Постоянная оказывается не постоянной

Постоянная оказывается не постоянной

Один из аргументов креационистов в споре с «эволюционистами-униформистами» о явном противоречии между текстами Ветхого Завета и результатами абсолютного датирования минералов радиоизотопными методами касается скорости распада атомных ядер нестабильных изотопов. Дабы хоть как-то «сшить несшиваемое» – всего шесть тысяч ветхозаветных лет и миллиарды лет геологических пород, получаемые радиоизотопными методами – креационисты иногда утверждают, что дескать «в дни Творения» и «в дни Потопа» скорость радиоактивного распада была намного выше современной – отсюда будто бы и получаются ныне при датировке большие значения возраста пород.

Никакого обоснования для подобного утверждения креационисты не приводят. В лучшем случае по умолчанию подразумевается, что «в дни божественного вмешательства» по сверхъестественной воле сверхъестественного Творца может происходить все, что угодно – вплоть до увеличения скорости распада радиоактивных изотопов на многие порядки.

Непонятно только, почему имеет место именно увеличение скорости, а не ее, скажем, замедление. Разве что лишь ради подгонки фактов под библейские тексты…

Непонятно также, зачем вообще идти на подобные ухищрения?.. Ну, если все происходит «по воле Бога», и он сотворил все сущее, то почему бы ему сразу не создать мир с тем количеством дочерних и материнских изотопов, которые мы наблюдаем?.. Тогда и придумывать какие-то непонятные «ускорения распада» абсолютно не требуется…

Но как бы то ни было, идея изменения скорости распада изотопов креационистами вброшена…

А вдруг в ней что-то есть?..

На первый взгляд, эта мысль может показаться совершенно надуманной и излишней, а то и просто бредовой. Ведь «всем известно», что скорость радиоактивного распада не зависит от окружающих условий и является величиной постоянной. И также «всем хорошо известно», что это многократно проверено экспериментально в ходе разных экспериментов уже давно. Об этом опять-таки можно прочитать в любой книжке, посвященной данной тематике…

После открытия в 1896 году Беккерелем радиоактивности были предприняты весьма интенсивные исследования возможности внешнего воздействия на радиоактивный распад с помощью изменения температуры, давления, химического состава, концентрации, магнитных полей. В итоге Резерфорд, Чедвик и Эллис, обобщив многочисленные исследования, пришли к выводу, что скорость радиоактивного распада постоянна при любых условиях [S.E.Rutherford, J.Chadwick, and C.Ellis, «Radiations from Radioactive Substances «Cambridge University Press, 1930]. Так что «все уже должно быть ясно»…

Или все-таки нет?..

Столь ли бредова в реальности мысль о возможности изменения скорости радиоактивного распада?..

Ответ на этот вопрос, как ни странно, оказывается далеко не очевидным.

И дело даже не в том, что последнее время нередко приходится сталкиваться с такими теориями, где предполагается возможность изменения фундаментальных космологических постоянных со временем и в зависимости от каких-либо условий – из переменности этих фундаментальных постоянных автоматически вытекает возможность изменения и постоянных полураспада. В конце концов эти исследования носят пока сугубо теоретический характер.

Гораздо более важно то, что вопрос о стабильности постоянных полураспада вновь встает на повестку дня в связи с эмпирическими исследованиями!..

* * *

В начале 50-х годов ХХ века группа ученых (под руководством С.Э.Шноля) из города Пущино Московской области обнаружила странный и неожиданный эффект, названный ими феноменом макроскопической флуктуации. Первоначально эффект наблюдался при измерении скорости некоторых сложных химических реакций, а затем был обнаружен и в целом ряде других химических, биологических и физических процессов. Суть его в самых общих чертах сейчас можно сформулировать следующим образом.

Целый ряд случайных процессов, ранее считавшихся абсолютно бесструктурным хаотическим шумом, на самом деле обладает вполне определенными закономерностями, которые отчетливо проявляются при построении гистограмм (своего рода «огибающих графиков») по целой серии измерений. Форма таких гистограмм оказывалась либо схожей, либо сильно отличалась друг от друга в зависимости, например, от времени суток и от расположения в пространстве измерительной аппаратуры. В частности, были выявлены циклы, связанные с солнечными и звездными сутками – форма гистограмм оказывалась схожей через интервалы времени, равные периодам обращения Земли как относительно Солнца, так и относительное неподвижных звезд.

