1. Ғалам эволюциясы жайлы қазіргі заман ғылымының негізін 1916 жылы салыстырмалылық теориясын ойлап тапқан Альберт Эйнштейн салып кеткен



Дата03.04.2020
өлшемі35.48 Kb.
1. Ғалам эволюциясы жайлы қазіргі заман ғылымының негізін 1916 жылы салыстырмалылық теориясын ойлап тапқан Альберт Эйнштейн салып кеткен. Ол жұлдыздармен бірқалыпты толтырылған әлем үшін теңдеу құрып, кеңістіктің қисаюы ақырында өзіне өзі тірелетіндігін есептеп шығарды. Осындай "тұйық” ғаламның көлемі шектелген болып, оның шекаралары болған жоқ. Бірақ Эйнштейннің бұл теориясында бір кемшілік болды, яғни осы теория шынайы болған жағдайда жұлдыздар тартылыс күшінің әсерімен бір нүктеге жиналып қалуға тиіс болды. Сол себепті Эйнштейн ғаламды бірбіріне сығылуынан сақтайтын, әлдебір "антигравитациялық” өрісті ойлап табуға мәжбүр болып, теңдеуін осы өріспен толықтырды.

Эйнштейн өзі ойлап тапқан теңдеуді тартылыс теориясының "шынайылылыққа сәйкес келетін” жалғыз теңдеу деп қарастырды. Сол себепті Ресей математигі Александр Фридман 1922 – 1924 жылдары жарық көрген еңбектерінде бұл проблеманың жалғыз статикалық емес, сонымен қатар динамикалық та шешімдері бар екендігін дәлелдегенде Эйнштейн бұл көзқарасты жоққа шығаруға тырысып, теріс қабылдады. Кейінірек Фридманның түсінік берілген жеке хатынан кейін ол кешірім сұрап, Фридманның жұмысын "түсінік беруші” деп те атады, бірақ одан арыға барған жоқ. Черновиктерінде Эйнштейін тіпті "бұл теорияның ешқандай да физикалық маңызы жоқ” деп көрсетті. Осы оқиғадан кейін де Эйнштейін өзінің статикалық моделін қасарыса ұстанып келді. Ғаламның стационарлы еместігі жайлы теория тек 1929 жылы, яғни алдымен астроном В.М.Слайфер, ал одан кейін Э.Хаббл көптеген бақылаулардың нәтижесінде ғаламның кеңеюі фактісін анықтағанда ғана дәлелденді. Хаббл ғаламның кеңеюін дәлелдегенде ғана Эйнштейін өзінінің көзқарасының теріс екендігі мойындап "бұл менің өмірімдегі ең үлкен қателік” деп жариялады.

Фридман өзінің жұмыстарында ғаламның кезкелген кеңеюінің бастамасы болуы керектігі жайлы айтпаған еді. Бұл жағдайдың маңыздылығын белгиялық Аббат Жорж Леметр түсініп, "Бастапқы атом жайлы” еңбегін жариялады. Бұл еңбегінде ол Фридманға қатыссыз, кеңейетін тұйық әлемнің тартылысы үшін теңдеудің шешімін тапты. Оның көзқарасына сәйкес ғалам бастапқы жағдайында кішкентай статикалық шар болып, бір кездерде оған сырттан белгісіз құбылыс ықпал етіп, осының салдарынан күштердің ара салмағы бұзылып ғалам кеңейе бастаған. Бұл шарды Леметр "бастапқы атом” деп атады.

"Ғаламның пайда болуы” жайлы түсінік осылай қалыптасты, ол кезде біздің түсінігіміздегі үлкен жарылыс әлі де қарастырылмаған болатын. Қызық болғанда қазіргі "үлкен жарылыс” деген атын бұл теорияның қарсыласы атақты ағылшын астрофизигі Фред Хойлдың ойлап тапқандығы белгілі. "Бұл теорияны поп ойлап тауып, оны Рим папасы мақұлдаса, бұл теория ғылыми болуы мүмкін бе?” деп мазақтады ол лекциялық трибуналардан. Ватикан сол кезге бұл теорияны тек мақұлдап қана қоймай, оны ғаламның пайда болуын дәлелдейтін ғылыми доктрина деп жариялап қойған болатын. Хойл өзінің кей лекцияларында "бастапқы атомның” аяқ асты кеңею процесіне Биг Бенг, яғни ағылшын тілінен аударғанда "Үлкен жарылыс” деп мазақ ретінде қойған аты, кейін ғылыми термин ретінде қалыптасты. Шынымен де, Хойлдің "үлкен жарылыс” теориясын мазақтауға негіздері болды десек болады. Себебі, үлкен жарылыстың ол кезде Хабллдың бақылауларынан басқа ешқандай тәжірибелік дәлелдемелері болған жоқ.

