Холбооны агентлагболовсролоор
Дээд мэргэжлийн боловсролын улсын боловсролын байгууллага "ОХУ-ын анхны Ерөнхийлөгчийн нэрэмжит УСТУ-УПИ Б.Н. Ельцин"
Боловсролын хүрээлэн мэдээллийн технологи
Зайны боловсролын факультет
Хийсвэр
сэдвээр: Орчлон ертөнцийн хувьсал, түүний янз бүрийн загварууд
сахилга бат: Үзэл баримтлал орчин үеийн байгалийн шинжлэх ухаан
Екатеринбург
Танилцуулга
Орчлон ертөнц, Дэлхий, Сар, Нар, одод гэж юу вэ? Орчлон ертөнцийн эхлэл, төгсгөл хаана байна, тэр хэр удаан оршин тогтносон, юунаас бүрддэг, түүний мэдлэгийн хил хязгаар хаана байдаг вэ? Орчлон ертөнцийг, тэр байтугай бидний мэддэг хэсгийг нь судлах нь асар их ажил юм. Орчин үеийн эрдэмтдийн олж авсан мэдээллийг олж авахын тулд олон үеийн хөдөлмөр шаардагдана.
Орчлон ертөнцийн гарал үүслийн асуудал гарч ирэхээс өмнө ч хүмүүсийн анхаарлыг татсаар ирсэн орчин үеийн шинжлэх ухаан. Сонирхлын үндэс нь бүх зүйлийн үндсэн шалтгаанд хүрэх хүсэл юм. Жишээлбэл, Библид хүртэл заасан байдаг яг огноодэлхийн бүтээн байгуулалт - МЭӨ 5 мянган жил. Энэ огнооны түүхэн үндэслэл нь сүүлийнхтэй бараг таарч байгаатай холбоотой байж болох юм мөсөн үе- МЭӨ 10 мянган жил. МЭ 5-р зуунд Христийн шинжлэх ухааны зохиолч Гэгээн Августин Орчлон ертөнц үүсэхээс өмнө цаг хугацааны тухай ойлголт ямар ч утгагүй байсан нь орчин үеийн шинжлэх ухааны үзэл санаатай гайхалтай давхцаж байгааг онцолсон байдаг. Августин Бурхан Орчлон ертөнц болон цаг хугацааг хоёуланг нь бүтээсэн тул Орчлон ертөнц үүсэхээс өмнө цаг хугацаа байгаагүй гэж бичжээ. Орчлон ертөнц яагаад тодорхой цаг хугацааны хувьд үүссэн бэ? Эртний Грекчүүд: Платон, Аристотель нар ертөнц өөрчлөгдөшгүй, мөнхөд оршдог гэж үздэг байсан ч заримдаа гамшиг тохиолдож, хүн төрөлхтнийг буцааж хаядаг.
Энэхүү ажлын зорилго нь Орчлон ертөнцийн оршин тогтнох, хувьслын янз бүрийн загвар, түүний дотор хөгжлийн хувилбаруудад дүн шинжилгээ хийх явдал юм. нарны систем, үүний нэг хэсэг нь манай дэлхий юм.
Бүлэг 1. Орчлон ертөнц ба түүний хэмжээсүүд
Орчлон ертөнцийн харагдах хэсэг нь хэдэн зуун тэрбум галактикаас бүрдэх ба галактик бүрд хэдэн арван тэрбум од байдаг. Дэлхийн оршин суугч бүрт тэрбум од байдаг бөгөөд энэ нь боломжуудыг ихээхэн өргөжүүлдэг. бяцхан ханхүүГанц гаригт даруухан сэтгэл хангалуун байсан Экзюпери. Орчлон ертөнцийн одод галактик гэж нэрлэгддэг аварга оддын системд хуваагддаг. Гэхдээ зүгээр л харагдах хэсэгОрчлон ертөнц.
Манай Нар энгийн од хэлбэрээр байрладаг одны системийг Сүүн зам гэж нэрлэдэг. Галактик дахь оддын тоо ойролцоогоор 1012 (триллион) юм. Сүүн зам нь гялалзсан мөнгөлөг оддын эгнээ нь тэнгэрийг бүхэлд нь тойрон хүрээлж, манай Галактикийн дийлэнх хэсгийг бүрдүүлдэг. Нарны аймаг Галактикийн төвд оршдоггүй. Галактикийн төвд 1000-2000 pc диаметр бүхий цөм байдаг - оддын аварга нягт бөөгнөрөл. Цөм нь олон улаан аварга биетүүд болон богино хугацааны Цефеидүүд (их оддын бөөгнөрөл) агуулдаг.
Дээд үндсэн дарааллын одод, ялангуяа супер аварга ба сонгодог цефеидүүд нь залуу популяцийг бүрдүүлдэг. Энэ нь төвөөс илүү зайд байрладаг бөгөөд харьцангуй нимгэн давхарга эсвэл диск үүсгэдэг. Энэ дискний оддын дунд тоостой бодис, хийн үүлнүүд байдаг. Дэд одой болон аварга биетүүд Галактикийн цөм болон дискний эргэн тойронд бөмбөрцөг хэлбэртэй системийг бүрдүүлдэг.
Шинжлэх ухаан нь орчлон ертөнцийг бүрдүүлдэг материйн ердөө 5%-ийн мөн чанарыг мэддэг. Бид энэ 5%-ийг (4% энгийн бодис - гариг, мананцар гэх мэт, 1% од, галактик) бидний эргэн тойронд харж, өөрсдөөсөө бүтээгдсэн байдаг. Үлдсэн хэсэг нь 70% харанхуй энерги (сэргээх хүчний саяхан нээсэн хэлбэр), 25% харанхуй бодис (үл мэдэгдэх шинж чанартай үл үзэгдэх бөөмс), 5% нь харагдахуйц бодис (1-р зургийг үз).
Манай Галактикийн массыг одоо тооцоолж байна янз бүрийн аргаар, энэ нь ойролцоогоор Нарны 2*1011 масстай (Нарны масс 2*1030 кг) тэнцүү бөгөөд үүний 1/1000 нь од хоорондын хий, тоосонд агуулагддаг. Андромеда галактикийн масс бараг ижил, харин Гурвалжин галактикийн масс 20 дахин бага гэж тооцоолсон. Манай галактикийн диаметр нь 100,000 гэрлийн жил юм. Шаргуу хөдөлмөрөөр Москвагийн одон орон судлаач В.В. 1944 онд Кукарин Галактикийн спираль бүтцийн шинж тэмдгийг олж мэдсэн бөгөөд бид хоёр спираль салааны хоорондох зайд амьдардаг бөгөөд энэ нь одод муу байдаг. Тэнгэрийн зарим газарт дурангаар, зарим газарт бүр нүцгэн нүдээр та харилцан таталцлын хүчээр холбогдсон оддын ойрын бүлгүүд эсвэл оддын бөөгнөрөлүүдийг ялгаж чадна.
Бүлэг 2. Орчлон ертөнцийн хувьслын загварууд
Орчлон ертөнц бол байгаа бүх зүйл юм. Хамгийн жижиг тоос, атомаас эхлээд оддын ертөнц ба оддын системийн асар их хэмжээний бодисын хуримтлал хүртэл. Иймээс аливаа шинжлэх ухаан Орчлон ертөнцийг, бүр тодруулбал, түүний аль нэг талыг судалдаг гэж хэлэхэд буруудахгүй. Хими нь молекулуудын ертөнцийг, физик нь атом ба энгийн бөөмсийн ертөнцийг, биологи нь амьд байгалийн үзэгдлийг судалдаг. Гэхдээ байдаг шинжлэх ухааны сахилга бат, судалгааны объект нь Ертөнц өөрөө юм. Энэ бол сансар судлал гэж нэрлэгддэг одон орон судлалын тусгай салбар юм. Космологи бол орчлон ертөнцийг бүхэлд нь судалдаг шинжлэх ухаан юм.
Төрөл бүрийн салбарт кибернетик хөгжсөнөөр шинжлэх ухааны судалгааЗагварчлах арга техник нь маш их алдартай болсон. Төрөл бүрийн загвар бүтээх нь бодитойгоор оршин буй ертөнцийг ойлгох чухал арга замуудын нэг юм. Орчлон ертөнцөд тохиолддог объект, үзэгдэл, үйл явц нь маш нарийн төвөгтэй байдаг. Загварчлал нь бидэнд хамгийн чухал зүйлийг тодорхойлох боломжийг олгодог онцлог шинж чанаруудэдгээр процессууд.
Шинжлэх ухаан хөгжихийн хэрээр улам бүр илчлэгдэж байна физик үйл явцБидний эргэн тойрон дахь ертөнцөд тохиолдох үед ихэнх эрдэмтэд аажмаар орчлон ертөнцийн хязгааргүй байдлын талаархи материалист санаа руу шилжсэн. Энд 1687 онд хэвлэгдсэн дэлхийн таталцлын хуулийг И.Ньютон (1643 - 1727) нээсэн нь чухал ач холбогдолтой байв.
Энэхүү хуулийн нэг чухал үр дагавар нь хязгаарлагдмал орчлонд түүний бүх бодис нь хязгаарлагдмал хугацаанд нэг ойр системд нэгтгэгдэх ёстой, харин хязгааргүй ертөнцөд таталцлын нөлөөн дор бодис тодорхой хугацаанд хуримтлагддаг гэсэн үг юм. хязгаарлагдмал хэмжээ (тухайн үеийн санааны дагуу - одод), орчлон ертөнцийг жигд дүүргэдэг.
Их үнэ цэнэОрчлон ертөнцийн бүтэц, хөгжлийн талаархи орчин үеийн санааг хөгжүүлэхэд А.Эйнштейний (1879 - 1955) бүтээсэн харьцангуйн ерөнхий онол өөрийн гэсэн байр суурийг эзэлдэг. Энэ нь Ньютоны таталцлын онолыг гэрлийн хурдтай дүйцэхүйц том масс, хурдаар ерөнхийлсөн. Үнэхээр ч асар том материйн масс галактикуудад төвлөрч, алс холын галактик, квазаруудын хурдыг гэрлийн хурдтай харьцуулж болохуйц байдаг.
Чухал үр дагаваруудын нэг ерөнхий онолхарьцангуйн онол бол орчлон ертөнц дэх материйн тасралтгүй хөдөлгөөний тухай дүгнэлт юм - Орчлон ертөнцийн тогтворгүй байдал. Энэхүү дүгнэлтийг манай зууны 20-иод онд Зөвлөлтийн математикч А.А. Фридман (1888 - 1925). Тэрээр материйн дундаж нягтралаас хамааран орчлон ертөнц тэлэх эсвэл агших ёстойг харуулсан. Ирээдүйд орчлон ертөнцийн тэлэлт шахалтаар солигдох бөгөөд дундаж нягтрал нь эгзэгтэйтэй тэнцүү буюу түүнээс бага үед тэлэлт зогсохгүй. Хоёр хамгийн сүүлийн үеийн сонголтуудастрофизикчид идэвхтэй авч үзсэн бөгөөд 80-аад онд Их тэсрэлтийн эхний мөчид тохиолдсон Орчлон ертөнцийн төсөөлшгүй хурдацтай тэлэлт (инфляци) -ийг багтаасан.
Орчлон ертөнцийг тогтвортой, өөрчлөгддөггүй гэж үздэг Эйнштейнээс ялгаатай нь Александр Фридманы онол нь түүний үүсэл, хөгжлийн загварыг хамгийн бүрэн дүрсэлсэн байдаг. Фридманы үзэл бодол нь Орчлон ертөнцөд болж буй үйл явцыг цаашид судлах үндэс суурийг тавьсан юм.
