов).

Второе: такую же функцию могут играть изменение каких-либо системных параметров. Это может быть, например, изменение по ходу реакций, значений магнитных и электрических полей, которые по каким-либо причинам могут "сократить жизнь" позитронам. Или же, сортировать их по принципу "ты - сюда, а ты - туда".
Поэтому когда произошла, можно сказать, массовая аннигиляция (при понижении температуры до 1010 К), из-за существующей асимметрии уцелело некоторое количество электронов, которые впоследствии, наряду с протонами/нейтронами дали нам привычного вещества.

Когда же температура во Вселенной упала до 1011 К, сконденсировались протоны/антипротоны, и, нейтроны /антинейтроны. При обычных условиях они тоже рождаются и аннигилируют парами. Но тут тоже, видимо, как у электронов- позитронов, действовал тот же механизм: либо катализ, либо изменяющиеся параметры среды. Которые сместили равновесие в пользу протонов и нейтронов, и несколько подавив выход их античастиц.
И, когда произошла взаимная аннигиляция этих частиц/античастиц, то уцелело некоторое количество протонов и нейтронов, которые чуть позже, когда температура понизилась примерно до 109 К, соединившись, образовали ядра легких элементов - водорода и гелия. Поэтому этот район температуры 109 К, считается важной вехой в истории эволюции Вселенной.

На этом месте, почему-то по Стандартной модели считается, что кроме ядер водорода и гелия, ядра других элементов не образовались. Чувствуется здесь некий обрыв образования ядер. Выглядит это как-то неестественно. Даже если процессы остывания (скажем, из-за быстрого расширения) были столь стремительны, то всеравно должны были образоваться тяжелые ядра. Вопрос только в том, много или мало.
Известно, что при грубом приближении, распространенность частиц обратно пропорционально массе частиц. Поэтому легких элементов обычно больше, чем тяжелых. Это позволяет предполагать (так как нет причин сказать, что этого не может быть), что наряду с ядрами водорода и гелия, образовались и ядра более тяжелых элементов, но в меньшем количестве. Иначе, быть не могло.

Почему-то считается, что внутри звезд создаются физические условия для образования тяжелых элементов, а при тех же (или даже более крутых) условиях во Вселенной образуются только ядра водорода и гелия (???). Довольно странно. Ведь Вселенная на каком-то этапе, так же прошла через тех же физических условий, в которых ныне образуются внутри звезд тяжелые элементы. Только в звездах эти условия возникают вследствие сжатия, а Вселенная двигалась в обратном направлении, т.е в сторону расширения (или охлаждения). Она так же прошла через тех же физических условий, в которых могли образоваться тяжелые элементы. Поэтому, на мой взгляд, выглядит вполне естественным, что по мере понижения температуры, образовались наряду с ядрами водорода и гелия, и ядра более тяжелых элементов, вплоть до самых тяжелых и экзотических, которых возможно, в сегодняшних условиях нет. Они просто распались и не "дожили" до наших дней (как динозавры). Или продолжают распадаться - естественная радиоактивность???.
При таком подходе находит естественное объяснение, почему состав космического газа почти одинаковое в довольно больших масштабах: конденсация и образование тяжелых ядер (элементов) шли синхронно, во всяком случае, во всем объеме, доступной нам части Вселенной - в Метагалактике.
А дальше уже происходит как в Стандартной модели. Обогащение Вселенной тяжелыми элементами идет через звезды. Но первичный газ, из которых образовались первые звезды, уже изначально содержал немало тяжелых элементов.

Дальнейшее понижение температуры во Вселенной привело к конденсации атомов, которые объединились в молекулы. А конденсация молекул в свою очередь, дали нам привычных вещей, и более масштабных тел: планет, звезд. Механизм образования всех от микрочастиц до скоплений галактик (пока известный нам) един - это понижение температуры во всей Вселенной, и как следствие, последовательная конденсация. Например, мириады атомов создают молекулу, а мириады молекулы в свою очередь образуют планету. Скажете, атомов в молекуле скрепляет электромагнитные силы, а планету удерживает гравитационные силы. Верно, атомов держит вместе электромагнитные силы. Но их к такому состоянию привел процесс конденсации. Мириады, мириады молекул к объединению и образованию планет, "подтолкнул" тоже процесс конденсации. Если бы температура среды в котором они находились не падала бы ниже некоего уровня, то молекулы не объединились бы. Высокая температура, и их высокая кинетическая энергия не дала бы им объединиться.

