Мировой баланс энергии. Известный физико-химик В. Нернст оделал недавно в Берлинском Университете доклад, показывающий, как идеи Эйнштейна все более глубоко проникают и влияют на научное мировоззрение. Более подробно В. Нернст развил свои мысли в новой работе "Das Weltgebaude im Lichte der modernen Forschung". Приводим краткий реферат доклада, исчерпывающий основные идеи этой интересной книги.
Слова Канта: "дайте мне материю, и я создам из нее мир" справедливы в известном смысле и в настоящее время. Его теория, развитая великим французским астрономом Лапласом, дает возможность составить себе ясную картину происхождения нашей солнечной системы и всех вообще солнечных систем. В каком-нибудь месте мирового пространства накопляется материя, газовое скопление, первоначально в очень разбавленном состоянии. Под влиянием открытого Ньютоном притяжения масс происходит сжатие, при чем совершается большая работа. Гельмгольц, принявший теорию Канта-Лапласа, показал, применяя закон сохранения силы, что масса при этом сильно накаливается и образуется большая туманность. Такие туманности, называемые также исполинскими звездами, можно наблюдать в незначительных количествах на небе. При дальнейшем сжатии плотность и температура повышаются, и образуется неподвижная звезда, сияющая белым светом; при охлаждении она желтеет и затем краснеет, пока, наконец, не теряет силы свечения. Образуются темные звезды, недоступные нашему восприятию, но их существование во многих двойных звездах, в виде незримого спутника яркой звезды, могло быть не только доказано, но и изучено по действию их масс. Красные звезды или очень ярки — тогда они представляют собою слабо накаленные туманности, или очень темны и тогда являются плотными и сильно охлажденными солнцами. Все стадии этого развития мы можем изучить на многочисленных примерах на небе. Существуют, конечно, отдельные исключения, но они не могут влиять на успех гипотезы Канта-Лапласа, поскольку последняя об‘ясняет нормальное развитие звезды.
Наше солнце, со своим желтоватым цветом, находится таким образом на опускающейся ветви. В качестве неподвижной звезды оно уже перешло свою высшую точку излучения.
Подобно нашему солнцу, и все другие светящиеся звезды нашего звездного неба постоянно излучают теплоту в мировое пространство, и вся прочая накопленная энергия должна во времени превратиться в теплоту. Вся энергия материи односторонне распространяется в бесконечном мировом пространстве в виде лучистой теплоты. По современным воззрениям вся эта энергия совершенно потеряна для какой-бы то ни было работы. Нернст вспоминает, что уже в 1886 г., когда он учился в Граце, его учитель Больцман указывал на этот процесс, находящийся в тесной связи с так называемым вторым тепловым законом, по которому разницы температур во вселенной должны постоянно уменьшаться, так как теплота не может сама переходить от более холодных к более теплым телам; но, когда температура во воей воеленной уравняется, тогда в ней должно господствовать вечное спокойствие, и космос таким образом обречен на тепловую смерть.
Как ни неприятно это следствие из второго теплового закона, долгое время не было видно возможности избежать его, и даже Гельмгольц думал о конце мира, о тепловой смерти всей нашей солнечной системы.
И новое учение Эйнштейна в первый момент также как будто подтверждает эти столь мало удовлетворяющие естествоиспытателя перспективы. Между массою и энергиею, по Эйнштейну, существует тесная связь. Существует пропорциональность между содержанием энергии тела и его массою, и квадрат скорости света является фактором пропорциональности. Если материя теряет энергию, то и одновременно также уменьшается ее масса. Впрочем, речь идет о таких бесконечно малых количествах, что эта потеря массы неизмеримо мала, и для практических целей с относительной точностью можно считать массу постоянною. Но принципиально мы должны сказать, что масса постоянно улетучивается в мировое пространство, при чем нам до сих нор неизвестно ни одного процесса, замещающего эту потерю.
Однако, формула Эйнштейна дает нам возможность определить возраст звезд. Как выше указано, по Эйнштейну тело при отдаче энергии теряет и массу. Потеря в массе равна потере в энергии, деленной на квадрат скорости света. Наше солнце, после того как оно из туманного созвездия сконденсировалось в тело большей плотности, излучает постоянно громадное количество энергии, величину которой можно определить непосредственным измерением излучения солнца. Точно вычислено, что солнце ежегодно теряет 1020 граммов, т. е. громадный вес в 100 биллионов тонн.