Биг Бенгтің даумындағы келесі қадамды 1931 жылы ҚСРОдан АҚШқа көшіп кеткен Фридманның оқушысы Георгий Гамов жасады.

Оның есептеулері бойынша "ыстық күйіндегі” үлкен жарылыста, бастапқы бөлшектердің соқтығысуы сутегі ядроларының пайда болуына, ал одан кейін ауыр сутегі, дейтерий арқылы – гелий және аздаған литий ядроларының пайда болуына әкеліп соғуы тиіс. Бірақ жоғары температураларда бөлшектер жылдамдықтарынан дейтерий ядроларын жоюға жылдамдықтарының жеткілікті болуы салдарынан гелийдің түзілуіде тоқталды.

"Суық” үлкен жарылыста гелийдің синтезі жалғасуға тиіс болды. Гамов бойынша бастапқы атомдардың (оның терминологиясы бойынша "идемдардың”) температурасы миллиардтаған градус болуы керек, сол себепті қазіргі кездегі ғаламның 75% сутегі мен дейтерицден, ал бар болғаны 25% сутегіден және аздаған бөлігі литийден тұруы керек болды (қазіргі кездегі ғаламда 0,000001% ауыр атомдардың да үлесі бар, бірақ олардың барлғы да "аса жаңа” жұлдыздардың "пештерінде” балқытылып шығарылған).

Кейінгі кезде орын алып отырған астрономиялық бақылаулар Гамовтың жорамалдарын және оның "ыстық ғалам” теориясын дәлелдеді. Бірақ бұл теория пайда болған кезде оның көзқарасы елеулі қарсылыққа кездесті, себебі Гамовтың да, Хаббл мен Леметр де теорияларында ғаламның пайда болуына аз ғана мерзім керек деп түсінік берілді. Сол кезде өзінің "ыстық ” үлкен жарылыс теориясын дәлелдеу үшін Гамов жаңа идеяны ұсынды.

Ендігі оның көзқарасы бойынша ертедегі ғалам міндетті түрде толқындардың барлық ұзындықтарында аса күшті сәуле шашуы керек. Фотондар – бұл бірінші пайда болған элементарлы бөлшектермен қосылып "бастапқы” плазманы яғни жаңа туған ғаламды құраған сәулелер. Бұл плазманың тығыздығының жоғары болғандығы соншалық, фотондар бөлшектермен соқтығысып өзінің бағыттарын өзгертіп отырды. Нәтижесінде олар плазманың ішінде өте баяу қозғалды. Мысал ретінде фотонның біздің күннің ішінен шығуын көрсете аламыз. Ғалымдардың есебі бойынша, егер бір фотон күннің ішінен шығу үшін бір миллион жыл жұмсайтын болса, күннен жерге ұшып жету үшін 8 минут қана уақыт жұмсайды екен.

Бірақ ғалам әлі де ұлғаю үстінде болғандықтан, ол салқындай да берді. Нәтижесінде белгілі бір кезеңде (кейінірек саналғандай, бұл жағдай үлкен жарылыстан 300 мың жыл кейін болған) плазманың температурасы 3000-2700 градусқа төмендеген. Осындай төмендеп бара жатқан температурамен бірге фотондардың энергиясы да азайып, ол протондар мен электрондардың өзара кулондық тартылысы мөлшерінен төмендеп кетті. Электрондар мен протондар еш кедергісіз сутегі атомдарына біріге бастады. Атомдарды біріккен бұл бөлшектер фотондарға кедергі келтірмейтін болды, яғни ғалам сәулелер үшін мөлдір болып, жарық сәулелер заттан бөлініп, мүлдем тәуелсіз тіршілікке көшті. Гамовтың пікірінше осындай "қалдық сәуле” үлкен жарылыс теориясының пайдасына қарастырылатын маңызды дәлел болуы тиіс.