Үндсэндээ шинэ үе шатОрчин үеийн хувьслын сансар судлалын хөгжилд Америкийн физикч Г.А. Гамов (1904-1968), түүний ачаар халуун орчлон ертөнцийн тухай ойлголт шинжлэх ухаанд нэвтэрсэн. Түүний санал болгож буй хувьсан өөрчлөгдөж буй орчлон ертөнцийн "эхлэл"-ийн загварт зааснаар Лемейрийн "анхдагч атом" нь өндөр шахсан нейтронуудаас бүрдэх бөгөөд нягтрал нь аймшигтай үнэ цэнэд хүрсэн - нэг шоо см анхдагч бодис нь тэрбум тонн жинтэй байв. Энэхүү "анхны атом" дэлбэрсний үр дүнд Г.А. Гамов байгалийн нийлэгжилт явагдсан гурван тэрбум орчим градусын температуртай огторгуйн бүрэн тогоог байгуулжээ. химийн элементүүд. Анхдагч өндөгний хэсгүүд - бие даасан нейтронууд дараа нь электрон ба протон болж задарч, тэдгээр нь эргээд задрахгүй нейтронуудтай нийлж ирээдүйн атомуудын цөмийг үүсгэдэг. Энэ бүхэн Big Bang-аас хойшхи эхний 30 минутын дотор болсон.
Халуун загвар нь түүний үр дагаврыг туршилтаар баталгаажуулах арга замыг харуулсан астрофизикийн тодорхой таамаглал байв. Гамов анхдагч халуун плазмаас дулааны цацрагийн үлдэгдэл байгааг урьдчилан таамаглаж байсан бөгөөд түүний хамтран зүтгэгчид Длфер, Херман нар 1948 онд өнөөгийн ертөнцийн энэхүү үлдэгдэл цацрагийн температурыг маш нарийн тооцоолж байжээ. Гэсэн хэдий ч Гамов болон түүний хамтрагчид орчлон ертөнц дэх хүнд химийн элементүүдийн байгалийн гаралтай байдал, тархалтын талаар хангалттай тайлбар өгч чадаагүй нь мэргэжилтнүүд түүний онолд эргэлзэх шалтгаан болсон юм. Цөмийн нэгдлийн санал болгож буй механизм нь эдгээр элементүүдийн одоогийн ажиглагдаж буй хэмжээг хангаж чадахгүй нь тодорхой болсон.
Эрдэмтэд "эхлэл" -ийн бусад физик загваруудыг хайж эхлэв. 1961 онд академич Я.Б. Зельдович өөр хүйтэн загварыг дэвшүүлсэн бөгөөд үүний дагуу анхны сийвэн нь хүйтэн хольцоос бүрддэг (доор температуртай). үнэмлэхүй тэг) доройтсон бөөмс - протон, электрон ба нейтрино. Гурван жилийн дараа астрофизикчид И.Д. Новиков, А.Г. Дорошкевич үйлдвэрлэсэн харьцуулсан шинжилгээсансар огторгуйн анхны нөхцлийн хоёр эсрэг тэсрэг загвар - халуун ба хүйтэн - бөгөөд тэдгээрийн аль нэгийг нь туршилтаар шалгаж, сонгох замыг зааж өгсөн. Од болон сансрын радио эх үүсвэрээс цацрагийн спектрийг судлах замаар анхдагч цацрагийн үлдэгдлийг илрүүлэхийг оролдохыг санал болгов. Анхдагч цацрагийн үлдэгдэл илэрсэн нь халуун загварын зөв болохыг батлах бөгөөд хэрэв байхгүй бол энэ нь хүйтэн загварт эерэг нөлөө үзүүлэх болно.
60-аад оны сүүлээр Р.Дик тэргүүтэй Америкийн хэсэг эрдэмтэд сансрын бичил долгионы фон цацрагийг илрүүлэх оролдлого хийж эхэлсэн. Гэвч тэд 1978 онд богино долгионы арын дэвсгэрийг нээснийхээ төлөө Нобелийн шагнал хүртсэн Л.Пепсиас, Р.Уилсон нараас түрүүлж байв (энэ нь албан ёсны нэрсансрын бичил долгионы дэвсгэр цацраг) 7.35 см долгионы урттай.
Ирээдүйн шагналтнууд гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй Нобелийн шагналБид сансрын богино долгионы арын цацрагийг хайгаагүй, харин хиймэл дагуулын холбооны хөтөлбөрийн дагуу ажиллах радио антенныг дибаг хийх ажилд голчлон оролцсон. 1964 оны 7-р сараас 1965 оны 4-р сар хүртэл тэд антенны янз бүрийн байрлалд сансрын цацрагийг бүртгэсэн бөгөөд мөн чанар нь тэдэнд тодорхойгүй байв. Энэ цацраг нь сансрын бичил долгионы дэвсгэр цацраг болж хувирав.
Үүний үр дүнд одон орны ажиглалтСүүлийн үед эрт үе шатанд давамгайлж байсан физик нөхцөл байдлын үндсэн асуултыг хоёрдмол утгагүй шийдвэрлэх боломжтой болсон. сансрын хувьсал: халуун "эхлэл" загвар нь хамгийн тохиромжтой болсон. Гэсэн хэдий ч энэ нь Гамовын сансар судлалын үзэл баримтлалын бүх онолын мэдэгдэл, дүгнэлтүүд батлагдсан гэсэн үг биш юм. Онолын анхны хоёр таамаглалаас - "сансар огторгуйн өндөг" -ийн нейтроны найрлага ба залуу ертөнцийн халуун төлөв байдлын тухай - зөвхөн сүүлийнх нь цаг хугацааны шалгуурыг даван туулсан нь цацрагийн гарал үүслийн үед материйн цацраг туяа давамгайлж байгааг харуулж байна. одоогоор ажиглагдаж буй сансар судлалын тэлэлт.
"Хөлдөх" хувилбарыг Америкийн физикч Фред Адамс, Грегори Лафлин нар 1997 онд Орчлон ертөнц түргэвчилсэн тэлэлтийг нээхээс өмнө боловсруулсан (загвар нь стандарт загвар дээр үндэслэсэн). Тэдний загвараар манай орчлон ертөнцийн түүх дөрвөн үетэй.
Оддын эрин (Их тэсрэлтээс хойш хэдэн зуун сая жилийн дараа эхэлсэн. Орчлон ертөнцөд анхны одод гарч эхэлсэн ба оддын доторх цөмийн нэгдлийн улмаас эрчимтэй эрчим хүч үүсэж эхэлсэн. Эдгээр үйл явц одоо ч үргэлжилж байна. Эрдэмтэд хэзээ болохыг тооцоолсон. Орчлон ертөнц 1014 жил болж, устөрөгчийн чөлөөт орон зай үлдэхгүй, одод оршин тогтнох болно).
Мөхөх эрин үе нь 1015-1037 жилийн үеийг хамардаг бөгөөд гялалзсан оддын үлдэгдэл нь нейтрон одод ба цагаан одой, хар нүхнүүд хуримтлагдан хурдацтай хөгжиж, цөмийн бодис задарч, протонууд позитрон, фотон, нейтрино болон задрах болно. , эцэст нь гаригууд болон цагаан одойнуудын найрлага дахь энгийн бодисууд цацраг болон хувирч эхэлнэ.
Хар нүхний эрин үе нь 1038 - 10100 онд тохиож байна. Энэ үед бүх протон, нейтрон (барион) алга болж, орчлон ертөнцийн цорын ганц макро объектууд хар нүхнүүд хэвээр үлдэх бөгөөд тэд удахгүй цацраг болж ууршиж, алга болно. дэлбэрэлт.
Орчлон ертөнцийн нас 10100 жил давахад харанхуй эрин ирнэ. Материас зөвхөн квант л үлдэнэ цахилгаан соронзон цацрагбараг 0 температур ба тогтвортой лептонууд (нейтрино, электрон ба позитрон).
"Хөөрөгдөж буй орчлон ертөнц" загварыг 2003 онд Р.Колдуэлл, М.Камионковски, Вайнберг нар санал болгосон. Орчлон ертөнцийн тэлэлтийг "халуун орчлон" загвараар тайлбарлах боломжгүй. Харанхуй энерги (вакуум) нэмэгдэж байгаа нь бүх нийтийн уналтаас хамгаалах болно. Сансар огторгуйн тэлэлтийн хурд нь галактикуудыг салгах хэмжээгээр нэмэгдэх болно, өөрөөр хэлбэл. Энд таталцлын эсрэг, бүх цэгүүдийг нэгэн зэрэг арилгах нь шийдвэрлэх ач холбогдолтой болсон. Гаригуудын систем задарч, гаригууд нартай холбоо тасрах болно. Од, гаригууд устгагдсан. Химийн нэгдлүүд атомуудад задардаг, гэхдээ атомууд нь мөн электронуудыг барьж чаддаггүй; Гэхдээ энэ бүхэн холын ирээдүйд байна.
Маргааш орчлон ертөнцийн эцсийн сүйрэл болох загвар бий. Үүнийг анх Москвагийн физикч М.Б. Волошин, И.Ю. Кобзарев, Л.Б. 1975 онд бууцгаая. Энэ онол нь вакуумын онцлогийг харгалзан үздэг. Түүнд жинхэнэ бөөмс байхгүй ч тэдний виртуал аналогууд байнга төрж, алга болж байдаг. Ямар ч үед нэг төлөвөөс нөгөөд вакуум туннел үүсэх боломжтой бөгөөд эцэст нь огт өөр шинж чанартай (эсвэл юу ч биш) орон зай - цаг хугацаа, матери бий болно.
Вакуум энергийг шинэ төрсөн орчлон ертөнцийн инфляцийн тэлэлтийн онолд харгалзан үздэг.
Орчлон ертөнцийн инфляцийн загвар - таамаглал<#"justify">Хувилбар No4 Аварга нар
Хөгжлийнхөө төгсгөлд асар том улаан нар дэлхийг залгиж, шатсан цөл болон хувирна.
Нэгэн цагт Нар одоогийнхоос тэс өөр харагдаж байв. Хэдэн тэрбум жилийн дараа дахин дүр төрхөө өөрчлөх болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр өөрчлөлтүүд нь хүний цаг хугацааны хэмжүүрт мэдэгдэхүйц биш юм. Гэсэн хэдий ч Нар өөрийн гэсэн онцлогтой амьдралын мөчлөг- үүлнээс од хоорондын матери үүсэх, дараа нь их бага чимээгүй орших үе, дараа нь зайлшгүй үхэл.
Таван тэрбум жилийн дараа нар бүх устөрөгчөө ашиглаж, гелий рүү шилжиж, өнөөдрийнхөөс 75 хувиар том болно.
Дахиад хэдэн тэрбум жил өнгөрч, шинэ нар нь нарны аймгийн төвд хамгийн ойр байдаг Буд болон Сугар гаригуудыг шингээх болно. Нарны халуун уур амьсгалд хөвж буй Дэлхий тойрог замаасаа гарч, эцэст нь асар том одны тигель руу эргэлдэнэ. Ангараг гаригт аз тохиож, хэдэн тэрбум жилийн өмнө тэнд оршин байсан нь үнэн бол амьдралын гарал үүсэл эсвэл түүнийг сэргээхэд тохиромжтой уур амьсгалыг тэрбум орчим жилийн турш бий болгох боломжтой.
Хувилбар No5 Нарны аймгийн бүхэл бүтэн төгсгөл
Нарны аймгийн мөсөн гаригууд цагаан одой нарыг тойрон харанхуйд нисэх болно.