Тоже самое относиться к звездам в галактике. Если их кинетическая энергия движения была бы выше некоторого уровня, галактики не могли бы существовать как единое целое, просто распались бы (скорее всего, вообще бы не образовались). Звезды "гуляли" бы сами по себе (броуновское движение). Именно потеря кинетической энергии движения приводит звезд к взаимодействиям между собой (это сродни охлаждению ансамбля молекул, и атомов), и как результат, сгущение и вращение вокруг центра масс. Это так же относится и скоплениям галактик. Пока кинетические энергии галактик выше некоторого уровня, образование скоплений галактик невозможны. Чтобы получились скопление галактик, движение галактик нужно замедлить. А это рано или поздно случится, если будет падение внутренней энергии Вселенной, как всеобъемлющей системы. Тогда галактики будут терять кинетическую энергию движения (замедляться), и по достижении некоего значения, начнут устанавливаться межгалактические связи. Появится центр масс системы, вращение. Что и есть скопление галактик.

Отсюда, можно сделать вывод: что иерархические системы (частицы, атомы, молекулы, звезды, галактики и т.д.), образовались путем последовательной конденсации, в направлении от малых к большим, по мере падения внутренний энергии Вселенной. А это означает, что в ранние эпохи Вселенной не могли образоваться масштабные объекты. Было время, не было атомов и молекул (были только элементарные частицы). Было время, были только атомы и молекулы, но не были еще ни звезд, ни планет. Дальше, появились (сконденсировались) звезды и планеты, но не были еще галактик. Затем сформировались галактики, но не были еще скоплений и т.д. Нам сейчас известны, что скопления образуют более масштабные структуры - сверхскопления. Есть ли еще более масштабные структуры, нам пока неизвестны. Все это говорит, что внутренняя энергия Вселенной довольно низка (по нашим понятиям).

Выше уже говорилось, что по Стандартной модели первые звезды состояли в основном из водорода. Мне кажется, это слишком вольное допущение. Если подойти к этому с позиций дифференцированной конденсации, то первые поколение звезд не могли состоят только из водорода. Во время первых звезд условия внутри Вселенной были несколько иными - температура была выше, чем сейчас. И водород не мог сконденсироваться в звезды. Он даже и сейчас по большей части остается в газообразной фазе. Им же, в основном, создаются горячие короны звезд, галактик, и фоновое рентгеновское излучение галактических скоплений.
Конечно же, он в большом количестве попадает в конденсируемый объект и принимает непосредственное участие во многочисленных процессах, включая и ядерные (даже на Земле есть водород довольно большом количестве, в виде различных соединений, например, вода, органика и т.д.).
Просто при таких условиях внутри Вселенной (ок. 3 К,), другие более тяжелые элементы сконденсировались, и превратились в планеты, звезды, квазары. А "чистые" водород и гелий при этих условиях, по большей части, находятся еще в газообразной фазе. И создают иллюзию, что как будто Вселенная состоит из них. Хотя спору нет, они действительно самые распространенные химические элементы Вселенной (по наблюдательным фактам). Но их сегодняшнее агрегатное (газообразное) состояние, только усиливает эффект преобладающего большинства. Тяжелых элементов, все-таки, наверное, гораздо больше, чем мы это пока себе представляем. И не исключено, что много "тяжелого" вещества находится в старых небесных объектах, которые уже остыли и затаились в космических просторах Вселенной.

Если такое предположение верно, то при дальнейшем падении температуры во Вселенной не исключено образование водородных, а затем и гелиевых звезд (объектов). Если сейчас вдруг обнаружатся во Вселенной такие, довольно чистые водородные объекты, то это должны быть молодые образования. Они могли образоваться только в более позднее время, когда облако охладилось настолько, чтобы сконденсировался водород. Хотя по общепринятому мнению такие объекты считаются как раз самыми древними и первичными. Так сказать, пра-звезды. Думаю, что это ошибочное мнение. Первые звезды скорее всего, наоборот, как раз состояли из более тяжелых элементов, у которых температура конденсации была выше, чем у водорода и гелия. За ними конденсировались другие элементы и вещества, согласно температуры парообразования (температуры кипения). Как известно, у каждого конкретного элемента и вещества, есть свое значение температуры, при которой происходит плавление, испарение и переход в газообразное состояние. Температура перехода в газообразное состояние и есть температура парообразования. При обратном процессе, конденсации элемент (вещество) переходит в жидкое состояние при той же температуре.
Таким образом, по сути дела, первыми конденсируются (сгущаются) более тяжелые элементы, чем водород и гелий. И поэтому первые звезды не могли быть водородными. По мере падения температуры конденсируются все более и более легкие элементы. Соответственно, последними будут конденсироваться, по логике вещей, "чистые" водород и гелий. Отсюда следует, что, водородные звезды - это дело будущего.