Я не буду вдаваться в детали этих исследований, поскольку они не имеет прямого отношения к теме данной книги. А желающие подробнее ознакомиться с методикой исследований и их результатами могут найти их в интернете, например, тут: http://lah.ru/expedition/egypt2009/otchet_rp2006.pdf

Рис. 152. Симон Шноль

Многочисленные исследования показали универсальность феномена макроскопической флуктуации, в результате чего основная часть экспериментов была переведена на работу с плутониевыми источниками альфа-распада (²³⁹Pu). Обнаруженные эффекты и циклы были зафиксированы и на них. В результате был сделан вывод о том, что на случайные процессы (в том числе и на процессы распада!) вполне определенное влияние оказывают особенности самого пространства-времени, в котором производятся измерения (отсюда и появлялись циклы, связанные со звездными и солнечными сутками).

Итак, в «постоянном» процессе изотопного распада обнаружились некие не очень пока еще понятные, но явные зависимости от внешних факторов!.. Пусть в данном случае мы и сталкиваемся с эффектами, может быть, третьего или четвертого порядка (поскольку в данном случае усредненная скорость распада вроде бы остается неизменной), но все-таки!..

А раз есть факты влияния внешнего воздействия на альфа-распад хотя бы в виде суточных циклов, то почему бы не оказаться возможным такому воздействию, при котором могла бы изменяться и средняя скорость распада?!.

И это оказалось не только возможным, но и буквально в последние годы было зафиксировано уже достаточно надежно!..

25 августа 2008 года в США целой группой авторов опубликована весьма интересная статья: Jere H. Jenkins, Ephraim Fischbach, John B. Buncher, John T. Gruenwald, Dennis E. Krause and Joshua J. Mattes, «Evidence for Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth-Sun Distance» (arXiv:0808.3283v1 [astro-ph]).

В статье приводятся результаты исследований периода полураспада изотопа кремния ³²Si путем прямых измерений скорости распада как функции времени. Эти исследования проводились в Брукхевенской национальной лаборатории (BNL) в период с 1982 по 1986 год и выявили не только отчетливую годовую цикличность процесса распада, но и его явную корреляцию с величиной 1/R², где R – расстояние от Земли до Солнца (см. Рис. 153). А применение специальных математических методов для обсчета подобных данных, позволило сделать эту корреляцию еще более наглядной (Рис. 154).

Рис. 153. Результаты BNL-измерений

Рис. 154. Сглаженные результаты BNL-измерений

В статье также представлены результаты измерений периода полураспада для изотопа европия ¹⁵²Eu, которые практически параллельно проводились в течение 15 лет коллективом ученых из Physicalisch-Technische Bundesandstalt (PTB) в Германии. При этом РТВ-измерения в течение приблизительно двух лет перекрывались с BNL-экспериментами (то есть в течение двух лет проводились одновременно). Германские ученые также получили явную корреляцию своих данных с параметром 1/R² (см. Рис. 155).

Рис. 155. Результаты РТВ-измерений

Итак. Скорость изотопного распада оказалась величиной вовсе не постоянной!.. И пусть обнаруженные в экспериментах вариации не превышают всего нескольких десятых долей процента, но они есть!..

Самое главное – это означает, что вполне возможны и условия, когда изменения скорости распада могут оказаться весьма существенными. Что это за условия – напрямую зависит от природы эффекта, которая пока еще не очень понятна. Ясно лишь, что она носит вполне объективный характер и не имеет ничего общего со сверхъестественной «божественной волей».

Авторы указанной статьи полагают, что виной всему нейтринное излучение Солнца, что и обеспечивает, по их мнению, согласованность вариаций скорости распада с величиной 1/R² (поскольку плотность нейтринного излучения от центрального источника, согласно всем физическим канонам, меняется именно обратно пропорционально квадрату расстояния до этого источника). Однако такая версия не очень согласуется с результатами исследований группы Шноля.

Дело в том, что Земля практически «прозрачна» для солнечного нейтринного излучения. А раз так, то никаких суточных солнечных циклов в рядах гистограмм альфа-распада это излучение порождать не должно. И уж тем более оно не должно иметь никакого отношения к появлению звездного суточного цикла (который если и соотносить с каким-то «излучением», то в таком случае связанным уже с центром Галактики).

На мой взгляд, есть смысл вернуться к гипотезе связи феномена макроскопической флуктуации со свойствами и особенностями самого пространства-времени, в котором производятся измерения. И вспомнить о том, что в рамках общей теории относительности (которая весьма неплохо себя зарекомендовала как раз на масштабах Солнечной системы) свойства пространства-времени тесно связаны с гравитацией. А в гравитации задействован все тот же параметр 1/R² – сила притяжения между телами обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними!!!

