Әлем үздіксіз кеңейіп жатыр ма?
Ежелгі заманнан бері адамдар түнгі аспандағы жұлдыздардың жарқырауына таң қалып, ғаламның табиғаты туралы ойланып келеді. Біздің ғаламның шекарасы бар ма? Оның көлемі қандай? Ол статикалық па, әлде қозғалмалы ма? Ғылымның, әсіресе астрофизика, астрономия және космологияның дамуымен біз осы сұрақтарға жауап ала бастадық. Ең терең сұрақтардың бірі: ғалам үнемі кеңейе ме, әлде кеңеймей ме?
Негізгі жаңалықтар: Әлемнің кеңеюі
20 ғасырдың басында ғалымдар арасында ғаламның статикалық және мәңгілік екендігі туралы басым сенім болды. Алайда, бұл 1929 жылы Эдвин Хабблдың ашылымдарымен өзгерді. Калифорниядағы Маунт-Уилсон телескопын пайдаланып, Хаббл Құс жолынан тыс галактикалардың бізден алыстап бара жатқанын және галактика неғұрлым алыстаған сайын, соғұрлым жылдам қозғалатынын байқады. Бұл құбылыс «Хаббл заңы» деп аталады, ол қарапайым теңдеумен өрнектеледі: \(v = H_0 \times d\). Мұндағы \(v\) - галактиканың рецессия жылдамдығы, \(d\) - галактиканың қашықтығы, ал \(H_0\) - «Хаббл тұрақтысы».
Бұл жаңалық ғаламның статикалық емес, керісінше кеңейіп келе жатқанының айқын дәлелі болып табылады. Егер уақытты кері айналдырсақ, ғаламдағы барлық материяның – әрбір жұлдыздың, галактиканың және планетаның – бір кездері «Үлкен жарылыс» деп аталатын біртұтас, өте тығыз және ыстық нүктеде шоғырланғанын анықтар едік.
Даму механизмі
Әлемнің кеңеюі галактикалардың бір орталықтан алыстауынан емес, керісінше, галактикаларды өзімен бірге алып жүретін кеңістіктің өзі кеңейеді. Бұл құбылысты көтеріліп жатқан нан қамырындағы мейізбен салыстыруға болады: қамыр көтерілген сайын барлық мейіздер бір-бірінен алыстайды. Осылайша, кез келген галактикадағы кез келген бақылаушы басқа галактикалардың кеңею орталығында тұрғандай алыстап бара жатқанын көреді.
Дамудың дәлелдері
Хаббл заңынан басқа, Әлемнің кеңею теориясын қолдайтын басқа да көптеген дәлелдер бар. Бір күшті дәлел - 1965 жылы Арно Пензиас пен Роберт Уилсон алғаш ашқан ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуі (ҒМР). ҒМР - Үлкен жарылыстың қалдық сәулеленуі және Әлем бойынша біркелкі таралған. Бұл бақылау Әлемнің бастапқыда өте ыстық және тығыз болғаны, содан кейін уақыт өте келе кеңейіп, салқындағаны туралы теорияны растайды.
Кеңею теориясын қолдайтын тағы бір бақылау - ғаламдағы үлкен құрылымдар: галактика шоғырлары және супер шоғырланымдар. Кеңею моделі бұл құрылымдардың алғашқы ғаламдағы зат тығыздығының шағын ауытқуларынан пайда болуын болжайды, ал әзірге космологиялық бақылаулар осы модельмен сәйкес келеді.
Қараңғы энергия: дамудың қозғаушы күші
Тағы бір қызықты жаңалық - ғаламның кеңеюі тек жүріп қана қоймай, сонымен қатар үдеп келе жатқаны. Бұл алғаш рет 1990 жылдардың соңында Ia типті аса жаңа жұлдыздарды - өте жарқын жарқылдармен жарылатын жұлдыздарды бақылау арқылы ашылды. Екі тәуелсіз топ, Супернова космологиясы жобасы және High-z Супернова іздеу тобы, өте алыстағы аса жаңа жұлдыздардың күтілгеннен әлсіз екенін анықтады, бұл ғаламның жеделдетілген кеңеюіне әкеліп соқтыратынын көрсетеді.
Бұл жеделдетілген кеңеюдің ең кең таралған түсіндірмесі - ғаламдағы масса-энергияны басқаратын және гравитациялық өзара әрекеттесетін энергия түрі «қараңғы энергияның» болуы. Дегенмен, бұл қараңғы энергияның нақты табиғаты қазіргі физикадағы ең үлкен жұмбақтардың бірі болып қала береді.
Болашақ Әлем Моделі
Фактілерді ескере отырып, Әлемнің болашағы туралы не болжай аламыз? Ғалымдар бірнеше мүмкін сценарийлерді қарастыруда:
1. Үлкен жарылыс: Егер қараңғы энергия ғаламның кеңеюін жеделдете берсе, тек галактикалар ғана емес, сонымен қатар атомдар мен субатомдық бөлшектер де ыдырап кетеді, бұл «Үлкен жарылыс» деп аталады.
2. Үлкен мұздату: Тағы бір балама - «мәңгілік кеңею», мұнда ғалам жұлдыздар сөніп, бәрі суық, қараңғы күйге түскенше кеңейіп, суыта береді, бұл «Үлкен мұздату» немесе «жылу өлімі» деп аталады.
3. Үлкен Сықырлау: Сондай-ақ, кеңеюдің қысқаруға айналуы мүмкін сценарий бар, нәтижесінде «Үлкен Сықырлау» пайда болады, яғни ғалам бір нүктеге қайта қысылады.
4. Тербелмелі Әлем: Бұл сценарийде Әлем кеңею мен жиырылудың қайталанатын циклдарын бастан кешіруі мүмкін.
Дегенмен, қазіргі бақылаулар қараңғы энергияның үстемдік етуін жалғастыратынын көрсетеді, бұл «Үлкен аяз» ең ықтимал сценарий екенін көрсетеді.
Жауапсыз сұрақтар
Кеңейіп келе жатқан әлемді түсінуде үлкен жетістіктерге жеткенімізбен, көптеген сұрақтар жауапсыз қалып отыр. Қараңғы энергияның табиғаты, ғаламның Үлкен жарылыспен қалай басталғаны және көп әлемнің бар-жоғы белсенді зерттеу салаларының бірнешеуі ғана.
Қорытынды
Әлемнің кеңеюі туралы тұжырымдама космология мен философияда төңкеріс жасады. Эдвин Хабблдың бақылауларынан бастап ғарыштық микротолқынды фон сәулеленуін ашуға және қараңғы энергияны зерттеуге дейінгі барлық дәлелдер біздің ғаламның үнемі кеңейіп келе жатқанын көрсетеді. Көптеген жұмбақтар әлі шешілмегенімен, біздің түсінігіміздегі әрбір алға жылжу кеңірек және тереңірек ғарыштық шындыққа жаңа терезе ашады.
Бұл білім ғылыми қызығушылықты қанағаттандырып қана қоймай, сонымен қатар ғаламның шығу тегі мен тағдыры туралы терең тақырыптарды да қозғайды. Белгілі бір мағынада, ғаламды зерттеу - кең және күрделі ғарыштағы өз орнымызды түсінуге бағытталған адами сапар, бұл ізденіс түнгі аспанымызды жарықтандыратын жұлдыздар болғанша жалғаса береді.
