Назарияи таркиши бузург ва пайдоиши коинот
Саволи пайдоиши коинот ҳазорҳо сол боз инсониятро ба худ ҷалб мекунад. Аз афсонаҳои офариниши фарҳангҳои гуногун то таҳқиқоти илмии муосир, кунҷковӣ дар бораи пайдоиши коинот ҳеҷ гоҳ коҳиш наёфтааст. Дар илми муосир, назарияи маъмултарин барои шарҳ додани пайдоиш ва таҳаввулоти коинот Назарияи таркиши бузург аст. Ин назария на танҳо як "таркиш"-и оддӣ, балки як модели илмӣ аст, ки аз ҷониби маҷмӯи васеи далелҳои физикии мушоҳидавӣ, математикӣ ва космологӣ дастгирӣ карда мешавад. Дар ин мақола Назарияи таркиши бузург чист, далелҳо онро чӣ гуна дастгирӣ мекунанд, марҳилаҳои аввали коинот ва саволҳои асосие, ки ҳанӯз ҳам кушодаанд, баррасӣ мешаванд.
Назарияи таркиши бузург чист?
Назарияи "Бангиши Бузург" мегӯяд, ки коинот тақрибан 13,8 миллиард сол пеш дар ҳолати хеле гарм ва зич оғоз ёфтааст ва аз он вақт инҷониб коинот васеъ ва хунук шудааст. Истилоҳи "Бангиши Бузург" аксар вақт боиси тасаввуроти нодуруст мегардад, ки таркиш дар нуқтаи мушаххаси кайҳон рух додааст. Аммо, мувофиқи космологияи муосир, худи кайҳон васеъ мешавад. Ин маънои онро дорад, ки дар дохили кайҳон "маркази" таркиш вуҷуд надорад; баръакс, тамоми кайҳон васеъ мешавад.
Модели "Таркиши бузург" чаҳорчӯбаеро фароҳам меорад, ки чаро галактикаҳо аз якдигар дур мешаванд, чаро коинот аз рӯзҳои аввали пайдоишаш бо радиатсияи боқимонда пур шудааст ва чаро унсурҳои сабук ба монанди гидроген ва гелий ин қадар фаровонанд. Аммо, ин назария ҷавоби қатъӣ нест. "Таркиши бузург" эволютсияи коинотро аз шароити ибтидоии шадиди он шарҳ медиҳад, аммо саволи "пеш аз он чӣ рӯй дод" мавзӯи баҳс ва таҳқиқоти фаъол боқӣ мемонад.
Таърихи мухтасар: Аз назарияи нисбӣ то космологияи муосир
Фикри васеъшавии коинот решаҳои худро аз таҳияи Назарияи умумии нисбият аз ҷониби Алберт Эйнштейн (1915) мегирад. Муодилаҳои Эйнштейн имкон медиҳанд, ки коиноти динамикӣ вуҷуд дошта бошад — коиноте, ки метавонад васеъ ё кӯтоҳ шавад. Дар аввал, Эйнштейн фикр мекард, ки коинот статикӣ аст, аз ин рӯ, барои мувозинат кардани модели худ "доимии космологӣ"-ро илова кард. Аммо, мушоҳидаҳои баъдӣ нишон доданд, ки коинот статикӣ нест.
Дар солҳои 1920-ум, астроном Эдвин Ҳаббл кашф кард, ки нур аз галактикаҳои дур сурх мешавад, ки нишон медиҳад, ки онҳо дур мешаванд. Робитаи байни масофа ва сурхшавии он, ки бо номи Қонуни Ҳаббл маълум аст, ба як сутуни калидии космология табдил ёфтааст. Ин боис шуд, ки агар коинот ҳоло васеъ шавад, дар гузашта - то пайдоиши кайҳонӣ - зичтар буд.
Се далели асосии назарияи таркиши бузург
Назарияи "Бангиши бузург" ба таври васеъ пазируфта шудааст, зеро он бо якчанд далелҳои қавии мушоҳидавӣ дастгирӣ карда мешавад. Сетои инҳо аксар вақт пояҳои асосӣ ҳисобида мешаванд.
1. Васеъшавии Коинот (Сурхгардиши Галактикӣ)
Ҳангоме ки галактикаҳо дур мешаванд, дарозии мавҷҳои нуре, ки мо мегирем, дароз шуда, ба самти охири сурхи спектр ҳаракат мекунанд. Ҳар қадар галактика дуртар бошад, сурхшавии он ҳамон қадар зиёдтар мешавад. Ин бо васеъшавии коинот мувофиқ аст. Ин васеъшавӣ на танҳо ҳаракати галактикаҳо дар фазо, балки васеъшавии фазо байни онҳост.
