Таталцлын долгионыг хэрхэн нээв

Эйнштейн харьцангуйн ерөнхий онолд тулгуурлан орон зай муруйж гэрлийн долгионыг хазайлгах таталцлын линз, таталцлаас үүдэн цаг хугацаа удаашрах зэрэг олон үзэгдлийг онолын хүрээнд урьдчилан таамагласан гэдэг бөгөөд эдгээр нь хойч үедээ үлдээсэн гэрийн даалгавар байсан юм. Эдгээрээс бодит ажиглалтаар нотлогдоогүй байсан сүүлчийн таамаглал нь таталцлын долгион бөгөөд яг 100 жилийн дараа АНУ-ын эрдэмтэд илрүүлэн Эйнштэйний сүүлчийн даалгаврыг биелүүлэв. Таталцлын долгион нь орон зай цаг хугацааны муруйлт долгион хэлбэрээр тархах үзэгдэл юм. Эйнштейн орон зайг уян хатан бөгөөд тасралтгүй шинж чанартай байна хэмээн тодорхойлжээ. Энд уян хатан шинж чанарыг пүршээр төлөөлүүлэн ойлгож болно.

Пүршин дээрх хавтгайд хүнд биет тавих үед пүрш агшина. Харин биетийг авах үед пүрш сунаж агших үзэгдэл тодорхой хугацаанд давтагдан явагдана. Пүршин дээр байрласан хоорондоо холбоотой олон хавтгайн аль нэгэн дээр байх хүнд биетийг авах үед тухайн пүршний агшилт суналтын хөдөлгөөн бусдад дамжих буюу долгион хэлбэрээр бусад хавтгайнуудад тархана. Энэ нь орон зайн тасралтгүй шинж чанарын илрэл юм. Пүрш бүхий олон хавтгайд дамжих долгион нь усанд чулуу шидэхэд үүсдэг давалгаатай төстэй. Таталцлын долгионыг үүгээр төсөөлөн хялбар ойлгож болно.

Эрдэмтэд таталцлын долгионы хэлбэрийг харьцангуйн ерөнхий онолд тулгуурласан тооцоогоор тодорхойлжээ. Сансар огторгуйд их хэмжээний таталцлын долгион үүсгэх 3 үндсэн эх үүсвэр бий. Үүнд, 1. Аварга одны мөхөхийн өмнөх дэлбэрэлт буюу нэн шинэ одны дэлбэрэлт. Дэлбэрэлтийн үед таталцлын маш хүчтэй долгион огцом тархаж, богионо хугацаанд замхардаг.   2. Хос нейтрон од нэгдэх. Нейтрон од нь хөнгөн жинтэй тул нэгдэхийн өмнө нэгнээ тойрон эргэх хөдөлгөөнийг олон дахин давтаж тэр хэмжээгээр таталцын долгион урт хугацаанд тархана. 3. Хар нүхний нэгдэл. Хар нүх нь маш хүнд учир хэдхэн удаа нэгнээ тойрон эргэж, их хэмжээний таталцын долгионыг үүсгэнэ.

Нэн шинэ одны дэлбэрэлтээс үүсэх татацлын долгион

Хос нейтрон одны нэгдлээс үүсэх таталцлын долгион

Хар нүхний нэгдлээс үүсэх таталцлын долгион

Сансар огторгуйн эдгээр үзэгдлүүд тэр бүр тохиогоод байдаггүй нь таталцлын долгионы илрүүлэхэд хүндрэл учруулж байв. Тухайлбал 100 мянган гэрлийн жилийн урт бүхий манай галактикт хос нейтрон одны нэгдэл 100 мянган жилд ганц удаа тохионо. Иймд жилийн хугацаанд хэдхэн удаа таталцлын долгионыг илрүүлэхийн тулд 700 сая гэрлийн жилийн зайд, 100 мянган галактикийг ажиглах хэмжээний дуран авай бүтээх шаардлагатай хэмээн эрдэмтэд тооцоолж байв. Нөгөө талаас дэлхийд хүрч ирэх долгионы хэмжээ өчүүхэн бага буюу 1 м хэмжээ бүхий орон зайн агшилт суналтын хэмжээ 10^-23 м хэмжээтэй байна. Үүнийг нар дэлхийн хоорондын 150 сая км зайд авч үзвэл дөнгөж 1 ш атомын хэмжээтэй байна.

Бараг хэмжих боломжгүй гэгдэж байсан таталцлын долгионыг хэмжиж чадсан төхөөрөмж нь Лайго (LIGO) юм. АНУ-ын Вашингтон болон Лузиана мужид байрлах хоёр ажиглалтын төхөөрөмж нь тэгш өнцөгт хэлбэрээр байрласан тунел хэлбэрийн вакум хоолой юм. Төхөөрөмжөөс харвасан лазерийн гэрэл хоёр хуваагдаж хос хоолойгоор илгээгдэнэ. Хос хоолойн төгсгөлд байрлах толинд ойсон лазерийн гэрэл буцаж ойж, хоолойн уулзварт ирэх үед нэгдэж нэгнээ уусгана. Харин таталцлын долгион ирэх үед түүний нөлөөгөөр хоолойнуудын нэг нь агшиж нөгөө нь сунах тул лазерийн хоёр долгионд бага зэргийн зөрүү гарч хэлбэлзэл маягаар бүртгэгдэнэ.

Лайго төхөөрөмжийн зарчим

Лайго төхөөрөмжийг 15 жилийн өмнөөс ажиллуулж эхэлсэн боловч эхний 8 жилийн хугацаанд ямар ч долгион бүртгэж авч чадаагүй байна. Шалтгаан нь төхөөрөмжийн хүчин чадал харьцангуй бага буюу 150 жилд нэг удаа ажиглагдах томоохон долгионыг л бүртгэх авахуйц нарийвчлалтай байв. Иймд 7 жил үргэлжилсэн сайжруулалтын ажил хийж, төхөөрөмжийг өнгөрөгч оны 9 сарын 12-нд ажиллагаанд залгажээ. Тэгтэл дөнгөж 2 хоногийн дараа шинжлэх ухааны түүхэнд анх удаа таталцлын долгионыг бүртгэж чадсан байна. 9 сарын 14-ний 9 цаг 50 минут 45 секундэд таталцлын долгион байж болох хэлбэлзэл Лузиана дахь төхөөрөмжид бүртгэгдэв. Энэ тохиолдолд бусад төрлийн долгион, чичирхийлэл байх магадлал тун өндөр байна.

Гэвч 0.007 секундын дараа 3000 км зайтай Вашингтон мужид байрлах төхөөрөмжид төстэй хэлбэлзэл бүртгэгджээ. Хос төхөөрөмжид бүртгэгдсэн хэлбэлзлийг давхцуулж үзтэл яв цав таарсан байна. Бүртгэгдсэн хэлбэлзлийн үргэлжилсэн хугацаа дөнгөж 0.2 секунд байв. Хос төхөөрөмжид адил төстэй мэдээлэл бүртгэгдэх нь магадлалын хувьд 200 мянган жилд ганц байна. Нөгөө талаас хэлбэлзэл харьцангуйн ерөнхий онолоос тооцоолон үүсгэсэн графиктай бараг давхцав. Мөн орчны дуу чимээ, газрын чичирхийлэл, соронзон болон цахилгаан соронзон орны хэлбэлзэл зэрэг ойролцоогоор 100 мянга гаруй төрлийн өгөгдлийг тооцож, тэдгээрийг харьцуулан шалгасны эцэст таталцлын долгион мөн гэдгийг нотлон анх илрүүлснээс хойш 5 сарын дараа танилцуулав. Төхөөрөмжийн өртөг ойролцоогоор 1 тэрбум долларт хүрсэн бол судалгаанд нийт 1000 гаруй эрдэмтэн ажиллажээ.

Таталцлын долгионы бодит хэмжилт

Таталцлын долгионы хэмжилтийн графикаас хар нүхнүүд нэгдэхийн өмнөх хэсэгт дабл ю (W) хэлбэрийн хэлбэлзлийг ажиглаж болно. Энэ нь нэг бүтэн эргэлтийг харуулна. Өөрөөр хэлбэл хоёр хар нүх 0.2 секундийн хугацаанд 4 удаа нэгнээ тойрон эргэсний дараа нэгджээ. Эндээс нэгдэхийн өмнөх эргэлтийн хурд гэрлийн хурдны хагаст хүрч байсныг тооцоолов. Ийнхүү асар хүнд жин бүхий хоёр хар нүх богино хугацаанд нэгнээ тойрон эргэж нэгдэх үед их хэмжээний энерги ялгаруулж, таталцлын долгионыг үүсгэсэн байна.

Орчин үед эрдэмтэд сүүлийн үеийн супер компьютерийн тусламжтайгаар хар нүхний нэгдэх явц, тэдгээрээс ялгарах таталцлын долгионы хэлбэрийг тооцоолох боломжтой болжээ. Энэ удаад 1 нарны жингээс 99 нарны жин бүхий хар нүхний нэгдэх нийт 5000 хувилбарын тооцооны үр дүнг хэмжилтийн дүнтэй харьцуулан нарнаас 29 болон 36 дахин хүнд хар нүхнүүд нэгдэж нарнаас 62 дахин хүнд хар нүх үүссэн болохыг болохыг тогтоожээ. Нэгэнт хар нүхний массыг тогтоосон бол нэгдэх үеийн таталцлын долгионы хүчийг тооцоолох боломжтой. Уг хэмжээг дэлхийд хэмжсэн долгионы утгатай харьцуулан хар нүхнүүдийн байрлал хэр хол байгааг тогтооно. Энэ удаад тооцоогоор 1.3 тэрбум гэрлийн жилийн зайд байгаа нь тогтоогджээ.

Ийнхүү 1.3 тэрбум гэрлийн жилийн зайд байрлах хар нүхнүүд нэгдэх явцад үүссэн таталцлын долгион 1.3 тэрбум гэрлийн жилийн дараа дэлхийд ирэв. Энэ үед дэлхийн орчмын орон зай атомыг 10 мянга хуваасны нэгтэй тэнцэх хэмжээгээр агшиж сунав. Нэгдэхийн өмнөх хар нүхнүүдийн нийлбэр жин 65 нарны хэмжээтэй бол үүссэн хар нүхний жин 62 нартай адил  байгаа нь 3 нартай тэнцэх жин энерги болон цацарч, асар хүчтэй таталцлын долгионыг үүсгэснийг харуулна. Ийнхүү өмнө нь шууд бусаар батлагдаж байсан хар нүх оршин байгааг нотлов. Хар нүхнүүд нэгнийхээ татах хүчинд татагдан, эргэлдэж нэгддэг болохыг нотлов. Хар нүхнүүд нэгдэх үед таталцлын долгион үүсдэг болохыг нотлов.

Ирэх 3 сараас Япон улсад таталцлын долгионыг хүлээн авах Кагра төхөөрөмж ашиглалатд орох гэж байна. Уг төхөөрөмж газар дор байрлах тул долгион мэдрэх нарийвчлал 100 дахин нэмэгдэнэ. Мөн энэ оноос Итали, Герман, Энэтхэг, Австрали, Америк, Японы төхөөрөмжүүдийг нэгдсэн байдлаар ажиллуулж, таталцлын долгионыг илүү нарийн бүртгэхээс гадна хаанаас үүссэн болохыг (байрлалыг) тогтоох боломжтой болно. Өнгөрөгч оны 12 сард европын холбооны судалгааны байгууллагын хөөргөсөн ESA төхөөрөмж хөндлөнгийн ямар ч чичиргээний нөлөөлөл үгүй сансарт таталцлын долгионыг найдвартай барьж авах боломжийг бүрдүүлж байна.

