Рекорды природы | ТМ 1939-01

Я. ПЕРЕЛЬМАН, Рисунки А. КАТКОВСКОГО

Нередко приходится слышать такие вопросы: «Что больше всего?», «Что дальше всего?», «Что быстрее всего?» и т. п. Такого рода вопросы рассматривают иной раз, как шуточные загадки. Но часто подобные вопросы порождаются естественной любознательностью, и тогда ожидают на них серьезного ответа. Мы подойдем к этим вопросам именно с такой стороны и приведем те ответы, которые дает на них современная наука.

1. Что меньше всего?	2. Что больше всего?	3. Что тяжелее всего?
4. Что быстрее всего?	5. Что дальше всего?	6. Что горячее всего?
	7. Что холоднее всего?

Вопросы приведены здесь в той форме, в какой их обычно задают. Излагая ответы, понадобится эти вопросы ради ясности уточнить.

Что меньше всего?

С тех пор, как была доказана реальность молекул и атомов, стало ясно, что наименьшие тела природы надо искать не под микроскопом, а в невидимом мире атомов. Но и атомы — еще не самые малые тела: они состоят из еще меньших частиц, которым столь же просторно внутри атома, как планетам в солнечной системе. Самая маленькая из достоверно известных частиц — это центральное ядро (протон) атома водорода. Диаметр протона оценивается примерно в \(\frac1{1000000000000000}\) мм.

Представить себе столь малую величину наше воображение так же бессильно, как и представить огромные размеры звезд. Следующее сравнение несколько облегчает эту работу воображения. Предположим, что все вещи, окружающие нас на Земле, увеличены по своим линейным размерам в миллиард (1000000000) раз. Мухи достигали бы тогда размеров земного шара; верхушка Эйфелевой башни была бы от нас вдвое дальше Солнца; сам человек был бы такого роста, что орбита Луны доходила бы ему только до колен... Но и при таком чудовищном увеличении протоны были бы все же так малы, что их нельзя было бы разглядеть даже в самые сильные микроскопы; потребовалось бы увеличение еще в миллион раз. чтобы сделать их едва различимыми точками.

Если бы все окружающие нас предметы увеличились по своим линейным размерам в миллиард раз, то... муха была бы величиной с земной шар... верхушка Эйфелевой башни была бы от Земли вдвое дальше, чем Солнце... человек имел бы такой рост, что орбита Луны доходила бы ему до колен...

Что больше всего?

Всего больше, разумеется, вселенная в целом; она бесконечна и содержит в себе все звезды, солнца и планеты. Но обычно, спрашивая о том, что больше всего, желают знать, какое из тел вселенной, нам известных, имеет наибольшие размеры.

Вселенная — не тело, а собрание тел: называть вселенную телом так же непоследовательно, как именовать телом отряд бойцов, лес, флот, стаю птиц. Какое же отдельное тело имеет наибольшую величину?

В нашей солнечной системе наибольшие размеры имеет центральное светило — Солнце: его диаметр в 110 раз больше диаметра земного шара. Воображение бессильно представить себе подобные размеры. В нашем представлении огромной величиной является 1 куб. км. Если бы можно было построить здание такой кубатуры, то в нем свободно могло бы собраться... все человечество, от мала до велика. Земной шар заключает в себе более одного миллиарда подобных объемов. Каково же по объему Солнце? Оно содержит 1300 тыс. объемов земного шара.

Объем этого фантастического здания — 1 куб. км. В нем свободно могло бы собраться... все человечество. А земной шар содержит более миллиарда подобных объемов.

Но в звездной вселенной существуют солнца, по сравнению с которыми даже наше исполинское Солнце является карликом. До недавнего времени самым большим солнцем, известным нам во вселенной, считался Антарес, главная звезда созвездия Скорпиона. Диаметр этой звезды больше диаметра нашего Солнца в 330 раз! Однако теперь астрономами открыты звезды гораздо больших размеров. Одна из них находится в созвездии Цефея (она обозначается буквами VV₁) и имеет диаметр, в 2400 раз превышающий диаметр Солнца. Другой звездный великан, находящийся в созвездии Возничего (и обозначаемый греческой буквой \(\varepsilon\) — эпсилон), больше Солнца по диаметру в 2700 раз.