Ныне считается, что примерно 98% вещества Вселенной сосредоточены в звездах. Это говорит о масштабах конденсации, которые идут. Что же дальше будет? Каково будущее Вселенной, с точки зрения конденсационного подхода? Выше мы упомянули, что звезды объединяются в галактики, галактики в скопления галактик, а те - в сверхскопления. Это показывает, что по мере понижения внутренней энергии Вселенной, образуются все более и более масштабные структуры. Происходит все более и более масштабные сгущения вещества. Если продолжит эту линию, то рано или поздно все вещество Вселенной "соберутся" (сконденсируются) в гигантское сфероидальное тело (аналогия: протозвездное облако- звезда, галактика - квазар).
А пока мы от этого страшно далеки. Плотность внутри Вселенной ничтожно мала (10-31 г/см3). Небесные объекты разбросаны друг от друга на чудовищно огромные расстояния. Галактики, скопления галактик природой воспринимаются пока как "молекулы газа", которых нужно сконденсировать (не отсюда ли расширение, или броуновское движение?). На каком уровне "температуры" они сконденсируются, пока трудно сказать. Но что рано или поздно сконденсируются, это весьма вероятно. Тогда начнется фаза сжатия. В фазе сжатия Вселенная будет нагреваться, и возможны процессы обратные, чем сейчас: разрушение сверхскоплений, скоплений, галактик и т.д. На определенном этапе внутреннее давление остановить сжатие, и возможны обратное расширение. Это все очень похоже на поведение пульсирующих звезд (например, цефеид), только в гигантских масштабах. Пульсация идет по затухающей, и пульсируя Вселенная все больше и больше будет сжиматься. А дальше.. дальше возможен либо новый взрыв как свергигантская сверхновая, либо медленное остывание гигантской сверхплотной "сверхзвезды" (если, наша Вселенная одна из многих).

В рамках общепринятой Стандартной модели тоже рассматривается подобного рода развития событий. В основном, два сценария: либо вечное расширение, либо сжатие (коллапс). Это будет зависит от критической массы и критической плотности вещества внутри Вселенной. Основным критерием берется плотность вещества (10-29 г/см3). Если плотность выше этого значения, Вселенная коллапсирует, если меньше - вечное расширение. С конденсационной точки зрения будущее Вселенной не зависит ни от критической плотности, и ни от критической массы вещества. Сжатие Вселенной предопределено. Распространенное заблуждение, что будущее Вселенной зависит от критической плотности и критической массы вещества является, мне кажется, результатом необоснованной централизации и глобализации гравитационных сил. Тогда как, таких самостоятельных "сил" в природе не существует, и, не они управляют миром. То, что мы называем гравитацией, это всего лишь вторичное явление от взаимодействия электромагнитных сил. Поэтому центральное место в этом вопросе должны занимать электромагнитные силы, а не гравитационные.
Конечно, плотность и масса тоже играют важную роль в судьбе Вселенной, но не критическую. Они, в основном, определяют насколько быстрее или медленнее будет сжиматься Вселенная. Давно известно, что излучение и потеря внутренней энергии зависит от массы и плотности системы. Поэтому, например, более массивные звезды намного интенсивнее излучают свою энергию, быстрее ее теряют и быстрее заканчивают свой жизненный путь, чем менее массивные звезды. Здесь со Вселенной такая же ситуация. Пусть даже во Вселенной будет три-четыре электрона, или, три-четыре планеты, они при дальнейшем понижении температуры внутри Вселенной всеравно сконденсируются и сожмутся. А вот насколько это будет происходит быстрее или медленнее, будет как раз зависит от массы и плотности вещества. При данном примере Вселенная с тремя электронами просуществует намного дольше, чем Вселенная с тремя планетами. Планеты быстрее будут терять свою кинетическую энергию, и быстрее соберутся вместе, и быстрее сожмутся, чем электроны. Таким образом, независимо от критической плотности вещеста, в любом случае, сжатие Вселенной наиболее вероятностный вариант.

