Stephen Hawking's Universe - Part 3 - Cosmic Alchemy (1997) Свали субтитрите
различни материали, различни тъкани.
Как са се появили всички те?
Помогнах в разкритието, че Вселената е имала просто начало
като единична точка от Големия Взрив.
Въпросът е как всичко, което виждаме, е било създадено от това?
Тайните на Сътворението
дълго са изглеждали извън възможностите на науката.
Днес те постепенно се разбулват.
Ние, космолозите, опитваме да пресъздадем историята на Вселената
също както правят археолозите.
Ние имаме някои идеи за Вселената,
каквато е била много отдавна.
Базирайки се на тези идеи, се опитваме да проследим историята й
колкото се може по-близо до началото.
Ние можем да смаляваме границата на това, което знаем за Вселената,
почти до нулата, до началото на времето.
Вече знаем как е започнала Вселената -
в Големия Взрив.
Звезди и галактики, планети и живот,
самото време и пространство са възникнали от една единствена точка.
Това предположение изглежда невъзможно.
Как е възможно Вселената, в цялото й разнообразие и сложност,
да е възникнала от един общ първичен източник?
Не по-малко учудващо е, че учените вярват, че знаят отговора.
Техните опити да разгадаят същността на материята датират от векове.
В средновековна Европа
алхимиците са вярвали в процес, наречен трансмутация.
Те търсели ключа към загадката
кой е основният градивен блок на Сътворението?
Алхимията е търсенето как да се създаде злато,
като се вземе някаква първична субстанция,
която да се подложи на различни обработки, които да я променят,
така че накрая да се превърне в най-съвършената субстанция - златото.
За алхимиците процесът на алхимията бил не по-малко важен от целта.
Някои алхимици казвали:
"Ако мога да видя тайните на Сътворението в работата си,
ако мога да надникна в съдовете и да видя
как загадките на Сътворението се разбулват,
тогава това е най-важното."
Човекът, живял тук в Олпън Менър,
се наричал Томас Доунт VII,
последният от дълги поколения алхимици.
Алхимиците били убедени,
че един вид материя може да се трансформира в друг.
Стремежът им към златото бил и
търсене на фундаменталните сили и фундаменталните елементи.
Алхимиците възприели гръцката идея за елементите,
според която всичко във Вселената
е съставено от четирите елемента земя, вода, огън и въздух.
Земята придава форма на нещата, давайки им съдържание.
Водата е като универсален разтворител. Тя свързва, тя тече, тя разтваря нещата.
Огънят носи енергия, светлина и топлина.
Той подпомага създаването на вътрешният жизнен огън,
който бил в основата на всичко.
Въздухът дава пространство, придава някакво движение.
Той е средството, чрез което общуват всички неща.
Всичко има собствена определена комбинация от тези елементи,
които се съчетават в определени пропорции,
за да се създаде определено нещо.
Алхимиците следвали логиката, че ако се отклони балансът на елементите,
променяйки пропорциите, ще се промени идентичността на получената субстанция.
В търсенето си как да създадат крайната субстанция,
алхимиците като Томас Доунт
смятали, че трябва да започнат с някакъв основен материал,
който е източникът на всички съществуващи субстанции.
Нарекли го първична материя.
Те опитвали какво ли не, за да получат първичната материя.
Това включвало оборски тор, урина и всякакви непроизносими начални смеси.
Томас Доунт живял през 18ти век,
така че практикувал в един много късен период за алхимик,
когато така нареченият съвременен научен възглед за света вече се бил утвърдил.
Това била епохата на разума.
Новият тип учени искали експерименти, а не чудеса.
Те се обединили срещу опасното вещерство,
което според тях практикували алхимиците.
Вероятно заради това Томас Доунт се сдобил с много лоша местна репутация.
Смятали го за магьосник.
След смъртта му малкото му работно помещение
било запечатано, заедно с всичките му книги и книжа.
Но местното население продължавало да се безпокои,
че мястото има лошо влияние, затова повикали пастора
да отвори вратите и изгори книгите.
Когато пасторът изгорил книгите, оттам излетяло ято птици.