Мы сейчас сопоставляем диаметры, но гораздо поразительнее сравнение объемов. Вторая из указанных звезд превосходит Солнце по объему в 20000 млн. раз! Если бы наше Солнце имело такие размеры, оно простиралось бы далее Урана: в пылающих недрах дневного светила оказались бы тогда орбиты всех планет, кроме двух самых отдаленных — Нептуна и Плутона.

Таковы величайшие тела вселенной, какие известны науке наших дней.

Что тяжелее всего?

Прежде всего внесем ясность в вопрос. Будем спрашивать, какое из веществ, известных науке, больше всего весит. Или — еще точнее: какое вещество отличается наибольшей плотностью?

Если бы наш кругозор ограничивался только земной природой, мы ответили бы, что самые плотные вещества — это металлы осмий, иридий, платина: 1 куб. см их весит 22 г. Но в глубинах мироздания существуют вещества, уплотненные до гораздо большей степени. Таковы, например, вещества, из которых состоят звезды, называемые «белыми карликами». Эти звезды не велики по объему, но зато в своих малых объемах они заключают огромную массу. Плотность их веществ неимоверна и далеко превышает плотность самых плотных металлов на Земле.

В разных уголках вселенной открыто в последние годы несколько таких замечательных звезд. До недавнего времени самой плотной материей вселенной считалось вещество так называемой звезды Ван-Манена, «белого карлика», в созвездии Рыб. Размеры этой звезды весьма скромны — они не превышают размеров земного шара. Но в небольшом ее объеме сосредоточена столь огромная масса, что 1 куб. см вещества этой звезды весил бы на Земле 400 кг. Мельчайшая дробинка из вещества этой звезды весила бы на Земле 400 г. На самой же звезде дробинка весила бы гораздо больше — 30 т. Однако это зависит уж от плотности вещества, а от огромной величины силы тяжести на поверхности звезды Ван-Манена.

Не успели ученые освоиться с столь изумительным открытием, как последовало еще более ошеломляющее. Недавно открыта звезда, состоящая из вещества, 1 куб. см которого весит 36 т! Наперсток, наполненный этим веществом, пришлось бы перевозить на двух железнодорожных платформах...

Теоретически мыслимо еще большее уплотнение вещества — примерно до 10 млн. т в 1 куб. см. Вполне возможно поэтому, что дальнейшие успехи астрономии принесут нам новые поражающие известия о подобных сверхплотных веществах; согласно изысканиям советских астрономов Амбарцумяна и Шайна, «белые карлики» звездной вселенной должны быть довольно многочисленны.

Что быстрее всего?

Быстрее всего бегут световые волны, а также и волны радио, которые представляют собою не что иное, как очень длинные световые волны. В безвоздушном пространстве и те и другие пробегают в секунду 300 тыс. км. Заметим для сравнения, что наш земной шар в течение одной секунды перемещается по своей орбите «всего» на 30 км; самая сильная сверхдальнобойная пушка выбрасывает снаряд со скоростью «только» 2 км в секунду; звук в воздухе распространяется со скоростью около ¹/₈ км в секунду, т. е. в миллион раз медленнее света. Самолет, обладающий скоростью света, мог бы в течение секунды облететь 8 раз земной шар по экватору.

Фантастический самолет, обладающий скоростью света, облетел бы земной шар за ¹/₈ секунды.

Рекорд скорости — окончательный и не может быть превзойден. Современная наука рассматривает скорость света как предел скорости движения в природе. Никакое тело не может двигаться быстрее света.

Что дальше всего?

Как далеко проникает в бескрайные глубины мироздания глаз человека, вооруженный сильнейшим телескопом? Самые далекие небесные предметы, еще различаемые в телескоп, — это скопления звезд, расположенные от нас на расстоянии 250 млн. «световых лет».