Некоторые следствия. Гравитация. Если предположить, что доминирующими процессами на нынешнем этапе Вселенной являются процессы конденсации, то появляется иной взгляд на явление гравитации. Вернее сказать, на нее можно посмотреть совсем по-другому.
"Посмотрим" на это на примере солнечной системы.
"Устройство" солнечной системы нам, более-менее, известно. Вокруг центрального тела - Солнца, вращаются несколько крупных планет, и множество, более мелких небесных объектов: малые планеты, астероиды, кометы, и разношерстной пыли. Мы сами живем на одной из больших планет (Земля), и удобно расположившись на ней, вместе с ней кружимся вокруг Солнца. Наблюдая, с Земли, за перемещениями планет в Солнечной системе, никак не можем взять в толк, что происходит. Зачем планеты вращаются вокруг Солнца, и что удерживает их на орбите? Многие предполагают, что планет удерживает на орбите некие гравитационные силы. И они же помогают планетам вращаться вокруг Солнца. А для чего все это, и что сие означает, неясно.

А если на это посмотреть с точки зрения конденсационного подхода, да и в придачу снаружи Солнечной системы, то многое становится понятным. Тогда, становится ясным, что вращение всех тел солнечной системы вокруг Солнца, в том числе, и наше вместе Землей - это ни что иное, как процесс конденсации.
Это конденсация солнечной системы в целом, только в другом, более большом масштабе. Конденсация идет большими кусками вещества (планеты, астероиды, малые тела), охватывает огромные пространства, и длится миллионы лет.
Таким образом, нынешнее состояние солнечной системы, это только определенный этап в процессе этой конденсации. А мы сами, находясь на Земле, являемся непосредственными участниками этой конденсации, и смотрим на эту конденсацию изнутри.

Тогда становиться понятным, что мы называем гравитацией (изнутри), то со стороны окажется, что это, самая что ни на есть простая конденсация с фазовым переходом. И снаружи будет определяться температурой, балансом нагрева и охлаждения (излучения), и … энергетическими параметрами окружающей среды, в которой находится система. В первую очередь - температурой. Если температура окружающей среды низкая, то система будет стремиться к относительному равновесию с окружающей ее средой и будет излучать энергию, охлаждаться, сжиматься и претерпевать фазовый переход. А изнутри системы будет казаться, что всех тел что-то стягивает в единый центр. Но, все это, по сути, всего лишь результат потери телами своей кинетической энергии движения вокруг Солнца, и постепенное падение по спирали в центр масс. В центре масс будет происходит сбор (и сгущение) вещества, и минимизация энергетического состояния.

На Земле, и вокруг Земли, происходит то же, самое. Вращение Луны вокруг Земли, вращение искусственных спутников вокруг Земли и их падение на Землю, все это части конденсационного процесса. Да и падение любого предмета на Землю (камня, кирпича, капелек дождя, и т.д.) - это конденсация и минимизация энергетического состояния этих предметов. Только это конденсация идет с большими кусками вещества, охватывает большие пространства, и происходит в другом масштабе.

Таким образом, закон Всемирного тяготения, по сути, является только частью единого масштабного процесса - конденсации. И. Ньютоном был "выхвачен" и описан (количественно), только факт вращения тел вокруг центра масс и падение вещества в центр масс. Остались за кадром причины, приводящие к этому - электромагнитные взаимодействие тел, и возникновение общего центра масс (только потом последует падение). А, по сути, все это единый процесс - процесс конденсации и фазового перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое (как из пара - в каплю).

С этой точки зрения, все мы (и все что находится на планете), уже "упавшие и сконденсировавшиеся" объекты. Для природы, Земля и мы, представляем собой уже сконденсировавшуюся среду. А чтобы "испариться" и оторваться из этой среды, энергии у нас явно недостаточно.
Наше скорости движения по отношению к центру масс Земли, ок. 465 м/сек. (вместо вращаемся с планетой), маловато, чтобы "испариться" с поверхности нашей планеты. Для этого нам нужно сообщить, как минимум ок. 8 км/сек, что выше нашей нынешней скорости пр. 17,2 раза. Только тогда мы можем "испариться" в космос.
А так, получается, что мы тут находимся, в своего рода, потенциальной, или, вернее сказать, в конденсационной яме. И без дополнительной энергии из этой ямы никак не выбраться.
Это очень похоже на работу выхода из какой-либо системы, какого-нибудь объекта: например, электрона, или, молекулы из уже сконденсировавшейся среды (твердого, или, жидкого тела). Они тоже могут оторваться от этой среды, только в том случае, если они имеют определенную (достаточную) кинетическую энергию. При меньшей энергии (скорости) они не смогут вырваться и улететь.

