Чорнi дiри
Реферат
ВлЧорнi дiриВ»
Змiст
Вступ
1. Структура чорноi дiри
2. Випромiнювання чорноi дiри
3. Еволюцiя зiрок
Висновок
Список використовуваноi лiтератури
Вступ
У наш час важко знайти людину, яка не чула б про чорнi дiри. Разом з тим, мабуть, не менш важко вiдшукати того, хто змiг би пояснити, що це таке. Втiм, для фахiвцiв чорнi дiри вже перестали бути фантастикою - астрономiчнi спостереження давно довели iснування як ВлмалихВ» чорних дiр (з масою порядку сонячноi), якi утворилися в результатi гравiтацiйного стиснення зiрок, так i надмасивних (до 109 мас Сонця), якi породив колапс цiлих зоряних скупчень в центрах багатьох галактик, включаючи нашу. В даний час мiкроскопiчнi чорнi дiри шукають в потоках космiчних променiв надвисоких енергiй (мiжнародна лабораторiя Pierre Auger, Аргентина) i навiть припускають Влналагодити iх виробництвоВ» на Великому адронному коллайдерi (LHC). Проте справжня роль чорних дiр, iх ВлпризначенняВ» для Всесвiту, знаходиться далеко за межами астрономii та фiзики елементарних частинок. При iх вивченнi дослiдники глибоко просунулися в науковому розумiннi перш суто фiлософських питань - що i простiр i час, чи iснують межi пiзнання Природи, яка зв'язок мiж матерiiю та iнформацiiю.
Термiн Влчорна дiраВ» був запропонований Дж. Уiлер в 1967 роцi, однак першi пророкування iснування тел настiльки масивних, що навiть свiтло не може iх покинути, датуються XVIII столiттям i належать Дж. Мiтчеллу i П. Лапласа. РЗх розрахунки грунтувалися на теорii тяжiння Ньютона i корпускулярну природу свiтла.
1. Структура чорноi дiри
Вдалинi вiд чорноi дiри простiр-час майже плоске, i там свiтловi променi поширюються прямолiнiйно. Це - важливий факт. Променi свiтла, що проходять ближче до чорноi дiрки, вiдхиляються на бiльш значнi кути. Коли свiтло поширюiться через область простору-часу з бiльшою кривизною, його свiтова лiнiя стаi все бiльш викривленою. Можна навiть направити промiнь свiтла точно в такому напрямку щодо чорноi дiри, щоб цей свiт виявився спiйманий на кругову орбiту навколо дiрки. Ця сфера навколо чорноi дiри iнодi називаiться ВлФотон сфероюВ» або - фотонiв окружнiстю В»; вона утворена свiтлом, оббiгали навколо чорноi дiри по всiляких кругових орбiтах. Кожна зiрка у Всесвiтi посилаi хоч трохи свiтла саме на таку вiдстань вiд чорноi дiри, що цей свiт захоплюiться на фотонних сферу.
Слiд пам'ятати, що цi круговi орбiти на фотонiв сферi надзвичайно нестiйкi. Щоб зрозумiти сенс цього твердження, уявiмо собi майже кругову орбiту Землi навколо Сонця. Орбiта Землi стiйка. Якщо Землю злегка штовхнути, то не станеться нiчого особливого. Однак коли промiнь свiтла хоч трохи вiдхилиться вiд свого iдеального кругового шляху на фотонiв сферi, то вiн дуже швидко пiде по спiралi або всередину чорноi дiри, або назад в космiчний простiр. Саме нiкчемне обурення, куди б воно не було спрямовано - всередину або назовнi, вiдводить свiтло з фотонами сфери. Саме в цьому сенсi говорять про нестiйкiсть всiх кругових орбiт на фотонiв сферi.
Нарештi, тi променi свiтла, якi нацiленi майже прямо на чорну дiру, ВлвсмоктуютьсяВ» в неi. Такi променi назавжди йдуть з зовнiшнього свiту чорна дiра iх буквально поглинаi.