Орчлон ертөнц үүссэнээс хойших 380 мянган жилд орчлон хэтэрхий халуун байсан учир гэрэл тархаж чадаагүй гэдэг. Иймд бид орчлонгийн эхэн үеийн төрхийг гэрэл буюу цахилгаан соронзон долгионоор харах боломжгүй. Тэгвэл аливаа биетийг нэвтлэх чадвартай таталцлын долгион, эсвэл ньютрино бөөм л энэ чиглэлд найдвар төрүүлж буй. Шинжлэх ухаан таталцлын долгионыг нээснээр "таталцлын долгионы одон орон" хэмээх судалгааны шинэ салбар үүд хаалгаа нээв. Энэ салбарын судалгааны эцсийн зорилго нь одоогоор тодорхойгүй байгаа орчлонгийн үүсэл болон түүний эхэн үеийн нууцыг тайлахад чиглэж байна.

эх сурвалж; NHK

дэлгэрэнгүй

Гариган мананцар буюу нарны мөхөл

Биднээс 3800 гэрлийн жилийн зайд орших Эрвээхэй мананцарын далавчны өргөн 2 гэрлийн жилээр хэмжигдэнэ. Энэ нь нар дэлхийн хоорондын зайнаас 100 мянга дахин их юм. Муурын нүд мананцар хэдийгээр энгийн нүдээр бараг үзэгдэхгүй боловч хэд хэдэн дугуй хэлбэрийн дүрс давхарласан мэт харагдана.

Сансрын Хабл дурангийн бидэнд үзүүлсэн орчлон ертөнцийн үзэсгэлэнт дүр төрхийн нэг нь гариган мананцар юм. Гэвч гариган мананцарын оноосон нэр бидний мэдэх гаригтай холбоогүй бөгөөд шинжлэх ухаанд анх нээгдсэн үеийн судалгааны аргачлалаас үүдэлтэй ажээ. 18-р зууны үеийн нэрт эрдэмтэн Вилиам Хершел Тэнгэрийн ван гаригаас авхуулаас одон орон судлалын олон нээлт хийсэн хүн юм. Тэрээр 6м урттай дуран авай ашиглан орой бүр ажиглалт хийдэг байжээ. Нэгэн удаа Бумбын орд руу чиглүүлсэн дуранд нь дугуй хэлбэртэй гариг мэт боловч бага зэрэг сарнисан гэрэл харагджээ. Ердийн мананцарын гэрэл дурангийн бага таталтын үед сарниж нэг өнгийн мэт харагдах боловч, илүү томруулахад өнгө ялгарч харагддаг. Өөрөөр хэлбэл мананцарын гэрлийн эрч болон өнгө жигд бус байдаг. Гэвч Хершелийн илрүүлсэн мананцар тийм биш байв. Илүү их таталт хийж харсан ч гэрэл сарнисан хэвээр, түүний нээсэн Тэнгэрийн ван гаригтай төстэй байжээ. Амьдралынхаа туршид адил төрлийн 16 биетийг илрүүлсэн Хершел тэдгээрийг гариган мананцар хэмээн нэрлэсэн байна. Гэхдээ тухайн үед гариган мананцарын нууцыг бүрэн тайлах боломжгүй байсан юм.

Харин 19-р зууны үеэс спектрограф хэмээх ажиглалтын төхөөрөмж бий болж, түүнийг ашиглах болсон Вилиам Хагинс гариган мананцарыг нарийвчлан судлажээ. Спектрограф нь призмын тусламжтайгаар гэрлийг долгионы уртаар ялгах төхөөрөмж юм. Түүгээр нар мэтийн одны гэрэл солонгын адил өнгө өнгийн олон зураас болон харагддаг. Тэгвэл гариган мананцарын ажиглалтын үед хар цагаан өнгийн хэдхэн зураас үүсчээ. Энэ нь түүнийг бие даасан нэгэн өнгөөс бүрддэг болохыг илэрхийлнэ. Хар цагаан зураас нь хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийг илтгэх шугам бөгөөд гариган мананцарын жинхэнэ төрхийг харуулж байв. Гариган мананцарын төвд од байрлаж, түүнээс ялгарах хэт ягаан туяа эргэн тойрны хийг гэрэлтүүлж байдаг ажээ. Хийн атомын төвийг тойрон электронүүд эргэлдэнэ. Түүнд хэт ягаан туяа тусах үед энерги шингээн, эргэлдэж байсан тойрог замаас гарч илүү гадна талын тойрог руу шилжихэд хүргэнэ. Харин электрон буцаж хуучин тойрогтоо шилжих үед шингээж авсан энергиэ гэрэл болгон ялгаруулдаг. Энэхүү гэрлийн долгионы уртаас хамааран устөрөгчийн хийнээс улаан болон хөх, хүчилтөрөгчөөс хөх гэх мэт өөр өөр өнгийн гэрэл ялгардаг. Иймд спектрофоор дамжсан гэрлийн өнгөнөөс хамааруулан гариган мананцарын ойролцоох хий ямар төрлийнх болохыг таних боломжтой.

Огторгуйн очир эрдэнэс мэт гариган мананцарын гайхамшигт дүр төрх нь үнэн чанартаа одны амьдралын сүүлийн мөчийг үзүүлж байдаг ажээ. Нар мэтийн харьцангуй жижиг оддын төгсгөл нь гариган мананцар юм. Өндөр температур, нягт бүхий нарны төвд цөмийн нэгдэх урвал явагдаж байдаг. Устөрөгчийн 4 атом нэгдэн гелийг үүсгэх явцад ялгаруулах их хэмжээний энерги дэлхийг бусад гаригуудын хамт хэдэн тэрбум жилийн турш гэрэлтүүлсээр иржээ. Энэ бүх хугацаанд нарны төвд үүссэн гелийн хэмжээ тогтмол нэмэгдсээр байгаа боловч цөмийн урвалд оролгүй тогтвортой байдалд оршсоор байна. Тэгвэл 5-6 тэрбум жилийн дараа хуралдсан гелийн нягт болон температур нэмэгдэн тодорхой утгад хүрэх үед устөрөгчтэй нэгдэн их хэмжээний энергийг ялгаруулна. Энэхүү энергийн нөлөөгөөр нар хөөн томорч, аварга улаан од болон хувирна. Энэ үеэс нарны төв дэх гелийн 3 атом нэгдэн устөрөгчийг үүсгэж эхлэнэ. Улмаар нарны төвд нүүрстөрөгч, түүнийг хүрээлсэн гелий, гадна талын устөрөгч бүхий 3 давхар бүтцийг үүсгэнэ. Гелий болон устөрөгчийн цөмийн нэгдлээс ялгарах их хэмжээний энергийн нөлөөгөөр одоогийнхоос 200 дахин томорсон нарны аварга улаан одны үе тэрбум жил үргэлжлэх ажээ. Эцэст нь нарны гадаргаас устөрөгч, хүчилтөрөгчийг агуулах хий тархана. Шалтгаан нь хэт томорсон одны гадаргын татах хүч багасч хийг тогтоон барьж чадахгүй, нөгөө талаас одны дотроос ялгарах гэрлийн даралтын нөлөө юм. Харин наранд агуулагдах устөрөгчийн нөөц дуусах үед цөмийн урвал зогсож, нар огцом жижгэрнэ. Ийнхүү нарны амьдрал төгсөх үед үүсэх цагаан одой одноос, хэт ягаан туяа ялгарч ойр орчны хийг гэрэлтүүлснээр гариган мананцар болон хувирах ажээ. Цагаан одой од болон хувирсан нарны хэмжээ одоогийнхоос 100 дахин бага буюу өнөөгийн дэлхийтэй ойролцоо хэмжээтэй байна.

Тэгвэл нарнаас 10 болон түүнээс олон дахин том, илүү хүнд оддын төгсгөл арай өөр түүхийг өгүүлнэ. Ийм оддын төвд аажим хуралдах нүүрстөрөгч даралт температурыг нэмэгдүүлснээр, тодорхой утгад гелийтэй нэгдэн хүчилтөрөгчийг үүсгэхэд хүргэнэ. Одны төвийн температур 600 сая хэмээс давахад нүүрстөрөгчийн хооронд цөмийн нэгдэл явагдаж, неон болон магнийг үүсгэдэг. Температур 3 тэрбум хэмээс давах үед хүчилтөрөгчийн цөмийн нэгдлээр цахиур болон хүхрийг үүсгэнэ. Харин 4 тэрбум хэмээс давах үед цахиур гелийтэй, улмаар үүссэн бусад бодисуудтай нэгдэн илүү өндөр нягт бүхий төмрийг үүсгэнэ. Төмрийн цөм бусад бодисоос хамгийн илүү нягттай учир цөмийн нэгдэлд оролгүйгээр харьцангуй удаан хугацаанд тогтвортой оршиж, аажим хуралдсаар байна. Гэвч темпертурын өсөлтийн дараагийн шатанд өндөр энерги бүхий фотон үүсэх бөгөөд тэр нь төмрийг нэгэн зэрэг гелий болгон задлана. Ийнхүү одны цөмийг тогтоон баригч үгүй болсноор эргэн тойрны бодисууд төв рүү нэгэн зэрэг унаж, түүний эсрэг чиглэх аварга дэлбэрэлтийг үүсгэнэ. Нэн шинэ одны дэлбэрэлт хэмээн нэрлэгдэх энэхүү үзэгдлийн үед цахиур, төмөр, кальци мэтийн гариган мананцарт үл агуулагдах хүнд элемэнтүүд их хэмжээгээр үүсдэг болохыг рентгэн зургаас нь мэдэх боломжтой юм.

Нар аварга улаан од болон хувирах үед дэлхийн хувь заяа хэрхэх нь цөөнгүй эрдэмтэдийн сонирхлыг татдаг. Нарнаас хий ялгарч жин нь багасах үед татах хүч нь мөн адил буурах тул дэлхий одоогийнхоос илүү гадна талын тойрог буюу наранд залгигдах аюулгүйн хязгаарт шилжинэ гэж зарим нь үзэж байна. Тэгвэл зарим нь их хэмжээний хийнээс үүсэх үрэлтийн нөлөөгөөр эргэлтийн энергиэ алдаж, наранд татагдан унана гэж үзэж буй. Үүнтэй адил нарнаас үүсэх гариган мананцарын төрхийг таамаглахыг ч бас оролдож байна. Канарын одон орны төвийн судлаач Романо Коллер гариг хэлбэрийн мананцарын катаоли бүтээжээ. Судалгаагаар дугуй хэлбэрээс илүүтэйгээр тэнхлэгийн шугамаас хоёр тийш тэлсэн тэгш хэмт хэлбэр ихэнх хувийг эзлэж байв. Туйлт хэлбэр хэмээгдэх энэхүү гариган мананцар хэрхэн үүсдэг болохыг Хабл дурангаар судлаж байна. CRL618 гариг хэлбэрийн мананцар үүсэхээс өмнөхөн хий одноос 2 тийш чиглэн, 200 км/с хурдаар тархаж байгааг илрүүлжээ. Рочестер их сургуулийн профессор Адам Франкийн судалгаагаар нэгнээ тойрон эргэж буй 2 одноос ийм үзэгдэл ажиглагддаг болохыг тогтоосон байна. 2 одны аль том нь түрүүлэн аварга улаан од болох бөгөөд ялгаруулсан хий нь жижиг одонд татагдан түүнийг тойрон эргэдэг. Эргэлтээс үүсэх хүчтэй соронзон орон хийг хурдасган хоёр чиглэлд цацсанаар туйлт хэлбэрийн гариган мананцар үүсдэг байна. Тэгвэл манай нар хос од биш учир бөөрөнхий хэлбэрийн гариган мананцарыг үүсгэнэ хэмээн таамаглаж байна.

