2 декабря 2018
Что на самом деле означает знаменитая формула Эйнштейна?
Уравнение E=mc² мелькает везде: от кепок до наклеек на бамперах. В 2008 году Мэрайя Кэри даже назвала так свой альбом. Но что, в сущности, означает знаменитое уравнение относительности, выведенное Альбертом Эйнштейном? Для начала, E — это энергия, M — это масса, измерение количества вещества. Энергия и материя взаимозаменяемы. Кроме того, важно помнить, что во Вселенной есть установленное количество энергии и материи. Энергия постоянно перетекает в материю и обратно. Ничего не исчезает бесследно. Теперь поговорим о c². Это часть уравнения, которая обозначает скорость света в квадрате. Получается, что энергия равна количеству массы, умноженной на скорость света в квадрате.
Почему нам нужно умножать материю на скорость света, чтобы получить энергию? Причина в том, что энергия, будь это световые волны или радиация, движется со скоростью света. Это 300 000 километров в секунду. Когда мы разбиваем атомы в ядерном реакторе или атомной бомбе, энергия вырывается со скоростью света.
Но почему скорость света в квадрате? Причина в том, что кинетическая энергия или энергия движения пропорциональна массе. Когда вы ускоряете объект, кинетическая энергия увеличивается на сумму скорости в квадрате. Вот отличный пример, с которым сталкивается любой водитель: если вы увеличите скорость в два раза, тормозной путь будет в четыре раза дольше, потому что тормозной путь равен квадрату скорости.
Скорость света в квадрате — колоссальное число, демонстрирующее, какое огромное количество энергии есть даже в небольшом количестве вещества. Возьмем 1 грамм воды — если вся масса конвертируется в чистую энергию по формуле E=mc², выйдет 20 000 тонн в тротиловом эквиваленте. Вот почему небольшой кусочек урана или плутония может произвести суровый атомный взрыв.
Уравнение Эйнштейна открыло двери для многочисленных технологических достижений в разных сферах, от ядерной энергетики и ядерной медицины до «одомашнивания солнца». NASA планирует оснастить небольшим термоядерным реактором каждый дом и автомобиль, только основан он будет не на энергии распада, а на энергии синтеза. Дело очень непростое, но только подумайте: небольшое количество вещества может обеспечить вас энергией до конца ваших дней. Эйнштейн был весьма незаурядным физиком, и многие склонны искать причину его гениальности в мозге.
Тихоходки или водяной медведь – одни из самых выносливых существ на нашей планете. Они выживают до десяти лет без воды, способны выжить при -271°C в жидком гелии и при +100°C в кипятке, выдерживают в 1000 раз большую дозу радиации, чем человек, и даже уже побывали в открытом космосе!
Водохранилище Ледибауэр, Великобритания
Это живописное водохранилище приобрело свою известность благодаря находящемуся в нем воронкообразному водосливу, самому большому в мире такой формы.
В периоды полноводья излишки воды в Ледибауэр сливаются в громадный ступенчатый бетонный колодец диаметром 24 м, по форме напоминающий перевернутый колокол, а затем по трубам попадают в русло реки. Именно в это время, когда вода полностью скрывает края бетонного колодца, такой водоворот смотрится наиболее зрелищно. Когда уровень воды в Ледибауэр в норме, водослив выглядит как огромная воронка со ступенями по стенам, ведущими как будто в бездну, в самое нутро Земли.
А вы знаете, как был изобретен фруктовый лёд?
Как-то раз в 1905 году одиннадцатилетний Фрэнк Ипперсон оставил на заднем дворе стакан с содовой и деревянной ложкой. Проснувшись утром, он обнаружил, что вода в стакане замерзла — ночью температура опустилась ниже нуля. Потянув за ложку, он вытащил ледышку и съел её. Открытие не прошло даром: предприимчивый мальчик стал изготавливать и продавать фруктовый лед в парках и возле кинотеатров, а спустя 20 лет запатентовал и наладил его производство.
Кстати, в 20–30-е годы в США это мороженое выпускалось с двумя палочками, чтобы им можно было с кем-нибудь поделиться.
Почему наша планета не всегда будет оставаться такой?
Планета Земля находится в вечном состоянии изменений. Можно быть уверенными, что, из-за человеческой деятельности или солнечных нарушений, будущее Земли будет более чем интересным – и не лишённым определённой доли хаоса. Следующий список представляет 10 крупнейших событий, которые пророчат Земле в ближайший миллиард лет.