Представлений тут сценарiй описуi поведiнку самого простого з можливих типiв чорних дiр. У 1916 р., всього через кiлька мiсяцiв пiсля того, як Ейнштейн опублiкував своi рiвняння гравiтацiйного поля, нiмецький астроном Карл Шварцшильда знайшов iх точне рiшення, яке, як виявилося згодом, описуi геометрiю простору-часу поблизу iдеальноi чорноi дiри. Це рiшення Шварцшильда описуi сферично симетричну чорну дiрку, що характеризуiться тiльки масою. Породила цю чорну дiру гiпотетична вмираюча зiрка повинна не обертатися i бути позбавленою як електричного заряду, так i магнiтного поля. Речовина такий вмираючоi зiрки падаi по радiусу ВлвнизВ» до центру зiрки, i кажуть, що вийшла, чорна дiра маi сферичноi симетрiiю. Якби чорна дiра виникала при колапсi обертаiться зiрки, то у неi були б якесь ВлпривiлейованеВ» напрям, а саме дiра мала б вiссю обертання. Рiшення Шварцшильда вiльно вiд подiбних ускладнень. Така шварцшiльдовська чорна дiра представляi собою найпростiший з усiх можливих типiв чорноi дiри. Ми обмежимося розглядом лише цього простого випадку.
Зрозумiти природу шварцшiльдовськоi чорноi дiри можна, розглядаючи масивну (але не обертаiться i не маi заряду) вмираючу зiрку в процесi гравiтацiйного колапсу. Нехай хтось стоiть на поверхнi такоi вмираючоi зiрки, у якоi тiльки що вичерпалося ядерне паливо. Безпосередньо перед початком колапсу наш спостерiгач бере потужний прожектор i направляi його променi в рiзнi боки. Так як речовина зiрки поки розподiлено в досить великому обсязi простору, гравiтацiйне поле бiля поверхнi зiрки залишаiться досить слабким. Тому промiнь прожектора поширюiться прямолiнiйно або майже прямолiнiйно. Однак пiсля початку колапсу речовина зiрки стискаiться в усi меншому i меншому обсязi. У мiру зменшення розмiрiв зiрки тяжiння у ii поверхнi зростаi все бiльше i бiльше. Збiльшення кривизни простору-часу призводить до вiдхилення свiтлового променя вiд колишнього прямолiнiйного розповсюдження. Спочатку променi, що виходять з прожектора пiд малим кутом до горизонту, вiдхиляються вниз до поверхнi зiрки. Але надалi, в мiру розвитку колапсу, нашому дослiдниковi доводиться направляти променi вгору все ближче до вертикалi, щоб вони могли назавжди пiти вiд зiрки. Врештi-решт, на деякiй критичнiй стадii колапсу дослiдник виявить, що вже нiякоi промiнь не в змозi пiти вiд зiрки. Як би наш дослiдник нi направляв свiй прожектор, його промiнь все одно змiнюi свiй напрямок так, що знову падаi вниз, на зiрку. Тодi кажуть, що зiрка пройшла свiй горизонт подiй. Нiщо, опинившись за горизонтом подiй, не може вийти назовнi, навiть свiтло. Дослiдник вмикаi свiй радiопередавач i виявляi, що вiн нiчого не може передати залишилися зовнi, оскiльки радiохвилi не здатнi вирватися за обрiй подiй. Наш дослiдник буквально зникаi з зовнiшньоi Всесвiту.
Термiн Влгоризонт подiйВ» - дуже вдала назва для тiii поверхнi в просторi-часу, з якою нiщо не може вибратися. Це справдi ВлобрiйВ», за яким всi ВлподiiВ» пропадають з поля зору. РЖнодi горизонт подiй, що оточуi чорну дiру, називають ii поверхнею.
Знаючи рiшення Шварцшильда, можна розрахувати положення горизонту подiй, що оточуi чорну дiру. Наприклад, поперечник сфери горизонту подiй чорноi дiри з масою, рiвною 10 сонячних мас, становить близько 60 км. Як тiльки вмираюча зiрка з масою в 10 сонячних мас стиснеться до поперечника в 60 км, простiр-час настiльки сильно скривилося, що навколо зiрки виникне горизонт подiй. У результатi зiрка зникне.
У момент, коли вмираюча зiрка пiде за свiй горизонт подiй, ii розмiри ще досить великi, але нiякi фiзичнi сили вже не зможуть зупинити ii подальше стиснення. РЖ зiрка в цiлому продовжуi стискатися, поки, нарештi, не припинить своi iснування в точцi в центрi чорноi дiри. У цiй точцi нескiнченно тиск, нескiнченна щiльнiсть i нескiнченна кривизна простору-часу. Це ВлмiсцеВ» в просторi-часу iменуiться сингулярностi.