Одноос ялгарах гэрэл тархан одож буй хийнд хүрэхээ болих хүртэл дунджаар 10 мянган жилийг өнгөрүүлнэ. Гариган мананцар нь жижиг оддын хэдэн тэрбум жилийн амьдралын сүүлчийн мөч юм. Гэхдээ жижиг одноос үүсэх гариган мананцар, нэн шинэ одны дэлбэрэлтээр дуусах аварга оддын мөхөл бүхний төгсгөл биш юм. Оддын мөхлөөс үүсэх хий дахин нэгдэж шинэ шинэ оддыг, шинэ амьдралыг (одны) үүсгэх тохиолдол олон бөгөөд нэгэн тод жишээ нь Маралын мананцар (Orion Nebula) билээ.

эх сурвалж; NHK

дэлгэрэнгүй

Огторгуйн нүхнүүд

Сансар огторгуй хэмжээлшгүй, нууцлаг, аймшигтай бас гайхамшигтай. Тэнд амьд биетийг тээвэрлэж, гэв гэнэт алга болгож, эсвэл өөр хэмжээст орон зайд шилжүүлж чадах үзэгдлүүд бий гэх. Хэрэв хар нүхэнд орвол сэмэрч урагдана. Өтний нүхэнд орвол орчлонгийн тэс өөр орон зайд илгээгдэнэ. Харин цагаан нүхэнд ойртвол хүчтэй түлхэгдэн гарна. Огторгуйн эдгээр нүхнүүдийн тухай ойлголт анх Эйнштейний харьцангуйн онолоос үүдэн гарсан юм.

Галактикийн дотор олзоо хүлээн хэвтэх энэрэлгүй мангас мэт, ойртон ирсэн юуг ч болов залгиж, ор мөргүй устгах аймшигт бүс бий. Тэр бол огторгуйн хамгийн нууцлаг, эвдэн сүйтгэгч үзэгдэл болох ХАР НҮХ юм. Хар нүхний татах хүч хэт их учир гэрэл хүртэл нэг л удаа сорогдсон бол хэзээ ч эргэн гарахгүй. Мөн нэрнийхээ адил хар учир түүнийг илрүүлэхэд хүндрэлтэй. Гэхдээ сансрын биетийг сорох явцад ялгарах их хэмжээний рентген туяагаар нь таниж болoх бөгөөд эрдэмтэд олон жилийн хугацаанд хийсэн судалгааны үндсэн дээр хар нүх оршин байгааг нотлож, олноор илрүүлээд байна.

Нарнаас хэдэн арав дахин их, түүнээс илүү масстай аврага оддын мөхлийн үед тохиолдох цөмийн задралын үр дүнд хар нүх үүснэ. Насны тоо нь гүйцсэн аварга одод хүндийн хүчээ давалгүйгээр агшиж, тодорхой хэмжээнд хүрэх үед нэн шинэ одны дэлбэрэлт үүсгэдэг. Дэлбэрэлтийн аварга хүчний улмаас одыг бүрдүүлэх хий нисэн одож, үлдэх хүнд масс бүхий цөм нь хар нүх болон хувирна. Хар нүхийг 2 ангилдаг. Огторгуйд оршин буй хар нүхний ихэнхийг нарнаас 5-30 дахин их масстай, од хэлбэрийн хар нүх эзлэдэг. Ийм хар нүх Сүүн зам болон бусад галактик тус бүрт 100 сая орчим бий гэж үзэж байна.

Нөгөөх нь нарнаас хэдэн саяас хэдэн тэрбум дахин их масс бүхий аварга хар нүх юм. Ийм хар нүх Сүүн замаас авахуулаад бүхий л галактикийн төвд оршин байна. Хэдийгээр од хэлбэрийн хар нүхний адил оддын мөхлөөс үүдэлтэй боловч их тэсрэлтийн дараахан үүсч эхэлсэн нь тодорхой болсон байдаг. Цаг хугацаа өнгөрөх тусам галактикийн мөргөлдөөний үед их хэмжээний хийг сорсноор аварга том болтлоо өсч томорчээ. Харин галактикийн нас уртсах тусам аварга хар нүх "хоол тэжээл"-ээр хомсдож, галактикийн дараагийн мөргөлдөөн болох хүртэл идэвхгүй байдалд шилждэг.

Хүн хар нүхэнд сорогдвол (унавал) юу болох вэ гэдэг нь бидний сонирхлыг ихээхэн татдаг. Хэрэв хүн од хэлбэрийн хар нүхэнд сорогдвол толгой, хөлд нь өөр өөр хүндийн хүч үйлчлэх учир гоймон мэт уртсана. Эцэстээ биеийнх нь атомууд ч сунаж, сэмэрч урагдсанаар төгсөх болно. Харин хэт аварга нүхэнд сорогдвол сунах процесс арай сүүлд тохионо. Хүн ийм хар нүхний ёроол (singularity)-д хүрэх хүртлээ хүндийн хүчийг мэдрэхгүй. Өөрөөр хэлбэл жингүйдэж унах явцаа ажиглах боломжтой. Харин хар нүхний ёроолд хүрсний дараа нарийсан сунаж, нийтлэг төгсгөлөө угтах болно.

Хар нүхийг илрүүлэхэд амаргүй байдаг нь түүнийг бидний хажууханд оршин байж болох магадлалыг давхар заадаг. Иймд дэлхий, нарны аймаг биднийг мэдээгүй байхад ямар нэгэн хар нүхэнд ойртож, сорогдох гэж байгаа мэт болгоомжлол үүсгэнэ. Гэхдээ хар нүхэнд ойр байрлах ихэнх одод оршин тогтнох хугацаандаа түүнийг тодорхой зайд тойрон эргэх боловч сорогддоггүй. Харин хоорондын зай нь хэт ойртвол зайлшгүй төгсгөлд хүрнэ. Эрдэмтэд хар нүхэнд сорогдох зайн хязгаарыг 160 мянгаас 16 тэрбум км хэмээн тооцоолжээ.

Одод, тоосонцор, сансрын бусад биетээс гадна хоорондоо хэт ойртсон хар нүхнүүд ч нэг нэгнээ эрхшээхээр тэмцдэг. Эхлээд нэгнийхээ татах хүчнээс хагацаж чадалгүйгээр эргэлдэн бүжиглэх мэт хөдөлгөөн хийнэ. Харин энэ үед хоорондоо аажим ойртож, улмаар нэгдэхэд хүрдэг. Хар нүхнүүд нэгдэх үед чулуу шидэхэд усны гадарга дээр үүсдэгтэй төстэй хэлбэр бүхий их хэмжээний хүндийн хүчний долгион сансарт тархдаг. Эрдэмтэд хар нүхний нэгдэл цөөнгүй тохиолддог гэж үздэг бөгөөд түүнийг илрүүлэх төхөөрөмжийг бүтээж байна. Уг төхөөрөмж хүндийн хүчний долгион дайран өнгөрөх үед дүүжлэгдсэн толинд ажиглагдах үл ялиг хөдөлгөөнийг лазераар хэмжих зарчмаар ажиллана. Мөн цаашид адил зориулалт бүхий ЛИСА (LISA ) төхөөрөмжийг сансарт хөөргөхөөр төлөвлөжээ.

Хар нүхний нэгдэл зөвхөн 2 хар нүхээр хязгаарлагдахгүй. 2007 оны 1-р сард Америк, Европын ажиглалтын хиймэл дагуул 1 тэрбум гэрлийн жилийн зайд орших 3 хар нүхийг ажиглажээ. Гэвч энэ нь бодит байдалд аварга хар нүхнүүдийн энергээр тэжээгдэн, гэрэлтэх аварга биет хэмээн төсөөлөгдөж буй квазар байв. Уг квазар дахь 3 хар нүх хэдийгээр хоорондоо 100-150 мянган гэрлийн жил буюу сүүн замын өргөнтэй бараг тэнцүү зайд байрлах боловч энэ нь тун ойрхон гэсэн үг юм. Иймд тун удахгүй нэгдэх хөдөлгөөнд орно хэмээн эрдэмтэд таамаглаж байна. 3 хар нүхний хүндийн хүчний харилцан үйлчлэлийн нөлөөгөөр нэг нь шидэгдэн одох бол үлдэх хоёр нь нэг нэгнээ тойрон эргэж, нэгдэх ажээ.

Хар нүхний хамгийн том нууц нь түүний ёроолд болж буй үзэгдэл юм. Зарим эрдэмтэд энэ нууцыг хэзээ ч тайлах боломжгүй гэж үздэг. Учир нь хар нүхэнд унасан хэн ч, юу ч эргэн гарч ирж чадахгүй. Хэрэв хар нүх маш жижиг хэмжээтэй бол харьцангуйн онол болон квант механик нэгэн зэрэг үйлчлэх боломжтой. Эрдэмтэд хар нүхний тооцоололд квант механикийг ашигласнаар зөвхөн юмсыг сордоггүй байж болохыг тогтоожээ. Гэхдээ ийм хар нүх нь од хэлбэрийн болон аварга хар нүхтэй харьцуулахад хамаагүй жижиг байх ёстой. Алдарт физикч Стивен Хокинг бичил хар нүхнээс дулаан ялгарна гэж үзжээ.

Хокингийн цацаргалт хэмээн нэрлэгдсэн уг үзэгдлийн нөлөөгөөр бичил хар нүх ууршиж алга болох ёстой. Энэ нь түүнд сорогдсон зүйлс эргэж гарч ирэхгүйгээр мөн адил алга болно хэмээн дүгнэхэд хүргэнэ. Гэтэл квант механикийн хуулиар биет ор мөргүй устах тохиолдол байх ёсгүй гэдэг нь физикийн салбарын эрдэмтдийн үзэл санааг хоёр хэсэгт хуваагдахад хүргэжээ. Эхний бүлэг эрдэмтэд Хокингд итгэж байгаа бол нөгөө хэсэг нь тооцооллыг дахиж нарийвчлан хийх ёстой гэж үзэж байна. Гэхдээ бодит байдалд хар нүхэнд сорогдсон зүйлс хаачдаг нь тодорхойгүй хэвээр байгаа юм.

Тэгвэл Швеицарь улс дахь ЕЦСБ-ын Адроны Аварга Хурдасгуурын тусламжтай хийж буй орчлонгийн зүй тогтлыг тодорхойлох судалгаа бичил хар нүх үүсгэх нөхцөл бий болгож байна. Бөөмсийн мөргөлдөөнөөс үүсэх их хэмжээний энерги зарим тохиолдолд бичил хар нүхийг үүсгэх боломжтойг тогтоожээ. Үүссэн даруйдаа ууршин замхрах ёстой ийм бичил хар нүх квант ертөнц дэх хүндийн хүчийг илрүүлэхэд туслах найдлага төрүүлж байгаа боловч нөгөө талаас дэлхийг сорж, устгана хэмээх айдсыг бий болгож байна.

