Чому планети досі не зупинились? Вся правда про енергію Всесвіту

Мабуть, ви помі­ча­ли: Всесвіт трохи схо­жий на ста­рий добрий фіджет-спі­нер — усе кру­ти­ться. Планети — нав­ко­ло зірок, супу­тни­ки — нав­ко­ло пла­нет, а цілі гала­кти­ки — нав­ко­ло ще біль­ших цен­трів. І все це три­ває мільяр­ди років без явно­го «заво­ду». Як таке можливо?

Щоб розі­бра­тись, треба трохи від­мо­та­ти час назад — туди, де не було ще ні Землі, ні Сонця, лише купа хао­ти­чно­го газу. І от коли цей газ почи­нає зби­ра­тись у купу під дією гра­ві­та­ції, вини­кає дуже ціка­ва штука: обер­та­н­ня. Навіть якщо спо­ча­тку рух части­нок був хао­ти­чний, в момент гра­ві­та­цій­но­го сти­ска­н­ня збе­рі­га­є­ться імпульс. А ще — змен­ше­н­ня роз­мі­рів веде до збіль­ше­н­ня швид­ко­сті обер­та­н­ня. Так з’яв­ля­ю­ться про­то­пла­не­тні диски, а зго­дом — пла­не­ти й зірки, які вже несуть у собі цей обер­то­вий момент.

Не крутишся — падаєш

Тут усе про­сто. Якщо тіло не обер­та­є­ться нав­ко­ло іншо­го тіла з пев­ною швид­кі­стю, воно впаде на нього через гра­ві­та­цію. Але обер­та­н­ня ство­рює силу інер­ції, яка балан­сує цю гра­ві­та­цію — саме це ми нази­ва­є­мо орбі­тою. Планета по суті постій­но падає, але настіль­ки швид­ко руха­є­ться вбік, що ніко­ли не дося­гає цілі. Такий собі вічний космі­чний дрифт.

А ще, якби ви дума­ли, що все це вічне — не зов­сім. В енер­гії є один нюанс.

Енергія не вічна, але…

Тепер — голов­не. Енергія не збе­рі­га­є­ться без втрат. Так, з часом кіне­ти­чна енер­гія тіл у космо­сі посту­по­во пере­хо­дить у тепло — про­сто дуже повіль­но. Бо сере­до­ви­ще там настіль­ки роз­рі­дже­не, що навіть через мільяр­ди років це майже не помі­тно. Наприклад, пилин­ки в око­ли­цях Сонця дій­сно пада­ють на зірку про­тя­гом кіль­кох міль­йо­нів років. Але вели­кі тіла, як-от Земля, не від­чу­ва­ють цього опору майже зов­сім. Орбіта настіль­ки ста­біль­на, що змі­ни­ти її скла­дні­ше, ніж вивчи­ти кван­то­ву фізи­ку без кави.

Звідси висно­вок: усе потро­ху галь­мує, але мас­шта­би настіль­ки космі­чні, що наш вік — навіть не мить.

А звідки ця енергія взагалі взялася?

Це вже філо­со­фія, замі­ша­на на фізи­ці. Коли мате­рія у Всесвіті пере­ста­ла бути рів­но­мір­но роз­по­ді­ле­ною, вини­кли гра­ві­та­цій­ні потен­ці­а­ли. І оця енер­гія паді­н­ня — коли одна частин­ка летить до іншої під дією гра­ві­та­ції — пере­тво­рю­є­ться на кіне­ти­чну. Усе про­сто: була енер­гія поряд­ку — стала енер­гія руху.

А ще — тут магія ста­ти­сти­ки. Навіть хаос у вели­кій кіль­ко­сті дає перед­ба­чу­ва­ні резуль­та­ти. Тож те, що нам зда­є­ться впо­ряд­ко­ва­ним рухом, насправ­ді — про­сто вели­че­зна кіль­кість випад­ко­во­стей, що стали закономірністю.

Всесвіт — як стара платівка, що крутиться й крутиться

Ні, енер­гія не вічна. Але її стіль­ки, що виста­чає на бага­то обер­тів. І поки ми тут нама­га­є­мось зро­зу­мі­ти себе і світ, десь дале­ко пла­не­ти про­дов­жу­ють свій танець нав­ко­ло зірок, ніби нічо­го не змі­ни­лось. Можна ска­за­ти, космос вто­ми­ться обер­та­тись уже після того, як нас давно не стане. І це — навіть трохи заспокоює.