Перш за все, чорну дiру оточуi фотонна сфера, що складаiться з променiв свiтла, що рухаються по нестiйким кругових орбiтах. Всерединi фотонiв сфери знаходиться горизонт подiй - односторонньо пропускаi поверхню в просторi-часу, з якою нiщо не може вирватися. Нарештi, в центрi чорноi дiри знаходиться сингулярнiсть. Все те, що провалюiться крiзь горизонт подiй, засмоктуiться в сингулярнiсть, де воно пiд дiiю нескiнченно сильно викривленого простору-часу припиняi своi iснування. Пiсля того як вмираюча зiрка заходить за свою фотонних сферу i наближаiться до горизонту подiй, вiд неi в навколишнi Всесвiт може вирватися все менше i менше свiтлових променiв. У мiру наближення катастрофiчного колапсу масивноi зiрки до його неминучого кiнця, променям свiтла з поверхнi зiрки стаi все важче i важче пiти назавжди вiд зiрки.
З наближенням поверхнi зiрки до горизонту подiй ii яскравiсть убуваi з неймовiрною швидкiстю. Через всього 1 / 1000 з пiсля початку гравiтацiйного колапсу конус виходу стаi настiльки вузьким, що лише одна квадрильйон (10 ~ 15!) Свiтла зiрки може вислизнути в зовнiшню Всесвiт. Усього мить i колишня яскрава зiрка стаi майже зовсiм чорноi.
Одночасно з швидким ослабленням яскравостi вмираючоi зiрки вступаi в гру й iнший важливий ефект. Тяжiння викликаi уповiльнення перебiгу часу. Цей ефект iменуiться гравiтацiйним червоним змiщенням бо свiтло, яке випускаiться атомами, зануреними у гравiтацiйне поле, ВлзмiщуiтьсяВ» у бiк бiльш довгих хвиль. Тому в ходi посилення гравiтацiйного поля поблизу зiрки в процесi ii колапсу свiтло, яке випускаiться атомами на поверхнi цiii зiрки, вiдчуваi все бiльшу i бiльшу червоне змiщення. Тому для спостерiгаi ii з боку астронома коллапсуюча зiрка стаi одночасно i слабкою, i випромiнюючоi свiтло все бiльш довгих (бiльш ВлчервонихВ») хвиль.
2. Вiпромiнювання чорноi дiри
Чорна дiра народжуi частинки. Порiвняно великi чорнi дiри масою в декiлька сонячних мають настiльки низькою температурою, що можуть робити тiльки ВлбезмасовiВ» частинки - частки, що летять завжди зi швидкiстю свiтла i не мають власноi маси спокою. До них, вiдносяться фотони, електроннi та мюоннi нейтрино, iх античастинки i, нарештi, ще гравiтон - кванти гравiтацiйних хвиль. Чорна дiра масою, типовою для зiрок, народжуi особливо багато нейтрино (81% усього потоку) всiх сортiв, потiм фотонiв (17%) i гравiтонiв (2%) (рис. 8). Той факт, що рiзнi частинки випромiнюються в рiзних кiлькостях, пояснюiться рiзницею iхнiх властивостей. Нейтрино випромiнюiться бiльше за все, тому що iх внутрiшнiй кутовий момент (спiн) мiнiмальний (1 / г), а гравiтонiв менше за все, так як iх спiн максимальний (2).
Чорнi дiри малоi маси мають велику температуру. Так, температура чорних дiр масою, меншою; 1017-1016 р, вище 109-1010 К. Цi чорнi дiри породжують, крiм перерахованих частинок, електронно-позитроннi пари. Зауважимо, що розмiри таких чорних дiр становлять усього 1011см (в 1000 разiв менше розмiру атома).
Ще меншi чорнi дiри масою <5 тАв 1014 р здатнi випромiнювати мюони i бiльш важкi елементарнi частинки. Чорна дiра масою 1014 г випромiнюi 12% важких частинок i античастинок, 28% електронiв i позитронiв,. 48% нейтрино всiх сортiв, 11% фотонiв i 1% гравiтонiв (розмiр цих чорних дiр менше атомного ядра).