Нарны улаан аварга үе шатанд гарах аймшигт тэлэлт нь дэлхийн амьдралын тайзан дээрх хөшгийг буулгах болно. Гэхдээ тэгэхгүй сүүлчийн үйлдэлтүүний оршихуй. Нар дахин нэг тэрбум жил энэ байдалд байх болно. Энэ нь гелийээр хооллож эхлэх бөгөөд дараа нь одны гол хэсэгт илүү гүнд байрлах бусад - улам хүнд - элементүүдийг шатааж, давхарга бүрийг залгиж, сонгино шиг багасна. Төмөрт ээлж ирэхэд энерги ялгарах термоядролын нэгдлийн процесс зогсох болно. Гэсэн хэдий ч одны гэдэс доторх элементүүдийн хувирал үргэлжлэх бөгөөд нэлээд идэвхтэй байх боловч одоо эрчим хүчийг шингээх замаар явагдах болно.
Эдгээр дараалсан термоядролын урвалын үед нарны тогтворгүй байдлын үеүүд тохиолдох бөгөөд энэ хугацаанд түүний гэрэлтэлт өөрчлөгдөж, лугшилтын цефеидын од гэх мэт хувьсах одны дүр төрхийг өгөх болно. Эцсийн хугацаанд үе шатуудын өөрчлөлт хурдасч, дараагийн үе бүр өмнөхөөсөө богино байх болно. Гэсэн хэдий ч одтой адилгүй илүү их масс, Нар тэр дороо, өөрөөр хэлбэл дэлбэрэлтээр амьдралаа дуусгахгүй. Хамгийн дээд давхаргууд нь сансарт "хуларч", тэнд гаригийн мананцар үүсгэнэ.
Нарны гаригийн мананцарын төвд устөрөгч, гели, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч болон бусад хүнд элементүүдийн хүйтэн цөм байх болно. Түүний эзэлхүүнийг дэлхийн эзэлхүүнтэй харьцуулах боломжтой бөгөөд нягт нь усны нягтралаас хэдэн сая дахин их байх болно (өөрөөр хэлбэл ийм бодисын нэг шоо см-ийн массыг тонноор хэмжинэ!)
Хэдэн тэрбум жил хөргөсний дараа 4000 Кельвин хэмд хөрөх ба түүний бодист талстжих процесс эхэлнэ.
Амьд үлдсэн гаригуудын дурсгалууд жижиг цагаан нарыг тойрон эргэлдэх бөгөөд эдгээр нь улаан аварга үе шатанд хүйтэн цагираг нь ууршдаг Ангараг, Бархасбадь, Санчир гаригууд байх магадлалтай. Тэгээд ирэх болно мөнхийн шөнө, энэ хугацаанд өнөөдөр дэлхий дээрх тэргэл сар шиг харанхуй байх бөгөөд нар бусад оддоос арай л илүү тод харагдах болно.
Хувилбар No6 Сүүн замын төгсгөл хар нүхэнд
Галактикийн төвд байрлах хар нүх нь Сүүн замын бүх оддыг юүлүүртээ шингээх болно.
Сүүн зам болон бусад алс холын галактикуудыг ажиглах үед хэн нэгэн тод ялгааг шууд анзаардаг: манай оддын систем харьцангуй тайван, бусад олон галактикууд байнгын идэвхтэй амьдардаг.
Хийн ялгаруулалт, өндөр эрчимтэй од үүссэн бүс, радио долгион, рентген болон гамма туяаны хүчтэй урсгал, ялгарах асар их хэмжэээрчим хүч - энэ бүхэн галактикуудад ойр орчмын оддын дүр төрхийг өгдөг ч үнэндээ тэд биднээс хэдэн тэрбум гэрлийн жилийн зайд байдаг.
Нэг таамаглал нь эдгээр оддын системийн галзуурсан үйл ажиллагааг тэдгээрийн төв хэсэгт байрлах асар том хар нүхнүүдээр тайлбарладаг бөгөөд тэдгээрийн масс нь хэдэн арван сая нарны масстай тэнцдэг.
Шууд харах боломжгүй ийм сансрын мега тоос сорогч байгаа нь одон орон судлаачдын ажигласан эргүүлэг үзэгдэл, хар нүхэнд бодис шингээх явцад үүсдэг хамгийн их температурын зөрүүгээр нотлогдож, эрчим хүч, хийн ялгаралт дагалддаг. .
Астрофизикчид манай ертөнцийн төвийг радио долгион, хэт улаан туяа, рентген туяа, түүнчлэн гамма цацрагийн янз бүрийн мужид ажиглаж, маш их мэдээлэл цуглуулж, Сүүн замын төвд хар нүх байгааг санал болгов.
Эрдэмтэд Сүүн замын төвд нарны массаас хоёр сая дахин их бодисын агууламж нэмэгдсэн гэж таамаглаж байсан ч тэндээс бидэнд ирж буй гэрлийн хэмжээ харьцангуй бага байна. Энэ шалтгааны улмаас зарим эрдэмтэд Сүүн замын төвд үнэхээр асар том хар нүх байгаа гэдэгт эргэлздэг. Гэхдээ нөгөө талаас харьцангуй тайван байдлаар ажилладаг ийм том формацууд нь зөвхөн манайхаас гадна ердийн галактикуудаас, жишээлбэл, Хаббл сансрын дурангаар саяхан судлагдсан Андромеда мананцар ба түүний хиймэл дагуул M32-д олджээ.
Магадгүй орчлон ертөнц жижиг хэвээр байсан тэр алс холын цаг үед бусад галактикуудтай мөргөлдсөний үр дүнд хар нүх үүссэн байж магадгүй юм. Гэхдээ тэр өөр галактикуудтай таарвал тэр хэзээ нэгэн цагт нойрноосоо сэрвэл юу болох вэ? Хариулт нь сэтгэл дундуур байна: хар нүх нь бидний Галактикийг бүхэлд нь сорох болно.
Энэ тохиолдолд Сүүн зам нь атаархмааргүй хувь тавилантай тулгардаг - эхлээд од, хийн усны эргүүлэг болж, дараа нь хязгааргүй өндөр нягтралтай жижигхэн бүс нутаг болж хувирна.
Дүгнэлт
Орчлон ертөнц хөгжиж байна, хүчирхийллийн үйл явц урьд өмнө тохиолдож байсан, одоо ч болж байна, ирээдүйд ч тохиолдох болно. Дэлхий улам бүр төвөгтэй болж, шинэ онолууд улам бүр төвөгтэй болж, гарч ирж байна. Шинжлэх ухаан зогсохгүй, шинэ үзэл бодол, таамаглал, сургаал гарч ирдэг, учир нь "байгаль нь нууцаа нэг удаа илчилдэггүй" (Л.А. Сенека).
Хэрэв манай ертөнц үхлийн аюулд орвол ирээдүйд өөр ертөнц рүү нисэх боломжтой байх болно. Харьцангуйн ерөнхий онолоос энэ нь орон зай-цаг хугацааны хонгил оршин тогтнох, бусад ертөнц рүү шилжих боломжийг баримталдаг.
Бид орчлон ертөнцийн бүтцийг олон тэрбум жилээр туулах асар том орон зайд мэддэг. Гэхдээ хүний сониуч бодол цаашаа нэвтэрч орохыг эрмэлздэг. Дэлхийн ажиглагдахуйц бүс нутгийн хил хязгаараас гадна юу байгаа вэ? Орчлон ертөнцийн хэмжээ хязгааргүй гэж үү? Мөн түүний өргөтгөл - яагаад энэ нь эхэлсэн бөгөөд ирээдүйд үргэлж үргэлжлэх үү? "Нуугдсан" массын гарал үүсэл юу вэ? Эцэст нь, Орчлон ертөнцөд ухаалаг амьдрал хэрхэн эхэлсэн бэ? Манай гарагаас өөр хаана ч байдаг уу? Эдгээр асуултын эцсийн бөгөөд бүрэн хариулт одоогоор алга байна. Орчлон ертөнц шавхагдашгүй юм. Мэдлэгээр цангах нь бас уйгагүй бөгөөд хүмүүсийг ертөнцийн талаар улам олон шинэ асуулт асууж, хариултыг нь тууштай эрэлхийлэхэд хүргэдэг.
Ашигласан уран зохиолын жагсаалт
1.Воронцов - Вельяминов Б.А. Орчлон ертөнцийн тухай эссэ. М., 1980. - 672 с.
2.Ksanfomality L. Dark Universe // Шинжлэх ухаан ба амьдрал 2005 оны №5. 58-69 х.
.Левин А. Орчлон ертөнцийн хувь заяа // Popular Mechanics 2006 No 9 40-46 х.
.Левитан Е.П. Хөгжиж буй ертөнц. М.: Боловсрол., 1993. 159 х.
.Пэрэл Ю.Г. Орчлон ертөнцийн талаархи санаа бодлыг хөгжүүлэх М., 1958 он. 352 х.
.Сурдин В.Г. Дарвин ба орчлон ертөнцийн хувьсал // Экологи ба амьдрал 2009 оны №3 4-10 х.
.Шкловский P.S. Орчлон, амьдрал, оюун ухаан М.: Наука 1987. - 320 х.
9.
.
.
Багшлах
Сэдвийг судлахад тусламж хэрэгтэй байна уу?
Манай мэргэжилтнүүд таны сонирхсон сэдвээр зөвлөгөө өгөх эсвэл сургалтын үйлчилгээ үзүүлэх болно.
Өргөдлөө илгээнэ үүзөвлөгөө авах боломжийн талаар олж мэдэхийн тулд яг одоо сэдвийг зааж байна.
Орчлон ертөнцийн ирээдүй бол сансар судлалын гол асуултуудын нэг бөгөөд хариулт нь юуны түрүүнд Орчлон ертөнцийн масс, энерги, дундаж нягтрал, тэлэлтийн хурд зэрэг шинж чанар, шинж чанараас хамаардаг.
Орчлон ертөнцийн талаар бид юу мэддэг вэ?
Эхлээд бид одон орон судлал, гүн ухаанд өөрийн гэсэн байр суурийг эзэлдэг "Орчлон ертөнц" гэсэн ойлголтыг тодорхойлох хэрэгтэй. Одон орон судлалын салбарт Орчлон ертөнцийг Метагалакси буюу зүгээр л одон орны ертөнц гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч Орчлон ертөнцийг хөгжүүлэх ихэнх загвар, хувилбаруудыг харгалзан үздэг онолын үүднээс авч үзвэл энэ нь ажиглалтын хязгаараас давсан асар том систем юм.
Харьцангуй саяхан нээгдсэн Орчлон ертөнцийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг нь бараг жигд, изотроп тэлэлт бөгөөд энэ нь бас хурдацтай болсон юм. Энэхүү тэлэлтийн үргэлжлэх хугацаанаас хамааран Орчлон ертөнцийн түүх хоёр боломжит хувилбарын аль нэгийг авч болно.
Эхний тохиолдолд тэлэлт нь хязгааргүй үргэлжлэх бөгөөд үүнтэй зэрэгцэн Орчлон дахь материйн дундаж нягт хурдацтай буурч, тэг рүү ойртох болно. Товчхондоо, энэ бүхэн галактикийн бөөгнөрөл задрахаас эхэлж, протоныг кварк болгон хуваснаар дуусах болно.
Хоёрдахь хувилбарт харьцангуйн ерөнхий онолын (GTR) постулатуудыг харгалзан үздэг бөгөөд энэ нь материйн нягтрал мэдэгдэхүйц нэмэгдэх тусам орон зай-цаг муруй болно. Хэрэв тэлэлт удааширч эхэлбэл хэзээ нэгэн цагт энэ нь шахалт болж хувирах магадлалтай. Дараа нь орчлон ертөнц агшиж эхлэх ба түүний бодисын дундаж нягт хурдацтай нэмэгдэх болно. Энэхүү үйл явдлын өрнөлөөр харьцангуй ерөнхий онолын дагуу орон зай-цаг хугацаа аажмаар тонгойж, орчлон ертөнц ердийн бөмбөрцгийн гадаргуу шиг, гэхдээ бидний төсөөлж байснаас илүү хэмжээстэйгээр хаагдах болно.