2. Радиатсияи заминавии микроволновкаи кайҳонӣ (CMB)
Дар соли 1965, Арно Пензиас ва Роберт Вилсон Заминаи Кайҳонии Микроволновка (CMB)-ро кашф карданд, ки "акс-садо"-и радиатсия аз коиноти ҷавон аст. CMB боқимондаи гарм аз замонест, ки коинот барои ташкили атомҳои бетараф кофӣ сард буд ва ба нур имкон медод, ки озодона ҳаракат кунад. Имрӯз, CMB ҳамчун радиатсияи микроволновка бо ҳарорати тақрибан 2,7 Келвин муайян карда мешавад. Намунаи тағирёбии хурд (анизотропияҳо) дар CMB инчунин ба тухмиҳои сохторҳое, ки баъдтар ба галактикаҳо ва кластерҳои галактика табдил меёбанд, ишораҳо медиҳад.
3. Фаровонии унсурҳои рӯшноӣ
Назарияи "Бангиши Бузург" пешгӯӣ мекунад, ки дар чанд дақиқаи аввали "Бангиши Бузург" нуклеосинтез ба амал омада, унсурҳои сабук: асосан гидроген, гелий ва миқдори ками литийро ташкил доданд. Мушоҳидаҳои таркиби элементии коинот бо ин пешгӯӣ комилан мувофиқанд. Агар коинот ҳеҷ гоҳ дар марҳилаи гарм ва зич набуд, шарҳ додани миқдори зиёди гелийи ибтидоӣ душвор аст.
Хронологияи Коиноти Аввалин
Барои фаҳмидани пайдоиши коинот мувофиқи таркиши бузург, олимон хронологияи марҳилаҳои аввалро дар асоси физикаи энергияи баланд тартиб доданд.
1. Давраи хеле қадим ва таваррум
Гумон меравад, ки дар тӯли як қисми хеле ками вақт пас аз оғози он, коинот аз таварруми кайҳонӣ гузаштааст - давраи густариши хеле босуръат. Таваррум шарҳ медиҳад, ки чаро коинот дар миқёси калон хеле якхела ба назар мерасад ва чаро геометрияи фазо қариб ҳамвор ба назар мерасад. Гарчанде ки таваррум ҳанӯз пурра фаҳмида нашудааст, қисми зиёди маълумоти CMB ин ақидаро дастгирӣ мекунад, ки эҳтимолан чизе ба монанди таваррум рух додааст.
2. Ташаккули зарраҳои элементарӣ
Бо васеъ шудани коинот, ҳарорати он паст шуд. Энергияе, ки қаблан барои тавлиди зарраҳои гуногун кофӣ буд, оҳиста-оҳиста ба зарраҳои устуворе, ки мо медонем, «ях» кард: кваркҳо, лептонҳо ва сипас протонҳо ва нейтронҳо. Дар ин марҳила антимодда низ ташаккул ёфт, аммо бо ягон сабаб коиноти мо зери таъсири модда боқӣ мемонад. Ин мушкилот носимметрияи модда-антимодда номида мешавад, ки яке аз асрори бузурги кайҳоншиносӣ мебошад.
3. Нуклеосинтези таркиши бузург
Дар давоми чанд дақиқа пас аз оғоз, протонҳо ва нейтронҳо якҷоя шуда, ядроҳои сабуки атомӣ ба монанди гелий-4-ро ташкил доданд. Пас аз ин, коинот барои идомаи синтези миқёси калон хеле сард шуд. Аз ин рӯ, унсурҳои вазнинтар ба монанди карбон, оксиген ва оҳан дар таркиши Бузург пайдо нашуданд, балки хеле дертар дар ситораҳо ва таркишҳои супернова пайдо шуданд.
4. Рекомбинатсия ва партоби рӯшноӣ (CMB)
Тақрибан 380.000 сол пас аз оғоз, ҳарорат ба қадри кофӣ паст шуд, то электронҳо бо ядроҳо якҷоя шуда, атомҳои бетарафро ташкил диҳанд. Вақте ки электронҳо дигар бо фотонҳо зуд-зуд бархӯрда наметавонистанд, рӯшноӣ метавонист озодона ҳаракат кунад. Ин рӯшноӣ он чизест, ки мо ҳоло онро ҳамчун CMB мебинем.