Нагласата на новите учени си противоречала с алхимическите практики,
но идеята, че всичко има един общ източник,
че животът има основополагащ елемент,
че можете да пренаредите структурата на материята,
изглежда напълно уместна за съвременната наука.
Мистичните вярвания и алчността за злато
не са добра основа за науката.
Алхимиците почти не се интересували
как е била създадена материята, в началото на Вселената.
Но идеята за трансмутацията,
позволяваща възникването на всички видове материя от първичния източник,
по някаква случайност е била стъпка в правилната посока.
Алхимическите техники за разлагане и изучаване на материята
били възприети от новата наука химия.
За един от нейните пионери
вдъхновението дошло не в лаборатория, а в сибирска фабрика за стъкло.
В средата на 19ти век едно момче, син на предприемач,
било запленено от магията на първичните сили.
Това бил Дмитрий Менделеев.
В дневника си Менделеев писал, че първите си впечатления
за химията е получил именно в тази фабрика за стъкло,
виждайки комбинациите, формиращи стъклото,
и как добавянето на различни соли променяло цвета на стъклото.
Това бил апогеят на индустриалната революция.
Подклаждана от нуждите на масовото производство,
науката химия процъфтявала.
Да разберат от какво са направени нещата било жизненоважно за предприемачите.
Според новите химици представата на гърците за четирите елемента -
земя, въздух, огън и вода, изглеждала твърде опростена.
Те се заели да разградят света и да открият от какво е направен.
Те разлагали сложните субстанции на по-прости, главните съставки на химията.
Тези прости части били наречени елементи,
така че нямало никаква възможност да бъдат раздробени повече.
По времето на Менделеев химиците смятали, че има около 65 елемента,
преминаващи през диапазона на газовете, течностите и твърдите вещества.
Според тях уникалните свойства на всеки елемент
можели да се проследят до фундаменталната му същност,
най-малкия компонент на всяка субстанция.
Както ранните гърци те нарекли основната единица на материята "атом",
което означавало неделим.
И докато Менделеев бил вкопчен в тези представи,
собстеният му свят бил разграден до основи.
Фамилната му фабрика за стъкло изгоряла.
Менделеев за пръв път се докоснал до химията в тази фабрика.
Но внезапно фабиката изгоряла и единствената надежда на майка му
била да даде образование на най-малкия си син.
Затова тя поела с него на дълго пътешествие от центъра на Сибир към Санкт Петербург.
Младият Менделеев и майка му пропътували 2200 км през Русия,
за да го запишат в Санкт Петербургския Университет.
Той бързо се превърнал в един от най-видните химици на Русия.
Но това било едно самотно търсене.
Някои учени вече разбирали кое отличава един елемент от друг -
това била разликата в атомното тегло.
Те смятали, че именно атомното тегло
определя уникалния характер на всеки елемент.
Менделеев предчувствал, че би могъл да ги групира така,
че да ги свърже според химическите им свойства.
Важното в случая е, че Менделеев свързал
промяната на свойствата на елементите,
промените от метален характер към неметален характер,
единствено с промените в атомното тегло.
Това била неговата революция.
В неспокойното въображение на един млад учен
започнало да се оформя едно прозрение -
че вероятно имало основополагащ ред за всички елементи на Земята.
Една нощ през 1869 Менделеев се затворил в колибката си на брега на Черно море,
твърдо решен да дешифрира тайния код на материята.
Менделеев много обичал пасиансите, затова използвал листчета като карти.
Опитвал се да ги разположи върху масата,
така че да постигне някаква начална подредба.
Идеята да подреди елементите според нарастването на атомното им тегло
му хрумнала едва на зазоряване.
Разбърквайки картите със символите на всеки елемент,
Менделеев се опитал да ги сортира в логическа последователност.
Започнал с водорода, който има най-леки атоми.
После продължил нататък, докато стигнал до урана,
най-тежкият естествен елемент.
Той групирал елементите с подобни химични свойства.
Вътре във всяка група от подобни елементи
разликата между едно атомно тегло и следващото
винаги била почти една и съща.
Там, където моделът бил нарушен, Менделеев прогнозирал,
че след време ще бъде открит елемент, запълващ празнината.
Това било знаменателно откритие.
Налице бил непогрешим модел на организирането на материята.