Орчлон ертөнцийн сансар судлалын эрин үеүүд
Урьдчилан таамаглахыг оролдож байна ирээдүйн хувь заяаодон орны ертөнцийг эрдэмтэд дараахь үе шатуудад хуваадаг.
Орчлон ертөнцийн матери аажмаар устаж үгүй болж байгаа хэдий ч орон зай өөрөө дөрвөн таамаглалын хувилбарын дагуу хөгжиж болно.
- Хэрэв цаг хугацаа өнгөрөх тусам орчлон ертөнцийн тэлэлт удааширч, дараа нь шахалт болж хувирвал түүний амьдралын эцсийн шат нь Big Crunch болно. Үүний үр дүнд бүх бодис нурж, анхны байдалдаа буцаж ирдэг - онцгой байдал.
- Өөр нэг хувилбар бол орчлон ертөнц дэх материйн дундаж нягтыг нарийн тодорхойлсон бөгөөд тэлэлт нь аажмаар удааширдаг.
- Орчин үеийн ажиглалтын үр дүнгээс шалтгаалан хамгийн их магадлалтай загвар. Энэ нь орчлон ертөнцийг инерцээр жигд тэлэхийг илэрхийлдэг.
- Орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурд хурдацтай нэмэгдэж байгаа нь манай ертөнцийг гэгддэг зүйл рүү хөтөлнө.
Материаллаг ертөнц хэрхэн үүссэн талаар хоёр үзэл бодол байдаг. Шашин дэлхийн дэг журамд голлох үүргийг Бурханд өгдөг гэж үздэг. Ялангуяа, Бурхан эхлээд гэрэл, дараа нь ус, дараа нь огторгуйг, дараа нь амьд оршнолуудыг - хүн хүртэл бүтээсэн хэдэн өдрийн тухай Библид өгүүлдэг. Одоо сүмүүд "зургаан өдөр" гэдэг нь нэг өдөртэй тэнцэхгүй, харин илүү удаан үргэлжилдэг зүйр үг гэж үздэг. Үзэгдэх материаллаг ертөнцийн гарал үүслийн талаархи өөр нэг эрс эсрэг үзэл бол шинжлэх ухаан юм. Эрдэмтдийн судалгаагаар орчлон ертөнцийн хувьсал 10-15 тэрбум жилийн өмнө болсон Их тэсрэлтээс (мөн Их тэсрэлт гэж нэрлэдэг) эхэлсэн.
Байгаа бүх зүйл бий болохоос өмнө юу болсон бэ? Орчин үеийн одон орон судлал үүнийг шахагдсан гэж үздэг хамгийн бага хэмжээхамгийн өндөр температур, даралтын нөлөөн дор чөлөөтэй хөдөлгөөн хөдөлж, одоо хязгааргүй орон зайг дүүргэж буй бүх материал нь орчлон ертөнцийн үүсэл, хувьсал үүссэн цэгт шахагдсан бөмбөрцөг. эхэлсэн. Их тэсрэлт юунаас болсон нь одоогоор тодорхойгүй байна. Гэсэн хэдий ч энэ дэлбэрэлт нь өөрөө орчлон ертөнцийг тэлэхэд хүргэсэн бөгөөд энэ үйл явц өнөөг хүртэл үргэлжилж байна. Энэ нь юу гэсэн үг вэ? Цаг хугацаа өнгөрөхөд ижил тооны материалын бөөмс улам их хэмжээгээр эзэлдэг.
Материаллаг ертөнц үүрд тэлэх үү, эсвэл хэзээ нэгэн цагт түүний эзлэхүүний тэлэлт удааширч, гранат дэлбэрэхэд бидний хардаг шиг бүрмөсөн зогсох уу? Магадгүй үүний дараа Орчлон ертөнцийн хувьсал зогсч, анхны цэг хүртэл нарийссан "нуралтын" үе шатаар солигдох болно. Бид энэ асуултад тодорхой хариулахад хараахан бэлэн биш байна. Гэхдээ эрдэмтдийн бүтээсэн ертөнцийн дүр төрх нь материйн өсөлт, өөрчлөлтийн дараалсан үе шатуудыг аль хэдийн дүрсэлж чадна. Эхний эрин буюу адроник нь секундын саяны нэг орчим үргэлжилсэн боловч энэ хугацаанд антибарион ба барионуудыг устгах үйл явц явагдаж, протон, нейронууд үүссэн.
Орчлон ертөнцийн хувьслын хоёр ба гурав дахь үе шат - лептоник ба фотоник - хэдхэн секунд үргэлжилсэн. Хоёрдугаар эриний төгсгөлд нейтрино тэнгис үүсч, фотонуудын эрин үе нь бодисыг антиматераас салгаснаар (энэ нь позитрон ба электронуудыг устгасны улмаас үүссэн) дууссан. Орчлон ертөнц үргэлжлэн тэлж, энэ нь бөөмс ба фотонуудын энергийн нягтрал буурахад хүргэсэн. Фотоны үе шат нь одоог хүртэл үргэлжилж буй оддын үе шат руу шилжсэн. Гэсэн хэдий ч од, галактик, галактикийн бүлэг үүсэх нь жигд бус явагдсан (одоо ч тохиолдож байна).
Их тэсрэлтийн дараа олон сая жил өнгөрч, хамгийн энгийн тоосонцор нь атом болон хувирах хүртэл - голчлон устөрөгч ба гели (эдгээр атомууд нь Орчлон ертөнцийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм), атомууд молекулуудад нэгдэж, нэгдэлд орж талстууд, бодисууд болон бүрэлдэн тогтсон. ашигт малтмалын чулуулаг. Орчлон ертөнцийн хувьслын энэ үе шатанд төгсдөг оддын эрин үед галактик, гаригууд үүсч, манай дэлхий дээр амьдрал үүссэн. “Туульстай салют буудуулах” арга хэмжээ дуусч, утаа сарнисан дунд нүүрсээ хөргөж зогсож байна гэж хэлж болох уу?
Орчлон ертөнцийн хувьсал үргэлжилж байна гэж эрдэмтэд дүгнэжээ. Устөрөгчийн аварга том хуримтлалын эргүүлэг нь бодисыг хавтгайруулж, эдгээр хуримтлалыг эргүүлэг болгон хувиргадаг. Бөмбөрцөг, эллипс, зууван галактикууд ингэж төрдөг (асар том галактикийн эргэлтийн хурдаас хамааран - зуун мянган гэрлийн жил - мөчлөг). Манай Сүүн зам ч галактикийн сүүлчийн төрөлд хамаарна. Устөрөгчийн бөөгнөрөлийн даралтын дор галактик дотор одод үүсдэг. Тэд мөн хувьслын урт үе шатуудыг дамждаг: цагаан халуун хэт шинэ одуудаас "улаан аварга", "цагаан одой" хүртэл, мөн ижил үйл явц нь манай наранд тохиолддог, харин Сансар огторгуй өргөжиж байна.
Одон орон судлал
Астрофизик., i. радио одон орон судлал
Марчевский V.A., Физик-математикийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч
ОРЧЛОЛТЫН ХӨГЖЛИЙН БОЛОМЖТОЙ СОНГОЛТ
Танилцуулга
Өнөөг хүртэл Орчлон ертөнцийг хөгжүүлэх хоёр хувилбарыг авч үзсэн: нээлттэй ба хаалттай загварууд. Бидний бодлоор вакуум руу эрчим хүчний мэдэгдэхүйц урсгал байгаа тухай уг ажилд гарсан таамаглал туршилтаар батлагдсан тохиолдолд өөр хувилбар оршин тогтнох эрхтэй. Дараа нь бид Орчлон ертөнцийг бие даасан физик систем биш гэж үзэж болох тул гурав дахь хувилбарыг авч үзэж болно. Үүнийг л бид хийх болно.
1. Метагалактик дахь бодисын тогтвортой динамик тархалтын нөхцөл
Орчлон ертөнц анх нэг нийтлэг төвөөс тэлсэн гэж бодъё. Үүний зэрэгцээ, энэ тэлэлтийг үүсгэсэн хүчнүүд ажиллахаа больсон мөч ирж, инерцийн хүчний улмаас цаашдын хөдөлгөөн үргэлжилж байв. Ийм мөч ирэх ёстой байсан, эс тэгвээс бидэнд "Хабблын хууль" байхгүй байх байсан.
Нэг төрлийн r радиустай бөмбөрцөг дээрх нэгж массын эзэлхүүний элемент түүнээс гарахын тулд түүний потенциал ба кинетик энергийн нийлбэр тэгтэй тэнцүү байх ёстой.
4 R z V2 3prg 4 2
PrSg, энд V нь нэгж массын эзэлхүүний элементийн хурд, p нь дундаж юм
бөмбөрцгийн нягт, G - таталцлын тогтмол. Энэ тэгшитгэлийг арай өөр хэлбэрээр дахин бичиж болно.
V = Нг, Н = 2 (1)
энд H нь Хаббл тогтмол. Элементийн хувьд энэ байрлалыг динамик, тогтвортой гэж нэрлэе.
2. Метагалактик дахь бодисын боломжит тархалт
Үнэн хэрэгтээ, тэлэлтийн хүч дуусах үед төвөөс дур зоргоороо сонгосон r зайд байрлах объектууд (1) нөхцөлийн дагуу шаардлагатай хэмжээнээс их ба бага хурдтай байж болно.
(1)-ээс их хурдтай биетүүд хурд нь нөхцөлийг (1) хангаж эхлэх хүртэл төвөөс хол зайд байгаа бусад бөмбөрцгийн гадаргуу руу шилжсэн. Г радиустай бөмбөрцөгөөс илүү хурдан биетүүд гарч, дундаж нягт нь буурч, (1) -ээс бага хурдтай биетүүдийн хувьд (1) хамаарлыг хангах боломжтой болсон. Тиймээс хэдэн тэрбум жилийн дараа (хэрэв энэ дахин хуваарилалт аль хэдийн дууссан бол) бүх объектыг (1) хамаарлын дагуу орон зайд хуваарилах ёстой байв.
Энэ тогтвортой динамик тархалтыг түр орхиж болох объектууд, тухайлбал, дэлбэрч буй галактикууд одоогоор ажиглагдаж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Дэлбэрэлтийн дараа эд ангиуд нэмэлт хурдыг олж авдаг. Жишээлбэл, авч үзье
нэг хэсэг нь Метагалактикийн төвөөс, нөгөө хэсэг нь төв рүү чиглэсэн нэмэлт импульс хүлээн авах байрлал. Дараа нь бид өмнөх үндэслэлийг тэдэнд хэрэглэж, тэсрэлтгүй галактик эзлэх байр суурьтай харьцуулахад Метагалактикийн төвөөс илүү ойр, цааш динамик тогтвортой газруудыг эзлэх болно гэдгийг харуулж чадна.
Мэдэгдэж байгаагаар (1) харьцааг хурд нь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага бүх объектод ашиглаж болно. Бусад бүх тохиолдолд А.Эйнштейний харьцангуйн онолыг харгалзан үзэх шаардлагатай. Бид үүнийг хийхгүй. Бодит биетүүдийн хурдыг гэрлийн хурдаар хязгаарладаг тул Метагалактикийн хил хязгаар байх ёстой гэдгийг анхаарч үзье.
3. Орчлон ертөнцийн хөгжлийн тооцоолсон хувилбар
Хилийн ойролцоох Метагалактикийн зан байдлын үүднээс бид хоёр боломжийг авч үзэх бөгөөд тэдгээрийн нэг нь бидний бодлоор хэрэгжиж болно.