Бірақ үлкен жарылыстан 300 мың жылдан кейін яғни 15 миллиард жыл бұрын болған құбылыстың іздерін қайдан іздеу керек деген сұраққа жауап әлі де жоқ еді. Гамовтың оқушылары Альфер мен Харман осы мәселемен айналысып, 1948 жылы ғылыми мақала жариялады. Бұл мақалада олар қалдық сәулелер 15 миллиард жыл ішінде 10 кельвинге дейін суып космоста әлі де сақталып қалуы тиіс екендігін көрсетті. Бірақ олар бұл сәулелердің күші өте әлсіз, сондықтан оларды табу мүмкін емес деп есептеген соң, бұл идея ұмытылып кетті.

Бірақ 15 жылдан кейін ол қайта ашылды. Оның қайта ашушысы 60 жылдардың басында Принстон университетінің гравитациялық зерттеу бөлімін басқарған Роберт Дикке болды. Дикке Гамовтан бөлек, өз бетінше ыстық ғалам теориясы жайлы өз тұжырымын жасап, ғалам "қалдық сәуле” қалдыруы тиіс деген ойға келді. Диккенің Гамов пен оның шәкірттері ол сәулелердің қалдықтарын іздеуге бел буды. Осы жұмыстың тәжірибелік жағын өзінің оқушылары Ролл мен Вилкинсонға, ал теориялық жағын Пиблзға тапсырды. Пиблз тез арада бұл сәулелердің суық, изотропты және температурасы 10 кельвин болуы тиіс екендігін есептеп шығарды.Осы нәтижелерді Пиблз 1965 жылы Принстон университетінде баяндады.

2. Қазіргі заманғы жаратылыстанудың өркендеуі кеңістік пен 


уақыттың  жаңа  релятивистік  (салыстырмалы)  тұжырымдамасын 

алға  тартты.  Бұл  тұжырымдамаға  сәйкес,  егер  ғайыптан-ғайып  бір 

күні әлем жоқ болып кетсе, онда нақты бар шындықтың (болмыстың) 

формалары ғана болып табылатын кеңістік пен уақыт та онымен бірге 

жоқ  болады.  Олардың,  Демокрит  және  басқалары  ойлағандай,  өзіндік 

мәні жеткілікті меншікті болмысы (субстанциализм) жоқ.

Зерттеулерінің  негізінде  А.Эйнштейн  жиынның  баламалылығы 

және заттың энергиясы: E = mc/2 формуласын (E – энергия, m – мас-

са (жиын), c – жарық жылдамдығы) шығаруға қол жеткізді. Бұл фор-

мула бүгінгі күні энергия сақтау заңының жалпы тұжырымы ретінде 

қаралады.

г.минковский А.Эйнштейннің кеңістік пен уақытқа қатысты идея-

сын ары қарай дамытты. Салыстырмалылық теориясына сәйкес, әлем 

бейнесінде кеңістік пен уақыт бір-бірімен үзілместей байланысқан. Де-

мек, әлем төрт өлшемді кеңістік-уақытта өмір сүреді.

Салыстырмалылықтың  жалпы  теориясы  бізге  Ғаламның  орнықты 

(стационарлық)  үлгісін  ұсынады.  Алайда  1922  жылы  а.Фридман 

Ғаламның орнықты емес үлгісінің де болатын мүмкіндігін көрсетті. 

Сол  идеяның  негізінде  «кеңейіп  жатқан  ғалам»  тұжырымдамасы 

пайда болды. Оны тәжірибе жасау жолымен Э.Хаббл дәлелдеп шықты. 

Алыс  галактикалардан  шығатын  сәулелер  ауқымын  қарай  отырып, 

ол  солардың  «инфрақызыл  сәулелерінің  жылжуын»  тапты,  ал  бұл 

Ғаламның  кеңейетінін  дәлелдейді.  Сөйтіп,  ғарыш  кеңістігіндегі  га-

лактикалар  бірте-бірте  бір-бірлерінен  алшақтайды.  Олай  болса, 

галактикалардың  қозғалыс  жылдамдығын  есептеп  шығара  отырып, 

әлемнің  пайда  болған  уақытын  анықтауға  болады.  Осыдан  келіп 

«Үлкен жарылыс» идеясы шығып, нәтижесінде, біздің Әлеміміз пайда 

болды.  Тіпті  осы  ғажап  оқиғаның  болған  уақытын  шамамен  есептеп 

шығаруға қол жетті. Бұл 13,7 млрд жыл бұрын шамасында болған деп 

айта аламыз.