В един невероятен пасианс Менделеев създал периодичната таблица.
Периодичната таблица за първи път предложила
фундаментален модел за различните елементи.
Макар че тогава никой не го осъзнавал, Менделеев сочел към общия произход
на цялата материя във Вселената.
Неговият труд бил основата на всички бъдещи разработки.
Той поставил толкова много въпроси,
на които много учени се опитали да отговорят,
като по този начин стимулирал развитието на идеята
за еволюцията на елементите или произхода на материята.
Най-важното може би е това, че той променил атомното тегло на урана
така че уранът станал последният елемент в системата.
Това било най-интересно за Менделеев и той няколко пъти е писал
"Препоръчвам на младите учени
да започнат кариерата си с изучаване на урана."
Близо 30 години по-късно
един млад френски учен взел съдбовното решение
да приеме предизвикателството на Менделеев
и да проучи тайните на урана.
Името й било Мария Кюри.
Аз съм дъщеря на Ирен и Фредерик Жолио Кюри
и внучка на Пиер и Мария Кюри.
През 1897г Мария Склодовска, полска емигрантка, следваща в Париж,
се омъжила за известния физик Пиер Кюри.
Тогава тя търсела тема за докторската си дисертация.
Тя била запленена от тайнствения експеримент,
извършен случайно от Анри Бекерел.
Той бил поставил уран върху фотографска плака
с намерението да проучи ефекта на слънчевата светлина върху него.
Но през този ден валяло.
Той увил експеримента си в плътна хартия, за да не прониква светлина.
После го прибрал в тъмно чекмедже.
Три дни било облачно.
По някаква прищявка Бекерел въпреки всичко проявил плаката.
С учудване установил наличието на призрачен отпечатък.
Уранът, изглеждало, излъчвал странни, невидими лъчи.
Век по-късно радиоактивността е познато понятие със злокобна нотка.
Откритието на Бекерел разпалило ентусиазма на Мария Кюри.
Ако търсите обяснение, нужно ви е количествено измерване на тези радиации.
А това не може да се постигне с фотографски плаки.
Тя се заела с измерване на тайнствените лъчи.
Първата й стъпка била по някакъв начин да определи силата им.
Бекерел вече бил показал, че те са електропроводими,
но силата на тока била толкова нищожна,
че изглеждало невъзможно да бъде измерена точно.
Тя е по-малка от 10 на минус 11-та степен.
Опитайте се да си представите какво е 10 на минус 11-та.
Разделете на 10, после на още 10, и на 10 и на 10
и сами ще се убедите, че това не може да бъде измерено с обикновена апаратура,
затова трябва да си направите специална.
Тя измислила везни, чрез които да сравни почти неизмеримия електропоток
с такъв, който можела да измери.
В единия край тя поставила проба уран, която излъчвала
електрическия си заряд между две метални пластини.
В другия край с помощта на теглилки
тя упражнила натиск върху специален кристал,
за да генерира електричество.
Силата на този електропоток можела да се контролира
чрез количеството на добавените теглилки.
Апаратът сравнявал двата електропотока.
Когато накрая те се изравнили, той показвал нула.
Това станало, когато тежестта върху кристала
генерирала една трилионна от ампера,
електропотока, който съвпадал с този на урана.
Това мъничко число представлявало колосално постижение.
Кюри и съпругът й се запитали дали нещо друго излъчва лъчи подобно на урана.
Те решили да тестват уранинит, минералът, от който бил извлечен техният уран.
Тъй като бил нерафиниран,
те очаквали да генерира много по-малък електропоток от чистия уран.
Очаквала ги изненада.
Оказало се, че електрическият ток е много по-силен,
поне четири пъти по-силен от този при урана,
при съответното количество уран.
Това било невероятно, тъй като никоя от примесите
или елементите, участващи в уранинита,
не били загатнали за подобно свойство.
Озадачени, Кюри сепарирали химикалите от уранинита
и открили, че тайнственият електически ток
идвал от два неизвестни елемента.
Нарекли първия полоний, от името на родината на Мария- Полша.
Втория нарекли радий.
Преди откритието си Кюри обсъждали
предполагаемите физични свойства на новите елементи.
Пиер Кюри казал: "Дано да имат красив цвят."
Те открили, че в достатъчни количества радият излъчвал светлина,
по-прекрасна от който и да е красив цвят.
Понякога те се връщали нощем, замо за да погледат светещия радий.
Нещо, което не бивало да правят.
Кюри знаели твърде малко за коварната заплаха, стаена в техните проби.
Новите им радиоактивни открития
почти със сигурност причинили фаталната левкемия на Мария Кюри.
Макар че Кюри успели да измерят радиацията, излъчвана от тези елементи,
те не постигнали особен напредък в разгадаването
на същността на радиацията.
Това щял да направи младият новозеландски учен Ернст Ръдърфорд.
Уранът и радият и тайнствената енергия, която излъчвали,
изглежда били ключът към естеството на материята.
Загадката на тези елементи
се паднала на един от великите умове на науката.
Днес инструментите на Ернст Ръдърфорд
са ценни реликви в канадския университет Макгил.
Но по онова време той и партньорът му Фредерик Соди
трябвало сами да разработват екипировката си.
Те изследвали природата на загадъчните лъчи на Кюри
и разтърсили света на науката из основи.
Те направили физически експеримент, чрез който се опитали да открият
естеството на еманацията, излъчвана от радия,
и да измерят степента, при която тази еманация ще се разпространи
от една точка до друга.
Може би лъчите щели да се окажат просто радий под формата на пара,
както когато водата се изпарява.
В този случай атомното тегло на този тайнствен газ
би било идентично с това на радия.
Но не било.
Всъщност, това въобще не бил радий.
Еманацията не можела да бъде радий
под формата на пари, както например живака, който излъчва пари.
Това било нещо различно.
Единственото разумно заключение било, че един елемент, радий,
някак си произвежда друг елемент, който не е радиеви пари,
а напълно различен елемент с различно атомно тегло.
Невъзможното се случило.
Един елемент, радий, бил генерирал друг- хелий.
Това било чудото, което все се изплъзвало на алхимиците.
Те били много разтревожени, че ще бъдат обвинени
в завръщане към древната средновековна алхимия.
Затова много внимавали в терминологията, използвана в публикациите им,
за да подчертаят, че това не е алхимия.
Това била една истинска трансформация.
Заключенията били смайващи.
Ако един елемент можел да се образува от друг,
тогава всички елементи, цялата материя във Вселената,
биха могли да са продукт на една собствена първична трансформация.
Но как се осъществявал този процес?
И защо при радия той се съпровождал
от освобождаването на радиоактивна енергия?
Всъщност, отговорът бил открит години по-рано.
През 1905 едно изключително прозрение
щяло завинаги да промени възгледите ни за Вселената.
Сред твърденията на теорията за относителността на Албърт Айнщайн
било едно просто, елегантно уравнение: E=MC2.
Един от главните въпроси на космологията и астрофизиката
е как са се появили химическите елементи във Вселената.
"Е" обозначава енергията, "М"-материята, "С" е скоростта на светлината.
Според Айнщайн както топлината и светлината са различни форми на енергия, така е и с материята.
Затова енергията не се губи и не се печели.
Тя просто се трансформира от една форма в друга.
Не можете да докажете, че масата може напълно да се преобразува
в енергия с помощта на специалната теория на относителността.
Но Айнщайн осъществил този концептуален скок
и предположил, че това всъщност е истина.
Айнщайн възприемал материята като батерия, форма на съхранена енергия.
Идеята била могъща, но дали можела да бъде доказана?
И би ли обяснила тя произхода на Вселената?
Ръдърфорд решил да разрови по-надълбоко, като надникне
в градивната единица на самата материя - атома.
Нужно е да открием вътрешните механизми на атома,
ако искаме да научим как е създадена материята в началото на Вселената.
Аз бих подходил теоретично към проблема,
но Ръдърфорд бил заклет експериментатор.
Той събрал малко стари тръби и кабели и построил машина за разбиване на атома.
60 години по-късно Ернст Ръдърфорд
има сродна душа в лицето на 20 годишен студент.
Напълно в духа на традицията на физиката на частиците
обикалях складовете за отпадъци и събирах метал и стари електронни части,
които бяха изхвърлени от всички, но за мен бяха много ценни.