Раз коснулись гравитационных сил, хочется сказать, что многие проблемы (во многих областях) возникают из-за попытки глобализировать "гравитационные силы". Это мы уже видели, когда Стандартная модель сталкивается с проблемой начального сгущения диффузного облака при образовании звезд, и галактик. И пытается прибегнуть к неким критическим массам и плотностям ("чисто гравитационные силы", "самогравитация", "падение частиц друг на друга", и т.д.). То же самое делает и в масштабе Вселенной, пытаясь "привязать" будущее Вселенной к неким критическим значениям. Тогда как все эти проблемы легко снимаются, стоит только посмотреть на все происходящее с точки зрения конденсации вещества. Что мы называем гравитацией, как самостоятельная сила не существует, это всего лишь часть конденсационного процесса - падение в центр масс, и ничего более.. И если не глобализировать (и не выпячивать) "гравитационные силы", то не нужно будет прибегать ни к критическим массам, ни к критическим плотностям.

Асимметрия вещества. Прежде чем говорит об еще одном немаловажном следствие конденсационного подхода, нужно сделать небольшой экскурс в химию. Там больше всего применяются понятия экзотермические и эндотермические реакции. Экзотермические реакции - это когда реакции идут с выделением энергии. А эндотермические, наоборот, идут только с поглощением энергии. При неизменных внешних условиях обычно эндотермические и экзотермические реакции стабилизируются, и в системе устанавливается некое динамическое равновесие.
Так, например, в реакции 2Н2 + О2 = 2Н2О + Q, если не изменятся внешние условия скоро установится некое равновесие, реакция будет идти как слева направо, так и справа налево. А вот если внешняя температура будет падать, то равновесие сместиться в сторону экзотермических реакций, будет преобладать процессы образования воды с выделением энергии (слева направо).. Если внешняя температура будет повышаться, то будет преобладать эндотермические процессы, и реакция больше пойдет в направлении справа налево, и разложение воды будет преобладать над их синтезом.
Или еще один пример: 2NО = N2 + О2, реакция соединения азота и кислорода идет при очень высоких температурах (свыше 3000 0С, часто при вспышках в каналах молнии), а при охлаждении NO быстро распадается (не сразу, ступенчато), и равновесие реакции смещается вправо.

Давайте, задумаемся. Если наша Вселенная постепенно остывает, то это значит, что внутри Вселенной преобладают экзотермические процессы, которые идут с выделением энергии. Мы вообще-то являемся свидетелями этого на каждом шагу. Самопроизвольная минимизация энергетического состояния систем, с выбросом лишней энергии тому хорошее подтверждение. И не только это. Как мы знаем, самопроизвольный распад тяжелых ядер (уран, торий), а-распад (вылет из атомного ядра ядер гелия), бета-распад (электронный), К-захват идут с выделением энергии. Это экзотермические процессы. А вот один из видов бета-распада (позитронный, при котором вылетает позитрон) часто идет с поглощением энергии (эндотермический процесс), и в природе почти не встречается. Зато такое можно инициировать искусственным путем (искусственная радиактивность).

Все это наталкивает на мысль, что преобладание во Вселенной на данном этапе экзотермических процессов (включая процессов на ядерном уровне), вполне могут быть причиной асимметрии вещества и антивещества во Вселенной. Те ядерные процессы, которые идут с поглощением энергии (эндотермические процессы), и, при которых образуются позитроны, антипротоны, и т.д., на данном этапе, при остывающей Вселенной, почти не идут (или ничтожно мало, они могут идти в ограниченном виде в центральных частях звезд, галактик). Преобладают же во Вселенной экзотермические процессы, при которых выделяется энергия, и образуются электроны, протоны, и а-частицы (ядро гелия), и, немало антинейтрино. Что вполне может дать наблюдаемую картину мира.