5. Асрҳои торик, ситораҳои аввал ва галактикаҳо
Пас аз рекомбинатсия, коинот ба асри торик ворид шуд ва ҳанӯз ситораҳо дурахшиданд. Сипас, қувваи ҷозиба газро ба ситораҳои аввал ҷамъ кард, ки коинотро аз нав фаъол кард ва ба ташаккули сохторҳои калон мусоидат кард: галактикаҳо, кластерҳои галактика ва тори кайҳонӣ.
Нақши материяи торик ва энергияи торик
Таркиши бузурги муосир на танҳо дар бораи материяи оддӣ буд. Мушоҳидаҳо нишон медиҳанд, ки материяе, ки мо дида метавонем - ситорагон, газ, сайёраҳо - танҳо як қисми ночизи таркиби умумии коинот аст.
– Материяи торик як ҷузъи ноаён аст, ки асосан тавассути қувваи ҷозиба бо ҳам таъсир мерасонад. Он ба шарҳ додани он кӯмак мекунад, ки чаро галактикаҳо метавонанд бо суръати баланд бе шикастан гардиш кунанд ва чӣ гуна сохторҳои калон нисбат ба мавҷуд будани танҳо материяи оддӣ зудтар ба вуҷуд меоянд.
– Энергияи торик истилоҳест барои чизе, ки боиси васеъшавии тезтари коинот мегардад ва тавассути мушоҳидаҳои супернова дар охири солҳои 1990 кашф шудааст. Энергияи торик яке аз бузургтарин муаммоҳои физика боқӣ мемонад, зеро табиати дақиқи он номаълум боқӣ мемонад.
Тасаввуроти нодурусти маъмул дар бораи таркиши бузург
Бисёр вақт хатогиҳои зиёде мавҷуданд, ки ба миён меоянд:
1. Таркиши бузург таркиш дар фазои холӣ набуд, балки васеъшавии худи фазо буд.
2. Назарияи таркиши бузург муқобили фалсафии «офариниш» нест, балки модели илмӣ аст, ки таҳаввулоти кайҳонро бар асоси мушоҳидаҳо ва қонунҳои физика шарҳ медиҳад.
3. Таркиши Бузург ба таври худкор ба саволи «чаро чизе вуҷуд дорад, на ҳеҷ чиз». Космология «чӣ гуна» таҳаввул ёфтани коинотро тавсиф мекунад; саволи «чаро» метавонад соҳаи фалсафа ё илоҳиётро дар бар гирад.
Саволҳое, ки кушода мемонанд
Гарчанде ки Назарияи Таркиши Бузург пурқувват аст, он як қатор саволҳои асосиро боқӣ мегузорад:
– Сабаби таваррум чист ва механизми дақиқи он чист?
– Чаро модда нисбат ба антимодда бештар аст?
– Табиати материяи торик ва энергияи торик чист?
– Агар мо ҷозибаи квантиро ҷорӣ кунем, бо «нуқтаи ибтидоӣ» чӣ мешавад?
– Оё коиноти мо ягона аст ё қисми бисёркаунт аст?
Бисёре аз олимон бар он ақидаанд, ки барои посух додан ба ин саволҳо, ба мо назарияе лозим аст, ки нисбияти умумӣ ва механикаи квантиро, ки аксар вақт онро ҷозибаи квантӣ меноманд, муттаҳид кунад. Номзадҳо назарияи сатрҳо ва равишҳои ҷозибаи квантии ҳалқаро дар бар мегиранд, аммо ҳеҷ яке аз онҳо аз ҷиҳати мушоҳида тасдиқ нашудааст.
Penutup
Назарияи "Таркиши Бузург" як марҳилаи муҳим дар талошҳои башарият барои дарки коинот аст. Бо далелҳои густариши кайҳонӣ, радиатсияи заминаи микроволновкаи кайҳонӣ ва фаровонии унсурҳои рӯшноӣ, ин модел як ривояти илмии мувофиқро дар бораи сафари коинот аз шароити аввалини шадид то кайҳони пур аз галактикаҳо, ситорагон ва сайёраҳо пешниҳод мекунад. Аммо, "Таркиши Бузург" охири достон нест. Дар асл, дар паси муваффақияти он, асрори наве пайдо шудаанд, ки физикаи муосирро ба чолиш мекашанд: материяи торик, энергияи торик, таваррум ва саволҳо дар бораи шароити аввалини коинот. Ҷустуҷӯи посухҳо ба ин асрор он чизест, ки космологияро зинда, динамикӣ ва доимо таҳаввулёбанда нигоҳ медорад.
Агар шумо хоҳед, ман метавонам ин мақоларо ба услуби маъмултар барои донишҷӯён мутобиқ кунам ё бо формулаҳо, рақамҳо ва истинодҳои хониш техникӣтар бошам.