Жаратылыстанудың  осы  көрнекті  жетістіктері  XX  ғасырда  Әлем 

туралы  бұрынғы  көзқарастарды  күл-талқан  етті.  Шындығында,  көп 

ғасырлар бойы ғалымдар, – жаратылыс туралы қасаң діни қағидаларды 

есептемегенде, – Әлем өзімен-өзі мәңгі өмір сүреді деп санады. Алай-

да  бұл  постулаттың  шешілмеген:  бүл  дүниеде  ештеңе  де  мәңгі  өмір 

сүрмейді, бәрі де – өтпелі дейтін қарама-қайшылығы бартұғын. Соны-

мен бірге, егер Әлемді бірбүтін деп алсақ, онда ол мәңгі өмір сүреді. 

372


Олай  болса,  мәңгілік  әлемнің  өмір  сүру  мағынасы  неде  екеніне, 

оның не үшін өмір сүретіндігіне қатысты қасиетті сұрақтар туады.

Енді  табиғаттағы  заттар  мен  құбылыстар  ғана  емес,  бірбүтін  деп 

алынған Әлемнің де өз бастауы бар болып шықты, демек, ол уақытта 

өріс  алған  тарихи  оқиға  екен.  Егер  солай  болса,  онда  әлдебір,  адами 

өлшеммен  алғанда,  тым  алыс  болашақта  Ғаламның  бұл  үлгісінің  та-

рихы  да  келмеске  кетеді.  Ол  ғылымның  XX  ғасырдағы  теңдесі  жоқ 

жаңалығы болды.

Бұл жерде: «Не жарылды?», «Үлкен жарылыс жиын мен энергияның 

сақталуы  заңына  қайшы  келмей  ме?»  деген  бірнеше  қиын  сұрақ  туа-

ды.  Бірінші  сұраққа  ғалымдар:  «Вакуум»,  –  деп  жауап  берді.  Екінші 

сұраққа да: «Қайшы келмейді», – деген оң жауап қайтарылды. Өйткені 

толық жиын немесе дәл сондай –  «Фридман Ғаламының» энергиясы 

нөлге  тең.  Оны  былай  түсіну  керек:  Ғаламның  толық  жиыны  (энер-

гия)  ішкі  бөлшектердің  кері  тартылыс  энергиясының  күшіне  тең. 

Вакуумның энергиясы да нөлге тең. Олай болса, Ғаламның вакуумнан 

пайда болуы энергияны сақтау заңына қайшы емес.

Теоретик-физиктердің  болжауынша,  вакуумдағы  алғашқы  заттың 

тығыз болғаны соншалықты, бір куб см-ге шаққанда, ол 10/91 дәрежені, 

ал  оның  радиусы  сантиметрдің  10/-12  дәрежесін  құраған.    бұл  – 

миға  сыймайтын  қысым,  сонымен  бірге  ең  кішкентай  мөлшер. 

Ол  басқаша,  материяның  түрілген,  сингулярлық  күйі  деп  аталады, 

өйткені  оның  көлемі  электроннан  үлкен  болған  жоқ.  Сөйтіп,  бүгінгі 

күні  біз:  «Әлем  ештеңе  еместен  (немесе  тұлдырдан)  жаралған!»  – 

деп  айта  аламыз.  Жарылыстан  кейін  секундтың  жүзден  бір  бөлігі 

ішінде температура Кельвин бойынша 100000 млн. градусқа жетті. Он-

дай температурада атомдар мен молекулалар өмір сүре алмайды. Әлем 

жай бөлшектер (электрон, позитрон, нейтрино және т.с.с.) түрінде өмір 

сүрді,  ал  олардың  тығыздығы,  судың  тығыздығымен  салыстырғанда, 

4000 млн. есе артық болды.