Особливу важливiсть квантовi процеси набувають для первинних чорних дiрок. Якщо на початку розширення Всесвiту, коли речовина була щiльним, утворилися чорнi дiри масою, меншою 1015г, то всi вони повиннi до нашого часу випаруватися. З цiii причини процес, вiдкритий Хоукiнг, маi дуже важливе значення для космологii. Процес випаровування первинних чорних дiрок веде до випромiнювання високочастотних фотонiв - гамма-випромiнювання. Так, чорнi дiри масою близько 1015 р повиннi випромiнювати кванти з енергiiю близько 100 МеВ.
Спостереження таких квантiв, що приходять з космосу, в принципi могло б допомогти виявленню первинних чорних дiрок. Поки ж вони не виявленi, i можна тiльки сказати, що кiлькiсть чорних дiр масою близько 1015 р у Всесвiтi маi бути в середньому не бiльше, нiж десять тисяч на кожен кубiчний парсек. Якщо б iх було бiльше, то загальна кiлькiсть гамма-квантiв, з енергiiю близько 100 МеВ було б бiльше спостережуваного зараз потоку гамма-квантiв з космосу.
3. Еволюцiя зiрок
Зорянi рештки можуть бути трьох рiзновидiв: це бiлi карлики, нейтроннi зiрки i чорнi дiри.
Природа бiлих карликiв як ВлмертвихВ» зiрок стала досить ясна пiсля пiонерськоi роботи С. Чандрасекара на початку 1930-х рокiв. Та термоядерна ВлпiчВ», яка пiдтримуi структуру звичайних зiрок, не може бути причиною стiйкостi зовнiшнiх шарiв у бiлих карликiв просто тому, що в них вже вичерпано все пальне. Для розумiння того, що ж пiдтримуi структуру бiлого карлика, розглянемо речовину в серцевинi колапсуючоi, вмираючоi зiрки. У мiру стиснення зiрки тиску i щiльностi стають такi великi, що всi атоми повнiстю ВлроздавлюютьсяВ». У результатi виходить море вiльних електронiв, у якому як би ВлплаваютьВ» ядра. Електрони мають спiном, або власним ВлобертаннямВ», внаслiдок чого iх поведiнка пiдкоряiться важливого закону природи, що зветься у фiзицi принципом заборони Паулi. Згiдно з цим, два електрони одночасно не можуть займати одне i те ж мiсце, якщо iх швидкостi i спiни однаковi. У мiру стиснення вмираючоi зiрки електрони пiддаються тиску до такоi мiри, що врештi-решт виявляються заповненими всi вакансii можливого розташування i швидкостей електронiв. Як тiльки це сталося, електрони починають з великою силою дiяти один на одного, чинячи опiр подальшому стисненню вмираючоi зiрки. Таким чином, виникаi тиск вироджених електронiв, що запобiгаi необмежену стиск (колапс) бiлого карлика.
Бiлi карлики вiдомi астрономам вже протягом багатьох рокiв. Цi зiрки настiльки звичайнi, що до недавнiх пiр всi вважали iх кiнцевим станом усiх вмираючих зiрок.
Виконавши детальнi розрахунки структури бiлих карликiв, Чандрасекара прийшов до цiкавого вiдкриття: для маси бiлого карлика iснуi сувора верхня межа. Тиск вироджених електронiв здатне пiдтримувати речовина мертвоi зiрки лише в тому випадку, якщо ii маса не перевищуi приблизно 1,25 маси Сонця. Якщо ж маса вмираючоi зiрки iстотно бiльше 1,25 сонячноi, то навiть потужних сил мiж виродженими електронами недостатньо для того, щоб протистояти нищiвного тиску горiшнiх шарiв зiрки. Цей критичний межа маси - близько 1,25 маси Сонця-називаiться межею Чандрасекара.
Так як бiлi карлики вельми звичайнi i так як не було вiдомо iнших типiв ВлмертвихВ» зiрок, то астрономи вважали, що всi вмираючi зiрки примудряються так чи iнакше скинути достатню кiлькiсть речовини, щоб iх маси опинилися в межах маси Чандрасекара i дали нейтрони. Коли, нарештi, вся зiрка майже цiлком перетвориться на нейтрони, знову почне вiдiгравати важливу роль принцип заборони Паулi. Сили мiж нейтронами викличуть появу тиску вироджених нейтронiв. Це нове, ще бiльш могутнi тиск здатний зупинити стиск i веде до появи зоряного тiла нового типу - нейтронноi зiрки.