Равновесие, минимизация энергетического состояния. Фундаментальной закономерностью, в таком остывающем мире, является минимизация энергетического состояния системы (стремление к равновесии).
Любая система, подлаживаясь под температуру окружающей среды, принимает такое внутреннее состояние, при которой ее энергия минимальна, или же, равна энергии окружающей среды. При нарушении этого условия, в системе возникает колебательное движение.
Например, при уменьшении ее внутренней энергии ниже некоего значения, или же, ниже окружающей среды, она "проглотит" энергию из окружающей среды, и тем самым, повысит свою внутреннюю энергию. И если при этом внутренняя энергия превысит некоего минимального значения, или же, станет выше энергии окружающей среды, то она обратно излучит лишнюю энергию, пытаясь восстановить равновесие. Это будет повторяться снова и снова...
Таким образом, будет поддерживаться некое динамическое равновесие система-окружающая среда, и система будет осциллировать возле некоторого равновесного значения. Внутренняя энергия системы никогда не упадет ниже энергии окружающей среды, среда просто не даст этого сделать. Обеспечивая, тем самым, относительную устойчивость обособленных систем возле равновесного состояния (атомы, молекулы, планеты, темные остывшие тела, и т.д.), при определенных стабильных внешних условиях, и при определенном диапазоне энергетических параметров внешней среды (температуры, напряженности электромагнитных полей, и т.д.).
Такое положение, и такая закономерность, ставит "крест" на наличие в природе, так называемых, черных дыр.

Черные дыры. Многие теоретические модели предсказывают наличие в природе экзотических объектов – черных дыр. Это когда, довольно массивные природные тела, сжимаются под действием собственного гравитационного поля, ниже некоторого предельного радиуса, которого называют радиусом Шварцшильда.
Он определяется по формуле,

Rg = 2GM / c2, где, R - радиус ч.д., G - гравитационная постоянная, М – масса тела, с – скорость света.

Для Солнца этот радиус равен 3 км. Т.е., когда наше Солнце со своей нынешней массой (2*1030 кг) сожмется до этого радиуса, то он превратиться в черную дыру. Черная дыра характеризуется тем, что у нее чудовищно большим становится тяготение, ничто, даже свет не может покинуть ее поверхность. Она становится невидимой для постороннего наблюдателя. В ее окрестностях даже пространство и время будут искажены под действием большого тяготения, и будут иметь необычные свойства. Таким образом, согласно этой формуле, должны образоваться весьма необычные тела с довольно экзотическими характеристиками, с которыми прежде никогда не сталкивались. Так ли это, или, не так? Попробуем разобраться.
Вышеприведенная формула исходит из предположения, что гравитация - это самостоятельная и универсальная сила, которая существует в природе. Если исходит из этого, действительно все выглядит вполне правдоподобно. И возможность образования таких тел существует.
Но мы рассматриваем гравитацию не как самостоятельную силу, а рассматриваем ее как небольшая часть конденсационного процесса. Поэтому она занимает подчиненное, вторичное положение, и не может быть «самостоятельной и универсальной». Отсюда, образование любых небесных объектов «не дается на откуп» гравитации. А рассматривается как простой конденсационный процесс, где почти все делается «руками» электромагнитных сил.
Теперь зададимся вопросом. Могут ли при таком подходе образоваться объекты похожие на черных дыр, такими экзотическими свойствами? Можно ответить сразу: нет. Ведь гравитация это просто падение в центр масс, в центр равновесия, и ничего более. Она не сила и насильно никого сжимать не будет.
Вот скажем, вещество сконденсировалось, и образовалось некое массивное тело. Допустим, звезда с массой примерно, 20мс, (по общепринятому мнению, реальный кандидат в будущем в черные дыры). Теперь она будет стремиться к энергетическому балансу с окружающей средой. Если у нее высокая температура, и высокая внутренняя энергетика (нагрев от высокого давления, ядерные реакции и т.д.), то она будет излучать энергию. Тратя, внутреннюю энергию на излучение, она будет постепенно сжиматься.
Дальше, перед ней два возможных варианта развития: либо в какой – то момент, не выдержав, большую интенсивность внутренних ядерных реакции, звезда взрывается полностью, обогащая Вселенную тяжелыми элементами, осколками, метеоритами, пылью (это наиболее вероятностный вариант); либо, когда потухнет внутренний реактор, звезда постепенно будет остывать и сжиматься. Чем меньше будет разница в температуре с окружающей средой, тем меньше она будет излучать.
Рано или поздно наступить момент, когда ее температура выровниться со средой, и тогда она почти перестанет излучать. С прекращением излучения перестанет и сжиматься, так как она уже не будет терять внутреннюю энергию на излучение, и внутренняя энергия останется неизменной. Ее температура, ниже температуры среды никогда не опуститься, просто среда не даст этого сделать. Соответственно, говорит, что она будет сжиматься долго и упорно, и уйдет под некий горизонт (радиус Шварцшильда), не приходится. Тем более она совсем невидимой не станет. Да, такой объект трудно будет обнаружить, потому что его излучение будет близок к фоновому (энергетике окружающей среды). Да, если объект очень массивен его «потенциал» центра масс может оказаться чуть повыше, чем у других, но не сильно. Зато у него может оказаться довольно сильные (сверхсильные) электрические и магнитные поля. Но всеравно, никаких экзотических свойств, которыми наделяют различные теории черных дыр, у этого объекта не будет.
Поэтому можно сказать, что если даже массивная звезда не закончит свою жизнь взрывом, и дальше будет эволюционировать, то всеравно из нее никакой черной дыры не получится. Получится некий плотный, темный объект с сильными электромагнитными свойствами.

