Страницы истории науки и техники

Приводим интересное соображение известного советского физика В. Л. Гинзбурга, непосредственно касающееся кварков: «Нужно ли, впрочем, решать вопрос в какой-то категорической форме: „адроны состоят из кварков“ или „кварки — это лишь вспомогательное понятие“? Не является ли более привлекательной картина, в которой адроны представляют собой сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами и атомными ядрами, но качественно отличные от них именно в смысле их неделимости на самостоятельные составные части? Такой подход кажется весьма глубоким[325]. Все развитие атомистики шло по пути введения все новых первичных кирпичей вещества (молекулы, атомы, атомные ядра и электроны, нуклоны); кварки были бы еще одним этапом на этом пути, и если так продолжать, то встал бы вопрос: а из чего состоят кварки? Более того, протокварки уже фигурируют в физической литературе. Но не все могут верить в существование „бесконечной матрешки“ — открыли одну куклу, а в ней лежит другая, и так без конца. Глубокой и вместе с тем естественной по ряду соображений представляется мысль как раз о том, что безграничное и механическое повторение процесса деления вещества когда-то прекращается, причем нетривиальным образом: барионы и мезоны, возможно, одновременно и состоят из частей (типа каких-то кварков) и не состоят из них. Именно так можно описать ситуацию, в которой составные части не могут существовать сами по себе (в свободном состоянии), но тем не менее в ряде отношений ведут себя аналогично ядру в атоме или нуклонам в ядре»[326].

В заключение настоящего раздела необходимо сказать о большом значении для изучения микроструктуры вещества ускорителей заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер), используемых для получения частиц высоких энергий, с помощью которых удается проследить процессы, происходящие с элементарными частицами. Ускоряемые частицы движутся в вакуумной камере, а управление их движением производится чаще всего с помощью магнитного поля.

Астрономия и астрофизика

На рис. 46, вряд ли нуждающемся в пояснениях, схематически показана Солнечная система, одной из сравнительно малых планет которой является наша Земля. Размер (диаметр) Солнечной системы составляет около 10 млрд, км, в то время как средний диаметр Земли равен приблизительно 12,7 тыс. км. Земля вращается вокруг Солнца по близкой к круговой орбите со скоростью, немного меньшей 30 км/с, на среднем расстоянии от Солнца около 150 млн. км. Луна — спутник Земли, обращается вокруг Земли; расстояние между ними составляет приблизительно 384 тыс. км. Масса Земли (при средней плотности, равной 5518 кг/м³) составляет 5976 10 21 кг.

Под Вселенной (или Метагалактикой) в астрономии обычно понимается та часть мира, которая доступна наблюдению и исследованию. Во Вселенной существуют большие скопления звезд — галактики, в каждую из которых входит порядка 100–200 млрд, звезд. Солнечная система также входит в одну из галактик. В астрономии нашу Галактику (от греч. galaktikos — млечный) принято писать с большой буквы, а все прочие галактики — с малой буквы. Так называемый Млечный Путь, который хорошо виден на небе ночью в ясную погоду, как раз и представляет собой нашу Галактику. Для описания галактик наши земные меры длины, километр или миля, являются неудобными (по своей малости) и никогда не применяются. Гораздо более удобной мерой длины является световой год, т. е. расстояние, которое проходит свет в течение года. Учитывая, что свет за 1с проходит 300 тыс. км, трудно даже представить себе, какое это огромное расстояние (приблизительно 10 000 млрд. км).

Наша Галактика состоит примерно из 150 млрд, звезд (светящихся плазменных шаров), в число которых входит Солнце и в которых сосредоточена основная масса Галактики, галактических туманностей, которые составляют разреженные газы и частицы пыли, космических лучей (потока стабильных частиц высоких энергий), магнитных полей, излучения (фотонов). Форма нашей Галактики напоминает огромный диск (именно в этом диске сосредоточено большинство звезд), диаметр которого близок к 100 тыс. световых лет, а толщина — к 1500 световых лет. Надо заметить, что для земного наблюдателя Галактика выглядит не как огромный диск, а именно так, как смотрится Млечный Путь. Наиболее близкие к нашей Галактике другие звездные системы (галактики) — Магеллановы Облака и туманность в созвездии Андромеды — находятся на огромных расстоянии — соответственно 200 тыс. и 1800 тыс. световых лет. Общее число галактик в Метагалактике оценивается миллиардами.

Солнечная система находится далеко от ядра Галактики, на ее периферии, на расстоянии около 30 световых лет от центра Галактики. Возраст Солнечной системы оценивается приблизительно в 5 млрд. лет.

Рис. 46. Солнечная система.