Поясним как велика мера длины, называемая «световым годом». Под этими словами разумеют путь, пробегаемый в мировом пространстве лучом света в течение целого года. В году больше 30 млн. секунд. А ведь каждую секунду свет пробегает в пустоте 300 тыс. км. Световой год, следовательно, равен почти 9000 млрд. км. Умножив это число на 250 млн., мы оценим в километрах расстояние, которое отделяет нас от самых отдаленных звездных скоплений вселенной, еще улавливаемых телескопом.

Самый сильный телескоп в мире позволяет видеть скопления звезд, находящиеся от Земли на расстоянии 250 млн. световых лет. В километрах это расстояние выразится 22-значным числом.

Так глубоко позволяет заглянуть в мироздание только сильнейший из существующих телескопов- именно тот, который установлен в обсерватории на горе Вильсон, в Калифорнии. Этот зеркальный телескоп сосредотачивает света в 100 тыс. раз больше, чем невооруженный человеческий глаз. Диаметр трубы телескопа равен 2,5 м. Но замечательный инструмент этот вскоре будет превзойден другим гигантским телескопом. В Америке заканчивается постройка отражательного телескопа с отверстием вдвое большего диаметра; 5-метровое вогнутое зеркало для него (самая существенная часть телескопа) уже отлито. Новый телескоп будет установлен также в Калифорнии, на высоте около 2 км. Он будет увеличивать в 10 тыс. раз и отодвинет границы видимой вселенной втрое против прежнего: примерно до 800 млн. световых лет. Но и это будет только временным рекордом дальности: границы видимого мира определяются мощью телескопов и будут уходить все дальше с новыми успехами оптической техники.

Что горячее всего?

В поисках самой высокой температуры мы, естественно, обращаемся к Солнцу. И действительно, здесь мы имеем самый горячий источник тепла — однако не на поверхности светила, а в его глубоких недрах. На поверхности же Солнца температура равна примерно 6000°, которую никак нельзя считать рекордной. Наша земная техника может искусственно создать больший жар. Поистине рекордной является температура недр Солнца и многих звезд, оцениваемая астрономами в 50000000°. О том, что такое жар в 50000000°, можно до некоторой степени судить по следующему примеру, приведенному астрономом Джинсом: если бы такая температура поддерживалась в булавочной головке, то все живое на расстоянии 1500 км было бы уничтожено. «Как это ни покажется невероятным, — пишет упомянутый астроном, — только для того, чтобы поддерживать эту булавочную головку при такой температуре, т. е. для того, чтобы пополнять энергию, которую она теряет излучением с ее поверхности, потребовалась бы вся энергия, вырабатываемая фантастической машиной в 3 тысячи биллионов лошадиных сил (3000000000000000 л. с.)».

Что холоднее всего?

Ответ на этот вопрос мы найдем не в глубинах мироздания, а на поверхности земного шара. Самым холодным веществом природы являются те небольшие порции сгущенного гелия, которые добываются в холодильной лаборатории голландского города Лейдена. Их температура около —273°. Более холодного места нет и не может быть нигде в мире. Если бы возможно было поместить термометр в межзвездном пространстве вселенной, он показал бы там температуру на несколько градусов выше, чем —273°, так как был бы согрет лучами многочисленных, хотя и весьма удаленных от него звезд.

Из физики известно, что так называемый абсолютный нуль температуры, ниже которого она опускаться не может, это —273,1°С. Ожидать сколько-нибудь заметных изменений этого рекорда природы не приходится. В Лейденской лаборатории сумели очень близко подойти к этой температуре — получили температуру, отличающуюся от абсолютного нуля всего лишь на ¹/₂₀₀ долю градуса.

Таком образом, из семи рассмотренных рекордов природы один — рекорд скорости — окончательный и один — рекорд холода — почти окончательный. Прочие рекорды — только временные, зависящие от состояния науки в данный момент. Наши знания о неисчерпаемом разнообразии вещей и явлений бесконечной вселенной множатся с каждым днем. Невозможно предвидеть, какие еще диковинки природы, сегодня скрытые от нас, завтра будут извлечены на свет всепобеждающей силой науки.