1. Хэрэв Метагалактик доторх болон хилийн ойролцоох биетүүдийн хурд нь потенциал ба кинетик энерги нь тэнцүү байвал Метагалактик бүхэлдээ хязгааргүй тэлэх ёстой.
2. Зөвхөн хилийн ойролцоох объектуудын хурд нь дээр дурдсан утгаас бага байвал тодорхой хугацааны дараа тэд удаашруулж, Метагалактикийн төв рүү буцаж, төв рүү шилжих үед өөрчлөгдөж эхлэх ёстой. хил хязгаарыг нь огтолж буй бөмбөрцгийн потенциал энергийн утга. Үүний үр дүнд тэд энэ бөмбөрцгийн гадаргуугийн ард байрлах объектуудыг авч явах болно. Дараа нь Метагалактикийн бараг шахалт нь одоогийн таамаглаж байгаа шиг бүх эзлэхүүний туршид нэгэн зэрэг эхлэхгүй, харин гаднах хилээс төв хүртэл аажмаар улам олон шинэ объектуудыг хөдөлгөөний чиглэлээ өөрчлөхөд хүргэдэг. Тэд өөр өөр цаг үед төв цэгийг өнгөрөөх нь чухал юм.
Би нэг боломжид анхаарлаа хандуулахыг хүсч байна: хэрвээ энэ үйл явцын эхэнд Метагалактикийн хилийн ойролцоох зарим биетүүд кинетик энерги нь потенциалаас их буюу тэнцүү хурдтай байсан бол тэд энэ хил хязгаарыг даван туулах ёстой байв. Ийм дан биетүүд түүний хилээс гадуур ажиглагдаж болох бөгөөд хилээр гарах тусам цаг хугацаа өнгөрөх тусам тэд түүнээс хол байх ёстой. Тэдгээрийг ажигласнаар бид тэдний хилийг давсан цаг хугацааг тооцоолж болох бөгөөд бид орчлон ертөнц тэлэлтийн эхний мөчлөгт орсон уу, үгүй юу?
Бодисын хөдөлгөөний үйл явц нь үе үе байх ёстой. Энэхүү бүтээлээс харахад орчлон ертөнцийн нягтын орчин үеийн тооцоолол нь хаалттай загварт нийцэж байгаа бөгөөд энерги хадгалагдах хуулиас харахад объектууд Метагалактикийн төвд ойртож, боломжит энергийн улмаас хурдаа нэмэгдүүлж, хадгалагдаж байдаг. төв тэгш хэм, түүнээс холдох болно. Орчлон ертөнцийн тэлэлтийн дүр зураг давтагдах болно, зөвхөн тодорхой хугацаанд объектуудын эсрэг хөдөлгөөн явагдах болно: Метагалактикийн төв ба төвөөс. Үүний үр дүнд тэдгээрийн багахан хэсэг нь уян хатан бус мөргөлдөөний үр дүнд бусад төрлийн энерги болгон хувиргах замаар тэдний кинетик энерги буурах магадлал бий болно.
Ийм хэлбэлзлийн процесс нь анхны динамик ба тэнцвэрийн төлөвийн үе шатыг дамжиж үе үе явагдах ёстой: Метагалактик дахь (1)-ийн дагуу орон зай дахь бодисын тархалтын нөхцөл. Энэ тохиолдолд хилийн ойролцоо байгаа галактикуудын багахан хэсэг нь энэ хилийг даван туулахад хангалттай хурдыг олж авч, Метагалактикаас гарах магадлал бий. Цаг хугацаа өнгөрөхөд энэ үйл явц болон ойртож буй хөдөлгөөний үед мөргөлдөх магадлалаас шалтгаалан Метагалактикийн үечилсэн хэлбэлзлийн хамгийн их радиус буурч болно. Энэ сценари
Метагалактикийн үе үе тэлэлт, бараг шахалт нь бодитой юм. Дараа нь Метагалактикийн хил хязгаарыг ажигласнаар хамгийн сонирхолтой үр дүнг авч болно.
Өнөөг хүртэл Метагалактикийн хилийг хэн ч хайгаагүй бөгөөд олдоогүй байна. Одон орон судлаачдын ажигласан квазарууд нь хилийн дохионы үүрэг гүйцэтгэхэд нэлээд тохиромжтой байж магадгүй юм. Эдгээр бүтээлүүд нь “0-ийн (1 + Z)3-аас Z-ийн өсөлтийн дотоод нягтрал (квазаруудын) илүү хурдан нэмэгддэг гэсэн баримтад анхаарлаа хандуулдаг.< Z <1 , и резко спадает при Z < 2 . «Хочется процитировать еще одну работу : «Е. Ни и ее коллеги из Гавайского университета обнаружили самую далекую из наблюдаемых когда-либо галактик. Галактика НТМ6А видна благодаря усилению ее изображения гравитационной линзой - скоплением галактик Abel 370, находящихся на луче зрения. До сих пор самым далеким из известных объектов был квазар Z = 6,28 . Галактика НТМ6А имеет Z = 6,56, и поэтому видна только в ИК-диапазоне». Если это действительно единичные объекты за границей Метагалактики, то тогда существует большая вероятность того, что мы живем в периодическом мире.
Дүгнэлт
Байгаль нь хэмнэлттэй байдаг; энэ нь үргэлж шинэ хэлбэрийг зохион бүтээдэггүй, гэхдээ ихэвчлэн бэлэн хэлбэрийг ашигладаг. Үүний нэгэн адил манай Орчлон ертөнцийн загвар нь бөмбөрцөг хэлбэртэй бөөгнөрөлтэй маш төстэй юм. Тэд маш тогтвортой бөгөөд хангалттай урт насалдаг нь мэдэгдэж байгаа тул манай орчлон ертөнц нэг цэгт шахалтын үе шат дамжихгүйгээр удаан хугацаанд оршин тогтнох боломжтой. Энэ хугацаа нь орчлон ертөнцийн хаалттай загварт тэлэхээс агшилт хүртэлх нэг мөчлөгөөс хэдэн арав, магадгүй зуу дахин урт юм.
Одоогийн байдлаар метагалактикийн зайн бүсэд ажиглалтын одон орон судлалын хоцрогдол маш их ажиглагдаж байна. Энэ нь өнөөг хүртэл Доплер эффект болон Хабблын хуульд тулгуурлан эдгээр зайг тооцоолох цорын ганц аргачлалыг ашигладагтай холбоотой юм. Энэ хоцрогдол арилгах хүртэл онолын хөгжил дэлхийн бодит дүр төрхөөс нэлээд хол явж болно.
Уран зохиолын аялалын жагсаалт
1. Марчевский В.А. Орчлон ертөнцөд ядаж нэг вакуум руу эрчим хүч урсах боломжтой юу? Орчин үеийн шинжлэх ухааны өнөөгийн асуудлууд, №1, 2006 он.
2. Марчевский В.А. Орчлон ертөнцийн түргэвчилсэн тэлэлт бодит мөн үү? нэг өрөөнд.
3. Шмидт М., Ар. Ж., 151, 393, 1968, Ар. Ж., 162, 371, 1970.
4. Интернет дэх физикийн мэдээ. UFN, 172, 4, 2002.
Энэ нийтлэлийг үргэлжлүүлэн уншихын тулд та бүрэн текстийг худалдаж авах ёстой. Нийтлэлийг форматаар илгээдэг PDFтөлбөрийн явцад заасан имэйл хаяг руу. Хүргэлтийн хугацаа 10 минутаас бага. Нэг нийтлэлийн үнэ - 150 рубль.
Үүнтэй төстэй шинжлэх ухааны бүтээлүүд "Шинжлэх ухааны судалгаа" сэдвээр
- Орчлон ертөнцийн түргэвчилсэн тэлэлт бодит мөн үү?
МАРЧЕВСКИЙ В.А. - 2006 он
- Дэлхийн оршин тогтнох физик хэлбэрийг тодорхойлох, ертөнц ба вакуумын чухал параметрүүдийг үнэлэх.
МАРЧЕВСКИЙ В.А. - 2008 он
Орчлон ертөнцийн гарал үүслийн талаархи бүх мэдэгдэж байгаа боловч үл мэдэгдэх шинж чанарууд нь эрт дээр үеэс хүмүүсийн санааг зовоож ирсэн. Гэвч 20-р зуунд л сансар судлалын тэлэлт нээгдсэний дараа орчлон ертөнцийн хувьслын тухай асуудал аажмаар тодорхой болж эхэлсэн. Шинжлэх ухааны сүүлийн үеийн мэдээллээс харахад манай орчлон ертөнц 15 тэрбум жилийн өмнө Их тэсрэлтийн үр дүнд үүссэн гэсэн дүгнэлтэд хүргэж байна. Гэвч тэр үед яг юу дэлбэрч, Их тэсрэлтийн өмнө яг юу байсан нь нууц хэвээр үлджээ. 20-р зууны төгсгөлд бий болсон манай ертөнц үүсэх инфляцийн онол нь эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхэд ихээхэн ахиц дэвшил гаргах боломжийг олгосон бөгөөд олон асуудал тулгарч байсан ч Орчлон ертөнцийн анхны мөчүүдийн ерөнхий дүр зургийг одоо сайн зурж байна. далавчиндаа хүлээсээр л байна.
Дэлхий ертөнцийг бүтээх шинжлэх ухааны үзэл бодол
Өнгөрсөн зууны эхэн үе хүртэл манай Орчлон ертөнцийн үүслийн талаар хоёрхон үзэл бодол байсан. Эрдэмтэд энэ нь мөнхийн бөгөөд өөрчлөгддөггүй гэдэгт итгэдэг бөгөөд теологичид Дэлхий бүтээгдсэн бөгөөд төгсгөл ирнэ гэж хэлдэг. 20-р зуун өмнөх мянганы үед бүтээгдсэн зүйлсийн ихэнхийг устгаж, өнгөрсөн үеийн эрдэмтдийн оюун санааг зовоож байсан ихэнх асуултын хариултыг өгч чадсан юм. Магадгүй өнгөрсөн зууны хамгийн том ололтуудын нэг бол бидний амьдарч буй орчлон ертөнц хэрхэн үүссэн, түүний ирээдүйн талаар ямар таамаглал байдаг вэ гэсэн асуултыг тодруулах явдал юм.
Энгийн одон орон судлалын баримт - манай орчлон ертөнцийн тэлэлт нь бүх космогоник үзэл баримтлалыг бүрэн хянаж, шинэ физик - шинээр гарч ирж буй болон алга болж буй ертөнцийн физикийг хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Одоогоос 70 жилийн өмнө Эдвин Хаббл холын галактикаас ирэх гэрэл ойрын гэрлээс "улаан" болохыг олж мэдсэн. Түүгээр ч зогсохгүй уналтын хурд нь дэлхийгээс хол зайтай пропорциональ болж хувирав (Хабблын тэлэлтийн хууль). Үүнийг Доплер эффектийн (гэрлийн долгионы урт нь гэрлийн эх үүсвэрийн хурдаас хамаарах) ачаар олж мэдсэн. Илүү алслагдсан галактикууд илүү "улаан" харагддаг тул тэд илүү хурдтай холдож байна гэж таамаглаж байсан. Дашрамд хэлэхэд одод, тэр ч байтугай бие даасан галактикууд биш, харин галактикуудын бөөгнөрөл тархдаг. Бидэнд хамгийн ойр орших одод болон галактикууд бие биетэйгээ таталцлын хүчээр холбогдож, тогтвортой бүтэц үүсгэдэг. Түүгээр ч барахгүй та аль зүг рүү харсан ч галактикуудын бөөгнөрөл дэлхийгээс ижил хурдтайгаар холдож байгаа бөгөөд манай Галактик бол ертөнцийн төв юм шиг санагдаж болох ч энэ нь тийм биш юм. Ажиглагч хаана ч байсан тэр хаа сайгүй ижил дүр зургийг харах болно - бүх галактикууд түүнээс тархаж байна.
