Как создать АЛМАЗ или почему самые холодные планеты такие богатые 💎

Условиям на ледяных гигантах не позавидуешь: вечная мерзлота, атмосфера, состоящая из углеводородов,  таких как метан. Так например, на Уране и Нептуне сутки длятся всего 16-17 часов. При этом местного нового года на Уране придется ждать целых 84 земных года, а на Нептуне и того хуже: 164 года.

Так ради чего же эти ледяные гиганты пожертвовали теплом? Что движет этими, казалось бы, безжизненными планетами? Не богатство ли?

О том, что в недрах гигантских планет с достаточно холодными температурами может происходить образование алмазов, известно уже на протяжении трех десятилетий. Однако, создать алмазы в лабораторных условиях, подобно тому, как это происходит на Уране и Нептуне, не получалось. Теоретические предсказания указывали на то, что давление, при котором начиналось формирование алмаза в лаборатории, было занижено. Как оказалось, все дело было в «алмазной коптильне». Именно в ней содержали метан до воздействия на него огромных давлений. И, видимо, за счет того, что соседние молекулы уже являлись алмазами, содержимое коптильни быстрее проходило фазы формирования. Алмазы образовывались быстрее, чем это происходило бы на самом деле в природе, в недрах ледяных гигантов.

В 2017 наконец появилась возможность испытать теоретическое предсказание без использования коптильни. Дело в том, что появился достаточно мощный лазер для того, чтобы его воздействие вызвало давление внутри метана соразмерное с давлением планет-гигантов. Сложность оставалась, и она заключалась в том, чтобы препятствовать перегреву образца. Стоило превысить температуру плавления метана и эксперимент можно было бы считать проваленным. 

Здесь на помощь пришло гениальное решение использовать лазер двумя последовательными вспышками. Таким образом было достигнуто давление в 150 миллиардов атмосфер, а температура 6000 К (это примерно столько же градусов Цельсия) оставалась достаточно небольшой (в масштабах астрофизики). 

Эксперимент показал, что, действительно, как и предсказывала теория, образование алмазов возможно только при значительно больших давлениях, аж в 10 раз! 

Это обстоятельство сильно влияет на теории конвекционного обмена теплом на Уране и Нептуне, а также на гигантских экзопланетах за пределами нашей Солнечной Системы, полных углеводорода. 

Это открытие также значимо для лабораторий по созданию алмазов в искусственных условиях! Точное знание состояния материи при тех или иных условиях является важнейшим фактором для проведения экспериментов в рамках лабораторий научного или индустриального формата.

Для тех, кто уже собрал чемодан для полета к Нептуну или Урану, чтобы стать счастливым обладателем скрытого в недрах планет клада, спешу разочаровать! Вам скорее всего понадобится 12 лет жизни, чтобы добраться до Нептуна (15 в случае Урана), и столько же, чтобы вернуться. В пути вас ждут ваши любимые: радиация и перегрузки. Даже если удастся добраться до недр планет (сквозь ядовитую атмосферу «дружелюбных» гигантов), много алмазов вряд ли удастся погрузить на корабль. Дело в том, что двигатель не рассчитан на вес много больший, чем Ваш собственный. Иначе домой до Земли придется добираться, видимо, куда больше собственной жизни.

Вам нужно будет заплатить сотни миллиардов рублей на разработку такого космического корабля, в котором вы совершите свой отчаянный пиратский вояж. Запуск вашего корабля в космос — тоже мероприятие не бесплатное. 

В общем и целом, грабить алмазы 💎 ледяных гигантов пока что некому, даже гипотетически.  Это, конечно, не Золото Ацтеков, но помучиться придется изрядно! 

Пусть ледяные гиганты довольствуются своим безмерным богатством. Самые состоятельные планеты нашей Солнечной Системы — скитальцы, познавшие одиночество длительностью в миллионы лет!

Пусть их пример не вдохновляет Вас! Вспомните напротив, что у Вас всегда есть другой способ стать богатыми, счастливыми людьми: это Ваши любимые, друзья, Ваша Семья. Пусть они будут источниками тех перемен, которые подобно миллиардам бриллиантов осветят ваш путь. И занять это может вовсе не миллион лет, а одну секунду приятных объятий!

Такие путевые заметки. Добра всем!

Поделиться с друзьями:

Улыбающаяся загадка А. Эйнштейна: о ней известно меньше, чем о ее муже.