Бичил хар нүхэнд хамааралтай айдас өмнө нь ч гарч байжээ. 2001 онд Нью-Иорк мужын Брүүкхэвн Үндэсний Судалгааны Төвд бөөмсийг гэрлийн хурдны 99.9%-д хүртэл хурдлуулан мөргөлдүүлэх туршилтын үед үүсэх бичил хар нүх аюулгүй гэдгийг нотлон харуулах зорилгоор судлаачдыг урьж байсан байна. Үнэндээ дэлхийн гадаргаас хөөрөх сансрын хөлгүүд бичил хар нүхнээс илүү их энерги ялгаруулдаг. Мөн лабораторт хийж буй туршилттай адил бөөмсийн мөргөлдөөн сансар огторгуйд үргэлж тохиолдож байдаг тул тэдгээрээс үүдэлтэй бичил хар нүхний аюул үгүй гэдгийг эрдэмтэд нотлож байна.

Сансар огторгуйн хаашаа ч зорчиж болох тээврийн үйлчилгээ бий гэгддэг. Тэр нь асар өндөр хүчин чадалтай пуужин биш, харин дөт зам болгон ашиглаж болох онолын туннел ӨТНИЙ НҮХ юм. Энэ нэршил нь алимны нэг талаас нүхлэн идэж, нөгөө талаар гарч ирэх өтнөөс үүдэлтэй ажээ. Хэрэв гэрлийн хурдаар хурдалвал Адагчуулганы мананцар хүрхэд 600 мянган жил шаардагдана. Тэгвэл өтний нүхээр энэ зайг хормын төдийд л туулна. 1930-аад оны үед Эйнштэйн судалгааний найз Нэйтан Розэнтэй хамтран хийсэн тооцооллын үр дүнд галактикуудыг холбосон хоолой байж болохыг тогтоожээ. Үүнийг Эйнштеин-Розэний гүүр буюу өтний нүх гэдэг.

Хэдийгээр Эйнштейн өтний нүхээр сансрын аялал хийж болно гэж шууд хэлээгүй ч түүний бүтээсэн онол уг үзэгдлийг байж болно гэдгийг илэрхийлдэг. Өтний нүх нь хүндийн хүчийг тайлбарласан харьцангуйн онолын тэгшитгэлийн үр дүнгийн нэг бөгөөд орон зай, цаг хугацааны хэмжээсийн янз бүрийн цэгийг хооронд нь холбох энэ үзэгдэл хар нүхний судалгаанаас үүдэлтэй ажээ. Гэхдээ өнөөдрийг хүртэл өтний нүх оршин байгааг бодит ажиглалтаар тогтоож чадаагүй учир онолын таамаглалаас хэтрэхгүй. Онцлог нь өтний нүх маш тогтворгүй болохыг 1960-аад оны үе хүртэл хийсэн тооцооллын үр дүн харуулснаар тухайн судалгаа зогсонги байдалд оржээ. Тунел хэлбэрийн хоолой хэсэг хугацаанд үүсэх боловч доторхи (хэрэв орсон бол) юмсын хамт тэр дороо эвдэрч, устдаг байна.

1980-аад оны эцсээр Контакт хэмээх уран зөгнөлт кино гарчээ. Нэрт одон оронч Карл Сэганы зохиолоор бүтээсэн уг кинонд өтний нүх сансрын аялалын хэрэгсэл болох боломжтой тухай өгүүлжээ. Хэдийгээр зөгнөлт зохиол боловч физик үндэслэлтэй дүрслэл нь өтний нүхний талаархи судалгааг идэвхжүүлэхэд нөлөөлсөн байна. Эрдэмтэд Эйнштейний тогтворгүй өтний нүхнээс өөр, тээврийн хэрэгслийн зориулалтаар ашиглах нүхийг хайж эхэлснээр цоо шинэ эгзотик бодисын тухай ойлголтыг бий болгосон байна. Энэ нь сөрөг (негатив) энерги хэмээх эсрэг шинж чанарыг агуулж, өтний нүхийг тогтворжуулах нөлөө үзүүлнэ.

Гэхдээ өтний нүхний цаад талд ямар аюул угтаж байгааг онолын хувьд тодорхойлоход тун хүндрэлтэй юм. Магадгүй огторгуйн хамгийн аюултай бүстэй холбогдож, аварга хар нүхэнд хүргэж болно. Мөн өтний нүхний бүтцийн тухай ямар ч ойлголт алга байна. "Өтний нүхний инээмсэглэл" хэмээгдэх квант механикийн үзэгдлийн үр дүнд хөөс мэт гарч ирж, алга болох онолын бодис орчлонгийн хаа нэгтээ байх ёстой, аялалын зорилгоор ашиглаж болох өтний нүх энэхүү квантын хөөсний хувирсан хэлбэр, түүнийг ашиглан өтний нүхийг зориудаар үүсгэж болно хэмээх таамаглал ч бий. Хэдийгээр өтний нүх үүсгэх төхөөрөмж бидний төсөөлөлд ч байхгүй боловч түүгээр орон зай, цаг хугацааны аялал хийх боломжийг эрдэмтэд үгүйсгэдэггүй.

Цаг хугацааны машины тухай ойлголт 50 гаруй жилийн өмнөөс зөгнөлт зохиолд орж иржээ. Гэрлийн хурданд дөхөх, мөн хүндийн хүч их байх тусам цаг хугацаа харьцангуйгаар удааширдаг гэдэг нь харьцангуйн онол болон бусад бодит ажиглалтуудаад нотлогддог. Энэ нь хүний ирээдүйд аялах боломжийг харуулдаг. Тэгвэл бид өнгөрсөнд аялж, түүхийг өөрчилж чадах уу. Хэрэв нэгэн өтний нүх оршин байгаад нэг үзүүр нь дэлхийн ойролцоо, нөгөө нь Сүүн замын төвд байна гэе. Нүхний үзүүр буюу тунелийн төгсгөлүүд цаг хугацааны хувьд өөр өөр. Гэхдээ өтний нүхэн дотроос харвал хоёулаа адил харагдана.

Ийнхүү өтний нүхний гадна болон дотор талаас харсан цаг хугацааны өөр өөр байдал нь түүнийг цаг хугацааны машин хэлбэрээр ашиглаж боломжтойг харуулна. Хэрэв та өнөөдөр өтний нүхээр орвол нөгөө талд нь хэдэн зуу, магадгүй мянган жилийн өмнө очино. Гэхдээ өнгөрсөнд очих аялал олон тооны зөрчил үүсгэдэг бөгөөд төлөөлөх нэг жишээ нь "өвөөгийн парадокс" юм. Хэрэв өнгөрсөнд очоод өөрийнхөө өвөөгийн амь насанд халдвал өөрийнх нь аав төрөхгүй, өөрөө ч төрөхгүй, тэгэхээр өнгөрсөнд буцаж очихгүй болно. Эсвэл өнгөрсөнд очиж өөрийнхөө 18-тай настай ээжтэйгээ аавынхаа оронд уулзана гэж төсөөлвөл шийдэх аргагүй будлиан болно.

Юутай ч гэв гэнэт танай хаалгыг танихгүй нэгэн тогшоод би таны хэдэн үеийн ач, гуч байна гэвэл аль болох тааламжтай харьцахыг хичээх хэрэгтэй болохнэ. Тэр цаг хугацааны машин бүтээгдсэн алс ирээдүйгээс ирсэн нэгэн байж ч магадгүй. Гэхдээ өнгөрсөнд аялсан ч нэгэнт болоод өнгөрсөн түүхийг өөрчлөх боломжгүй гэсэн үзэл одоогийн байдлаар ноёлж байна. Мөн зарим эрдэмтэд цаг хугацааны машины зориулалтаар ашиглах тохиолдолд өтний нүх өөрөө эвдэрнэ гэж үзэж байна. Өтний нүх хоёр өөр цаг хугацааг холбох үед маш хүчтэй цацраг туяа ялгарч нүхийг устахад хүргэнэ. Энэ нь өнгөрсөнд очиж, зөрчил үүсгэхгүй байлгах ертөнцийн зохилдлого буюу байгалийн өөрийнх нь хориглох үйлдэл мэтээр төсөөлөгдөнө.

Хар нүх бүхнийг сорж, залгидаг бол түүний эсрэг бүхнийг түлхэж, нулимдаг ЦАГААН НҮХ байх ёстой хэмээх таамаглал мөн харьцангуйн онолоос үүджээ. Цагаан нүхэнд хар нүхний юмсыг сорох үзэгдлийн бичлэгийг буцааж ухраасантай адил үзэгдэл ажиглагдана. Эрдэмтэд их хэмжээний энерги ялгаруулах квазар анх нээгдэх үед цагаан нүх байх гэж таамаглаж байжээ. Хэрэв цагаан нүх үнэхээр оршин байсан бол орчлон ертөнцийг үүсэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэсэн байх ёстой гэж үздэг. Их тэсрэлтийн өмнө орчлон асар их нягттай сингуляр цэг байсан гэдэг. Хэрэв түүнийг цагаан нүх байсан гэж үзвэл их тэсрэлтийн шалтгааныг тун хялбар тайлбарлаж болно. НАСА богино долгионы WМAP хиймэл дагуулын тусламжтайгаар сансрын үлдэгдэл цацрагийг судлаж, орчлон ертөнц огцом тэсрэлтийн хамт үүссэний нотлогоог илрүүлсэн билээ.

Мөн савангийн хөөс мэт бөөгнөрсөн олон орчлон ертөнц оршин байгаа, хөөс хагарч хуучин ертөнц мөхдөг бол шинэ хөөс үүсч шинэ ертөнц төрөн гардаг хэмээх олон ертөнцийн онол бий. Хиймэл дагуулуудын мэдээллүүд энэхүү онолтой зарим талаар таардаг. Үнэхээр олон ертөнц оршин байна уу, тэдгээр нь цагаан нүхнээс үүсдэг үү гэдэг нь тодорхойгүй хэвээр байна. Онолоор цагаан нүх маш эмзэг, хар нүхний нөлөөгөөр хялбар алга болдог учир урт насладаггүй гэж үздэг. Эрт дээр үед нэгэн цагаан нүх байгаад бидний орчлонг үүсгэсний дараахан устаж алга болсон байж магадгүй. Баттай биш ч магадлал бий. Бас хар нүх анх магадлал төдий байсныг ч мартаж болохгүй билээ.