Пътуването на Фред Нийл по знаменитите стъпки на Ръдърфорд
започва от едно сметище за скрап край Мемфис, Тенеси.
Той използвал радий, който бил скоро открит по това време.
Използвал и метални кутии, стъклени тръби, огромни количества проводник
и всякакви електрически части, които събирал от разни места.
Повечето складове за скрап купуват коли и ги пресоват.
Този точно купува специално от американските военни части,
целия им излишък.
Имат всичко от болтове до бойни кораби, съвсем буквално.
Имат електронни части от Втората световна война.
Имат и самолети, въобще всичко, което можете да си представите.
Колко искате за това старо желязо?
Долар и четвърт за половин кг.
Добре.
Нийл трябва да се ровичка и пазари по пътя си към същността на материята.
Поне знае какво търси, благодарение на духовния си учител.
Добре, това ще свърши работа.
Добра сделка.
Ръдърфорд знаел, че тези частици се излъчват от радия с някаква скорост.
Затова той ги насочил към много тънко парче златно фолио.
Открил, че някои от частиците отскачали от златното фолио.
Ръдърфорд казвал,че това е като стрелба с 40 сантиметров патрон
по хартиена кърпичка и той да отскочи и да ви удари.
Това означавало, че в атома има някаква огромна сила.
Преди Ръдърфорд светът имал съвсем мъглява представа как работел атомът.
Сега той тръгнал да проправя пътя си към светилището на материята,
отправяйки се към лоното й.
Фред Нийл има собствен пригоден ускорител на частици.
Използването на радий в експериментите, не би му спечелило обичта на съседите.
Той се спира на по-безопасна алтернатива.
Моята машина, точно като тази на Ръдърфорд,
използва електрическа симулация на еманациите от радия
като електрически нагрява парче метал.
За да накараме това да се задвижи, използвам електростатично електричество.
Коломб е показал, че заредените частици се привличат от противоположния заряд.
Затова аз натрупвам голям заряд, също като батерия.
Закачате единия край на тръбата към батерията, а другия край на тръбата
закачате към противоположния полюс на батерията,
така карате частиците да се задвижат.
Те удрят ето тази цел.
Но за да направят това, нищо не бива да им пречи
по пътя им към края на целта.
За да изтегля всичко, което може да забави частиците,
трябва да извадя всичкия въздух с тази вакуумна помпа...
Ето така.
Това, което виждате, са частиците, взаимодействащи си с въздуха,
което означава, че не съм изпомпал достатъчно въздух.
След известно време вече съм изпомпал всичкия въздух
и частиците започват да се движат право към целта, без никакво взаимодействие.
Вече в тръбата практически няма нищо друго,
освен атомните ядра, които Нийл изстрелва,
и онези, които отскачат от целта.
Можете да ги идентифицирате с ето такава тръба.
Събирам само частици от целта, защото там няма нищо друго.
От синтезираните радиеви еманации и целта идват само частици.
Частиците, засечени от гайгеровия му брояч,
се отразяват от еднаквия заряд,
доказателство, че атомът има положително заредено ядро.
Както Ръдърфорд той определя структурата на атома.
Гръцките философи са казали, че атомът е невидимият обект,
който е градивната частица на всички неща.
Ръдърфорд открил, че най-вероятно не е така.
Самият атом има градивни частици.
Той открил, че има
голямо количество енергия в електрическите заряди,
която по някакъв начин се задържа в центъра
и че има огромен брой частици, които не били познати дотогава.
Атомът бил изграден от огромен брой
от тези странни, необикновени неща, които никой не бил виждал.
Учените започнали да изследват един нов хоризонт.
Те открили още по-малки компоненти на атома,
разбивайки ги до още по-висока степен.
Следващата стъпка, за да се накарат частиците да се движат още по-бързо,
била да се промени посоката на движение на частиците.
Ливингстън и Лорънс се досетили,
че вероятно можем да ги накараме да се движат в кръг,
тъй като вече знаем, че заредените частици се движат в магнит.
Ето какво съм направил.
Конструирах циклотрон точно както Лорънс и Ливингстън.
Така получих много голям магнит.
Виждате, че е много силен.
