Журнал «Вокруг Света» №11 за 2005 год (2782)

Именно в результате первичного нуклеосинтеза (температура около миллиарда Кельвин) появляется стабильный гелий. Ядерные реакции могли бы и дальше постепенно увеличивать массы ядер, но «утяжеление» ядер со временем прекращается по нескольким причинам. Во-первых, в результате расширения пространства расстояние между частицами возрастает и вероятность их столкновения уменьшается. Во-вторых, вследствие того же расширения энергия ядерных частиц становится недостаточной для их слияния.

Скорость расширения Вселенной — серьезный фактор, влияющий не только на содержание химических элементов в нашем Мире. Вселенная должна расширяться не слишком быстро, чтобы успели образоваться галактики, но и не очень медленно, чтобы не допустить чересчур высокой средней плотности вещества в ней — тогда останутся одни черные дыры.

Случайная закономерность

Как бы вы отнеслись к человеку, пытающемуся вычислить из неких первоначальных соображений массу нашей планеты Земля? Наверное, вы бы попытались объяснить ему, что планет много, что масса каждой образуется в результате множества случайных факторов, что в принципе такой теории не существует, просто есть много планет с разным климатом, а человечество реализовалось на одной из них, благоприятной. Но где гарантия, что, например, с массой электрона ситуация не аналогична? Возможно, вселенных много, в каждой из них — своя масса электрона и свои разумные существа. Эта любопытная идея давно обсуждается учеными. Где эти вселенные расположены, почему у них разные свойства, можно ли достичь их в будущем — вот неполный перечень вопросов к сторонникам подобной идеи. Кроме того, если «все возможно», то зачем изучать конкретную вселенную? Не будем ли мы в таком случае напоминать червячков, живущих на одном из яблок и с увлечением обсуждающих генезис, цвет, топологию и размеры яблока-вселенной?

Звездные фабрики

Поскольку для жизни белковых существ нужны углерод и другие тяжелые элементы, а в результате первичного нуклеосинтеза (в молодой и горячей Вселенной) образуются ядра не тяжелее гелия, необходимы другие способы их синтеза. Чтобы появились планеты с живыми организмами, Вселенная должна охлаждаться, но при низких температурах ядерные реакции прекращаются и тяжелые элементы не синтезируются. Для появления тяжелых элементов нужны звезды, которые нагревают небольшую область пространства Вселенной и выполняют сразу две важнейшие функции: все ядра, более сложные, чем гелий, образуются в результате реакций внутри звезд, и эти же ядерные реакции дают тепло для звезд, обогревающих и освещающих живые существа на планетах. Причем долгая жизнь звезд, исчисляемая миллиардами лет, возможна благодаря тому, что первая реакция, превращающая два протона в ядро дейтерия, позитрон и нейтрино, в цепочке ядерных преобразований водорода в гелий происходит очень редко. В условиях Солнца время этой реакции — 6 миллиардов лет. Однако протонов в недрах Солнца очень много (примерно 1057 частиц), и тепловая мощность нашего светила в итоге составляет 3,88х1026 Вт.

Итак, внутризвездный нуклеосинтез запущен, и наработка строительного материала для живых существ идет полным ходом. Но возникает другая проблема. После того как горючее в звездной ядерной «печке» будет исчерпано, тяжелые ядра, рождающиеся внутри звезд, там и останутся. А внутри звезд, пусть и остывающих, трудно найти условия для появления разумных существ.

Известно, что массивные звезды живут не очень долго и взрываются в конце своего жизненного цикла. Образовавшиеся в звездах углерод и другие тяжелые элементы попадают в окружающий космос вместе с несгоревшим водородом. Но если звезды исчезнут, то кто будет обогревать разумных существ? В этом случае необходимы условия для образования новых звезд в дальнейшем — непрерывное умирание старых и рождение новых звезд. Произведя все химические элементы таблицы Менделеева из водорода и гелия — 92 сорта ядер, звезды взрываются, и в окружающее пространство попадает вещество, необходимое для формирования планет и новых звезд. Из возникших после взрывов газовых облаков образуется поколение звезд, готовое согревать своим теплом зарождающуюся жизнь. Причем это уже не только одинокие светила, но и окруженные планетами звезды. Первые звезды состояли из протонов и альфачастиц (ядра атомов водорода и гелия), а звезды следующих поколений уже обогащены тяжелыми элементами.

Таким образом, создание Вселенной, содержащей планеты и звезды, даже без разумных существ, — невероятно сложный процесс. Мы об этом не задумываемся в повседневной жизни, но, оказывается, все предметы, окружающие нас, да и мы сами, состоят из элементов, миллиарды лет назад родившихся в недрах звезд.

Уровень специального назначения