Одним словом, хотя и вышеприведенная формула "разрешает" образование черных дыр в природе, но закономерности самой природы, категорически не допускают образование таких объектов. По сему выходит, что в природе никаких черных дыр нет.
Получается, что вышеприведенная формула не отражает действительность, а является лишь некоей умозрительной, математической абстракцией, не имеющая никакого физического смысла.

Резюме. Таким образом, мы ныне живем внутри сверхгигантской системы (мегаоблака?), которая постепенно теряет свою внутреннюю энергию. Пока не совсем непонятно, то ли это следствие расширения, то ли излучение энергии куда-то.
Такое остывание на таком глобальном уровне все и диктует, все и "тащит". Это тот главный фактор, который приводит к масштабным конденсационным процессам внутри Вселенной, и способствует к сгущению и самоорганизацию вещества путем последовательной конденсации, и структурирует вещество в схожие структуры на самых различных, все увеличивающихся масштабах внутри Вселенной (атомы, молекулы, планеты, звезды, галактики и.д.). Этот процесс еще не завершен, он продолжается, и мы сейчас находимся только на определенном этапе.
Нам не грозит "тепловая смерть" как думали, и думают многие, а наоборот, идет потеря внутренней энергии Вселенной, и постепенное остывание Вселенной. Большинство закономерностей природы установленные на сегодняшний день говорят именно об этом:

а), последовательное сгущение вещества (конденсация), с образованием различных плотных тел на различных масштабных уровнях (атомы, молекулы, планеты, звезды и т.д.);
б), структурная организация вещества с постепенным укрупнением, усложнением, и вращением вокруг центра масс, принцип от простого к сложному (все это опять следствие постепенного падения температуры, последовательной конденсации и фазового перехода);
в), стремление систем к минимизации своего энергетического состояния (самопроизвольное принятие сферической формы - планеты, звезды и .т.д., это тоже следствие падения общей температуры, и стремления к равновесии).

Если мы бы жили не в остывающемся мире, а наоборот, в нагревающемся мире, то наши закономерности природы, наверное, были бы совсем иными. Давайте, позволим себе, немного пофантазировать.
Допустим, что наша Вселенная, кем-то, чем-то, подогревается. Вернее даже, пусть наша Вселенная находится в фазе сжатия, что более правдоподобно. Тогда, внутренняя энергия Вселенной стала бы повышаться, и температура внутри Вселенной стала бы расти (ныне ок. 3 К).
Сначала, большинство тел, не излучали бы энергию, а наоборот, ненасытно поглощали бы, превратившись в первое время в эдаких "черных дыр". Потом, по мере, достижения их температуры до некоторых критических значений, они начали бы плавиться и испаряться. Для нас это выглядело бы, как нечто вроде, "антигравитации". Все тела, большие и малые, отталкивались бы от друг друга, и рассеялись бы. В таком мире не существовала бы гравитации, доминировали бы процессы отталкивания.
На поверхности Земли, мы наблюдали бы довольно забавные картинки. Все тела самопроизвольно ускорялись, и улетели бы в космос. Их трудно было бы удержать на планете. Чтобы их удержать, пришлось бы их привязывать. Например, чтобы удержать ракету, чтобы она не улетела, пришлось бы затратить много энергии. Но она все "пыталась" бы самопроизвольно улететь. Еще труднее было бы, ее сажать. (Для простоты, попробуйте удержать молекулу воды с испаряющейся поверхности воды). Это навряд ли удастся.
Такая же картина наблюдалась бы в гигантских масштабах внутри Вселенной. Всюду царил бы разрушение и разлет: сперва распались бы сверхскопления галактик, затем скопления. Галактики начали бы распадаться на отдельные звезды (увеличение броуновского движения). Звезды и планеты в свою очередь - на молекулы и атомы. А те... Вообщем эволюция мира была бы направлена в обратном направлении, чем то, что наблюдаем сейчас.

