Знание-сила, 2002 №6 (900)

«Обращаемся ко всем, – призывает один из участников выставки, украинский школьник Андрей Бутенко, и его слова повторят большинство его сверстников: – Мы хотим жить в здоровой среде! Дайте нам такую возможность!».

Рафаил Нудельман

Представляю, если бы такую фразу услышал сэр Резерфорд, только что открывший, что атом отнюдь не «неделим», как полагали раньше, а имеет в нутрен и ю ю структуру, ибо состоит из ядра и обращающихся вокруг него электронов. Для него мысль о делимости ядра была, наверное, так же неприемлема, как для его предшественников мысль о делимости атома.

Тем не менее атомное ядро, как мы теперь знаем, тоже имеет внутреннюю структуру, ибо состоит из частиц, именуемых протонами и нейтронами, и давайте не упоминать, что эти частицы в свою очередь состоят из кварков и т.д. – для наших сегодняшних целей достаточно и протонов с нейтронами. Ибо цель наша сегодня состоит в том, чтобы рассказать, что в определенном смысле эти ядерные частицы образуют нечто вроде жидкости, и если раньше уже было показано, что «капля» такой «ядерной жидкости» может вращаться, раздуваться и даже делиться, то только что продемонстрировано, что она может также… кипеть. (Не знаю, можно ли ее сварить вкрутую, не уверен, сэр.)

Как показать, что ядерную каплю можно довести до кипения? Ведь «термометр в нее не вставишь», как меланхолически заметил физик Джеймс Эллиот из Национальной лаборатории в Беркли, штат Калифорния. Но его коллеги, Вик Виола и его группа из университета штата Индиана, тем не менее вставили. Или что-то вроде. Вот что они сделали. Они разогнали (в ускорителе) пучок частиц, именуемых «пионами», до 99 процентов скорости света и направили его (в том же ускорителе) на золотую пластинку. Из пластинки стали вылетать капли ядерной жидкости. По длине их пролета в счетчике можно было определить их размеры. Оказалось, что при повышении энергии пионов эти размеры сначала увеличиваются, а потом перестают.

Физики истолковали сей факт как указание, что дополнительная энергия пионов тратится на перевод ядерной жидкости в «пар», то есть превращается в так называемую скрытую теплоту испарения. И действительно, при дальнейшем повышении энергии пионов размеры ядерных капель начинают даже уменьшаться. Это значит, что из них начинают «испаряться» частицы.

Исследователям удалось даже подсчитать температуру испарения ядерной жидкости (в случае золота). Она оказалась порядка 100 миллиардов градусов. Это позволяет ощутить огромную величину ядерных сил, удерживающих частицы внутри ядра.

И последнее. На основе полученных данных, как говорят те же исследователи, можно понять, как образуются тяжелые элементы в природе. Известно, что природа приготовила для будущей Вселенной только самые простейшие ингредиенты – водород, тяжелый водород (дейтерий), гелий и немного ближайших самых легких ядер; тяжелые у нее не получалось собрать, потому что при тех температурах, что тогда царили, нейтроны-протоны слишком быстро двигались. Тяжелые ядра возникли позже внутри звезд за счет происходивших в их центре термоядерных реакций превращения водорода в гелий и далее. Но это «далее» тоже имело предел.

К моменту образования ядер железа состояние такой звезды становилось неустойчивым, и она взрывалась, рассеивая свое содержимое (тяжелые элементы) в космосе. Так появилось во Вселенной все, что «до железа включительно». Ну а дальше как? И вот теперь исследователи говорят: а дальше ядерные капли помогали.

Когда при внутри звездных температурах ядерная жидкость вскипала, ее капли легче пропускали внутрь себя лишние нейтроны. А при остывании эти утяжеленные капли давали более тяжелые элементы, чем железо. Прекрасно. Как раз и ядро вскипело, сэр. Прикажете подавать?

Загадка появления птиц, видимо, еще долго будет побуждать ученых к вы* движению все новых и новых гипотез. Уже было предположено, что птицами стали маленькие динозавры, которые помогали себе быстро бегать, энергично хлопая передними (короткими, как у кенгуру) конечностями. Уже было предположено, что птицами стали маленькие динозавры, которые спасались от более крупных хищников, забираясь на деревья и в панике помогая себе при этом маханьем передними конечностями. Были предложены и другие объяснения.

Теперь нам толкуют, что эволюция птиц была вызвана… родительской заботой. Эта новая теория опубликована в январе нынешнего года в немецком журнале «Археоптерикс» – так в палеонтологии именуются древнейшие предшественники нынешних птиц, еще сочетавшие в себе черты птиц и рептилий одновременно.

Американский эколог Джеймс Кэри из Калифорнийского университета выступил с утверждением, что ранними предшественниками птиц были рептилии, которые создавали и охраняли свои гнезда на земле, как нынешние крокодилы. Со временем откладываемые ими яйца приобрели не кожистую, а твердую скорлупу, а сами существа стали регулировать температуру своего тела, что способствовало созданию более стабильных температурных условий для развивающегося в яйце зародыша. Чешуйки на коже этих существ превратились в перья, помогавшие камуфляжу и сохранению тепла. Затем возник новый способ кормления птенцов – в гнезде, подавая пищу прямо в рот, и зтот способ кормления позволил уменьшить число откладываемых яиц и их размеры. Соответственно, такие яйца можно было уже откладывать в кустарнике или даже на маленьких деревцах, где они были лучше защищены от хищников.

Постепенно передние конечности этих существ покрывались перьями и удлинялись, позволяя им лучше парашютировать из древесных гнезд на землю. Затем появилось умение планировать (от слова «планер») и под конец – летать, хлопая оперенными передними конечностями, которые уже стали, в сущности, крыльями. По мнению Кэри, клювы птиц тоже развились под эволюционным давлением потребностей родительской заботы.

Родительский клюв играл (для новорожденных птенцов) ту же-роль, какую сосок играет для детенышей млекопитающих, но вдобавок служил еще орудием труда, с помощью которого птицы строили гнезда для этих же птенцов. Эти соображения Кэри также идут вразрез с существующей теорией, которая считает, что клюв появился взамен зубов, потому что он весит меньше и поэтому летать с ним легче.

В своей статье Кэри перечисляет ряд данных, которые, по его мнению подтверждают новую гипотезу. Ископаемые останки археоптериксов имеют когти на передних конечностях, что может указывать на древесный образ жизни. Развитие их перьев продвинулось более далеко, чем развитие других птичьих черт, и это согласуется с предположением, что перья развились в первую очередь, чтобы защищать сидевших на гнездах рептилий от резких климатических воздействий.