эх сурвалж; The Universe TV series 2007

дэлгэрэнгүй

Утасны онол (төгсгөл хэсэг)

3. Гайхамшигтай, олон хэмжээст орон зай

Хэрэв бид орон зайд чөлөөтэй зорчиж, цаг хугацааг өөрчилж чадвал гайхалтай зүйлс тохионо. Та эндээс яг одоо 1937 онд очино, эсвэл Египетийн пирамидын дэргэд ч хүрч чадна. Иймэрхүү хормын төдий шилжилтэд хүмүүс итгэдэггүй боловч сүүлийн жилүүдэд гарч ирсэн олон хэмжээст орон зайн тухай ойлголт онолын хувьд найдвар төрүүлж байна. Өнөөдрийг хүртэл уран зөгнөлд тооцогдож байсан зүйлс бодит байдлаас тийм ч их тасархай биш гэж үзэх болсон. Энэ бүхэн утасны онол (өмнөх хэсгийг энд дарж уншина уу)-ын ач тус юм. Утасны онол өнөөдрийг хүртэлх орчлонгийн тухай ойлголтыг өөрчилж, түүний үүсэл, одоогийн төрх байдлын талаар огт өөр дүр зургийг үзүүлж байна. Утасны онол тун энгийн таамаглалаас үүссэн. Орчлонгийн бүхий л юмс, хүндийн хүч, цахилгаан хүчийг дамжуулах бөөмс ч утас хэмээгдэх чичирхийлэх өчүүхэн жижиг утаснаас бүрддэг гэж үздэг. Утас саяхныг хүртэлх орчлонгийн тухай ойлголтыг үндсээр нь өөрчилж байна. Ялангуяа орон зайн шинж чанарын тухай ойлголтыг ихээхэн өөрчилсөн юм. Ойлгомжтой болгох үүднээс бүхий л орчлонг жижигрүүлж төсөөлье. Орчлон ертөнцийг энгийн нэгэн хотын төвөөр төлөөлүүлэе.

Энэ хот нь орон зайн "нэхмэл даавуу" мэт зүйлээс бүрдсэн. Хотын нэг дүүрэгт байх ажлаасаа нөгөө дүүрэгт байх гэр лүүгээ хамгийн товч замыг туулж очих хэрэгтэй. Энэ тохиолдолд хамгийн богино зай тэдгээрийг холбосон шулуун шугам байна. Ажлаас гэр хүртэл шулуун шугам мэт зам байлаа ч тодорхой хугацаа зарцуулж байж хүрнэ. Хурдаа нэмэх тусам зарцуулах хугацаа богиносно. Тэглээ ч гэрлээс илүү хурдалж чадахгүй учир хэмнэх цаг хугацаанд хязгаар бий. Энэ хотоор төсөөлөх орчлон орчлонгийн сонгодог төсөөллийн дагуу ямар ч хувирал өөрчлөлтгүйгээр оршин байна. Гэвч Эйнштэйн орчлон ертөнцийг цаг хугацаа, орон зайн нэхмэл даавуугаар бүрдэнэ гэж үзсэн. Тэгээд тэр нь муруйж, сунаж, агшина. Энэ тохиолдолд өтний нүх хэмээгдэх тусгай орон зай оршин байж болно. Энэ нь алс холд байрлах орон зайг холбосон хоолой хэлбэрийн зүйл байна. Өөрөөр хэлбэл орчлонгийн хамгийн товч зам юм. Үүнийг төсөөлж буй хотод амьдрагсдын мөрөөдөл гэж хэлж болно. Гэхдээ нэг асуудал бий. Өтний нүхийг бий болгохын тулд огторгуйн орон зайг нугалж, нүх гаргах шаардлагатай.

Энэ үнэхээр боломжтой юу. Шууд төсөөлөхөд бэрх тул оюун ухаанаа сэргээх үүднээс кафед орж, цагираган боов, кофе захиалъя. Эдгээрийг сайтар ажиглавал орчлонгийн орон зайг нугалж чадах эсэхийг бага зэрэг ойлгож болно. Орчлон ертөнц цагираган боов шиг хэлбэртэй гэж төсөөлье. Энэ нь кофений аяга шиг хэлбэртэй орчлонгоос арай л өөр харагдана. Гэвч бодит байдалд кофений аяга, цагираган боовны хэлбэр адилхан. Хэлбэр дүрсээ л бага зэрэг өөрчилсөн байгаа хэрэг. Аль аль нь голдоо нүхтэй байна. Өөрөөр хэлбэл цагираган боовыг кофений аяганы хэлбэрт хувиргаж, эсвэл буцааж чадна гэсэн үг. Дараа нь цагираган боовыг огт өөр хэлбэрт хувиргаж нүхгүй болгоё. Үүний тулд хэд хазахад л хангалттай. Хэлбэр нь бага зэрэг өөрчлөгдөж, бөөрөнхий боов болон хувирна. Эйнштэйний онолоор бол энэ бүхэн байж боломгүй зүйл. Орчлонг сунгаж, агшааж болох боловч хэлбэр дүрсийг нь өөрчлөх боломжгүй. Хаа нэгтээ аль хэдийн хэлбэржсэн өтний нүх оршин байж болохыг үгүйсгэхгүй. Гэхдээ л орчлонгийн орон зайг зориудаар нугалж, шинэ өтний нүх "ухаж" чадахгүй.

Тэгвэл утасны онол цоо шинэ огторгуйн боломжийг илэрхийлнэ. Яг юу вэ гэдгийг мэдэхийн тулд орон зайн нэхмэл даавуунд илүү ойртож үзье. Бидэнд ойрхон хэмжээсийг сая хуваасны нэг, түүнийг дахин тэрбум хуваасны нэг хэмжээст хүртэл жижгэрч чадвал квант механикийн ертөнцөд очино. Тэнд атомын хөдөлгөөнийг удирдаж буй хуулийг мэдэрч, гэрэл, цахилгаан, түүнээс бусад янз бүрийн юмс хамгийн жижиг хувиараар хөдлөж, орон зайн нэхмэл даавуу хүчтэй үймж байгааг харж болно. Даавуунд уранхай, цоорхой маш олон байж ч магад. Тэгвэл орон зайн даавууны уранхай бидний таних орчлонгийн хэмжээст яагаад мэдрэгдэхгүй байна вэ. Үнэн чанартаа утас  үймээн самууныг уусгана. Нэгэн утас орон зайг туулсан замд хоолой үүснэ. Энэ хоолой уранхайг бүрхэх хөөсний адил үйлчилгээ үзүүлж, хамгаалах бүрхүүлийн үүрэг хүлээнэ. Утасны онолд орон зай урагдах тохиолдол байх боломжтой.

Өөрөөр хэлбэл огторгуйн орон зай Эйнштейний бодож байснаас илүү хөдөлгөөнтэй, хувьсан өөрчлөгдөх боломжтой юм. Энэ нь өтний нүх үүсгэх боломж байгааг давхар харуулна. Өглөө Эверестэд сэрүүцэж, өдрийн цайндаа франц талх зооглож, орой нь Нью-Иоркт зугаалах гайхалтай санагдах ч хараахан бодит байдал болгоход хэцүү гэдгийг нуухгүй. Гэхдээ ганц хэлж чадах зүйл бол орчлон ертөнц бидний төсөөллөөс ч давах нууцлаг зүйл. Энэ бол утасны онолоос үүдэх дүгнэлт юм. Утасны онолоор бид нуугдмал олон хэмжээсүүдээр хүрээлэгдсэн байна. Бидний оршин байгаа орчлон ертөнц илүү том, ер бусын аварга, ямар нэгэн зүйлийн нэгээхэн хэсэг  төдий байж ч магадгүй. Бид хальсан дээр амьдарч байж магадгүй. Энэ нь олон хэмжээст орон зайд хөвөх гурван хэмжээст туузан хальс байна. Иймд бидний хажууханд өөр орчлон ертөнц оршин байж ч магадгүй. Түүнийг паралель буюу зэргэд ертөнц гэж нэрлэж болно. Зэргэд ертөнцийн тухай санаа тийм ч их этгээд зүйл биш юм.

Сүүлийн хэдэн арван жилийн хугацаанд утасны онолд ихээхэн дэвшил гарсан боловч, цорын ганц нэгдмэл онолыг хүссэн эрдэмтэд утасны онолын 5 өөр хувилбарыг бүтээв. Иймд дэвшил гэж үзэх үү, эсвэл ухрал гэж үзэх үү гэдэг нь эргэлзээтэй юм. 5 онол чичирхийлэх энергийн утас зэрэг төстэй шинж чанарыг агуулах боловч математикийн хувьд өөр өөр харагддаг. Гэхдээ анхаарал татахуйц үйл явдал тохиож, утасны онолын эргэлзээ зарим талаар тайлагдаад байна. 1995 онд Өмнөд Калифорнийн их сургуульд дэлхийн хэмжээний утасны онолын судлаачид цуглажээ. Цугларалтад орчин үеийн хамгийн шилдэг физикчдийн нэг, тэр ч байтугай Эйнштейний залгамжлагч гэгддэг Эдуард Виттений тавьсан илтгэл эрдэмтэдийг жинхэнэ утгаар нь цочролд оруулсан юм. Виттен утасны онолын 5 хувилбарыг өөр өнцөгөөс тайлбарлаж, тэдгээрийг бүрэн хэмжээгээр нэгтгэж чаджээ. Бидний 5 өөр гэж харж байсан хувилбарууд нь үнэн чанартаа нэг л зүйлийн толин тусгалууд байснаас хэтэрсэнгүй.

Нэгтгэгдсэн утасны онол Виттений саналын дагуу М онол хэмээн нэрлэгдэх болжээ. М нь тодорхой утгагүй бөгөөд оньсого (mystyery), ид шид (magic), матриц гэх мэтчилэн хүссэнээрээ ойлгож болно. Виттений санаагаар утасны онол нэгдмэл онол байх магадлал эрс дээшилсэн юм. Утасны онол өмнө нь орон зай цаг хугацааны 10 хэмжээсийг шаардаж байсан. Цаг хугацааны 1, орон зайн 3, дээр нь хэт жижиг, нүдэнд үл харагдах, орооцолдсон нэмэлт 6 хэмжээс. Тэгвэл М онолд орон зайн нэг хэмжээс нэмэгдэж нийт 11 хэмжээс шаардагдана. Бид орон зайн 3 хэмжээсийг мэдэрч чаддаг. Тэгвэл орон зайн 4 дэх хэмжээсийг мэдрэхийн тулд кино театрт очих хэрэгтэй болно. Киноны дэлгэц 2 л хэмжээстэй. Урт, өргөн байх боловч цаад наад гэсэн ойлголт байхгүй. Кинонд 3 хэмжээст орон зай дүрслэгдэж, дэлгэцэнд наана цааныг илэрхийлэх хэмжээс байгаа мэт санагдах боловч тэр нь бидний харааны хуурмаг мэдрэмж төдий. Орон зайн хэмжээс нь нөгөө талаас хөдлөх боломжтой чиглэлийг заана. Өөрөөр хэлбэл 11 хэмжээст ертөнц 10 хэмжээст ертөнцөөс илүү өргөн боломжийг өгнө.

Удалгүй эрдэмтэд М онолд орших биетийг анзаарчээ. Тэр нь ердийн нэг утас биш илүү том, тууз буюу урт хальс мэт харагдах зүйл юм. Виттен 1 хэмжээс нэмсэний үр дүнд утас өргөжиж, хальс мэт зүйл болон хувирав. Түүнийг хальс (membrane)-ыг илэрхийлэх үгийг богиносгон Брэйн (brane) гэж нэрлэх болжээ. Хальс нь олон хэмжээст орон зайд тархаж, хангалттай энерги агуулах тохиолдолд аварга том болон өснө. Тэр нь орчлон ертөнцтэй адил аварга хэмжээний тархалт үзүүлнэ. Энэ бол утасны онолд гарсан хувьсгал юм. Утасны онол улам л нууцлаг болж, утаснаас гадна хальс байх ёстой гэдэг нь тодорхой болов. Үнэхээр утасны онол гэж нэрлэх нь зөв эсэхэд эрдэмтэдийг эргэлзэхэд хүргэжээ. М онолоор бидний мэдэх орчлон бүхэлдээ нэгэн туузан хальсанд оршин байна гэж үзэх болов. Орчлон ертөнц олон хэмжээст орон зайн дотор агуулагдах хальс, өөрөөр хэлбэл талхны зүсэмтэй адил зүйл дотор оршино. Талхны зүсэм болгон өөр өөр зэргэд ертөнцийг агуулна. Зэргэд ертөнцүүд дотор бидний орчлон ертөнцтэй төстэй орчлон ч байж магадгүй. Тэнд биднийхтэй төстэй галактик, төстэй нарны аймаг, амьдрал бүхий гаригууд ч байж магадгүй. Эсвэл төсөөлөх аргагүй физикийн хууль үйлчлэх этгээд ертөнц оршин байж ч магадгүй.

Бусад орчлонгууд 4-өөс олон хэмжээст орон зайд оршино. Тэр хэмжээсийн орон зай бидний яг дэргэд, гар сунгах зайд байх боловч бид тэдэнд шүргэж ч чадахгүй. Учир нь бидний биеийг бүрдүүлэх утас илүү олон хэмжээст орших хальсыг нүхлэн гарах боломжгүй. Бид өөрийн туузан хальсанд түгжигдсэн байна. Гэхдээ зөвхөн хүндийн хүч л олон хэмжээст орон зайн хальснуудад хүрч үйлчилж чадна. Цахилгаан соронзон хүч нь хүндийн хүчтэй харьцуулшгүй өндөр хэмжээтэй байдаг. Ялгаа нь 10²⁰-ээр илэрхийлэгдэнэ. Хүндийн хүчний хэмжээ хэтэрхий сул байгаагийн шалтгаан эрдэмтэдийг эргэлзүүлсээр иржээ. Тэгвэл М онолоор үүнийг тайлбарлах боломжтой. Хүндийн хүч нь үнэн чанартаа бусад хүчтэй ойролцоо хэмжээтэй. Материйг бүрдүүлэгч бөөмс тодорхой байрлалд, тодруулбал орчлонгийн нэгэн хальсан дээр оршино. Яг л биллиардын ширээн дээр байрлах бөмбөлгүүд мэт. Тэгвэл бөмбөлгүүд хоорондоо мөргөлдөх үед биллиардын ширээний тавцангаас мөргөлдөлтийн дуу чимээ "нисэн гарахыг сонсож" болно. Хүндийн хүч нь энэхүү дуу чимээтэй адил хальснаас нисэн гарч өөр хальсанд үйлчилнэ. Хүндийн хүчний бусад хүчнээс ялгаатай шинж чанарыг утасны хэлбэрээс хамаарна хэмээн тайлбарладаг.

Бид ихэвчлэн цагираг мэт утсыг төсөөлж ирсэн. Тэгвэл М онолоор зарим утас хоёр төгсгөлтэй байна. Түүний хоёр үзүүр нь бидний орчлон ертөнц болох 3 хэмжээст хальсанд бэхлэгдэж, хүндийн хүчнээс бусад хүчний шинж чанарыг тодорхойлно. Тэгвэл битүү цагираг хэлбэрийн утас хүндийн хүчийг дамжуулах гравитон бөөмийин шинж чанарыг тодорхойлно. Цагираг утас хальсанд бэхлэгдэхгүй учир нэмэлт хэмжээсүүдэд чөлөөтэй нэвтэрч, бидний орчлонд сул мэт харагдах шалтгаан болдог. Энэ нь нэгэн шинэ боломжийг нээнэ. Хэрэв бид үнэхээр ямар нэгэн хальсан дээр оршин байгаа, мөн бидний дэргэд зэргэд ертөнц оршин байгаа бол бид түүнийг хүндийн хүчээр дамжуулан мэдрэх боломж байж болно. Зэргэд ертөнцөд тохиолдлоор оюун ухаант амьтан оршин байгаад, бидэнтэй нэгэн зэрэг мөрөөдлийн технологи эзэмшиж чадвал хүндийн хүчний долгион харилцан илгээж холбоо тогтоох магадлал бий.

М онолын өөр нэгэн чухал санаа нь орчлонгийн үүслийг тайлбарлах явдал юм. Их тэсрэлтийн онолоор их тэсрэлтийн эхлэл болон түүнээс өмнөх төлөвийг тайлбарлаж чаддаггүй. Тэгвэл М онолоос их тэсрэлтээс өмнө өөр орчлон ертөнц оршин байсан хэмээх дүгнэлт урган гардаг. Орчлон ертөнц эцэс төгсгөлгүй, мөнхийн байж магадгүй. Зарим эрдэмтэд аварга хальсыг хөдлөж байна гэж үздэг, тэрхүү хөдөлгөөнийг их тэсрэлт буюу орчлонгийн үүсэлтэй холбож тайлбарлахыг оролддог. Хөдлөж буй хальснууд хоорондоо мөргөлдөх үед их тэсрэлт болж орчлон ертөнц үүснэ. Мөргөлдөлтийн энерги их тэсрэлтийг үүсгэх нөхцөл болно. Иймд их тэсрэлт нь зөвхөн нэг удаагийн онцгой үйл явдал биш бөгөөд өнгөрсөн үед тохиосон зэргэд ертөнцүүдийн мөргөлдөөнөөр давтагдан явагдсаар ирсэн, ирээдүйд ч бас давтагдсаар байх болно. Иймэрхүү санаануудыг олонхи эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрдөггүй боловч хэзээн нэгэн цагт нууц нь тайлагдаж, батлагдах найдвар оршсоор байгаа юм.

Утасны онол, М онол хэр зэрэг баталгаатай вэ, орчлон ертөнц үнэхээр утас, хальснаас бүрдэж, зэргэд ертөнцүүд оршин байна уу. Эдгээр нь уран зөгнөл биш бөгөөд математикт тулгуурлан, оюун ухааны суут чадвараа шавхсан физикч эрдэмтэдийн сэтгэлгээний үр дүн юм. Гэхдээ эдгээрийг лабораторт батлах ёстой. Тэгэхгүй бол шинжлэх ухаан бус философи болон хувирна. Утасны онолын нотлогоо, өмнөх их тэсрэлтийн ул мөр инфляцийн онолтой адил сансар огторгуйд үлдсэн байгаад, түүнийг хэдэн арван жилийн дараа илрүүлж ч магадгүй юм. Гэхдээ эрдэмтэд гар хумхин хүлээж суухыг хүсдэггүй. Америкийн үндэсний Ферми судалгааны төв болон ЕЦСБ-ын хурдасгуурын төв (CERN)-д олон хэмжээст орон зайг илрүүлэх туршилт хийгдэж байна. Гэрлийн хурданд хүртэл хурдлуулсан протоны мөргөлдөөн эгэл бөөмсийг шүршүүрийн ус мэт цацаргана. Туршилтын зорилго нь хүндийн хүчийг дамжуулах гравитон бөөмийг илрүүлэхэд оршиж байна. Утасны онолоор гравитон бөөм нь хальсанд холбогдохгүй, цагираг хэлбэртэй утаснаас бүрдэх учир олон хэмжээст орон зайд зугтаж одох учиртай. Өөрөөр хэлбэл туршилтаар үүсэх ч ор мөргүй алга болох бөөмийг хүлээн авагч төхөөрөмжид бүртгэхийг оролдож байгаа юм. Магадгүй 10-20 жилийн дотор бодит нотлогоог олж чадна гэдэгт итгэх өөдрөг үзэлтэй хүмүүс бий. Эсвэл утасны онол, М онол батлагдаж чадалгүй эндүүрэлд тооцогдох уу. Гэхдээ математикийн хувьд төгс онол худал байх ёсгүй гэх үзэл бодол ч бас оршсоор байна.

Дашрамд дурдахад бичлэгийг 10 жилийн өмнөх эх сурвалжаас бэлтгэсэн тул зарим мэдээлэл хуучирсан байж болохыг анхаарна уу. Мөн бичлэгт хальт дурдагдсан өтний нүх, зэргэд ертөнц, олон ертөнцийн онолын тухай харьцангуй сүүлийн үеийн бусад эх сурвалжаас авсан дэлгэрэнгүй мэдээллүүд бэлтгэгдэж байгаа бөгөөд цаашид тодорхой давтамжтайгаар тус блогт нийтлэгдэх болно.

эх сурвалж, The Elegant Universe, String Theory цуврал 2003

дэлгэрэнгүй

Утасны онол (удаах хэсэг)

Ердийн хүмүүс тэр болгон мэддэггүй ч орчин үеийн шинжлэх ухааныг хагас зууны турш хар үүл бүрхэж байсан юм. Орчлон ертөнцийг танин мэдэхийн тулд харьцангуйн ерөнхий онол, квант механикийн онол хэмээх 2 өөр онолыг дагахаас өөр аргагүй. Аль аль нь өөрийн үйлчлэх бүст туйлын үнэн зөв байх боловч тэдгээрийг нэгэн зэрэг хэрэглэхийг оролдох тохиолдол болгон бүтэлгүйтнэ. Тэгвэл энэ 2 онолыг нэгтгэх найдлага төрүүлж байгаа онол нь утасны онол (эхний хэсгийг энд дарж уншина уу) юм. Хэрэв энэ онол үнэн бол орчин үеийн шинжлэх ухааны түүхэн дэх хамгийн том нээлт болно. Утасны онолоор төсөөлөх ч боломжгүй өчүүхэн жижиг, чичирхийлсэн энергийн утас орчлонг бүрдүүлнэ гэж үздэг. Атомын цөмийг тэрбум хэсэгт хуваая. Түүний нэг хэсгийг дахин тэрбум хэсэгт хуваая. Хэрэв ийм өчүүхэн жижиг хэмжээст орчинд очиж чадвал тэр нь квант механикийн хуулийн дагуу эцэс төгсгөлгүй үймж бужигнасан, замбараагүй ертөнц байна. Яг л аадрын дуслууд усны гадаргууд унах мэт орон зайн хэмжээсүүд оргилж бургилж, буцлаж харагдана.

Тэнд бидний мэдэх ертөнцийн тухай ойлголтуудын нэг нь ч хүчингүй. Тэнд цаг хугацаа, орон зайн тэнхлэг хүчтэй тахийж, муруйх учир олон төрлийн үзэгдэл замхарч алга болно. Баруун зүүн, дээд доод зүг, цаг хугацааны өнгөрсөн ирээдүйн төлөвүүд ч уусан алга болно. Та энд байж магадгүй, эсвэл хажууханд байж ч магадгүй, эсвэл бүр хоёр байрлалд зэрэг оршин байж ч магад. Таныг дөнгөж энд ирэнгүүт та дахин энд ирж болно. Квант мехникийн ертөнцөд баттай зүйл нэг ширхэг ч үгүй. Квант механикийн бужигнасан замбараагүй ертөнцийг харьцангуйн онолын хүчинтэй байх намуухан, дөлгөөн тайван ертөнцтэй зүйрлэхийн ч аргагүй. Гэвч тэдгээрийг нэгтгэх нэгдлийн онол заавал байх ёстой гэж эрдэмтэд үзсээр иржээ. Хүмүүс 2000 жилийн өмнөөс орчлон ертөнцийг биллиардын бөмбөлгөөр төсөөлж ирсэн бол хэдхэн арван жилийн өмнөөс утсаар төсөөлөх болов.

2. Утасны чичиргээ материйг үүсгэнэ

1968 онд италийн залуу физикч Габриэл Бенезиано цөмийн хүчтэй хүчийг тайлбарлах тэгшитгэлийг эрж байв. Тэрээр санамсаргүй гартаа авсан нэгэн номноос 200 жилийн өмнөх нэгэн функцийг олж харсан байна. Швейцарийн математикч Леохард Юлэрийн бүтээсэн томъёо математикийн ердийн хамаарлаас өөрөөр төсөөлөгдөхгүй байсан боловч Бенезианод цөмийн хүчтэй хүчинд тохиромжтой мэт харагджээ. Бенезианогийн яаран хэвлүүлсэн өгүүлэл утасны онол төрөн гарахад түлхэц болсон юм. Мөн адил томъёотой таарсан америкийн онолын физикч Леонард Саскинд дээврийн өрөөндөө хоргодон байж, нарийвчилсан судалгаа хийж эхэлсэн байна. Тэрээр функц хүчтэй хүчийг тайлбарлаж байгааг анзаарсан боловч түүнээс ч өөр зүйл томъёонд нуугдаж байгааг мэдэрчээ. 2 сарын турш тооцоолсны эцэст томъёо ямар нэгэн бөөмийг илэрхийлж байгааг анзаарав. Тэр нь өөрийн гэсэн бүтцыг агуулж, чичирхийлэн хөдлөж, баруун зүүн тийш эргэлдэнэ. Гэхдээ энгийн цэгэн бөөм бус, утас мэт зүйл байв. Яг л цагираг резинийг хоёр хэсэгт хуваасан мэт сунаж агшина. Саскинд өөрийн нээлтээ хэвлүүлэхээр физикийн салбарын мэргэжлийн сэтгүүлд илгээсэн боловч мэргэжилтнүүдийн урьдчилсан хяналтыг давж чадалгүйгээр "шаардлага хангахгүй" гэсэн хариу авчээ.

Тухайн үед дийлэнх физикчид цэг мэт бөөмийг л хүлээн зөвшөөрч байв. Түүнийг илрүүлэхийн тулд хооронд нь мөргөлдүүлэн шалгана. Шинэ бөөмс ч удаа дараалан нээгдэж байв. Бетта протон, омега бөөм, бетта бөөм, пи болон омега протон гэх мэтчилэн бараг сар болгон нэг шинэ бөөм нээгдэнэ. Цагаан толгойн бүх үсгээр нэрлэсэн ч хүрэлцэхээргүй олон бөөм нээгджээ. Тухайн үед хэсэг байж байгаад л нэг нь "дахиад нэгийг олсон шүү" гэж хашгиран их сургуулийн коридороор гүйдэг байв. Гэхдээ материйг бүрдүүлэгч анхдагч бөөмийн тоо нэмэгдсэн хэрэг биш юм. Физикчид шинээр нээгдэж буй бөөмсийн тусламжтайгаар хүчнүүдийн үйлчлэлийг тайлбарлаж чадах юм биш биз хэмээн таамаглаж байв. Бидний хүч хэмээн мэдэрдэг зүйл хүчний бөөмсийн тусламжтайгаар дамждаг гэж тэд үзжээ. Энэ бүхэн туршилтаар батлагдаж, цахилгаан соронзон, хүчтэй, сул хүчнүүдийг дамжуулах бөөмс тус тус нээгдэв. Эгэл бөөмсийн хувьд хүч дамжуулах бөөм нь гейжийн бөөм байна. Тэгвэл цахилгаан соронзон хүчийг гэрлийн энергийн бөөм фотон дамжуулна.

Шинэ бөөмсийг нээсэн эрдэмтэд Эйнштэйний болон бусад хүчний хуулиудыг нэгтгэхэд ойртож очив. Орчлонгийн температур одоогийнхоос 1000 тэрбум дахин өндөр байсан их тэсрэлтийн дараахан цахилгаан соронзон болон сул хүчийг дамжуулах бөөмс ялгарч амжаагүй байсан гэж эгэл бөөмийн физикчид таамаглажээ. Тэр үед цахилгаан соронзон болон сул хүч нэгдмэл байдалд байж, цахилгаан соронзон сул хүч хэмээн нэрлэгдэнэ. Түүнээс өмнөхөн цахилгаан соронзон сул хүч хүчтэй хүчтэй нэгдмэл байдалд байх ёстой. Квант механик атомоос ч жижиг түвшинд дээрх 3 хүчийг нэгдмэл үйлчлэл үзүүлж болно гэдгийг онолын хувьд ямар ч зөрчилгүйгээр нотложээ. Стандарт загвар хэмээн нэрлэгдсэн уг онолыг бүтээгч Глашоу, Салам, Вайнберг нар нобелийн шагнал хүртсэн юм. Стандарт загварын онол эгэл бөөмийн түвшинд үйлчлэх 3 хүчийг нэгтгэсэн боловч бидэнд хамгийн танил хүндийн хүчийг нэгтгэж хараахан чадаагүй байна. Стандарт загварын онолыг яах ч аргагүй үзэсгэлэн төгөлдөр гэдгийг дийлэнх эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрөх үед утасны онол сүрд нь дарагдан бүдгэрч эхэлжээ.

Цөөхөн эрдэмтэн үзэл бодолдоо үнэнч үлдэж, утасны онолыг судлаж байсан боловч шинэ асуудалтай тулгарав. Эхэн үеийн утасны онол физикийн хуулинд харшлах бөөмийн шинж чанарыг илэрхийлж байв. Тэр нь гэрлээс ч илүү хурдлах тахион бөөм юм. Мөн нийт 10 хэмжээс хэрэгтэй болов. 1973 оноос утасны онолын судалгаа хийж эхэлсэн Жон Шварц нарын залуу физикчдийн санааг зовоож байсан зүйл бол байгальд хэзээ ч байж боломгүй массгүй бөөмсийг илрүүлсэн явдал байв. Үүнээс гадна утасны онол математикийн хувьд зөрчил үүсгэх саад бэрхшээлүүдтэй тулгарч байв. 4 жилийн турш янз бүрийн тооцоо хийж, бараг цөхрөх дөхсөн Шварц өөрийн томьёо хүндийн хүчийг давхар агуулж байгааг анзаарчээ. Хэрэв энэ үнэн байвал утасны хэмжээг эргэж харахаас өөр аргагүйд хүргэнэ. Энэ санаа нь утасны онолд томоохон эргэлт хийх эхлэл болов. Утасны хэмжээг устөрөгчийн атомын цөмөөс 10 тэрбум дахин бага, түүнээс дахин 10 тэрбум дахин багасган тооцож үзтэл онолын үр дүн бага багаар өөрчлөгдөж эхэлсэн байна. Саад тотгор болж байсан массгүй бөөм нь олон жил хайж байсан, бөөмийн түвшинд хүндийн хүчийг дамжуулах гравитон хэмээх бөөм байсныг илрүүлэв. Утасны онол Стандарт загварт дутагдаж байсан сүүлчийн хэсгийг нөхөв.

Шварц хүндийн хүч эгэл бөөмсөөс ч өчүүхэн ертөнцөд хэрхэн үйлчилдэг талаархи өгүүллээ нийтлүүлсэн боловч ихээхэн найдлага тавьж байсан физикч эрдэмдтэд төдийлэн хүлээж авсангүй. Гэвч тэрээр утас үндсэн 4 хүчийг нэгтгэх түлхүүр гэдэгт итгэл дүүрэн байжээ. Математикийн хувьд зөрчлөөр дүүрэн байсан утасны онолд 1980-аад оныг хүртэл төдийлөн ахиц гарсангүй. Харин 1979 оноос Шварц Британийн физикч Майкл Грийний хамтран зөрчлийг шийдэх судалгаа хийж, 5 жилийн дараа тодорхой үр дүнд хүрчээ. Нэг талаас хүндийн хүч, нөгөө талаас эгэл бөөмийн түвшинд үйлчлэх 3 хүчинд тулгуурлан хийсэн тооцооны үр дүн нэгэн цэгт нийлэв. Утасны онол физикчдийн дунд хүлээн зөвшөөрөгдөж, Бүх юмсын онол (Theory of everything) хэмээн нэрлэгдэх болжээ. Ийнхүү утасны онол харьцангуйн ерөнхий онолыг квант механиктай нэгтгэж, Эйнштейний мөрөөдлийг биелүүлэв.

Утасны онол орчлонгийн бүхий л юмсын бүтцыг тайлбарлав. Элсний ширхэг өчүүхэн жижиг атомуудаас бүрдэнэ. Атом нь цөм болон электроноос бүрдэнэ. Атомын цөм нь протон, нейтроноос бүрдэнэ. Тэдгээр нь кварк хэмээх эгэл бөөмөс бүрдэнэ. Утасны онол орчлонг бүрдүүлэгч бүхий л юмс илүү өчүүхэн зүйлсээс бүрддэгийг зааж өгөв. Тэр нь утас гэгдэх чичирхийлэх энергийн утас юм. Утас нь төсөөлшгүй өчүүхэн жижиг хэмжээтэй. Нэг ширхэг атомыг нарны аймагтай адил хэмжээнд хүргэж томсговол нэг ширхэг утасны хэмжээ модтой адил байна. Утасны чичирхийллийн хэлбэр бөөмсийн шинж чанарыг тодорхойлно. Утасны онол өчүүхэн жижиг ертөнцөд замбараагүй үймж бужигнах квант механикийн ертөнцийг аварга том хэмжээст харьцангуйн онолын амгалан тайван ертөнцтэй нэгтгэв. Энэ бүхэн математикаас үүдэлтэй амжилт байв.

Гэхдээ утасны онолд сул тал бас бий. Өчүүхэн жижиг хэмжээст байгаа зүйлийг туршилтаар батлах боломжгүй. Бусад ажиглалтаар илэрсэн үр дүнг ч ашиглаж харьцуулах боломжгүй. Ажиглалт, туршилтаар батлагдах боломжгүй онолыг шинжлэх ухаан гэдэгт эс үнэмших хүн олон. Утасны онолд үл итгэх байдал үүсгэх өөр шалтгаан ч бас бий. Тэр нь уран зөгнөл мэт олон хэмжээс шаардагддаг явдал юм. Эрдэмтэд нэмэлт хэмжээсүүдийн тухай тайлбарлах хэрэгтэй болов. Үнэндээ энэ санаа бодит байдлаас тийм ч их тасархай зүйл байж магадгүй. Орон зай, цаг хугацааны 4 хэмжээсээс гаднах нэмэлт хэмжээсийн тухай ойлголт 100 гаруй жилийн өмнөөс гарчээ. 1919 онд германы математикч, физикч Теодор Калуза орон зайн нэмэлт хэмжээс байж магадгүй гэж таамагласан байна. Калуза өөрийн санааг нэгтгэн бичсэн өгүүллийг Эйнштэйнд илгээжээ. Ямар нэгэн эргэлзээ байсан эсэх нь тодорхойгүй ч өгүүлэл 2 жилийн дараа л хэвлэгдсэн байна. Гэхдээ орон зайн нэмэлт хэмжээсийн тухай санаа Эйнштэйнд таалагджээ.