Ще через п'ять рокiв, в 1939 р., Ю.Р. Оппенгеймер i Г. Волков опублiкували великi обчислення, що доводять плiднiсть цих мiркувань. Але так як нiхто нiколи не спостерiгав нейтронних зiрок, цi пророчi iдеi не знайшли пiдходящоi грунту. По сутi справи астрономи просто не знали, де i як iм шукати нейтроннi зiрки.
У 1054 р. н. е. астрономи Стародавнього Китаю вiдзначили появу на небi Влзiрки-гостiВ» в сузiр'i Тельця. Яскравiсть цiii новоi зiрки була настiльки велика, що ii можна було бачити без працi в сонячний день, Потiм вона почала слабшати i незабаром зовсiм пропала з поля зору.
Коли сучаснi астрономи направили своi телескопи на те мiсце неба, де, за давнiми записами, з'явилася Влзiрка-гостяВ», вони виявили чудову Крабоподiбна туманнiсть. Крабоподiбна туманнiсть i прекрасним прикладом залишку вибуху надновоi, а давньокитайських астрономам настiльки пощастило, що вони побачили вмираючу зiрку, коли вона скидала свою атмосферу.
Наприкiнцi 1968 астрономiв чекала нова радiсть: був виявлений пульсар, який знаходиться точно посерединi Крабоподiбноi туманностi. Цей пульсар, вiдомий як NP 0532, - самий швидко пульсуючий з усiх пульсарiв. РЖмпульси радiовипромiнювання приходять вiд нього по 30 разiв за секунду. Це вiдкриття дало астрономам привiд для пiдозр, що вмираючi зiрки можуть мати якийсь стосунок до пульсара. Безпосереднi розрахунки показали, що бiлi карлики не здатнi давати тридцять iмпульсiв радiошумiв в секунду. Прийшла пора воскресити iдеi Бааде, Цвiккi, Оппенгеймера i Волкова.
Усi зiрки обертаються i всi вони, ймовiрно, володiють магнiтними полями. У звичайних умовах обидва цих властивостi досить несуттiвi. Наприклад, Сонце робить один оборот навколо своii осi приблизно за мiсяць. Його магнiтне поле до того ж досить слабке. У середньому у Сонця магнiтне поле маi приблизно таку ж напруженiсть, як i у Землi. Однак якщо Сонце або подiбна йому зiрка стане стискатися до розмiрiв нейтронноi зiрки, то обидва зазначених властивостi придбають виключно важливе значення. Щоб зрозумiти причини цього, уявiмо собi фiгуристку, що робить пiрует на льоду. Це - прямий наслiдок фундаментального закону фiзики, вiдомого як закон збереження моменту кiлькостi руху. Подiбним же чином, якщо велика зiрка, розмiром з Сонце, стискаiться до малого обсягу, то швидкiсть ii обертання стрiмко зростаi. Тому астрономи вважають, що нейтроннi зiрки дуже швидко обертаються, ймовiрно, швидше, нiж оборот за секунду.
Коли зiрка дуже велика, ii магнiтне поле розподiлено по багатьом мiльйонам квадратних кiлометрiв ii поверхнi. Напруженiсть магнiтного поля в усiх точках поверхнi досить невелика. Однак, вмираючи, зiрка зменшуiться в розмiрах. То магнiтне поле, яке спочатку було розподiлено на великiй площi, зосереджуiться на декiлькох сотнях квадратних кiлометрiв. При скороченнi площi, займаноi магнiтним полем, його напруженiсть теж стрiмко зростаi. Якби зiрка начебто Сонця стиснулася до розмiрiв нейтронноi зiрки, то напруженiсть ii магнiтного поля збiльшилася б приблизно в мiльярд разiв!
У астрономiв, якi обiймають проблемами нейтронних зiрок, i вагомi пiдстави вважати, що цi зiрки швидко обертаються навколо осi i володiють потужними магнiтними полями.
Не може iснувати нейтронних зiрок з масою бiльше приблизно 2,25 сонячноi! Вище цього критичноi межi тиск вироджених нейтронiв у свою чергу виявляiться недостатнiм, щоб пiдтримати вмираючу зiрку.
