ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ МОМЕНТ И КОСМИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Наша наблюдаемая Вселенная состоит из обычных атомов, которые достаточно хорошо классифицированы и изучены современной физикой. Правда, эта же физика утверждает, что кроме обычной материи, которую называют барионной, поскольку ее основная масса сконцентрирована в атомных ядрах, состоящих из барионов, существует также и другая форма материи. Последняя вошла в науку под названием "темная материя", поскольку никак не проявляет себя кроме своего гравитационного воздействия.

НО ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ ПОКА ЕЩЕ ОСТАЕТСЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ФАНТОМОМ: ЕМУ ПРИПИСЫВАЮТСЯ необходимые свойства, чтобы согласовывать наблюдаемые явления, которые иначе не объясняются в рамках принятых парадигм. Экспериментально темная материя не обнаружена до сих пор. Так что мы будем говорить об обычной барионной материи, из которой состоят все космические тела.

Любой материальный объект характеризируется некоторыми основными физическими величинами. В первую очередь, конечно, это их масса и размер. Но если масса фундаментальная величина, которая зависит от количества атомов в данном теле и их химического состава, то размер - понятие более растяжимое. Размер при постоянной массе меняется с изменением плотности. Хотелось бы остановиться на одной величине, которая не часто упоминается в повседневной жизни. На научном языке она называется вращательным моментом и описывает вращение данного тела. Чем больше вращательный момент, тем быстрее вращается данное тело при постоянстве массы, размеров и внутреннего строения. Вращательный момент из тех величин, которые просто так не возникают и не исчезают: существует закон сохранения вращательного момента, который входит в состав фундаментальных законов природы.

Человек придумал огромное количество механизмов, приводящих в действие вращательное движение, широко применяемое в нашей жизни. Различные станки, турбины электростанций, колеса автомашин и поездов, пропеллеры самолетов и метеостанций - все они вращаются, используя при этом хитроумные механизмы и энергию от различных источников. Но при любом явлении создания вращения и вращательного момента возникает необходимость закона сохранения этого момента. Это означает, что если мы создаем что-то вращающееся, то закон требует, чтобы еще что-то стало вращаться с таким же моментом, но в обратную сторону. Что же вращается в обратную сторону, когда мы включаем, скажем, вентилятор? Хорошо, энергию для вращения мы обеспечиваем от электрической сети, но куда же девается закон сохранения момента вращения?

Вообще-то вращательный момент зависит от нескольких параметров вращающегося предмета, каковыми являются его масса, размеры или радиус вращения, а также скорость вращения. Наверно, все видели, как вращается фигуристка вокруг своей оси при катании на льду. Она создает момент вращения усилиями своих мышц, при этом отталкиваясь от Земли и тем самым передавая нашей планете момент вращения, которым компенсирует свое вращение. Но это усилие никак не влияет на общий момент Земли, так как ее масса огромная и не идет ни в какое сравнение с массой фигуристки. С другой стороны, если при вращении уменьшается масса тела или сокращаются его размеры, скорость вращения увеличивается. Фигуристы очень умело пользуются этим, прижимая руки к телу. Тогда скорость вращения резко увеличивается. И, наоборот, они замедляют темп, простирая руки в стороны.

ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ ПРИ ДЕТАЛЬНОМ РАССМОТРЕНИИ МОЖНО ЛЕГКО НАЙТИ ТОТ объект, получающий вращательный момент в противовес тому моменту, который мы получаем и используем для наших целей. Легко видеть, что в большинстве случаев лишний момент поглощается нашей планетой, хотя есть случаи, когда это не так. Одной из таких рукотворных машин является, например, вертолет. Большие лопасти вращаются и создают подъемную силу. Но в воздухе, где нет трения с Землей, тело вертолета вращалось бы в обратную сторону. Не так быстро, как лопасти, но вращение было бы не из приятных для пассажиров.

