Рождение миров
Шрифт:
Представим себе, что существует огромная, вращающаяся газовая туманность. Под влиянием тяготения она действительно будет сжиматься, а сжимаясь — ускорять свое вращение.
Быстрое вращение заставит туманность сплющиваться. Она станет похожей на две тарелки, сложенные краями. При достаточно большой скорости вращения центробежная сила в экваториальной области туманности безусловно уравновесит тяготение, поэтому туманность, сжимаясь, отделит часть своего вещества, но отнюдь не в виде кольца.
Под влиянием большой центробежной силы частицы газов начнут
Но допустим, что лапласовские кольца все-таки образовались. Эти кольца состоят из раскаленных паров и газов. Всякий газ стремится занять наибольший объем. Это его основное свойство. Следовательно, вещество газового кольца никоим образом не может сгуститься и образовать планеты. Оно способно только на одно: без остатка рассеяться в пространстве.
Газовое облако будет сгущаться только при определенных условиях: оно должно иметь шарообразную форму и быть достаточно массивными плотным. Газовые шары вроде нашего Солнца или звезд не рассеиваются в пространстве, потому что они велики. Большая масса — большое тяготение, и оно удерживает частицы газов, не позволяя им улетучиваться.
Небольшое газовое облако обречено на гибель.
Следовательно, газовое кольцо, чтобы не рассеяться, должно быть несоразмерно большим — с массой в несколько сот и. даже тысяч солнц. Однако кольца, которые чуть ли не больше самой туманности, образоваться не могли, а меньшие — должны были рассеяться.
Допустим, что кольца все-таки не рассеялись и планеты из них начинают формироваться. По третьему закону Кеплера кольца должны обращаться вокруг породившей их туманности так же, как обращаются кольца Сатурна, а там ближайший к планете край кольца движется быстрее, стремится вперед, дальний — движется медленнее, отстает.
Если из такого кольца возникнет планета, она должна будет вращаться по часовой стрелке, а не против нее. Иначе говоря, вращения планет и вращение центрального светила — Солнца должны быть направлены в разные стороны.
Согласно гипотезе Лапласа планеты должны вращаться по часовой стрелке.
А этого в действительности нет. Планеты и Солнце вращаются в одну сторону.
Все эти рассуждения, подкрепленные расчетами лучших математиков мира, нанесли гипотезе Лапласа первый решительный удар. Стало ясно, что гипотеза расходится с основными законами механики. Она неправильно рисует картину происхождения солнечной системы.
Не менее серьезные противоречия обнаружились между гипотезой и астрономическими наблюдениями.
Создавая свою гипотезу, Лаплас опирался на факты, известные ученым в его время. Астрономы видели среди звезд несколько круглых и кольцеобразных туманностей с яркими звездочками в центре. Эти туманности тогда казались
Точные измерения, сделанные учеными, показали, что планетарные туманности чересчур велики — самая маленькая в сорок раз больше солнечной системы. Вещество же этих туманностей разлетается в стороны — прочь от центральной звездочки. Оно рассеивается, а не сгущается; туманности не сжимаются, а, наоборот, расширяются.
Наблюдая планетарную туманность, мы видим отнюдь не рождение звезды, а наоборот, — образование туманности звездой.
Действительность не подтверждает гипотезу. В окружающей нас части Вселенной — насколько могут достать современные телескопы — не оказывается ничего, что напоминало бы лапласовскую кольцевую туманность.
Наблюдения, которые послужили Лапласу основой для его гипотезы, были ошибочны.
Третье опровержение выдвинули физики.
Момент количества движения
Каждое вращающееся тело— волчок, камень в праще, Солнце, планета или вся планетная система в целом — обладает определенным моментом количества движения.
Момент количества движения — очень важное понятие. С ним придется встречаться еще много раз.
Когда речь идет о прямолинейном движении, дело обстоит сравнительно просто, каждый знает, что столкнуть с места тяжелый шар труднее, чем легкий. В этом случае усилие, которое приходится прикладывать к телу, зависит только от массы тела и от той скорости, с какой необходимо это тело двигать.
Если же нужно какой-либо предмет заставить вращаться вокруг оси, дело несколько усложняется. Вращение и движение по окружности — явления более сложные, чем обычное поступательное движение.
Опыт убеждает нас, что камень, привязанный к длинной веревке, раскрутить труднее, чем точно такой же камень на короткой веревке. И это понятно: чтобы разогнать камень по большей окружности, требуется соответственно большее усилие.
Значит, заставляя какой-либо предмет вращаться вокруг оси или двигаться по окружности, приходится считаться не только с массой этого предмета и не только с той скоростью, какую мы хотим этому предмету сообщить, но и с расстоянием, которое отделяет предмет от оси вращения. Если тело ближе к оси вращения, раскрутить его легче, если дальше — труднее.
Это подтверждается примерами из повседневной практики. Широкий и плоский волчок вертится лучше, чем шарообразный. Маховые колеса машин всегда делают большого диаметра и с массивным ободом, то есть так, чтобы основная масса маховика располагалась как можно дальше от оси вращения.
Следовательно, понятие — количество движения, применимое для случая прямолинейного движения, не подходит для вращающегося тела, — приходится принимать во внимание радиус тела или радиус той окружности, по которой это тело движется. Для этого в механике введено понятие — момент количества движения.