– и нет, речь здесь пойдет вовсе не о Милеве Марич…

К сожалению, миру известно немало примеров, когда о выдающейся женщине известно гораздо меньше, чем о ее выдающемся муже.

Нильс Бор и Пауль Эренфест с сыном Павликом на железнодорожной станции в Лейдене.

Вне всякого сомнения, Пауль Эренфест был великим физиком-теоретиком. Он родился в Австрии, жил в Нидерландах. У него был учитель, имя которого известно любому школьнику, проходившему термодинамику на уроках физики. Да, именно методы статистической механики своего гениального учителя, Людвига Больцмана (1844-1906) продвигал в крупной научной школе, активно развивал и применял сам Пауль Эренфест. Еще бы, ведь статистическая механика была доверена ему никем другим, как самим отцом молекулярно-кинетической теории.

Людвиг Больцман (1844-1906), основатель статистической механики и молекулярно-кинетической теории.

Студенты же физико-математических направлений слышали фамилию Эренфеста на уроках квантовой механики, им известна теорема, устанавливающая связь квантового мира и классического. Ряд работ этого выдающегося ученого был посвящен проблемам квантовой статистики, теории относительности и анализу размерностей пространства.

В то же время едва ли можно сказать, что широкой публике известно хоть что-нибудь о Татьяне Алексеевне Афанасьевой-Эренфест. Даже докторам физико-математических наук это имя не скажет равным счетом ничего о его обладательнице – о выдающемся математике, физике, о ее большом вкладе в развитие науки. И да, она была женой Пауля Эренфеста.

Супруги Эренфест.

Увы, женщины-ученые не принимались обществом. Подумать только, сто лет назад не приветствовалось и даже осуждалось, если женщина занималась точными науками. И это во времена, когда Альберт Эйнштейн уже не верил в существование ни пространства, ни времени, но – в демократию. … Женщин-ученых того времени не трудно было затмить тенью успешного супруга, авторитет которого в свою очередь не вызывал такого ярого негодования в научных кругах.

Наиболее цитируемой работой Татьяны Алексеевны (совместно с ее мужем Паулем Эренфестом) является статья «Концептуальные основы статистического подхода в механике» (1911).

Татьяна Алексеевна Афанасьева-Эренфест (1876-1964).

В своей статье «Односторонность, необратимость и второе начало термодинамики» (1928 г.) Татьяна Алексеевна сделала два фундаментальных положения независимыми друг от друга: принцип существования меры хаоса, энтропии, и принцип ее возрастания. Дело в том, что до того времени второе начало термодинамики не знало такого разделения и было представлено единым целым. В этой же статье была представлена «аксиома тепловой связи», – то, что ныне известно под названием нулевого начала термодинамики. Там же ученый ввела различение двух видов необратимости, необходимость которого и по сей день осознана далеко не всеми.

Она сделала заметный вклад в развитие теории подобия, в том числе для случая подобия любых явлений природы (1925 г.), чем, собственно, завершила создание самих основ данной теории.

Дом Эренфестов в Лейдене (современный вид).

Не было такого физика-теоретика, который бы не посетил гостеприимный дом Эренфестов в Нидерландах. Гости оставляли на стене свои автографы так, что за два десятилетия собралась целая галерея из подписей, 15 из которых принадлежат нобелевским лауреатам: М.Планку, А.Эйнштейну, Н.Бору, В.Гейзенбергу, В.Паули, М.Борну, Э.Шрёдингеру, П.Капицы, И.Тамму и другим. Первым другом семьи Эренфестов был Альберт Эйнштейн, который нередко называл Татьяну Алексеевну «улыбающейся загадкой» …

Пауль Эренфест и физики.

Татьяна Алексеевна тосковала по родине и нуждалась в том, чтобы реализовать себя, как преподавателя. На протяжении почти десятка лет она ежегодно ездила в СССР и читала лекции по математике и методике ее преподавания в Педагогическом институте Симферополя, в Горском практическом институте народного образования во Владикавказе и была профессором Второго Московского Университета. Ее супруг также постоянно поддерживал контакты с физиками из СССР, посылал им литературу и организовывал стажировки молодым исследователям.

Лекции Татьяны Алексеевны.

