Версия для печати

Уроки креационной науки
в старших классах средней школы

Пособие для учителей и учащихся

У Р О К  2
КРЕАЦИОННАЯ  АСТРОНОМИЯ

ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЕЗД

В учебнике астрономии для 11 класса [2] вводится понятие об эволюции звезд и звездных систем, а также всей вселенной, и показывается, как она предположительно протекает.

Считается, что обычно звезда рождается благодаря гравитационному сжатию рассеянной (диффузной) материи. Газопылевое облако, как предполагается, сжимается за срок от сотен тысяч до нескольких миллионов лет силами гравитации. Срок сжатия зависит от массы скопления. Сжимающаяся масса названа протозвездой, и главное ее отличие от обычной звезды состоит в том, что внутри ее температура еще не поднялась до десятков миллионов градусов, когда начинаются термоядерные реакции (превращение водорода в гелий и далее). Поэтому протозвезда не может еще излучать достаточное количество видимого света, но, естественно, имея довольно высокую температуру, должна излучать в радио- и инфракрасном диапазоне. Самое вероятное местонахождение протозвезд — среди газопылевых облаков. Наиболее хорошо изученный газопылевой комплекс нашей галактики находится в созвездии Ориона, он включает в себя туманность, более плотные газо-пылевые облака и другие объекты.

Сообщив эти сведения, автор школьного учебника обнадеживает читателя тем, что поиск протозвезд усиленно ведется во многих обсерваториях. Внимательный учащийся может и сам задать вопрос: значит, протозвезды на самом деле еще не найдены? — Действительно, среди астрономов долгое время не было единого мнения, можно ли какие-то фрагменты видимых газо-пылевых объектов (в том же созвездии Ориона) считать протозвездами, то есть явно гравитационно стягивающимися и разогревающимися сгустками материи. Да и теперь еще далеко не все специалисты согласны интерпретировать наблюдаемые объекты в качестве именно протозвезд.

Проблема состоит в том, что сжимающееся газопылевое облако может иметь недостаточную массу, чтобы гравитационное сжатие смогло бы нагреть недра протозвезды до температуры начала ядерного синтеза. Звезда так и не зажигается, оставаясь очень слабо различимым объектом. Такие "недозвезды" принято называть коричневыми карликами. Предполагается, что их довольно много во Вселенной, хотя, поскольку они почти не светят, то незаметны. Трудно заранее предсказать, станет ли данное конкретное облако протозвездой и настоящей звездой, или так и останется коричневым карликом.

Протозвезда по теории должна существовать до миллионов лет. Но вот непрерывные наблюдения той же туманности Ориона с 1947 по 1959 г показали, что буквально на глазах, за этот короткий срок возможно возникновение целого небольшого звездного скопления [21]. Наша галактика насчитывает миллион миллионов звезд, самых разных предполагаемых возрастов, а протозвезды среди них, если и встречаются, то весьма редко; вдобавок не всегда ясно, станут ли они настоящими звездами и за какой срок. Есть ли у нас после этого уверенность, что абсолютно все звезды рождаются только таким путем?

Каково же преимущество такой модели звездной эволюции? — Модель показывает, что звезды образуются сами собой, естественным течением событий на протяжении длительного времени. Проще сказать, модель удобна тем, что позволяет не рассматривать возникновение звезд, как специальное их сотворение, и тем самым не дает выхода за рамки существующих законов природы.

Впрочем, не все астрономы придерживаются гипотезы протозвезд. Школа академика Амбарцумяна, к примеру, полагает, что звезды образовались из некоего дозвездного вещества, но об этой теории в учебнике не упоминается и вообще популярностью у астрофизиков она не пользуется. Во всяком случае результаты наблюдений в принципе не запрещают нам предполагать и то, что звезды созданы примерно в нынешнем своем виде и не столь уж давно.

Однако таких гипотез физики не любят. Критерием верности теорий считается их универсальность и минимум исходных постулатов. Говоря об антропном принципе, мы уже отмечали эту чисто психологическую особенность ученых, отчасти подтверждаемую и опытом. Если теория звездной эволюции (лучше: звездного сгорания) позволяет в принципе просчитать все наблюдаемые фазы звезды, начиная от протозвезды, то, конечно, хочется ее держаться до тех пор, пока не появятся очень веские возражения против нее.

Но вернемся к предложенной модели звездной эволюции. Что ожидает протозвезду после "зажигания" и превращения в обычную звезду?

Сразу нужно оговориться, что в астрономии под словом "эволюция" принято понимать нечто совсем иное, чем в биологии. Это вовсе не прогрессивное развитие от простых форм к сложным, а совсем наоборот: это путь звезды к потуханию.

Указываются три возможных конечных стадии: или это просто потухшая звезда — белый карлик, за длительное время превращающийся в холодный сгусток звездного шлака; или нейтронная звезда, или "черная дыра". Здесь просто вещи не названы своими именами, но все три исхода представляют собою состояние смерти. В самом деле, потухшая звезда, в которой "сгорели" все легкие элементы, превратившись в средние (см. диаграмму ядерных потенциалов) — не имеет уже никаких собственных источников энергии. Образовавшееся в ней вещество находится в тепловом равновесии с окружающей средой. Никаких дальнейших перспектив развития у потухшей звезды не видится. Что же касается нейтронной звезды или "черной дыры", то в рамках известных законов природы для них также нет перспектив развития. Некорректно вообще говорить о тепловой энергии черных дыр, поскольку в них нет вещества в обычном понимании, ни его теплового движения. Вся дыра представляет собою одно сжатое гравитацией гигантское ядро. Никакой направленной энергии, никакой упорядоченной структуры здесь не найти.

Такое состояние можно назвать не тепловою, а гравитационною смертью, но суть дела от этого не меняется — в любом случае мы можем видеть только деградацию звезды, именуемую в астрономии эволюцией. Но эволюция (в биологическом или философском понимании) предполагает не какое-то изменение вообще, а именно восходящее развитие. Дрова в печке не претерпевают эволюции, хотя и проходят какие-то стадии: от серого к красному и далее к черному. Подобно тому и в эволюции звезд. Источники термоядерного горючего исчерпаемы, и выгорание необратимо превращается в тепло, излучаемое в окружающую среду. Других источников полезной энергии не известно. Ничего обнадеживающего для сторонников прогресса мы здесь не найдем.

ТЯЖЕЛЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ВОЗНИКНОВЕНИЕ

Непонятным остается и вопрос о происхождении тяжелых элементов в открытом космосе. Чтобы понимать, о чем идет речь, необходимо учесть, что в астрономии тяжелыми элементами называются все, кроме водорода и гелия — тех элементов, с которых начинается зажигание протозвезды. При таком понимании терминов вполне справедливо утверждение, приводимое и в школьном учебнике, что взрывы сверхновых обогащают межзвездное пространство тяжелыми элементами. Действительно, как мы рассмотрели выше, при синтезе элементов первой половины периодической системы (до окрестности железа) энергия выделяется. Реакции термоядерного синтеза для этих элементов энергетически выгодны, они действительно идут, хотя и через довольно сложные стадии, и в спектрах больших и горячих звезд бывают заметны линии этих элементов: углерода, азота, кислорода, неона, кремния и прочие. В недрах звезд-гигантов при огромных температурах и давлениях могут синтезироваться и элементы группы железа и даже более тяжелые.

Слишком массивные звезды неустойчивы, и иногда они взрываются и сбрасывают свою оболочку (новые и сверхновые звезды). В этой разлетающейся оболочке вполне могут быть все те "астрономически-тяжелые" элементы, которые в ней и синтезировались. Этими "тяжелыми", то есть довольно легкими, "дожелезными" элементами обогащается межзвездное пространство. Но как туда попадут элементы, для синтеза которых нужны очень высокие начальные температуры, достижимые только в ядрах таких звезд при сильном сжатии? На это дается такой ответ: сильный поток нейтронов в разлетающейся оболочке сверхновой позволяет более легким ядрам захватывать их и превращаться в более тяжелые, "зажелезные" ядра. Есть и данные наблюдений, показывающие, что такие элементы, действительно, могут порождаться сверхновыми и присутствуют в их остатках. Но будем учитывать, что процесс такого образования должен быть обратимым, ведь даже если тяжелые элементы окажутся в разлетающейся взрывающейся оболочке, то им энергетически выгоднее при этом распасться вновь до уровня железа или даже на еще более легкие элементы. Встретить "зажелезные" элементы в продуктах выброса сверхновой — это также маловероятно, как найти в эпицентре атомного взрыва неизрасходованный уран. То и другое возможно, речь идет о том, что вероятность такого образования тяжелых элементов и их сохранения в процессе взрыва сверхновой - мала.

Однако земная кора содержит, можно сказать, всю таблицу Менделеева, со множеством нестабильных радиоактивных изотопов, а в космической пыли много никеля — близкого к железу элемента. Откуда взялись такие количества и такие ассортименты элементов? Вряд ли взрыв какой-то сверхновой мог породить или просто даже сохранить их.

Да и среди относительно тяжелых элементов не все могут быть получены в существующих моделях ядерного синтеза. В частности, все предполагаемые цепочки превращений проходят "мимо" фтора — элемента необходимого для жизни. Сверхновая не может выбросить в пространство фтор. Для его синтеза смоделированы совершенно экзотические условия. Фтор должен образовываться на поверхности белого карлика, входящего в двойную систему со звездой гигантом, с которой на этот карлик перетекает вещество. Совершенно непонятно, как оттуда фтор может попасть в межзвездное пространство и войти в состав каких-то планет. [29]

То же самое, кстати, касается и химических соединений: случайно возникшие более сложные и энергетически невыгодные, менее устойчивые, молекулы тут же разлагаются обратным ходом реакции, так что для направленного синтеза продукты такой реакции необходимо быстро выводить из реактора. Впрочем подробнее о химических соединениях будет сказано ниже. Ясно, что взрывающаяся оболочка сверхновой — это малоподходящий холодильный сепаратор для сохранения случайно возникших энергетически неустойчивых ядер, стабильных лишь при низких температурах и при отсутствии потока бомбардирующих частиц, который мы должны наблюдать при взрыве звезды.