Има и камера, в която влизат частиците.
Частиците трябва да се движат в кръг, затова има специални електроди,
които са кухи, за да позволяват на частиците да се движат в кръг
вътре в магнитното поле.
Изпразвам камерата и прилагам електростатично поле,
точно както при линейния акселератор, но този път,
трябва да мога да променям и електростатичното поле.
Връзката между този акселератор на частици
и тези с диаметър километри, като този в CERN (Европейска Асоциация за Ядрени Изследвания),
който е един от най-големите акселератори в света, е много проста.
Частиците се движат кръгово
и достигат изключително високи скорости.
Единствената разлика е, че колкото по-голям е акселератора,
толкова по-голям е електростатичния заряд,
който можете да приложите върху частиците.
Така, колкото по-бързо се движат частиците,
толкова по-интересни ядрени реакции можете да осъществите
и толкова повече можете да научите за структурата на атома.
Данните, получени от акселераторите на частици
разкриха един нов свят на субатомна физика.
Едва сега истинското значение на прочутото уравнение на Айнщайн E = M C2,
започнало да се осъзнава.
Материята и енергията били взаимозаменяеми.
Взаимозависимостта на Айнщайн била доказана.
Колкото повече енергия се освободи при раздробяването на една частица,
толкова повече маса губи тя.
Но математикът Пол Дирак направил следващата теоретична стъпка.
Пол Дирак заемал поста лукасов математик в Кеймбридж,
който някога бил заеман от Нютон, а понастоящем- от Стивън Хокинг.
Теорията на Дирак като цяло била анти-интуитивна.
Той твърдял, че за да може теорията на Айнщайн да е вярна,
енергията не би трябвало да произвежда само материя.
Тя трябвало да генерира и идеален огледален образ - антиматерия.
Всяка частица си има двойник, който е античастица.
Ако някога двете се срещнат, ще отприщят бурна реакция.
Особеното качество на антиматерията е,
че тя може напълно да се унищожи взаимно с материята и да образува енергия.
Само когато материята си взаимодейства с антиматерия,
масата може да се унищожи напълно и да остане само чиста енергия.
В началото антиматерията била само една теория,
математическа абстракция, която противоречала на здравия разум.
Но физиците вече говорели за незнайните реалности
отвъд света на сетивните ни възприятия.
Един от начините, по които да мислим за материята и антиматерията
е да си представим, че има два свята,
които са огледални образи един на друг.
Въпросът е каква е тази антиматерия?
Това звучи твърде фантастично и чудновато.
Оказва се, че антиматерията има своите скучни и вълнуващи аспекти.
Да започнем със скучния аспект, който е, че антиматерията
много прилича на материята.
Всъщност, в основата си това е едно и също нещо.
Антиматерията не се издига нагоре под въздействие на гравитацията.
Тя пада надолу, както и материята.
Основната разлика между материята и антиматерията
е електрическия заряд.
Ако имате една малка частица материя, какъвто е електронът,
неговата антиматериална частица ще бъде позитронът,
който ще има положителен заряд.
И така за всяка частица материя ще има частица от антиматерия
с противоположен електрически заряд.
Най-вълнуващото е, че когато материята и антиматерията се срещнат, те изчезват.
Превръщат се в нещо ново.
Те се превръщат в нещо, което не са били преди.
Това, в което се превръщат, е просто чиста енергия.
Една от красивите последици на целия този процес
на материя и антиматерия, разпадащи се в енергия,
е че от енергията можете да създадете материя и антиматерия.
Така че процесът е напълно обратим. Можете да се движите и в двете посоки.
И все пак, ако енергията може да се превръща в материя и антиматерия,
те моментално ще се взаимоунищожат, превръщайки се обратно в енергия.
Възможно ли е антиматерията да бъде наистина установена?
Излизало, че може да съществуват цели антисветове и антихора,
изградени от антиматерия.
Ако срещнете своя анти-двойник, не се целувайте или здрависвайте.
И двамата ще изчезнете в един огромен пламък от светлина.
Възможно ли е обратният процес
на енергия, превръщаща се в материя и антиматерия,
да се е случил в Големия Взрив?
Дали оттам се е появила всичката материя във Вселената?