Нам известно, что неподвижные звезды почти равной массы, т. е. что звезды, находящиеся на закате своей жизни, уже весьма охлажденные, красные неподвижные звезды, в среднем немногим легче, чем ярко белые звезды. Это показывает, что потеря массы не составляет значительную дробную часть всей общей массы. Если-бы напр. солнце излучало в течение 1016, т. е. 10 биллионов лет, в такой же степени, как в настоящее время, то от него ничего-бы не осталось; поэтому его возраст должен быть значительно меньше, особенно если вспомнить, что в прежнее время, когда оно было еще более светлою звездою, оно излучало гораздо больше тепла. Нернст рядом вычислений показывает, что солнце не потеряло даже и сотой части своей теплоты при излучении. Отсюда следует, что возраст его и, значит, также горячих неподвижных звезд, вообще может быть исчислен не более, чем в сто тысяч миллионов лет.
Но мы имеем и другую возможность установить границы возраста нашего солнца и других неподвижных звезд. Явления радиоактивности, столь успешно изученные химиками в течение последних лет, дают нам возможность определить возраст земли. Под возрастом земли мы понимаем то время, которое прошло с тех пор, как наша планета из накаленного состояния превратилась в небесное тело с твердою корою. Радиоактивный распад высокоатомного элемента урана в конце концов приводит к свинцу. Существует ряд урановых руд различных месторождений, содержащих определенное максимальное количество свинца, что соответствует возрасту около 1.500 миллионов лет. Столько-же времени по крайней мере протекло, пока земля не покрылась твердою оболочкою. После того как земля застыла, солнце очевидно уже сильно сжалось, и его возраст превосходил 1.500 миллионов лет. Его нижний предел Нернст принимает приблизительно в 2.000 миллионов лет.
Нернст указывает на значение радиоактивности для разрешения вопросов о происхождении мироздания. Можно себе представить, что атомы всех элементов вселенной во времени совершенно раcтворятся в первичном веществе. В этой среде, которую Нернст сравнивает со световым эфиром, как и в газе, возможны самые разнообразные комбинации. Может быть таким путем может время от времени вновь образоваться атом какого-нибудь элемента, наиболее вероятно даже высокоатомного. Этот процесс может происходить в чрезвычайно редких случаях, это следует уже из чрезвычайной гродолжительности жизни химических элементов и из колоссальной редкости распространения материи во вселенной (в среднем приблизительно на каждые 100 квадратных километра зернышко массы величиною с булавочную головку).
Таким образом Нернст, основываясь на новейших результатах научной работы, показывает нам, что наш мир, вопреки второму закону механической теории тепла, не безнадежно осужден на тепловую смерть, и он с полным правом может видоизменить изречение Канта, с которого мы начали нашу статью, следующие образом: "дайте мне материю, высокоатомные радиоактивные элементы, энергию светового эфира при нулевой точке — и перед нашим умственным взором жизнь вселенной будет обеспечена от вечности к вечности".
Сжимаемость при высоких давлениях. Геофизическая Лаборатория Карнеги в Вашингтоне поставила ряд специальных опытов над выяснением сжимаемости различных тел под большим давлением. Конечно, каждому понятно значение таких опытов для суждения об изменениях свойств твердого вещества в проблемах геофизики и особенно вопросах строения центрального ядра земли. В особом сосуде испытывалась сжимаемость металлов, сплавов, солей, кварца и стекла, при чем давление доотигало 12 тысяч атмоофер.
При этом выяснилось, что большинство тел в пределах опыта сжимаетоя совершенно равномерно, пропорционально давлению, при чем сжатие может быть выражено в таких числах (×106) при 10 тыс. атмосфер.
| хлористый натрий............ | 3,53 |
| висмут............ | 2,57 |
| кварц............ | 2,31 |
| свинец............ | 2,16 |
| алюминий............ | 1,32 |
| медь............ | 0,75 |
| сталь............ | 0,60 |
Однако, ряд веществ, как, напр., хлористый натрий, висмут и кадмий обнаружили некоторое уменьшение в сжимаемости, по мере увеличения давления и прямые в диаграммах заменились слабо искривленными кривыми.
Очень интересное отношение сплавов, из коих одни точно подчиняются закону аддитивности, другие наоборот показывают полную самостоятельность величин сжимаемости.