Итак, происхождение тяжелых элементов (не в астрономическом, а в земном понимании слова) в наблюдаемом на земле ассортименте остается еще не решенной загадкой. Хотя в целом теория эволюции звезды, прослеживающая ее жизнь от рождения до смерти, считается довольно цельной и подтверждающейся наблюдениями. Подтверждения состоят в том, что мы видим звезды на самых разных этапах их жизни и можем заметить кратковременные переходы от одних стадий к другим (типа взрывов сверхновых). Очень естественно отсюда заключить, что практически любая звезда в своей жизни прошла все предшествующие этапы и пройдет все последующие, которые предсказывает ей расчет в соответствии с ее массой. На это должны уйти миллиарды лет. И все же это заключение не является ни прямым следствием наблюдения (мы не наблюдали полной жизни ни одной звезды от рождения и до смерти), ни логическим выводом теории, пока не доказано, что другой путь возникновения для звезды невозможен. (Ведь если он невозможен по нашей теории, это не значит, что он невозможен вообще). Весьма вероятно, что звезды действительно развиваются по предсказанным и наблюдаемым стезям своим, но точно ли, все они отсчитывали свой путь от протозвезды, от нуля? На этот вопрос теория сама по себе не отвечает.

Чтобы решить вопрос происхождения, необходимо перейти к рассмотрению Вселенной в целом.

БЕСКОНЕЧНАЯ ВСЕЛЕННАЯ

В наше время общеизвестной стала теория Большого взрыва, породившего Вселенную. И мы как-то легко забыли, что еще совсем недавно и школьникам, и студентам внушалось, что все такого рода теории, полагающие начало Вселенной в пространстве и во времени — это сплошная " поповщина" и мракобесие.

До недавнего времени (уже долгое время спустя после создания теории расширяющейся Вселенной) у учащихся старались поддерживать мнение, будто наш видимый материальный мир является безграничным в пространстве и бесконечным во времени. Никто теперь не берется доказывать это, потому что гораздо легче доказать противоположное мнение, но такой примитивно-бытовой взгляд на мир до сих пор сохраняется у многих по умолчанию или по недостатку кругозора. Пришлось, правда, скрепя сердце, признать и даже отразить в учебниках, что большинство ученых в последние десятилетия склоняются к тому, что Вселенная расширяется, а потому конечна в пространстве, просто этому постарались найти также чисто материалистическое объяснение. И уж во всяком случае ограничить Вселенную во времени, особенно со стороны будущего, по-прежнему считается недопустимым. Самый большой компромисс со стороны материалистического мировоззрения — это отказаться от линии времени, неограниченной ни в прошлом, ни в будущем, и согласиться на луч времени, имеющий начало, но не имеющий конца.

Но мы помним, что еще недавно даже самомалейшее покушение на догму безграничности Вселенной строго преследовалось бдительными стражами марксистской идеологии. Вот что писали они в свое время: "Те, кто понимает как следует теорию Эйнштейна, стоят за конечность Вселенной, чему очень обрадовались попы. Бесконечность Вселенной для попов и для господа бога — нож острый" (А. К. Тимирязев). "Как в экономике и политике, так и в науке, в естествознании мы противопоставим "расширяющейся Вселенной" обанкротившегося капитала устойчивую твердь марксистско-ленинско-сталинского разума, воли и труда". (Э. Кольман). "Выполняя гениальные указания вождя партии и народа, советская астрономия в области современной космологии стремится проделать в кратчайший срок исторически необходимую работу по... ликвидации реакционно-буржуазной теории конечной Вселенной" (Эйгенсон, все цитаты по [23]).

Впрочем, в наше время бесконечность Вселенной оказалась довольно тупым ножиком и в науке больше всерьез не рассматривается. Приведенные цитаты из советских агитационных журналов наглядно показывают, что идеи бесконечной в пространстве и времени Вселенной и ее прогрессивного восходящего саморазвития отражали довольно определенный идеологический заказ, который к нашему времени уже отменен. Но по-прежнему твердо стоит нежелание человека, в том числе и ученого, смириться с библейской идеей о том, что время не есть прямая, и даже не луч, а отрезок, притом отрезок довольно краткий. Потому признание пространственной конечности Вселенной не вызвало крушения теории эволюции.

Следующая страница (2/4)