Теперь, снова возвращаясь к космическим телам, заметим, что большинство космических объектов обладает каким-то вращательным моментом. Наша планета вращается вокруг своей оси за 24 часа. Кроме этого, она за год делает один оборот вокруг Солнца. Простой расчет показывает, что вторая величина, называемая орбитальным моментом, почти в четыре миллиона раз больше первой. Солнце вращается также и вокруг своей оси, и его вращательный момент в сорок раз превышает орбитальный момент Земли. Но само Солнце вращается вокруг центра нашей Галактики и имеет огромный момент вращения. Наше дневное светило является карликом среди звезд и отличается небольшой скоростью вращения. В нашей Галактике сотни миллиарды звезд, и у многих моменты осевого вращения и орбитального вращения во много раз превосходят соответствующие величины Солнца.

Таким образом, суммарный вращательный момент барионных космических объектов во Вселенной огромен. При этом следует учитывать, что вращательный момент подчиняется закону сохранения. Возникает вопрос: откуда появилось вращение вообще? Стандартный сценарий образования барионной Вселенной с ее объектами не очень уверенно отвечает на этот вопрос. Конечно, как и во всех аналогичных случаях, ученые придумали различные замысловатые схемы возникновения вращательного движения, но если объективно, то пока нет той единственной теории, которая могла бы естественным образом объяснить существование вращательного момента.

Такие схемы формирования вращательного момента являются следствием того, что мы в первую очередь думаем мерками макромира, теми критериями, которыми наделен окружающий нас и доступный нашим органам чувств мир. Но объективно существующий мир никак не ограничивается макрообъектами. Он намного разнообразнее и глубже. Объекты, принадлежащие микромиру, обладают совершенно другими физическими свойствами, подчиняющимися законам квантовой механики. Фотоны, например, представляют собой чистую энергию и не обладают массой покоя. Элементарные частицы, в том числе и фотон, с другой стороны, обладают свойством, по признакам проявления ничем не отличающимся от момента вращения. Это свойство характеризируется измеряемой величиной - спином. Это английское слово означает вращение. И хотя никто не представляет, что за явление вращение фотона, но все понимают, что фотон, как и другие частицы, обладает спином.

ЭТО ОЗНАЧАЕТ, ЧТО ВРАЩЕНИЕ ЯВЛЯЕТСЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫМ СВОЙСТВОМ МАТЕРИИ. То есть оно так же тесно связано с материей, как и масса, число барионов, заряд. Поэтому можно прийти к выводу, что формирующийся космический объект появляется со своим вращательным моментом. То есть он формируется со своей массой и со своим моментом вращения, которые он в качестве наследства получает от своего предшественника - сгустка энергии и массы, до образования данного объекта существовавшими в качественно другой форме материи и обладавшими другими физическими свойствами. Мы уже давно понимаем, что единство энергии и массы позволяет трансформацию материи из одной формы в другую. Такое наблюдается, например, в процессе ядерных реакций.

А что же с вращением? Знаем ли мы все о том, что рождает вращение? Вряд ли. Человечество открыло достаточно много законов природы, но этот процесс еще далеко не завершен, и мы знаем не все законы природы. Мы не знаем, как происходит формирование сверхплотных объектов больших масс, и придумали для них название "черная дыра", которой приписываем лишь внешние физические характеристики. А что происходит, когда материя из сверхплотной фазы переходит в обычное для нее состояние? Единственное, что мы можем утверждать относительно такого процесса, это то, что он происходит самосогласованно, подчиняясь законам природы, независимо от того, знаем мы эти законы или нет.

Да, мы не знаем, откуда берется вращательный момент космических объектов. Что бы ни говорили ученые мужи, в этой области знаний еще много белых пятен. Но когда мы исходим из предположения, что вращательный момент - один из атрибутов существования материи, некоторые парадоксы получают свое решение. Поэтому такое предположение имеет право на жизнь, хотя пока еще не имеет строгого доказательства. Главное, что нет доказательства и обратного утверждения.

Гайк АРУТЮНЯН