Үшінші  минуттың  соңына  қарай,  жарылыс  температурасының  1 

млрд. градусқа дейін сууы шамасы бойынша сутегі мен гелий ядросы 

пайда болады. Бірнеше жүз мың жыл өткен соң ғана жоғарыда аталған 

элементтердің  атомдары  дүниеге  келеді  де,  бір-бірімен  қосылып, 

плазма  құрайды.  Ғарыштың  ары  қарай  сууы  шамасына  қарай  басқа 

химиялық элементтердің атомдары пайда бола бастайды.

Материяны біртіндеп күрделендірудің жоғарыдағы сипаттамасының 

негізінде,  Дж.Джонс  бойынша,  бүкіләлемдік  тартылыстың  орнықсыз 

сипаты  жатыр.  Сол  себепті,  әлемдік  тартылысқа  сәйкес,  материя  кеңістікте  бірдей   тығыздыққа  жете  алмайды.  Бастапқы  плазма  өзінің 

қоюлану  шамасына  қарай,  жеке-жеке  құрамдас  бөлшектерге  бөліне 

отырып, әрқайсысының ішінде протожұлдыздар (содан жұлдыз жаса-

латын  дене,  яғни  жұлдыздың  алдындағы  дене),  олардың  планеталық 

жүйелері бар болашақ галактикалардың және т.б. негізін құрайды.

Қалай  болғанда  да,  «Бастапқы  жарылыстың  себебі  неде?»  деген 

бір  қасиетті  сұраққа  ғалымдар,  ақыры,  жауап  таба  алмай  отыр.  Ша-

масы, оған адамзат ешқашанда оң жауап ала алмас. Идеалистік бағыт 

ұстанған философтар өз ақылдарымен Құдайдың Ғаламды тұлдырдан 

жаратқанын түсінген-міс теоретик-физиктерге алғысын білдіреді.

Материалистік  бағыттағы  философтар  вакуумдағы  бастапқы 



геннің орасан зор қысымға шыдамай, жарылғанына сенуге құлықты.

Осы параграфта талқылануға тиіс соңғы мәселе – ол бейберекеттік 

(хаос)  пен  тәртіптің  өзара  байланысын,  дамудың  күрделенуінің, 

қалыптасуының  жаңа  үлгісін  көрсету.  Бұл  кітапта  біз  айқын  – 

классикалық  механиканың  термодинамиканың  екінші  бастауы  – 

энтропияның заңдарына жауап таба алмағанын талқылағанбыз. Әлемге 

механистік  көзқарас  тұрғысынан  алғанда,  бейберекеттік  –  болмауға 

тиіс  құбылыс,  бұл  әлем  детерминизм  ұстанымына  негізделген,  бұл 

жерде кез келген кездейсоқтыққа жол жоқ.

Айқын  ғылымда  ашылған  заңдар  өздерінің  нақтылығымен 

ерекшеленеді.  Егер  бізге  әлдебір  заттың  шығу  тегі  және  даму 

кезеңдері белгілі болса, онда оның келесі ахуалын, жай-күйінің негізгі 

сәттерін  болжау  қиын  емес.  Ол  дамудағы  бірбағыттылық  деп  ата-

лады.  Алайда  XX  ғасырдың  ғылыми  жетістіктері  ондай  көзқарасты 

теріске  шығарады.  Қазіргі  заманғы  ғылымда,  керісінше,  әлемнің 

ғылыми бейнесін қалыптастыруда бірте-бірте бағыт-бағдарсыз тәсіл 

қалыптасады. Бұл жерде табиғат заңдары бір немесе басқа құбылыстың 

іске  асуының  мүмкіндігі  мен  ықтималдығын  көрсетеді.  Бұл  үлгіде 

кездейсоқтыққа  үлкен  маңыз  беріледі,  өйткені  бейберекеттіктің 

ішінде  заттар  мен  денелер  өз-өздерін  қалыптастырады,  яғни 

соңғының  қиратушылық  емес,  жасампаздық  сипатын  дәлелдейді. 

Құрылысы  күрделі  жүйелерді  зерттейтін  ғалымдар  (математикада  – 

А.Пуанкаре,  А.Андронов  және  басқалары,  физикада  –  И.Пригожин, 

Г.Хакен) өз нысандарының дерексіз-теориялық үлгісін жасайды. Бүгінгі 



күні  әлемнің  бағдарсыз  ғылыми  бейнесінің  санаттық  жиынтығы 

құрылды деп нақты сеніммен айтуға болады. 

Достарыңызбен бөлісу:




©engime.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет