Из чего сделана Вселенная? — Дэннис Уайлдфогель

Смотрите полную версию урока: http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-universe-made-of-dennis-wildfogel

Атомы вокруг нас существуют на протяжении миллиардов лет. Большинство из них возникли в пылающем газообразном звёздном ядре. Дэннис Уайлдфогель рассказывает захватывающую историю о путешествии этих атомов от Большого Взрыва до молекул, которыми они являются сегодня.

Автор лекции — Дэннис Уайлдфогель; анимация — Pew36 Animation Studios.

Все материальные объекты вокруг нас

состоят из субмикроскопических частиц,

называемых молекулами.

Те, в свою очередь, образованы

из отдельных атомов.

Молекулы часто разрушаются

и снова создают новые молекулы.

С другой стороны,

практически все атомы,
с какими мы взаимодействуем

на протяжении жизни, —

у нас под ногами,

в воздухе, которым дышим,
в пище, которую едим,

наполняющие всё живое, включая нас, —

существуют
уже на протяжении миллиардов лет

и были созданы не на нашей планете.

Сегодня я хочу рассказать вам, о том,
как они в итоге появились на Земле.

Всё началось 14 миллиардов лет назад

после события,
именуемого Большим Взрывом,

в результате которого возникла вселенная,
состоявшая только из газа.

Не было ни звёзд, ни планет.

Газ был образован только из атомов —

простейших частиц.

75% в его составе занимал водород,

а 25% — гелий.

Элементов наподобие углерода, кислорода
или азота тогда ещё не существовало.

Не было также
железа, серебра и золота.

В некоторых местах плотность газа
была несколько выше, чем в других.

Под действием силы притяжения такие области
привлекали ещё больше окружающего газа,

усиливая гравитацию,

которая притягивала
ещё больше газа и так далее.

Таким образом, формировались
огромные плотные газовые шары,

продолжающие сжиматься под действием
собственного гравитационного притяжения,

нагреваясь изнутри.

В какой-то момент ядро такого шара

нагревалось до такой степени,
что возникала термоядерная реакция.

Атомы водорода
сливались друг с другом в гелий,

выбрасывая наружу энергию,

достаточно сильную,
чтобы противостоять силе притяжения.

Когда энергия,
полученная от ядерного синтеза,

становилась равна силе притяжения,

возникало равновесие.

Рождалась звезда.

На протяжении её существования,

термоядерные реакции в звёздном ядре

вырабатывают не только гелий,

но и углерод, кислород и азот,

а также все остальные элементы
из периодической таблицы, вплоть до железа.

Но со временем у ядра
заканчивается горючее,

и оно полностью разрушается.

Это приводит
к взрыву невероятной мощности,

который мы называем Сверхновой.

На данном этапе
важно понимать два факта

о том, как Сверхновые
создают элементы.

Во-первых,
взрыв освобождает так много энергии,

что синтез мгновенно ускоряется,

формируя из атомов
элементы тяжелее железа,

к примеру, серебро, золото и уран.

Во-вторых, все элементы, что скапливаются

в ядре звезды,

такие как углерод, азот, железо,

и те, что возникли
во время взрыва Сверхновой,

выбрасываются
в межзвёздное пространство,

где они смешиваются с газом.

История повторяется.

Газ сгущается, включая в себя
уже значительно больше элементов,

помимо первоначальных
водорода и гелия,

образуя места
с ещё более высокой плотностью

и притягивая
больше материи и так далее.

Как и раньше, такой процесс приводит
к появлению новых звёзд.

Наше Солнце родилось таким же образом
около 5 миллиардов лет назад.

Это означает, что газ,
исходящий от Солнца,

обогащался множеством элементов,

синтезированных во время взрывов Сверхновой
со времён начала Вселенной.

Именно так Солнце
и смешивается со всеми элементами.

Водород по-прежнему
преобладает в составе — 71%,

остальную часть занимает
преимущественно гелий — 27%.

Но помните,

в то время как звёзды формировались

только из водорода и гелия,

около 2% от массы Солнца составляет

масса атомов других элементов
периодической таблицы.

А как насчёт Земли?

Планета — это побочный продукт
грандиозного процесса формирования звезды,

возникший
из аналогичного газового облака.

Маленькие планеты, как наша,
не обладают достаточной силой притяжения,

чтобы удержать
много водорода или гелия,

так как оба газа довольно лёгкие.

Потому, несмотря на то,
что углерод, азот, кислород и остальные

составляли только 2% газового облака,
из которого образовалась Земля,

эти более тяжёлые элементы
сформировали большую часть планеты

и всё, что на ней.

Задумайтесь:

за исключением водорода и гелия,

земля, по которой вы ходите,

воздух, которым дышите, вы сами —

всё состоит из атомов,

которые возникли внутри звёзд.

Когда учёные впервые узнали об этом

в первой половине 20-го века,

известный астроном
Харлоу Шэпли сказал:

«Мы родные братья камней
и двоюродные — облаков».