Мы ныне наблюдаем как раз не разрушение, а самопроизвольную структурную организацию вещества на разных масштабах, от микромира - до Вселенной.
Например, на поверхности нашей планеты, все падает на землю, самопроизвольно ничего не улетает. "Горящие" небесные тела (звезды, квазары) интенсивно выделяют энергию, а не поглощают. Более того, на них периодически падает космическое вещество (аккреционные диски).
Все это говорит, что эволюция нашего мира на данном этапе идет по сценарию уменьшения внутренней энергии Вселенной и масштабной конденсации вещества с фазовым переходом. Что приводит к сгущению вещества и образованию плотных сферических тел, к усилению их взаимосвязи и самоорганизации в различные разномасштабные структуры: от микрочастиц до Вселенной.

Вообщем, получается, что на нынешнем этапе на небесах ничего сверхестественного не происходит. Те же процессы конденсации и фазового перехода вещества, с которыми мы на Земле сталкиваемcя чуть ли на каждом шагу. Кипятим воду, получаем пар, потом охладив получаем жидкость, охладив еще больше получаем лед (твердое вещество). Там происходит примерно то же, самое. Только с той лишь разницей, что, если при конденсации паров воды образуются капельки воды (или, град/лед), то при конденсации сложной смеси диффузного вещества (сотни веществ) на больших масштабах образуются планеты, звезды, квазары. И плюс еще, что эти процессы идут на очень больших, гигантских масштабах, и образуются гигантские тела (по сравнению с нами).
Тут, для нас, работает принцип относительности масштабов: они маленькие (молекулы, капли, град) - мы большие (гулливер в стране лилипутов), и наоборот, они большие (планеты, звезды, квазары) - мы маленькие (гулливер в стране Бробдингнег). Только и всего.

И еще. Здесь мы на Земле привыкли к трем агрегатным состояниям вещества: газообразное, жидкое и твердое. Наблюдаем изменение агрегатного состояния вещества в более узком диапазоне температур от силы от 230 К до 320 К. Можем искусственно создавать большие (104 К) и сверхнизкие температуры (пр.1 К). И наблюдать поведение вещества в этом диапазоне температур.

Но в долгой эволюции Вселенной происходит изменение состояния материи в очень широком диапазоне изменения температур, примерно от 1032 К до 3 К. По сравнении с ними, наше три (или, четыре) агрегатные состояния вещества, это всего лишь небольшой кусочек, в каких состояниях может находится вещество. Всех возможных состояний вещества пока что мы не знаем.
Скажем, например, что за состояние вещества, при температуре 1012 К? А, при 109 К? А, при 106 К? Сколько фазовых переходов прошло вещество, "с начала" Вселенной и до сегдняшнего дня, прежде чем дошло до нас в таком виде, каким мы наблюдаем его сейчас? В каких "обличьях" оно пребывало раньше? Ответов пока у нас нет.

Мы пока что, только, только начинаем осознавать, что вещество прошло множество (возможно, десятки) фазовых переходов. И видимо, и дальше будет. Исходя из таких соображений, я назвал последовательное превращение вещества, от электронов до скоплений галактик, последовательной конденсацией (метаконденсацией). Имея в виду, что каждый последующий уровень организации вещества образуется путем конденсации предыдущей (??? - микрочастицы - атомы - молекулы - планеты/звезды и т.д.). Главным "двигателем" такого целенаправленного процесса, и главной причиной всего этого является постепенное уменьшение внутренней энергии Вселенной. Которое, все и "тащит".

Все разделы / Новое и интересное в науке

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Комментарии

Новое сообщение