Гэвч материйн ийм тэлэлт эхлэлтэй байх ёстой. Энэ нь бүх галактикууд нэг цэгт үүссэн байх ёстой гэсэн үг юм. Энэ нь ойролцоогоор 15 тэрбум жилийн өмнө болсон гэдгийг тооцоо харуулж байна. Ийм дэлбэрэлт болох үед температур маш өндөр байсан бөгөөд маш их гэрлийн квантууд гарч ирэх ёстой байв. Мэдээжийн хэрэг, цаг хугацаа өнгөрөхөд бүх зүйл хөргөж, квантууд шинээр гарч ирж буй орон зайд тархах боловч Их тэсрэлтийн цуурай өнөөдрийг хүртэл амьд үлдэх ёстой.
Дэлбэрэлтийн анхны баталгаа нь 1964 онд Америкийн радио одон орон судлаач Р.Уилсон, А.Пензиас нар Кельвиний хэмжүүрээр (270°С) 3° орчим температуртай реликт цахилгаан соронзон цацрагийг олж илрүүлснээр гарсан юм. Эрдэмтдийн санаанд оромгүй энэхүү нээлт нь тэднийг Их тэсрэлт үнэхээр болж, анх орчлон ертөнц маш халуун байсан гэдэгт итгүүлсэн юм.
Их тэсрэлтийн онол нь сансар судлалд тулгарч буй олон асуудлыг тайлбарласан. Гэвч харамсалтай нь, эсвэл азаар энэ нь хэд хэдэн шинэ асуултуудыг бий болгосон. Ялангуяа: Их тэсрэлтийн өмнө юу болсон бэ? Манай орон зай яагаад тэг муруйлттай, сургуульд сурдаг Евклидийн геометр зөв байдаг вэ? Хэрэв Их тэсрэлтийн онол үнэн бол манай орчлон ертөнцийн одоогийн хэмжээ яагаад онолын таамагласан 1 см-ээс хамаагүй том байна вэ? Аливаа дэлбэрэлтийн үед бодис янз бүрийн чиглэлд маш жигд бус тархдаг бол яагаад орчлон ертөнц гайхалтай нэгэн төрлийн байдаг вэ? Орчлон ертөнцийг 10 13 К-ээс илүү төсөөлшгүй температурт халаахад юу нөлөөлсөн бэ?
Энэ бүхэн нь Их тэсрэлтийн онол бүрэн бус байсныг илтгэж байв. Удаан хугацааны турш цаашид урагшлах боломжгүй юм шиг санагдаж байв. Дөрөвний нэг зуун жилийн өмнө Оросын физикч Э.Глинер, А.Старобинский, мөн Америкийн А.Хусын ажлын ачаар орчлон ертөнцийн хэт хурдацтай инфляцийн тэлэлт гэсэн шинэ үзэгдлийг тодорхойлсон. Энэ үзэгдлийн тайлбар нь онолын физикийн сайн судлагдсан хэсгүүд - Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онол ба квант талбайн онол дээр үндэслэсэн болно. Өнөөдөр "инфляци" гэж нэрлэгддэг ийм үеийг Их тэсрэлтийн өмнөх үе гэж нийтээр хүлээн зөвшөөрдөг.
Инфляцийн мөн чанар
Орчлон ертөнцийн амьдралын эхний үеийн мөн чанарын талаар ойлголт өгөхийг оролдохдоо бид маш жижиг, хэт том тоонуудтай ажиллах ёстой бөгөөд бидний төсөөлөл тэдгээрийг ойлгоход хэцүү байдаг. Инфляцийн үйл явцын мөн чанарыг ойлгохын тулд зарим зүйрлэлийг ашиглахыг хичээцгээе.
Цасан хучигдсан уулын энгэрийг янз бүрийн жижиг зүйл - хайрга, мөчрүүд, мөсөн хэсгүүдээр огтолж төсөөлцгөөе. Энэ энгэрийн оройд байгаа хэн нэгэн жижиг цасан бөмбөлөг хийж, уулыг доош өнхрүүлэв. Доош хөдлөхөд цасан бөмбөлөг хэмжээ ихсэж, бүх орцтой цасны шинэ давхарга наалддаг. Цасан бөмбөг хэдий чинээ том байна төдий чинээ хурдан ургах болно. Тун удахгүй жижиг цасан бөмбөлөгөөс асар том бөөн болж хувирна. Хэрэв налуу ангалын төгсгөлд орвол тэр түүн рүү улам бүр нэмэгдэж буй хурдтайгаар нисэх болно. Доод талдаа хүрсний дараа бөөн ангалын ёроолд хүрч, түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд бүх чиглэлд тархах болно (дашрамд хэлэхэд бөөн кинетик энергийн нэг хэсэг нь хүрээлэн буй орчин, нисдэг цасыг халаахад чиглэнэ). Одоо дээрх аналогийг ашиглан онолын үндсэн заалтуудыг тайлбарлая. Юуны өмнө физикчид "инфлатон" ("инфляци" гэсэн үгнээс) гэж нэрлэгддэг таамаглалын талбарыг нэвтрүүлэх шаардлагатай байв. Энэ талбай нь бүхэл бүтэн орон зайг дүүргэсэн (бидний тохиолдолд налуу дээрх цас). Санамсаргүй хэлбэлзлийн ачаар энэ нь дурын орон зайн бүс нутагт болон өөр өөр цаг үед өөр өөр утгыг авчээ. 10-33 см-ээс дээш хэмжээтэй энэ талбайн нэг төрлийн бүтэц санамсаргүйгээр үүсэх хүртэл чухал зүйл болоогүй бөгөөд бидний ажиглаж буй орчлон ертөнцийн хувьд амьдралынхаа эхний мөчүүдэд 10-27 см хэмжээтэй байсан бололтой. Ийм хэмжүүр дээр өнөөдөр бидэнд мэдэгдэж байгаа физикийн үндсэн хуулиуд аль хэдийн хүчин төгөлдөр болсон тул системийн цаашдын үйл ажиллагааг урьдчилан таамаглах боломжтой гэж үздэг. Үүний дараа шууд хэлбэлзэл бүхий орон зайн бүс (Латин fluctuatio "хэлбэлзэл", ажиглагдсан физик хэмжигдэхүүнүүдийн дундаж утгуудаас санамсаргүй хазайлт) хэмжээ нь маш хурдан нэмэгдэж эхэлдэг бөгөөд инфляцийн талбар нь нэг хэсгийг эзлэх хандлагатай байдаг. түүний энерги хамгийн бага байх байрлал (цасан бөмбөг эргэлдэж эхлэв). Энэ тэлэлт нь ердөө 10-35 секунд үргэлжилдэг боловч энэ хугацаа нь орчлон ертөнцийн диаметрийг дор хаяж 10 27 дахин нэмэгдүүлэхэд хангалттай бөгөөд инфляцийн үеийн төгсгөлд манай ертөнц ойролцоогоор 1 см хэмжээтэй болсон инфляцийн талбай хамгийн бага энергид хүрвэл цаашид унах газар байхгүй. Энэ тохиолдолд хуримтлагдсан кинетик энерги нь бөөмс төрж, салж нисэх энерги болж хувирдаг, өөрөөр хэлбэл Орчлон халдаг. Яг энэ мөчийг өнөөдөр Big Bang гэж нэрлэдэг.
Дээр дурдсан уул нь маш нарийн төвөгтэй газар нутагтай байж болно - хэд хэдэн өөр нам дор, доод хөндий, бүх төрлийн толгод, дов толгодтой. Талбайн хэлбэлзлийн улмаас уулын оройд цасан бөмбөлөг (ирээдүйн орчлон ертөнц) тасралтгүй төрдөг. Бөөгнөрөл бүр нь аль ч минимум руу гулсаж, тодорхой параметр бүхий өөрийн орчлон ертөнцийг төрүүлдэг. Түүнээс гадна орчлон ертөнцүүд бие биенээсээ эрс ялгаатай байж болно. Манай Орчлон ертөнцийн шинж чанарууд нь оюун ухаант амьдрал бий болоход гайхалтай зохицсон байдаг. Бусад орчлон ертөнц тийм ч азтай байгаагүй байх.
Орчлон ертөнц "бараг юу ч үгүй" гэж тодорхойлсон үйл явц нь шинжлэх ухааны нарийн тооцоолол дээр үндэслэсэн гэдгийг би дахин онцлон хэлмээр байна. Гэсэн хэдий ч дээр дурдсан инфляцийн механизмтай анх танилцсан хүн олон асуулттай байдаг.
Асуулттай асуултуудын хариуд
Өнөөдөр бидний орчлон ертөнц нь далд массыг дурдахгүй олон тооны одноос бүрддэг. Орчлон ертөнцийн нийт энерги, масс нь асар их юм шиг санагдаж магадгүй юм. Энэ бүхэн 10-99 см 3 хэмжээтэй анхны эзэлхүүнд хэрхэн багтах нь бүрэн ойлгомжгүй юм. Гэсэн хэдий ч Орчлон ертөнцөд зөвхөн матери төдийгүй таталцлын орон байдаг. Сүүлчийн энерги нь сөрөг байдаг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд бидний орчлон ертөнцөд таталцлын энерги нь бөөмс, гариг, одод болон бусад асар том биетүүдэд агуулагдах энергийг яг нөхдөг. Ийнхүү энерги хадгалагдах хууль төгс биелж, манай Орчлон ертөнцийн нийт энерги ба масс бараг тэгтэй тэнцүү байна. Чухамхүү энэ нөхцөл байдал нь шинээр үүссэн Орчлон ертөнц үүссэнийхээ дараа тэр даруй асар том хар нүх болж хувираагүйг хэсэгчлэн тайлбарлаж байна. Түүний нийт масс нь бүрэн микроскоп байсан бөгөөд эхлээд нурах зүйл огт байгаагүй. Зөвхөн хөгжлийн хожуу үе шатанд л орон нутгийн бөөгнөрөл гарч ирсэн бөгөөд тэдгээр нь ойр дотны таталцлын талбарыг бий болгож, гэрэл ч зугтаж чадахгүй байв. Үүний дагуу оддыг "бүтээсэн" хэсгүүд нь хөгжлийн эхний үе шатанд ердөө л байгаагүй. Орчлон ертөнцийн хөгжлийн үед инфляцийн талбар нь боломжит энергийн хамгийн бага хэмжээнд хүрч, Big Bang эхэлсэн үед элементийн бөөмс үүсч эхэлсэн.
Инфлатон талбайн бүс нутаг гэрлийн хурдаас хамаагүй илүү хурдтай өссөн боловч энэ нь Эйнштейний харьцангуйн онолтой огт зөрчилддөггүй. Зөвхөн материаллаг биетүүд гэрлээс илүү хурдан хөдөлж чадахгүй бөгөөд энэ тохиолдолд Орчлон ертөнцийн төрсөн бүс нутгийн төсөөлөлтэй, материаллаг бус хил хөдлөв (хэт гэрэлтэх хөдөлгөөний жишээ бол сарны гадаргуу дээрх гэрлийн толбыг хурдан эргүүлэх хөдөлгөөн юм. түүнийг гэрэлтүүлж буй лазерын).