10) Новый Океан
~10 Миллионов Лет
Одно из самых жарких мест на Земле, Афарская котловина, расположенная между Эфиопией и Эритреей, находится в среднем на 100 метров ниже уровня моря. Из-за каких-то 20 км между земной поверхностью и кипящей магмой, это место понемногу утончается во время движения тектонических плит. Котловину, полную вулканов, гейзеров, землетрясений и даже горячей токсичной воды, сложно назвать курортом; но через 10 миллионов лет, когда вся геологическая активность затихнет, оставив только высушенную котловину, она, наконец, заполнится водой и образует новый океан – идеальное место для летнего катания на гидроциклах.
9) Большое Падение
~100 Миллионов Лет
Вспоминая о насыщенной земной истории и довольно большом количестве камней, которые беспорядочно движутся по космосу, мечтая устроить вендетту планетам, учёные предсказывают, что в следующие 100 миллионов лет Землю ждёт ещё одно падение метеорита, сравнимое с вызвавшим Мел-палеогеновое вымирание 65 миллионов лет назад. Конечно же, это плохие новости для всего живого на планете Земля. Хотя не возникает сомнений, что некоторые виды выживут, удар, скорее всего, будет означать конец эпохи млекопитающих — нынешней кайнозойской эры – и объявит появление новой эры сложных форм жизни. Кто знает, какой вид будет процветать на новой, очищенной Земле? Возможно, однажды мы разделим вселенную с разумными беспозвоночными или земноводными. Однако сейчас только наше воображение остаётся границей того, что может произойти.
8) Пангея Ультима
~250 Миллионов Лет
За следующие 50 миллионов лет Африка, которая постепенно сдвигается к северу в последние 40 миллионов лет, наконец, объединится с юго-восточной Европой. Это движение через 100 миллионов лет «расплющит» Средиземное море и, к ликованию мировых скалолазов, «выдавит» целую горную цепь на несколько тысяч миль. Австралия и Антарктида тоже захотят стать частью нового суперконтинента, и продолжат своё движения на север для слияния с Азией. Пока всё это будет происходить, Америка продолжит двигаться на запад, отдаляясь от Европы и Африки и приближаясь к Азии.
Что будет дальше, остаётся загадкой. Считается, что Атлантический океан расширится, а на западной границе образуется зона разлома, которая «втянет» Атлантический океан в Землю. Это резко изменит направление движения Америки, и в итоге она «причалит» к восточной стороне Евразийского суперконтинента примерно через 250 миллионов лет. Если этого не произойдём, следует ожидать продолжения движения Америки к западу до её слияния с Азией. В любом случае, мы можем ожидать создания нового гиперконтинента: Пангеи Ультимы – через 500 миллионов лет после распада Пангеи. После этого она, вероятно, распадётся вновь и начнёт новый цикл плавания и слияния.
7) Всплеск Гамма-лучей
~600 Миллионов Лет
Как будто падения метеорита каждую пару сотен миллионов лет недостаточно, Земле также предстоит столкнуться с невероятно редким выбросом гамма-лучей – чрезвычайно мощными потоками радиации, обычно излучаемыми сверхновой. Хотя мы каждый день подвергаемся выбросу гамма-лучей, поток, образуемый в ближайшей системе – на расстоянии до 6500 световых лет – имеет возможность разрушить всё, стоящее на его пути.
Выбросив больше энергии, чем Солнце произведёт за всё время своего существования, за минуты или даже секунды, выброс гамма-лучей может спокойно уничтожить большую часть озонового слоя Земли, что приведёт к резкому изменению земного климата и огромному экологическому ущербу, включая массовые вымирания. Считается, что именно выброс гамма-лучей спровоцировал второе по масштабности вымирание в истории: Ордовикско-силурийское вымирание, произошедшее 450 миллионов лет назад, которое уничтожило 60% всех живых организмов. Как это всегда бывает с астрономией, сложно предугадать точное время, когда произойдёт нежелательная цепь событий, ведущих к направленному на Землю потоку гамма-лучей, однако в общем определяют время от 0,5 до 2 миллиардов лет с настоящего времени. Но это может случиться и раньше, через миллион лет, если вдруг угроза звезд Эта Киля осуществится.
6.) Необитаемая
~1,5 Миллиардов Лет
По мере того, как Солнце, постепенно увеличиваясь в размерах, становится всё жарче, Земля приближается к тому моменту, когда она окажется слишком близко к палящему Солнцу и выйдет из пригодной для обитания зоны. К этому моменту вымрут все, кроме наиболее приспосабливаемых видов на Земле. Океан высохнут, оставив только пустыни обожжённой почвы. Пройдёт время, и температура поднимется ещё выше, и Земля может стать подобной Венере, дойдя до температуры кипения многих токсичных металлов и превратившись в ядовитую пустошь. Оставшимся представителям человеческого рода придётся к этому времени оставить родную планету, чтобы выжить. К счастью, на этот момент Марс окажется в пригодной для обитания зоне, и сможет предоставить временное пристанище для оставшихся людей.
5) Исчезновение Магнитного Поля
~2,5 Миллиарда Лет
Некоторые, взяв за основу нынешние представления о земном ядре, считают, что через 2,5 миллиарда лет внешнее ядро Земли перестанет быть жидким и замёрзнет. По мере того, как ядро будет остывать, магнитное поле Земли начнёт понемногу слабеть, пока не исчезнет совсем. Когда же не будет защищающего от солнечного ветра магнитного поля, Земля постепенно избавится и от более лёгких составляющих – таких, как озон – пока она не изменится совершенно. Тогда пустынная Земля с атмосферой, подобно атмосфере Венеры, почувствует всю мощь солнечной радиации – что сделает и так необитаемую планету ещё более опасной.
4) Гибель Внутренней Солнечной Системы
~3,5 Миллиарда Лет
Примерно через три миллиарда лет существует небольшой, но значительный шанс, что орбита Меркурия удлинится настолько, что пересечётся с орбитой Венеры. Хотя мы не можем точно предугадать, что произойдёт, но в самом лучшем случае Меркурий будет просто поглощён Солнцем или столкнётся со своей старшей сестрой Венерой. А что же будет в худшем случае? Что ж, Земля столкнётся с любой из других твёрдых крупных планет, орбиты которых будут изменены под воздействием перемещений Меркурия. Если же внутренняя Солнечная система каким-либо образом останется целой и невредимой, через пять миллиардов лет орбита Марса пересечётся с орбитой Земли, создавая новый рецепт катастрофы.
3) Новое Ночное Небо
~4 Миллиарда Лет
Пройдут года, и живые существа на Земле смогут насладиться тем, как галактика Андромеды будет постепенно увеличиваться на нашем ночном небе. Это будет по-настоящему восхитительный вид – полное величие идеально спиральной галактики, сияющей в небесах, но и это не продлится вечно. Через какое-то время она начнёт сильно деформироваться, сливаясь с Млечным путём и превращая вечно неизменную сцену созвездий в полнейший хаос. Хотя прямое столкновение небесных тел вряд ли произойдёт, существует небольшой шанс, что наша Солнечная система может быть выброшена на просторы Вселенной. В любом случае, наше звёздное небо наполнится, хотя бы временно, триллионами новых звёзд.
2) Пылевое кольцо
~5 Миллиардов Лет
Луна постепенно отдаляется на 4 см в год, однако, учитывая, что Солнце перейдёт в стадию красного карлика, такое движение совершенно прекратится. Дополнительной силы, направленной на Луну нашей разбухшей звездой, будет достаточно, чтобы заставить её броситься обратно к Земле. Когда же Луна достигнет предела Роша, она начнёт дробиться, поскольку приливные силы превысят гравитационную силу, сохраняющую целостность спутника. Вероятно, что после этого осколки образуют кольцо вокруг Земли, добавляя приятный силуэт на небе, пока они не упадут обратно на Землю после многих миллионов лет.
Если это не произойдёт, существуют и другие способы, которыми Луна может вернуться обратно к своей «матери». Если Земля и Луна продолжат существовать в нынешней форме, с неизменными орбитами, тогда через 50 миллиардов лет Луна произведёт приливной захват Земли. Вскоре после этого орбитальная высота начнёт разрушаться, в то время как скорость вращения Земли резко возрастёт. Это процесс будет продолжаться до тех пор, пока Луна не достигнет предела Роша и не разрушится, образуя пылевое кольцо вокруг Земли.
1) Разрушение
Неизвестно
Вероятность того, что Земля будет разрушена в следующие пару миллиардов лет довольно высока. Холодные челюсти ненасытных планет или душащие объятия умирающего Солнца сделают своё дело. И это наверняка станет печальным моментом в существовании человечества – будет ли оно помнить о своей родной планете после всего? Но давайте хотя бы надеяться, что Земле не придётся страдать от ужасной судьбы дрейфующей по холодным просторам космоса одинокой планеты, которая была выброшена своей родной системой. Даже тогда, учитывая, что чёрные дыры исчезнут через додецилион (1039) лет, остаётся мало надежды на её существование.
