Вдруг, в один и тот же момент после столкновения измените их скорости на равные по модулю, но противоположные по знаку. Вы увидите всю картину в обратном направлении: шары вновь столкнутся и приобретут с точностью до знака те же самые скорости, что были у них до первого столкновения. Записав самостоятельно уравнения для законов сохранения импульса и энергии, вы можете в этом удостовериться.

Пусть скорости до столкновения будут u1 и u2, а после столкновения v1 и v2. Поменяйте знаки в уравнениях перед v1 и v2, и вновь решите ту же систему уравнений. Окажется, что и знаки перед начальными скоростями поменяются, но с точностью до этой замены знаков, конечные скорости станут равны начальным. Если вы заснимите на кинопленку столкновение бильярдных шаров, а потом просмотрите этот фильм в обратном направлении, никто не заметит ничего необычного.

В прямом ли, или в обратном движении столкнулись шары – природа позволяет то и другое, никакие законы ее здесь не нарушаются. Таковы процессы, именуемые обратимыми. Они основаны на законах сохранения. Но посмотрим теперь в обратном порядке другую киноленту. Осколки чашки, лежащие на полу, вследствие подведения к ним тепла и звука самопроизвольно складываются в чашку, которая сама прыгает на стол. Фильм становится весьма забавным (

как и вообще почти всякое обратное кино) именно вследствие своей нереальности, хотя он воспроизводит (с выполнением законов сохранения) действительное физическое явление, только в обратном порядке. Значит, реальные процессы в природе большей частью идут только в одну сторону, то есть необратимо. Какими законами это может быть обусловлено? НЕОБРАТИМЫЕ ЗАКОНЫ МАКРОМИРА Итак в мире действуют не только законы сохранения.

Имеют место и законы разрушения и уничтожения некоторых качественных характеристик материи. Более понятно ту же мысль можно выразить так: в макромире самопроизвольно идут необратимые процессы, то есть такие, которые протекают только в одну сторону. И первый из таких законов мы обнаруживаем на уровне ядерных реакций. 1. Ядерные потенциалы. Как известно, ядро любого атома состоит из соединенных протонов и нейтронов.

Соединяются эти частицы в ядрах атомов особым взаимодействием, получившим название "сильного". Это не гравитационное и не электрическое, а совершенно особое притяжение. Оно сильнее электрического (кулоновского) отталкивания на малых расстояниях, но очень быстро ослабевает с ростом расстояния между нуклонами в ядре. Легкие ядра "не прочь" захватить к себе лишний нуклон, если он окажется достаточно близко к ядру (

в плазме при температурах порядка десятков миллионов градусов или при бомбардировке ядер в ускорителях). При этом "захвате" выделяется большая энергия "сильного" взаимодействия, подобно как при падении камня на землю, только гораздо больше. Соответственно, для того, чтобы "разорвать" легкое ядро на нуклоны, необходимо затратить большую энергию.

Энергия, необходимая для отрыва одного нуклона, может быть посчитана и нанесена на график зависимости ее от заряда ядра (рис. 1). Этот график имеется в школьном учебнике физики. Для легких элементов мы видим нарастание энергии отрыва нуклона от ядра с ростом его заряда.     Рис. 1 Для тяжелых же элементов, ядра которых содержат сотни нуклонов, ситуация иная.

Расстояния между нуклонами в таком ядре значительно больше, чем в легком, а суммраное электростатическое расталкивание большого количества протонов – тем более. Это приводит к одновременному ослаблению "сильного" притяжения и увеличению сил отталкивания.     Поэтому тяжелые ядра становятся неустойчивыми, и после урана – все элементы радиоактивны и не встречаются в природе.

Для разрушения такого ядра энергия не требуется, напротив, она выделяется при радиоактивности и делении тяжелых ядер. Эта энергия весьма значительна. Она имеет порядок нескольких миллионов электрон-вольт на каждый нуклон ядра. Энергия химической связи примерно в миллион раз меньше – порядка единиц электрон-вольт на атом. Энергия ядерной связи выделяется при распаде ядер на атомных станциях и в атомной бомбе, а также в водородной бомбе – при синтезе ядер изотопов водорода в гелий.

Такая же реакция протекает в звездах, обеспечивая их излучение. Все эти сведения сообщает нам школьный учебник физики (11 класс). Но вывода из этих рассуждений и из этого графика не делается. А вывод таков, что существует наиболее стабильное состояние атомного ядра – в середине таблицы Менделеева. Такие ядра расколоть труднее всего – нужно затратить наибольшую энергию.

Отсюда же следует, что при высоких температурах, когда идут термоядерные реакции, все легкие элементы могут синтезироваться только до средних: водород переходит в гелий, гелий – при уже большей начальной температуре и с меньшим выделением энергии – перейдет в углерод и т.д. Для каждой следующей реакции нужно повышать начальную температуру, а энергии будет выделяться все меньше.

Такой процесс неизбежно должен прекратиться. Тяжелым же ядрам еще проще без всякого дополнительного подвода энергии распадаться до средних ядер. Возникает вопрос: почему еще не все легкие элементы в звездах исчерпаны, ядерные реакции еще идут, причем преимущественно самые первые – выгорает водородное ядерное горючее? Другой вопрос: откуда в природе появились тяжелые элементы и почему они еще до сих пор существуют несмотря на постоянный распад?

Всякий необратимый процесс в природе, который мы наблюдаем, ставит нас перед этими двумя вопросами: во-первых, он должен был иметь начало – когда оно было? Во-вторых, он должен иметь и конец – когда он будет и почему мы еще его не видим? Более распространенного во Вселенной процесса, чем термоядерный синтез, очевидно, не существует. Итак, почему наша Вселенная не состоит только из железа, если она всю свою бесконечную историю подчиняется существующим в ней теперь законам?