Түүгээр ч зогсохгүй, улам бүр хурдацтай өсөн нэмэгдэж буй инфляцийн орон зайд бүрхэгдсэн орон зайн бүс нутгийг тэлэхийг хүрээлэн буй орчин огт эсэргүүцээгүй, учир нь энэ нь шинээр гарч ирж буй дэлхийн хувьд огт байхгүй юм шиг санагддаг. Харьцангуйн ерөнхий онол нь ажиглагчийн харж буй физик зураг нь түүний хаана байгаа, хэрхэн хөдөлж байгаагаас хамаарна гэж үздэг. Тэгэхээр дээр дурдсан зураг нь энэ хэсэгт байрлах "ажиглагч"-ын хувьд хүчинтэй байна. Түүгээр ч барахгүй энэ ажиглагч өөрийн байрлаж буй сансрын бүсээс гадна юу болж байгааг хэзээ ч мэдэхгүй. Өөр нэг “ажиглагч” энэ газрыг гаднаас нь харахад ямар ч тэлэлт огт анзаарагдахгүй. Хамгийн сайн нь тэр зөвхөн жижигхэн оч харах болно, тэр нь түүний цагны дагуу бараг тэр даруй алга болно. Хамгийн боловсронгуй төсөөлөл хүртэл ийм дүр зургийг мэдрэхээс татгалздаг. Тэгээд ч энэ нь үнэн бололтой. Наад зах нь орчин үеийн эрдэмтэд үүнийг олон удаа туршиж үзсэн байгалийн аль хэдийн нээсэн хуулиас өөртөө итгэлтэй болгож байна.
Энэ инфляцийн талбар одоо хүртэл оршин тогтнож, хэлбэлзэж байгааг хэлэх ёстой. Гэхдээ зөвхөн бид, дотоод ажиглагчид үүнийг харж чадахгүй байна - эцсийн эцэст бидний хувьд жижигхэн газар нутаг нь хил хязгаарт нь ч гэрэл хүрч чадахгүй асар том орчлон болж хувирсан.
Тиймээс инфляци дууссаны дараа шууд таамагласан дотоод ажиглагч Орчлон ертөнцийг материаллаг бөөмс, фотон хэлбэрээр эрчим хүчээр дүүргэхийг харах болно. Хэрэв дотоод ажиглагчийн хэмжиж чадах бүх энергийг бөөмийн масс болгон хувиргавал бид ойролцоогоор 1080 кг болно. Ерөнхий тэлэлтийн улмаас бөөмс хоорондын зай маш хурдан нэмэгддэг. Бөөмүүдийн хоорондох таталцлын хүч нь тэдний хурдыг бууруулдаг тул инфляцийн үе дууссаны дараа Орчлон ертөнцийн тэлэлт аажмаар удааширдаг.
Эдгээр аюултай эсрэг бөөмсүүд
Төрсний дараахан орчлон ертөнц өсөн нэмэгдэж, хөрсөөр байв. Үүний зэрэгцээ, бусад зүйлсийн дунд орон зайн хэт тэлэлтээс болж хөргөлт үүссэн. Цахилгаан соронзон цацраг нь температуртай холбоотой байж болох долгионы уртаар тодорхойлогддог бөгөөд цацрагийн дундаж долгионы урт нь бага температуртай байдаг; Гэхдээ хэрэв орон зай тэлэх юм бол долгионы хоёр "бөмбөрцөг" хоорондын зай нэмэгдэж, улмаар түүний урт нэмэгдэх болно. Энэ нь өргөжиж буй орон зайд цацрагийн температур буурах ёстой гэсэн үг юм. Үүнийг орчин үеийн сансрын богино долгионы дэвсгэр цацрагийн маш бага температур нотолж байна.
Энэ нь өргөжин тэлэх тусам бидний ертөнцийг дүүргэж буй бодисын найрлага өөрчлөгддөг. Кваркууд протон, нейтрон болж нийлж, Орчлон ертөнц бидэнд аль хэдийн танил болсон энгийн бөөмсүүд болох протон, нейтрон, электрон, нейтрино, фотоноор дүүрсэн байна. Эсрэг бөөмсүүд бас байдаг. Бөөм ба эсрэг бөөмийн шинж чанар бараг ижил байдаг. Инфляцийн дараа тэдний тоо ижил байх ёстой юм шиг санагддаг. Гэвч дараа нь бүх бөөмс ба эсрэг бөөмсүүд харилцан устаж, галактикууд болон бидэнд барилгын материал үлдэхгүй. Энд бид дахин азтай байлаа. Байгаль нь эсрэг бөөмсөөс арай илүү тоосонцор байгааг баталгаажуулсан. Энэ өчүүхэн ялгааны ачаар л бидний ертөнц оршин тогтнож байна. Мөн сансрын бичил долгионы арын цацраг нь бөөмс ба эсрэг бөөмсийг устгах (өөрөөр хэлбэл харилцан устгах) үр дагавар юм. Мэдээжийн хэрэг, эхний үе шатанд цацрагийн энерги маш өндөр байсан ч орон зайн тэлэлт, үүний үр дүнд цацрагийн хөргөлтийн улмаас энэ энерги хурдан буурчээ. Одоо сансрын бичил долгионы арын цацрагийн энерги нь асар том жижиг хэсгүүдэд агуулагдах энергиэс ойролцоогоор 10 мянга дахин (10 4 дахин) бага байна.
Аажмаар Орчлон ертөнцийн температур 10 10 К хүртэл буурсан. Энэ үед Орчлон ертөнцийн нас ойролцоогоор 1 минут байв. Зөвхөн одоо л протон ба нейтронууд дейтерий, тритий, гелий цөмд нэгдэж чадсан. Энэ нь хүмүүс дэлхий дээр термоядролын бөмбөг дэлбэлж, цөмийн реакторуудыг ажиллуулах замаар аль хэдийн сайн судалж байсан цөмийн урвалын ачаар болсон юм. Тиймээс бид ийм цөмийн уурын зууханд хичнээн, ямар элемент илэрч болохыг итгэлтэйгээр таамаглаж чадна. Одоогийн байдлаар ажиглагдаж буй гэрлийн элементүүдийн элбэг дэлбэг байдал нь тооцоололтой тохирч байгаа нь тогтоогдсон. Энэ нь бидний мэддэг физикийн хуулиуд нь ертөнцийн ажиглагдаж болох бүх хэсэгт ижил байдаг бөгөөд манай ертөнц үүссэнээс хойш эхний секундэд аль хэдийн ийм байсан гэсэн үг юм. Түүгээр ч барахгүй байгальд байгаа гелийн 98 орчим хувь нь Их тэсрэлтийн дараа эхний секундэд үүссэн.
Галактикуудын төрөлт
Төрсний дараа тэр даруй Орчлон ертөнц хөгжлийн инфляцийн үеийг туулсан - бүх зай хурдацтай нэмэгдсэн (дотоод ажиглагчийн үүднээс). Гэсэн хэдий ч, сансар огторгуйн өөр өөр цэгүүдийн энергийн нягт нь яг ижил байж чадахгүй, зарим нэг төрлийн бус байдал үргэлж байдаг; Зарим бүс нутагт эрчим хүч нь хөрш зэргэлдээх газруудынхаас арай илүү байна гэж бодъё. Гэхдээ бүх хэмжээ хурдацтай өсч байгаа тул энэ талбайн хэмжээ бас нэмэгдэх ёстой. Инфляцийн үе дууссаны дараа энэ өргөссөн бүс нь ойр орчмынхоос арай илүү тоосонцортой байх ба түүний температур бага зэрэг өндөр байх болно.
Инфляцийн онолыг дэмжигчид ийм газар нутаг бий болох нь зайлшгүй гэдгийг ухаарч, "температурын хэлбэлзлийг илрүүлэх шаардлагатай" гэж туршилтанд ханджээ. Тэгээд 1992 онд энэ хүсэл биелсэн. Бараг нэгэн зэрэг Оросын хиймэл дагуул Relikt-1 болон Америкийн COBE нар сансрын бичил долгионы арын цацрагийн температурын шаардлагатай хэлбэлзлийг илрүүлсэн. Өмнө дурьдсанчлан, орчин үеийн орчлон ертөнц 2.7 К температуртай бөгөөд эрдэмтдийн тогтоосон дундаж температурын хазайлт нь ойролцоогоор 0.00003 К байсан. Өмнө нь ийм хазайлтыг илрүүлэхэд хэцүү байсан нь гайхах зүйл биш юм. Ийнхүү инфляцийн онол дахин батлагдлаа.
Температурын хэлбэлзлийг нээснээр галактик үүсэх зарчмыг тайлбарлах өөр нэг сонирхолтой боломж гарч ирэв. Эцсийн эцэст таталцлын хүч бодисыг шахахын тулд анхны үр хөврөл хэрэгтэй - нягтрал ихтэй газар. Хэрэв матери орон зайд жигд тархсан бол Буридангийн илжиг шиг таталцал аль чиглэлд ажиллахаа мэдэхгүй байна. Гэхдээ яг илүүдэл эрчим хүч ихтэй газрууд инфляцийг бий болгодог. Одоо таталцлын хүч хаана ажиллахаа мэддэг, тухайлбал инфляцийн үед үүссэн нягтралтай газрууд. Таталцлын нөлөөн дор эдгээр нь бага зэрэг нягтралтай бүс нутгууд шахагдаж, ирээдүйд од, галактикууд үүсэх болно.
Аз жаргалтай бэлэг
Орчлон ертөнцийн хувьслын өнөөгийн мөч нь амьдралд маш сайн зохицсон бөгөөд энэ нь олон тэрбум жил үргэлжлэх болно. Одууд төрж, үхэх болно, галактикууд эргэлдэж, мөргөлдөж, галактикийн бөөгнөрөл нь бие биенээсээ улам бүр холдон нисэх болно. Тиймээс хүн төрөлхтөнд өөрийгөө хөгжүүлэх цаг их бий. Манайх шиг өргөн уудам орчлон ертөнцийн хувьд "одоо" гэсэн ойлголт маш муу тодорхойлогддог нь үнэн. Жишээлбэл, дэлхийгээс 10х14 тэрбум гэрлийн жилийн зайд орших одон орон судлаачдын ажиглаж буй квазаруудын амьдрал манай “одоо”-ноос яг 10х14 тэрбум жилийн зайтай байдаг.
Өнөөдөр эрдэмтэд 10-42 секундээс эхлээд өнөөг хүртэл, тэр байтугай цаашилбал ертөнцийн ихэнх шинж чанаруудыг тайлбарлаж чадаж байна. Тэд мөн галактикууд үүссэнийг ажиглаж, Орчлон ертөнцийн ирээдүйг харьцангуй итгэлтэйгээр таамаглаж чадна. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн "жижиг" үл мэдэгдэх зүйл байсаар байна. Энэ нь үндсэндээ далд масс (хар бодис) ба харанхуй энергийн мөн чанар юм. Нэмж дурдахад манай Орчлон яагаад эсрэг бөөмсөөс олон тоосонцор агуулагддагийг тайлбарласан олон загвар байдаг бөгөөд би эцэст нь зөв загвараа шийдэхийг хүсч байна.
Шинжлэх ухааны түүх бидэнд заадаг шиг "жижиг согогууд" нь цаашдын хөгжлийн замыг нээж өгдөг бөгөөд ингэснээр хойч үеийн эрдэмтдэд хийх зүйл гарцаагүй болно. Нэмж дурдахад илүү гүнзгий асуултууд физикч, математикчдын хэлэлцэх асуудлын жагсаалтад аль хэдийн орсон байна. Манай орон зай яагаад гурван хэмжээст вэ? Ухаантай амьдрал бий болохын тулд байгаль дээрх бүх тогтмолууд яагаад "тохируулсан" мэт санагддаг вэ? Мөн таталцал гэж юу вэ? Эрдэмтэд эдгээр асуултад аль хэдийн хариулахыг оролдож байна.
Мэдээжийн хэрэг, гэнэтийн бэлэг барих зай үлдээцгээе. Орчлон ертөнцийн тэлэлт, реликт фотон, вакуум энерги байгаа зэрэг суурь нээлтүүд санамсаргүй тохиолдлоор хийгдсэн бөгөөд шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн хүлээж байгаагүй гэдгийг мартаж болохгүй.
Вакуум энергийн гарал үүсэл ба үр дагавар
Ирээдүйд манай орчлон ертөнцийг юу хүлээж байна вэ? Хэдхэн жилийн өмнө онолчдод энэ талаар хоёрхон сонголт байсан. Хэрэв орчлон ертөнц дэх энергийн нягтрал бага байвал энэ нь үүрд өргөжиж, аажмаар хөрнө. Хэрэв эрчим хүчний нягт нь тодорхой эгзэгтэй утгаас их байвал тэлэлтийн үе шат нь шахалтын үе шатаар солигдоно. Орчлон хорвоогийн хэмжээ багасаж, дулаарна. Энэ нь орчлон ертөнцийн хөгжлийг тодорхойлдог гол үзүүлэлтүүдийн нэг нь эрчим хүчний дундаж нягт юм гэсэн үг юм. Тиймээс 1998 оноос өмнө хийгдсэн астрофизикийн ажиглалтууд нь эрчим хүчний нягтрал нь чухал утгын 30 орчим хувийг эзэлдэг болохыг харуулж байна. Инфляцийн загварууд эрчим хүчний нягтрал нь эгзэгтэйтэй тэнцүү байх ёстой гэж таамаглаж байсан. Энэ нь инфляцийн онолыг дэмжигчдийг нэг их зовоосонгүй. Тэд өрсөлдөгчдөө хойш тавьж, алга болсон 70% нь "ямар нэгэн байдлаар олдох болно" гэж хэлэв. Тэгээд тэд үнэхээр олдсон. Хэдийгээр олсон энерги нь хариултаас илүү олон асуултыг төрүүлсэн маш хачирхалтай байсан ч энэ нь инфляцийн онолын хувьд том ялалт юм.
Бидний хайж байгаа хар энерги бол вакуумын энерги юм шиг санагддаг.
Физикийн хичээлд оролцдоггүй хүмүүсийн сэтгэлгээнд вакуум нь "юу ч байхгүй үед" байдаг - ямар ч хамаагүй, ямар ч тоосонцор, талбай байхгүй. Гэсэн хэдий ч энэ нь бүхэлдээ үнэн биш юм. Вакуумын стандарт тодорхойлолт нь ямар ч тоосонцоргүй төлөв юм. Эрчим хүч яг бөөмсөнд агуулагддаг тул бараг бүх хүн, тэр дундаа эрдэмтэд үндэслэлтэй итгэдэг шиг бөөмс байдаггүй, энерги байдаггүй. Энэ нь вакуум энерги тэг байна гэсэн үг юм. 1998 онд одон орон судлалын ажиглалтууд галактикуудын уналт Хабблын хуулиас бага зэрэг хазайж байгааг харуулах үед энэ хор хөнөөлгүй дүр зураг бүхэлдээ сүйрчээ. Сансар судлаачдын эдгээр ажиглалтаас үүдэлтэй цочрол удаан үргэлжилсэнгүй. Энэ баримтыг тайлбарласан нийтлэлүүд маш хурдан хэвлэгдэж эхлэв. Тэдгээрийн хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн байгалийн нь эерэг вакуум энерги байдаг гэсэн санаа байв. Эцсийн эцэст вакуум гэдэг нь тоосонцор байхгүй гэсэн үг боловч яагаад зөвхөн бөөмс энергитэй байдаг вэ? Илрүүлсэн харанхуй энерги нь сансар огторгуйд гайхалтай жигд тархсан байв. Ийм нэгэн төрлийн байдалд хүрэхэд хэцүү байдаг, учир нь хэрэв энэ энерги нь үл мэдэгдэх хэсгүүдэд агуулагддаг байсан бол таталцлын харилцан үйлчлэл нь тэдгээрийг галактиктай төстэй асар том конгломератуудад цуглуулахад хүргэдэг. Тиймээс вакуум орон зайд нуугдаж буй энерги нь манай ертөнцийн бүтцийг маш гоёмсог тайлбарладаг.
Гэсэн хэдий ч бусад, илүү чамин, дэлхийн захиалгын сонголтууд бас боломжтой. Жишээлбэл, Квинтэссенсийн загвар, түүний элементүүдийг Зөвлөлтийн физикч А.Д. 1985 онд Долговын бичсэнээр бид түүхийн эхэнд дурьдсан тэр л слайдаар гулссаар л байна гэж үзэж байна. Түүгээр ч барахгүй бид маш удаан хугацаанд эргэлдэж байгаа бөгөөд энэ үйл явцын төгсгөл харагдахгүй байна. Аристотельээс авсан ер бусын нэр нь дэлхий яагаад ийм байдлаар ажиллаж байгааг тайлбарлах зорилготой "шинэ мөн чанарыг" илэрхийлдэг.
Өнөөдөр манай орчлон ертөнцийн ирээдүйн талаархи асуултанд хариулах илүү олон сонголтууд байна. Мөн тэдгээр нь далд энергийг тайлбарлах онол зөв байхаас ихээхэн хамаардаг. Вакуум энерги эерэг, цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй хамгийн энгийн тайлбар үнэн гэж үзье. Энэ тохиолдолд орчлон ертөнц хэзээ ч хумигдахгүй бөгөөд бид хэт халалт, Их тэсрэлтийн аюулд орохгүй. Гэхдээ сайн сайхан бүхэн үнэ цэнэтэй байдаг. Энэ тохиолдолд бид ирээдүйд хэзээ ч бүх оддод хүрч чадахгүй гэдгийг тооцооллоос харж болно. Түүгээр ч барахгүй дэлхийгээс харагдах галактикуудын тоо цөөрч, 10х20 тэрбум жилийн дараа хүн төрөлхтөн манай Сүүн зам, мөн хөрш Андромеда зэрэг хэдхэн хөрш галактиктай болно. Хүн төрөлхтөн тоо хэмжээгээр өсөх боломжгүй болж, дараа нь бид түүний чанарын бүрэлдэхүүн хэсэгтэй харьцах хэрэгтэй болно. Тайвшруулах үүднээс ийм алс холын ирээдүйд бидэнд хүрэх боломжтой хэдэн зуун тэрбум одод бас их байна гэж хэлж болно.
Гэсэн хэдий ч бидэнд од хэрэгтэй юу? 20 тэрбум жил гэдэг урт хугацаа. Эцсийн эцэст хэдхэн зуун сая жилийн дотор амьдрал трилобитээс орчин үеийн хүн болж хувирсан. Тэгэхээр бидний алс холын үр удам биднээс трилобитээс ч илүү гадаад төрх, чадвараараа ялгаатай байж магадгүй юм. Орчин үеийн эрдэмтдийн таамаглаж буйгаар илүү хол ирээдүй тэдэнд юу амлаж байна вэ? Одууд ямар нэг байдлаар "үхэх" нь тодорхой боловч шинэ одууд бий болно. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар 10-14 жилийн дараа энэ үйл явц эцэс төгсгөлгүй биш бөгөөд зөвхөн цагаан ба бараан одой, нейтрон одод, хар нүхнүүд л үлдэнэ. Тэд бараг бүгдээрээ 10 37 жилийн дараа бүх эрчим хүчний нөөцөө шавхаж үхэх болно. Энэ үед бусад бүх бодисыг шингээсэн хар нүх л үлдэнэ. Хар нүхийг юу устгаж чадах вэ? Үүнийг хийх гэсэн бидний оролдлого нь зөвхөн түүний массыг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ "Саран дор юу ч мөнхөд байдаггүй." Хар нүхнүүд аажмаар бөөмс ялгаруулдаг нь харагдаж байна. Энэ нь тэдний масс аажмаар буурч байна гэсэн үг юм. Бүх хар нүхнүүд мөн 10,100 жилийн дараа алга болно. Үүний дараа зөвхөн энгийн бөөмс үлдэх бөгөөд тэдгээрийн хоорондох зай нь орчин үеийн ертөнцийн хэмжээнээс хамаагүй их байх болно (ойролцоогоор 10 90 дахин) - Эцсийн эцэст, энэ бүх хугацаанд Орчлон ертөнц тэлж байна! Мэдээжийн хэрэг, вакуум энерги хэвээр үлдэх бөгөөд энэ нь Орчлон ертөнцийг бүрэн ноёрхох болно.
Дашрамд хэлэхэд, ийм орон зайн шинж чанарыг анх 1922 онд В.де Ситтер судалж байжээ. Тиймээс бидний үр удам Орчлон ертөнцийн физикийн хуулиудыг өөрчлөх эсвэл өөр ертөнц рүү шилжих шаардлагатай болно. Одоо энэ нь үнэхээр итгэмээргүй юм шиг санагдаж байгаа ч би хүн төрөлхтөн ийм алс холын ирээдүйд ямар ч байсан хүн төрөлхтний хүч чадалд итгэхийг хүсч байна. Учир нь түүнд хангалттай цаг байна. Дашрамд хэлэхэд, бид одоо ч мэдэлгүй шинэ ертөнцийг бүтээж байгаа байх. Маш жижиг бүс нутагт шинэ ертөнц бий болохын тулд зөвхөн эрчим хүчний өндөр нягтралтай үед л боломжтой инфляцийн процессыг эхлүүлэх шаардлагатай. Гэвч туршилтанд оролцогчид хурдасгуур дахь бөөмсийг мөргөлдүүлэн ийм бүс нутгийг бий болгосоор удаж байгаа бөгөөд эдгээр энерги нь инфляциас маш хол хэвээр байгаа ч хурдасгуур дээр орчлон ертөнцийг бий болгох магадлал тэг байхаа больсон. Харамсалтай нь бид энэ “хүний гараар бүтсэн” орчлон ертөнцийн нас дэндүү богинохон “алслагдсан ажиглагч” бөгөөд түүнд нэвтэрч, тэнд юу болж байгааг харж чадахгүй байна...
Манай дэлхийн хөгжлийн боломжит хувилбарууд
1. Орчлон ертөнцийн лугшилтын загвар, тэлэлтийн хугацааны дараа шахалтын үе эхэлж, бүх зүйл Big Bang-аар төгсдөг.
2. Чухал нягттай яг тэнцүү, хатуу тохируулсан дундаж нягттай орчлон ертөнц. Энэ тохиолдолд манай ертөнц Евклидийнх бөгөөд түүний тэлэлт байнга удааширч байна
3. Инерцийн улмаас жигд тэлж буй орчлон ертөнц. Саяхныг хүртэл манай орчлон ертөнцийн дундаж нягтралыг тооцоолох өгөгдөл гэрчилсэн дэлхийн ийм нээлттэй загварыг яг таг дэмжиж байсан.
4. Өсөн нэмэгдэж буй хурдаар тэлж буй ертөнц. Хамгийн сүүлийн үеийн туршилтын өгөгдөл, онолын судалгаа нь Орчлон ертөнц улам бүр хурдан холдож байгааг харуулж байгаа бөгөөд манай ертөнц Евклидийн шинж чанартай хэдий ч ирээдүйд ихэнх галактикууд бидэнд нэвтрэх боломжгүй болно. Дэлхийн ийм хачирхалтай бүтцийн буруутан нь өнөө үед бүх орон зайг дүүргэх вакуумын дотоод энергитэй холбоотой тэр харанхуй энерги юм.
Сергей Рубин, физик-математикийн шинжлэх ухааны доктор