Тогда можно выдвинуть предположение, что зафиксированные в BNL и PTB измерениях вариации скорости распада обусловлены изменением вовсе не нейтринного излучения, а силы притяжения со стороны Солнца. При таком предположении оказываются вполне объяснимы и суточные (не только солнечный, но и звездный) циклы в феномене макроскопических флуктуаций.

Может ли такое быть?..

А почему бы и нет?.. Ведь в списке факторов, влияние которых на скорость распада пытались искать и не нашли в начале ХХ века, гравитация не значится!..

А ныне проверить гипотезу влияния гравитации на скорость атомного распада можно довольно просто, проведя серию экспериментов, например, на Луне или на удаленной от Земли орбите.

Косвенно то, что тут может быть «виновата» именно гравитация, указывает и следующий выявленный не так давно эмпирический факт.

На довольно многих орбитальных спутниках для определения времени (и прочих связанных с этим задач) устанавливаются сверхточные кварцевые генераторы. И было зафиксировано, что точность этих многократно выверенных и апробированных в земных лабораториях кварцевых генераторов при работе на орбите по невыясненным причинам ухудшается аж на несколько порядков!.. При этом не помогают никакие поправки на теорию относительности и прочее… Так почему бы тут не сказываться, например, именно еще неизученному гравитационному фактору?.. Ведь в зависимости от положения спутника на орбите влияние со стороны Солнца, Луны и прочих небесных тел в этом случае будет сложным образом влиять на кварцевый генератор, изменяя условия его работы и приводя в итоге к ухудшению точности измеряемых интервалов времени.

Конечно, принцип работы кварцевых генераторов совершенно иной, нежели распад радиоактивных изотопов. Но и на кварцевые генераторы, по имеющимся теориям, гравитация сказывать не должна. Так что если в действительности есть какие-то гравитационные эффекты на субмолекулярном уровне (кварцевый генератор), то почему бы этим эффектам не сказываться и на процессах внутри атомного ядра (распад изотопов)?..

При этом вовсе не обязательно, что будет иметь место простая прямая зависимость периода полураспада от силы притяжения – связь может оказаться существенно сложнее. Например, период полураспада может оказаться зависящим не напрямую от гравитации как таковой, а от геометрии пространства-времени, на которую гравитация (согласно широко известной общей теории относительности Эйнштейна) оказывает непосредственное влияние. Какое именно – точно по Эйнштейну или с некоторыми поправками и корректировками – еще находится в стадии обсуждения весьма широкой массой современных исследователей. Но в факте самого такого влияния никто не сомневается.

Как бы то ни было, тут есть варианты. И какой из них окажется правильным – покажут будущие исследования…

Но для текущего положения дел это имеет скорее лишь академический интерес. Однако если высказанная гипотеза влияния (прямого или опосредованного – через геометрию пространства-времени или еще как) гравитации на период полураспада верна, то для геохронологической шкалы и абсолютного датирования пород и минералов возникают очередные серьезные проблемы, поскольку появляется сильнейшая зависимость скорости изотопного распада от местных условий по гравитации.

Не будем трогать последствия, которые вытекают из этого, например, для датировки метеоритов – не о них сейчас речь. Обратимся к более «приземленным» вопросам…

В рамках теории стационарной Земли и теории тектоники плит зависимость скорости распада от гравитации существенного значения не имеет. Но эти теории перестали соответствовать реальным фактам. А вот в рамках гипотезы расширяющейся Земли дело обстоит совершенно по другому.

Допустим, имеет место простая прямая зависимость (скорее всего это, конечно, не так, но возьмем такое условие в самом «нулевом приближении»). Тогда если до расширения планеты (а это, по принятой ныне шкале, составляет почти 95% времени ее существования) радиус Земли был существенно меньше, а гравитация на ее поверхности превышала современную в 7/3 раза (см. ранее), то и условия по изотопному распаду были совсем другими – его скорость должна была (при справедливости того самого «нулевого приближения») в эти же 7/3 раза превышать наблюдаемую ныне. Тогда в пересчете на те же итоговые концентрации радиогенных дочерних изотопов возраст самых древних образцов сокращается примерно в пять раз!.. И возраст Земли получается всего лишь менее одного миллиарда лет!..

Это, конечно, очень грубые оценки. Но любопытно, что примерно такой же результат получился при «высосанной из пальца» замене процента «недостачи» в геологической летописи с 90% до 50%. Совпадение, скорее всего, совершенно случайное. Но совпадение забавное…

Как бы то ни было, выходит, что «золотые гвозди» геохронологической шкалы на Рис. 6 проржавели до трухи, высыпались со своих мест и более уже ничего не держат…

* * *