Теорията на Дирак трябвало да бъде потвърдена.
Антиматерията трябвало да бъде открита все някъде,
пък макар и за миг, преди да се анихилира от материята.
Търсенето се насочило към небето.
Открита била странна космическа радиация, обстрелваща Земята.
Може би космическите лъчи щели да разкрият следи от антиматерия.
Хората не търсели целенасочено космически лъчи.
Те ги открили съвсем случайно.
Те се опитвали да открият нещо повече за радиоактивността
и затова поставили различни устройства
като електроскопи и други подобни на различни височини.
Имало един свещеник, който се качил на Айфеловата кула
и предложил други хора да се издигнат с балони.
Когато правели тези експерименти, те постоянно откривали, повече радиация
отколкото са очаквали, затова решили, че нещо идва отгоре
и това е, което днес наричаме космическа радиация.
Те се изкачвали по върхове, за да стигнат възможно най-високо
и да достигнат до космическите лъчи, преди да са взаимодействали с атмосферата.
Космически лъчи идват отвсякъде в галактиката.
Има места, където според мен вероятно идват от външни галактики,
и не сме сигурни от каква част от Вселената идват.
Учените изобретили апарат, който улавял отпечатъка
на космическите лъчи, минаващи през него.
В облачна камера частиците се издават от движението им.
Всичко, което ви е нужно за облачна камера,
е нещо, през което да можете да виждате.
Нужен ви е и някакъв спирт, който се изпарява лесно.
Поставяте го върху сух лед, който значително охлажда дъното,
така че става свръхнаситен и вече може да образува облак
всеки път, когато някаква частица мине оттам
и това създава малка следа от капчици.
Същото се случва, когато самолет лети в небето
и виждате дирята от водни пари зад самолета.
Това са мимолетни следи,
формирани от космическите лъчи и дори радиоактивни частици,
тъй като малките капчици се образуват и под въздействието на гравитацията -
падат на дъното на камерата, сякаш се стрелват за миг.
Да предположим, че по върховете на много високите планини
виждате около един космически лъч на квадратен сантиметър в секунда.
Близо до морското равнище виждате много по-малко,
може би няколко в минута.
През 1932 американският физик Карл Андерсън
измислил изобретателен начин за проверка дали някоя от частиците,
преминаващи през облачната камера, не са от антиматериалния свят.
Магнитите от всяка страна на камерата
трябвало да дърпат всяка частица в предсказуема посока.
За да забави частиците, той поставил оловна преграда на пътя им,
правейки пътя й по-ясно изразен.
Но това, което открил, били частици, които се движели в посока
противоположна на магнитното привличане.
Това били античастици.
Това, което Дирак предсказал, било открито от Андерсън.
Антиматерията била оставила недвусмислен знак.
Когато Андерсън видял първите следи, това било наистина вълнуващо,
то взривило умовете на хората, тъй като дотогава никой не бил виждал антиматерия.
За нея нямало доказателства, а и това била първата видяна някога частица,
която не се срещала в атома.
И въпреки че Пол Дирак бил предсказал,
че трябва да има някакъв вид частица, която е противоположност на електрона,
никой реално не бил повярвал или помислил това за възможно,
докато не получили следите.
Днес в огромни подземни акселератори
бурното раждане на материя и антиматерия разкрива следите на самото Сътворение.
Може да помислите, че това е някакво красиво изкуство,
и то в известен смисъл е изкуство, но се създава от физици.
Това е една голяма снимка, уловила в един момент
целия този танц на частици, които се създават и унищожават
в ускорителите на частици.
Може да изглежда като Джаксън Полък, но всъщност е компютърно увеличена картина
на сблъсък на частици в детектор.
Всяка от тези частици разказва една история или възможна история
каква е била Вселената преди много, много време.
Тайнствените модели на сблъскващи се частици
е собствената калиграфия на природата.
Те са писмена хроника на формирането на материята в Големия Взрив.
Ето ви част от това, което бихте видели в детектор,
в който са остатъците от малък взрив, създаващ материя и антиматерия от енергия.
А това е фотон.
Фотонът е малко снопче енергия, което не оставя следа,
защото няма електрически заряд.
Затова се придвижва тук, сблъсква се с частица
и от силата на този сблъсък произлизат тези спирали -
едната е частица материя,
а другата е антиматериалният й братовчед - нейната анти-частица.
От този сблъсък се получават две следи -
тази, която можете да видите, и още една, която е невидима,
тя е друг фотон, снопче енергия.
Съвсем точно можете да видите как това снопче енергия
накрая създава материя и антиматерия.
На този етап това се случва съвсем внезапно,
когато този фотон даде началото на електрон и позитрон.
Това е една прекрасна проява на материя, която се създава от енергия.
Ако наистина материята и антиматерията по същество са еднакви,
но с противоположни електрически заряди, къде тогава е антиматерията?
Как така Вселената е изградена от материя?
Връщаме се към законите, които контролират
как си взаимодействат частиците и античастиците.
Тези закони показват, че Вселената
не е с идеална симетрия между материя и антиматерия.
Разбира се, тези картини, които ние, учените рисуваме,
са изключително базирани на доверието ни в законите на физиката.
Имам предвид, защо картините на Вселената, които изграждаме,
реално да съответстват на действителността или не?
Как да се доверим на тези картини?
Мисля, че най-добрият начин да обясним това,
е просто да погледнем технологиите.
В известен смисъл, много от това, което имаме,
е изключително зависимо от законите на физиката.
Не бихме имали компютри, нито телевизори,
ако не разбирахме как функционират атомите,
как електроните обикалят около ядрото,
как работи квантовата механика, която е частта от физиката,
обясняваща поведението на малките частици.
Не бихме разбрали и как планетите обикалят около Слънцето,
ако не разбирахме законите на гравитацията, например,
как действа гравитацията и как всъщност контролира Вселената като цяло.
Вече имаме определени представи
за поведението на Вселената в началото.
Познатата ни Вселена тогава е била много богата.
Имало е много енергия.
Имало е голям потенциал тази енергия
да се трансформира в частици и античастици.
После имаме картина на Вселената от много, много частици,
елементарните частици, които са градивните елементи на материята,
които се сблъскват с невероятна сила и не се свързват.
Това е един танц на частици, движещи се с огромни енергии,
сблъскващи се помежду си и така създаващи още повече частици
и още повече енергия от частиците в този танц на сътворение и унищожение.
С охлаждането и разширяването на Вселената частиците вече не се сблъскват
толкова силно и енергично и имат повече време да се огледат взаимно и
вероятно да се свържат и направят нещо.
Така в една секунда от живота Вселената започнала да създава ядра,
т.е. протоните и неутроните започнали да се свързват.
Атомите се формирали за около 300,000 години,
което означава, че ядрата се свързват с електроните, за да образуват атомите.
Повечето от тях, огромното болшинство били водородни атоми.
Тези атоми, под въздействие на гравитацията образували облаци.
Облаците започнали да кондензират.
Те ставали все по-плътни и все по-горещи.
В този процес облаците започнали да формират галактиките
и звездите в тях, които основно са 99% горящ водород.
Накрая към тези звезди щели да се образуват и слънчеви системи.
Т.е. щели да имат планети, обикалящи в орбита около тях,
и може би щяло да има планета, достатъчно близо, за да е топла,
но не твърде далече, за да не е твърде студена,
на която би могъл да се развие живот, както го разбираме тук на Земята.
А после можем да се върнем тук и да разкажем историята
за живота във Вселената открай докрай.
Ако във Вселената имаше идеална симетрия
между материя и антиматерия, нямаше да сме тук,
тъй като Вселената щеше да е просто един океан от енергия.
Затова фактът, че Вселената не е идеално симетрична,
е причината да сме тук.
От нажежения до бяло Голям Взрив до планетите и хората
е дълго и необикновено пътешествие.
От енергията до частиците, от частиците до атомите
и от атомите до всичко, което виждаме, е забележителна история.
Може да е трудно да повярваме, че всичката материя във Вселената
е дошла само от енергията,
но това е начинът, по който, изглежда, е Вселената.
За да научите повече за Вселената на Стивън Хокинг,
посетете PBS-online на интернет адреса, изписан на екрана ви.
http://www.kolibka.com/ http://delta.arenabg.com/