Спостереження подвiйних зiрок свiдчать про те, що у Всесвiтi iснують зiрки з масами до 40 або 50 сонячних. Розрахунки процесiв еволюцii зiрок говорять про те, що масивнi зiрки старiють дуже швидко. Припустимо, що вмираюча масивна зiрка не викине все зайве речовина в космiчний простiр спалахнувши як найновiша, нехай тому, що залишилася вiд зiрки мертва серцевина володii масою бiльше 3 сонячних мас. Така зiрка не може стати бiлим карликом, так як ii маса значно перевищуi межу Чандрасекара. Така зiрка не може стати i пульсаром, бо ii маса занадто велика, щоб ii могла витримати тиск виродженого нейтронного газу. Що вмираi зiрка, мертва серцевина якоi мiстить речовини бiльше 3 сонячних мас просто стаi менше i менше. Спрямована всередину нищiвного сила ваги мiльярдiв тонн речовини не може зустрiти гiдного опору. У мiру стиснення зiрки напруженiсть гравiтацiйного поля навколо неi стаi все бiльше. У ходi триваючого стиснення наростаi викривлення простору-часу. Нарештi, коли зiрка стиснеться до поперечника у кiлька кiлометрiв, простiр-час ВлзгорнетьсяВ» i зiрка зникне, а те, що залишиться, називаiться чорною дiрою.
Висновок
В останнi роки нашi уявлення про чорнi дiри помiтно змiнилися. Ще недавно цi об'iкти вважалися екзотичними. Тепер астрономи впевненi, що Всесвiт ряснii чорними дiрами. За розрахунками вчених, iх не менше 400 мiльйонiв. Парадоксально, але факт: майже половина всього свiтла у Всесвiтi породжена самими похмурими космiчними об'iктами - чорними дiрами. Вони перетворюють речовину в енергiю свiтла ефективнiше, нiж будь-яка зiрка.
Однак механiзм колапсу разюче нагадуi схему формування чорноi дiри. Коли зiрка ВлвигораiВ», ii руiни пiд дiiю власноi ваги стискаються. На мiсцi зiрки утворюiться неймовiрно щiльний об'iкт - чорна дiра. Навiть свiтло не повинно вирватися з ii надр. У той же час лише на ii прикладi можна вивчати процеси, якi передували Великого Вибуху i привели до народження нового Всесвiту. Чорна дiра - iх жива модель, що замiнюi космологам складнi математичнi формули, якими вони описують Великий Вибух.
Складнiшим стаi i уявлення про чорних дiрах. Астрономи навчилися розрiзняти в цих згустках мороку кiлька рiзновидiв:
* Мiнiатюрнi чорнi дiри дiаметром кiлька кiлометрiв; вони утворюються при колапсi зiрки, i iх маса незначно перевищуi масу Сонця;
* Чорнi дiри середнiх розмiрiв; вони утворюються при злиттi мiнiатюрних чорних дiрок, i iх маса в10 - 100 тисяч разiв перевищуi масу Сонця;
* Надмасивнi чорнi дiри, вони в мiльйони, а то i в мiльярди разiв важчi за Сонце; подiбнi прiрви розверзаються в центрi галактик.
Будь-яка чорна дiра здаiться настiльки дивним об'iктом, що навiть уяви бракуi нам, коли ми намагаiмося подумки зазирнути в ii надра, адже вона нi на що не схожа - нi на зiрки, нi на комети.
Список використовуваноi лiтератури
1. Вайнсберг С. Першi три хвилини. М.: Энергоиздат. 1981
2. Кауфман У. Космiчнi рубежi теорii вiдносностi. М.: Мiр.1981
3. Новiков РЖ.Д. Чорнi дiрки у Всесвiтi. М.: Знание. 1977
4. Новiков РЖ.Д. Енергетика чорних дiр. М.: Знание. 1986
5. Знання - сила / / Волков А. Прямуючи в чорну дiру. Б.м. - 2005. - № 4 С.19 - 25
6. Наука i життя / К. Чорнi дiри Б.М.
Вместе с этим смотрят:
Aerospace industry in the Russian province
РЖсторiя ракетобудування Украiни
Авиационно-космические отрасли в российской провинции
Аналiз гiпотез виникнення Землi i Сонячноi системи