Несмотря на то, что выдающаяся фигура Пауля Эренфеста, как физика, смогла затмить собой Татьяну Алексеевну, чисто в человеческом плане сам он был весьма далек до прообраза совершенного человека. Да и кто заявит о себе, как об идеальном человеке? Однако, картина мира Пауля Эренфеста была омрачена порой слишком многочисленными факторами: он тяжело переживал приход к власти Гитлера в Германии в 1933 году, смерть в конце 20-х его лучшего друга, нобелевского лауреата Хендрика Антона Лоренца тоже подкосила его. Пауля постоянно преследовало чувство собственного несовершенства, неспособность угнаться за стремительным развитием физики угнетала его. Когда же он помимо учителя Больцмана, стал еще и преемником своего лучшего друга Лоренца, еще пуще усилился его разлад в душе: он не считал себя достойным занимаемой должности. Его младший сын Василий страдал синдромом Дауна, и отцу страшно было и представить себе, что с его ребенком могут сделать фанатики в борьбе за «чистоту расы».

Альберт Эйнштейн (1879-1955) и Хендрик Антон Лоренц (1853-1928) у дверей дома Пауля Эренфеста (примерно 1920 год).

В личной жизни же он тоже плутал, как в трех соснах. Испытывая недостаток женского тепла, он обзавёлся любовницей – историком искусств, младше жены на 12 лет. Татьяна Алексеевна в то время хлопотала в СССР, чтобы заработать на лечение Васеньки.

Назревал развод, а депрессия Пауля все чаще давала о себе знать. 25 сентября 1933 года он приехал в Амстердам, где в институте для больных детей находился 14-летний Василий. Пауль Эренфест застрелил собственного сына, после чего покончил с самим собой.

Из 4-х детей счастливой на первый взгляд семьи Эренфестов только сын Пауль с ранних лет проявлял незаурядные способности в физике, учился в Париже и, начиная с 19 лет, ежегодно публиковался в ведущих научных журналах по исследованиям космических лучей. Кто знает, может быть, сын Пауль вместе со Стивеном Хокингом впоследствии стал бы заниматься космологией, в которой открыл бы немало новых явлений, если бы не погиб в 1939 году под лавиной в Альпах.

В жизни Татьяны Алексеевны Афанасьевой-Эренфест было не мало невзгод, но она была настоящим оловянным солдатиком и мужественно прошла через все испытания. До самых последних дней она сохранила работоспособность и творческую активность. В 80 лет она выпустила монографию по основам термодинамики, а четыре года спустя новую книгу – по методике преподавания математики. Скончалась в 88 лет, 14 апреля 1964 года в Лейдене, в Нидерландах.

В последние годы ее научное наследие привлекает все большее внимание исследователей из разных стран. Голландский совет по физике даже объявил о присуждении премии имени Эренфест-Афанасьевой лучшим работам аспирантов, правда в скромном размере в полмиллиона рублей.

Чем чаще предстают такие примеры, как Татьяна Алексеевна, невольно задаешься вопросом: Сколько же их было, и еще могло быть – таких выдающихся, стойких оловянных солдатиков в истории физики, сколько гениальных открытий принадлежит тем женщинам-ученым, чьих имен и фамилий мы никогда не услышим? О чьих подвигах (а это, безусловно, настоящие научные подвиги) никогда не узнаем? Ведь не у всех у них мужем был «Пауль Эренфест». …

Источники (интересности, которые мне удалось найти)

  1. Татьяна Афанасьева-Эренфест – математик, физик, педагог. kpi.ua
  2. Аксиомы Татьяны Афанасьевой-Эренфест. dzen.ru
  3. Интегрированный урок «ЖЕНЩИНЫ- ФИЗИКИ», посвящённый международному женскому дню. dzen.ru
  4. Tatiana Ehrenfest-Afanassjewa. mathshistory.st-andrews.ac.uk
  5. Ehrenfest-Afanassjewa thesis award. dutchphysicscouncil.nl
  6. History of Scientific Women: Tatiana AFANASSIEVA. scientificwomen.net
  7. Эренфест, Пауль. ru.ruwiki.ru

Рекомендуемая к прочтению литература
(для мыслителей и любителей философии)

J. Uffink, G. Valente, C. Werndl, L. Zuchowski, “The Legacy of Tatjana Afanassjewa”, Springer International Publishing.
ISBN : 978-3-030-47970-1

Книга содержит философские выводы и умозаключения из оригинальных работ выдающегося физика и математика.

Поделиться с друзьями: