Солнечный луч
Шрифт:
В ходе развития атомной физики гипотеза энергетических квантовых уровней, как и гипотеза существования квантов, нашла полное подтверждение. Новейшие открытия позволили проникнуть во многие сокровенные тайны строения вещества, раскрыли физическую природу света. Волновая теория отлично объясняет явления дифракции и интерференции. Возрожденная корпускулярная теория дает объяснение законам испускания и поглощения света. Выходит, как это ни удивительно, что свету присущи и волновые, и корпускулярные свойства. Природа вещества, состоящего из атомов, которые, в свою очередь, построены из протонов, нейтронов и электронов, казалась более понятной, чем двойственная природа света, соединяющего в себе свойства волны и материальной частицы.
Фотоны обладают удивительными свойствами. В сильном электрическом и гравитационном поле атомных ядер квант света может распадаться на две элементарные частицы, несущие противоположные заряды — электрон и позитрон. А при других условиях возможен и обратный процесс. Ученые сумели получить мощные потоки быстро летящих элементарных частиц (электронов, протонов) и установили, что при встрече с небольшими преградами или отверстиями частицы вещества дают такую же дифракционную картину, как и свет, т. е. они обладают волновыми свойствами.
Свет исходит из вещества, рождается в нем и, поглощаясь, исчезает в веществе. Их встреча всегда приводит к взаимодействию. С одной стороны, вещество отражает, преломляет, поглощает свет. С другой стороны, свет, встречаясь с веществом, может оказывать на пего разнообразное действие. Фотоны — снаряды солнечной артиллерии — давят на материальные тела. Механическое давление света Солнца на перпендикулярно поставленную и абсолютно поглощающую поверхность составляет около 0,5 мг/м 2. Лучистая энергия может вызывать химические изменения в веществе: процесс фотосинтеза, почернение фотографической пластинки, ощущение света в сетчатке глаза, образование загара. Под действием излучения происходит фотоэлектрический эффект. Нередко при прохождении светового потока через вещество последнее начинает светиться (явление фотолюминесценции). Наконец, поглощаясь веществом, свет нагревает его.
Выявленное в ходе развития физики и оптики противоречие волновых и корпускулярных свойств световых явлений — проявление реально существующего единства противоположностей. С точки зрения классической физики представления о непрерывных волнах и прерывных частицах исключали друг друга. Физика XX в. для объяснения наблюдаемых фактов берет на вооружение диалектико-материалистическое представление о материи как о единстве прерывного и непрерывного, вещества и света, массы и поля, волн и частиц, рассматривая эти свойства как взаимно дополнительные.
Кванты и жизнь
Величина механического давления света на вещество настолько мала, что оно сказывается лишь на поведении мельчайших частиц космической пыли и газа, попадающих в сферу влияния Солнца, например на хвосты комет, приближающихся к Солнцу. Кометные хвосты состоят преимущественно из паров и газов, образующихся при испарении вещества ядра кометы. Пройдя точку наибольшего приближения к Солнцу, комета начинает удаляться от него. Хвост кометы и при приближении к светилу, и при удалении от него направлен радиально в сторону от Солнца. Есть все основания предполагать, что образование хвостов комет происходит в результате механического давления света на частицы паров, газов и пылинки кометного вещества.
Казалось бы, эффект светового давления не имеет и не может иметь значения для развития жизни на Земле. Однако по представлениям новой науки — экзобиологии, изучающей жизнь вне пределов Земли, существенную роль в переносе микроорганизмов может играть световое давление.
Выдающийся шведский ученый С. Аррениус почти 100 лет назад высказал мысль, что, возможно, простейшие живые организмы, возникшие на одной из планет, токами воздуха могут заноситься в очень высокие слои атмосферы, а затем переноситься на другие планеты. Предположение о населенности космического пространства живыми организмами, получившее название теории панспермии, подверглось суровой критике со стороны биологов-материалистов. Одни видели в ней попытку косвенно опровергнуть теорию возникновения жизни на Земле в ходе органической эволюции. Другие утверждали, что в космосе отсутствуют элементарные условия, необходимые для существования самых простых организмов: температура, близкая к абсолютному нулю (—273° С), космический вакуум, мощные потоки излучений мало благоприятствуют существованию даже простейших форм жизни. Кроме того, трудно представить, каким образом одноклеточные живые организмы могут преодолеть гигантские космические пространства, отделяющие одну планету от другой. Теория Аррениуса, не давшая ясных ответов на эти вопросы, постепенно потеряла значение.
Сейчас на новой научной основе вновь возникло предположение о принципиальной возможности переноса некоторых форм жизни через пространства космоса. В самом деле, споры некоторых грибков и бактерий, живущих в верхних слоях земной атмосферы, имеют достаточно толстую оболочку из веществ, поглощающих ультрафиолетовые лучи, и обладают удивительной устойчивостью к действию ионизирующей радиации в огромных дозах. Многие споры хорошо переносят отсутствие кислорода и температуру, близкую к абсолютному нулю, самые большие разрежения (до 10 – 10— 10 – 11мм рт. ст.), создаваемые в земных лабораториях.
Таким образом, существуют формы жизни, способные переносить воздействие факторов космического пространства, сохраняя жизнеспособность. Благодаря очень малым размерам споры грибков и бактерий могут заноситься восходящими токами воздуха в высокие слои атмосферы, а преодолеть притяжение планеты и просторы космоса им помогут кванты солнечного света. Солнечный ветер — поток протонов, выбрасываемых Солнцем, постоянно дующий сквозь орбиты планет — может, по расчетам американского астрофизика К. Сагана и некоторых других современных ученых, также способствовать переносу простейших форм жизни из внутренних областей солнечной системы к внешним.
В научной печати последних лет появились сообщения о том, что в некоторых падающих на Землю метеоритах (углистых хондритах) найдены образования, весьма напоминающие микроорганизмы. Неопровержимых доказательств космического, а не земного происхождения этих организмов пока нет. Если они будут получены, значит, существует еще один путь переноса живых существ через космическое пространство. Возможно, что, ступив на почву одной из ближайших к нам планет (например, Марса), человек найдет там некоторые знакомые формы жизни.
Принципиальная возможность путешествия некоторых живых существ с одних небесных тел на другие, по-видимому, обоснована. В реализации этой возможности не последнюю роль играет солнечное давление.
Сила светового давления в наши дни перекочевала из книг фантастов на страницы серьезных научных проектов. Нельзя ли использовать эту силу для разгона космических кораблей вместо ракетных двигателей? Оказалось, можно! Уже разрабатываются конструкции космических яхт с гигантскими парусами-отражателями. Их наполняет солнечный ветер. И гонимые этой неощутимой, но постоянно создающей ускорение силой, отважные космонавты полетят к Юпитеру, Сатурну, навстречу неведомому.