Харьцангуйн онолоор хүндийн хүч нь 4 хэмжээсийн муруйлтаас хэтрэхгүй. Калуза үүний адил цахилгаан соронзон хүч ч бас орон зайн хэмжээсийн муруйлтын үр дүн биш биз хэмээн таамаглажээ. Хэрэв тийм бол муруйлт үүсгэх хэмжээс хэрэгтэй болно. Тэр нь орон зайд нуугдсан өөр нэгэн хэмжээс байх ёстой гэж үзэв. Шонгуудын хооронд татсан цахилгааны утсыг холоос харвал нэг хэмжээст шулуун мэт харагдана. Харин утсан дээр яваа шоргоолжны нүдээр харвал шулуунаас гадна тойрог хэмээх нэмэлт хэмжээсийг харж чадна. Үүнтэй адил нэмэлт хэмжээс орон зайн хэмжээсүүд дотор нуугдаж байна хэмээн Калуза таамаглаж байжээ. Тэр нь атомоос хэдэн тэрбум дахин жижиг хэмжээтэй учир бидэнд харагдахгүй. Магадгүй орон зай 3 хэмжээстэй хэмээх ойлголт андуурал байж, орчлон илүү олон нуугдмал хэмжээстэй байж ч магадгүй юм.

Тэгвэл утасны онолд нэмэлт 6 хэмжээс шаардагдана. Нэмэлт хэмжээсүүд эмх замбараагүй, орооцолдсон хэлбэртэй байна. Өчүүхэн жижиг нэмэлт хэмжээсүүд бидний амьдралд ямар нөлөө үзүүлэх нь түүний хэлбэрээс хамаарна. Тэдгээр хэлбэрүүд нь орчлонг бүрдүүлэх анхдагч элемент болох утасны хөдөлгөөн болон чичиргээний хэлбэрийг шийднэ. Бидний оршин байгаа ертөнц нарийн тохируулга хийгдсэн техниктэй төстэй. Тохируулгуудыг ямар нэгэн тогтмол тоог баримталж хийсэн тул бидний мэдэх орчлон оршин тогтноно. Физикт одоогийн байдлаар атомын масс, хүндийн хүчний хэмжээ, цахилгаан соронзон хүч, хүчтэй болон сул хүч мэтийн ойролцоогоор 20 үндсэн тогтмол бий. Эдгээр нь орчлонгийн шинж чанарыг тодорхойлж байдаг. Тэгвэл тохируулгыг бага зэрэг өөрчлөхөд л асар их төвөгтэй байдал үүснэ. Цахилгаан соронзон хүчийг маш бага хэмжээгээр нэмэгдүүлэхэд л одны цөмийн урвал зогсоно. Улмаар нар болон одод алга болж бидний мэдэх ертөнц мөхнө. Тэгвэл тогтмолын утгыг юу шийддэг вэ. Утасны онол, түүний нэмэлт хэмжээсүүд хариултыг хэлж өгч байна. Нэг утасны чичирхийлэл фотоныг үүсгэх бол өөр нэгэн утасны чичирхийлэл электроныг үүсгэнэ. Хэрэв энэ үнэн бол нэмэлт хэмжээсүүд орчлонгийн тогтмолуудыг шийдэж, утаснуудаар тоглогдох аварга симфонийг үүсгэдэг байж таарна.

1980-аад оны дунд үеэс утасны онолд ихээхэн дэвшил гарсан юм. Олон эрдэмтэн нэгэн зэрэг энэ салбарт орсны үр дүнд утасны онолын таван ч хувилбар бий болов. Тэдгээр нь нэмэлт хэмжээсүүдийг агуулдагаараа төстэй боловч өөр хоорондоо ялгарна. Утасны хэлбэр хувилбараас хамааран өөр өөр, цагираг гогцоо мэт нэг нь байхад нөгөө нь түүнийг хэрчиж хуваасан мэт байна. Зарим хувилбар бүр 26 нэмэлт хэмжээс шаардана. Энэ байдал ингэхэд аль нь орчлон ертөнцөд хүчин төгөлдөр үнэн зөв онол вэ хэмээн эргэлзэхэд хүргэнэ. Цорын ганц нэгдмэл онол бүтээхийг хүсч байсан эрдэмтэд 5 өөр онолтой болов. Өнөөдөр 5 хувилбар бүтээгдсэн бол маргааш 20-ыг ч бүтээж магад. Магадгүй бүхнийг эхнээс нь дахин эхлэх шаардлагатай юу гэх мэтчилэн утасны онол шинэ саадтай учраад байна. Утасны онол нэгдмэл онол хэмээн батлагдаж чадах уу, эсвэл утгагүй хоосон зүйлд тооцогдож мартагдах уу гэдэг асуулт нээлттэй хэвээр байна.

үргэлжилнэ ...

дэлгэрэнгүй

Их тэсрэлтийн онол (төгсгөл хэсэг)

Урт удаан хугацааны туршид орчлонгийн нууцыг зөвхөн сүм хийд л тайлбарлахыг оролдсоор иржээ. Тэд орчлонгийн үүсэл (эхний хэсгийг энд дарж уншина уу)-ийн шалтгаан, түүний утга учрыг эрэлхийлж байсан бол шинжлэх ухаан орчлон ертөнц хэрхэн үүсч хөгжив, түүний цаашдын ирээдүй ямар байх вэ гэдгийг судладаг. Шашин, шинжлэх ухаан аль аль нь үнэнг хайж байсан ч тэр нь нэгэн цэгт нийлэхэд хэцүү. Гэхдээ орчлон ертөнцийн үүслийн талаархи шинжлэх ухааны үндэслэлтэй онолыг католик шашинт хүн анхлан дэвшүүлжээ. Францын одон оронч Жорж Лиметрийн 1920-1930- аад оны үед боловсруулсан "балар эртний атомын таамаглал" хэмээх онол үндсэндээ их тэсрэлтийн онол байв. Лиметр 1920-оод оны үеэс харьцангуйн ерөнхий онолыг судлаж, түүний нэгэн далд төрхийг олж харав. Тэр нь Эйнштейний үгүйсгэж байсан зүйл бөгөөд орчлон ертөнц тэлж байгааг илрүүлсэн явдал юм. Хэрэв тэлж буй орчлонгийн цаг хугацааг ухраавал орчлон ертөнц агшиж, жижгэрсээр нэгэн эгшинд цэг болон хувирна гэдгийг Лиметр анзаарчээ. Тэр нь маш халуун, асар их нягттай орчлонгийн үр хөврөл байсан. Түүний тэсрэлтээр орчлон ертөнц үүссэн хэмээн Лиметр тайлбарлав. Тэрээр орчлон ертөнцийн үүслийн талаархи шинэ онолоо Эйнштэйнд танилцуулсан боловч "математикийн үүднээс авч үзвэл зөв боловч физикийн хувьд учир дутагдалтай" гэсэн хариу авчээ.

Гэвч 1925 онд Лиметрийн онол зөв гэдэг нь нотлогдов. Лос-Анжелесийн ойролцоо ууланд байрлах телескопоор Эдвин Хаблын харсан зүйл Эйнштэйний тогтвортой орчлонгийн төсөөллийг үгүйсгэж байв. Хабл тухайн үеийн хамгийн өндөр хүчин чадал бүхий дурангаар Галилейн төсөөлж байснаас ч холын одод, галактикийг ажигласан байна. Тэрээр нар бол сүүн замын нэгэн од гэдгийг нээв. Тухайн үед алс холын одод хүртэх зайг хэмжих арга нээгдээгүй байв. Хабл гэрэлтэлтийн хэмжээ нь аль хэдийн тодорхой болсон гэрэлтэлтийн эталон оддыг судалгаандаа ашиглажээ. Ойрхон байх оддын гэрэл тод бол холын одод бүдэг гэрэлтэй байна. Хабл Адагчуулганы мананцараас хамгийн тод гэрэлтэлт бүхий бүлэг эталон одыг олсон байна. Уг галактик өмнө нь сүүн замын доторхи мананцар хэмээн тооцогддог байсан бол ажиглалтаар 1 сая гэрлийн жилийн зайд орших бие даасан аварга галактик гэдгийг тодорхойлов. Мөн бусад галактикуудыг ч дараалан нээсний эцэст 1929 онд ихэнх галактик алслан холдож байгаа гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Хабл галактикуудын алслах хурдад тулгуурлан орчлон ертөнцийн насыг 2 тэрбум жил хэмээн тооцоолов. Гэтэл энэ нь орчлон ертөнц дэлхийгээс залуу гэсэн үг болж таарна. Хаблын тооцооллын арга зөв байсан боловч огторгуйн эрхэс хүртэлх зайн хэмжилт алдаатай байв. Үүссэн зөрчилд дөрөөлөн Лиметрийн онолыг эсэргүүцэх эрдэмтэд ч гарч ирэв. Гэвч орчлонгийн гарал үүслийн тухай онол 20-р зууны сүүлийн хагасын физикийн салбарт маш чухал нөлөө үзүүлэх болно.

20-р зууны дунд үе хүртэл их тэсрэлтийн онолыг дэмжих физикчид харьцангуй цөөхөн байв. Хабл орчлонгийн насыг буруу тооцолсноос үүдэн Кембрижийн их сургуулийн одон оронч Фред Хойл тэлэлтийн онолыг үгүйсгэж, шинэ онол боловсруулсан байна. Тогтонги төлөвт орчлонгийн онол орчлон ертөнцийг цаг хугацаанаас хамааран өөрчлөгдөхгүй хэмээн дүгнэв. Уг онол нь азот, нүүрстөрөгчөөс авахуулаад үелэх системд байрлах химийн бүхий л элементийн үүслийн таамаглалд тулгуурлажээ. Асар өндөр температурт устөрөгчийн цөмийн урвал явагдаж, үр дүнд нь гели үүснэ. Гели нь мөн адил урвалд орж, нүүрстөрөгч зэрэг бусад элементүүдийг үүсгэнэ. Үелэх системийн бүх элемент одны дотор үүсдэг гэсэн нь гайхалтай зүйл байв. Гэвч энэ онол устөрөгч болон гелийн үүслийн тухай тодорхой тайлбарыг өгч чадсангүй. Дөнгөж үүсээд байсан одод устөрөгчөөс бүрдэж байсан. Устөрөгч орчлонгийн 74-өөс дээш хувийг эзлэдэг. Хойл устөрөгч, гелийн аль аль нь орчлон үүсэх үед оршин байсан гэж үзсэнээр онолынхоо цоорхойг нөхөв. Түүний төсөөлөх орчлон эхлэл төгсгөлгүй, нягт ч, температур ч нэг л хэвийн мөнхөд орших зүйл байв. Гэвч орчлон тэлж байгаа нь тодорхой учир яалт ч үгүй зөрчилдөхөд хүргэнэ. Тэлэлтээс үүдэн орчлонгийн нягт багасах учиртай. Хойл нягт тогтмол байх нөхцөлийг орчлонгийн аль нэг хэсэгт матер бүтээгдэж байгаагаас үүдэлтэй гэсэн нь бусад эрдэмтдийн хувьд хүлээж авах боломжгүй тайлбар байв.

Харин Лиметрийн балар эртний атомын таамаглал буюу өөрөөр нэрлэвэл их тэсрэлтийн онолыг дэмжигч, оросын физикч Жорж Гамовын санаа сөргөлдсөн онолуудын тэг дунд нь байв. Тэрээр Хойлын адил их тэсрэлтийн дараах химийн элементүүдийн гарал үүслийг судлаж, гели, устөрөгч болон бусад элементүүд их тэсрэлтийн дараах хэдхэн минутад үүссэн гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Их тэсрэлтийн дараа температур маш өндөр байсан тул ихэнх молекул хамгийн анхдагч хэлбэрт орж задарсан гэж тэр үзэв. Америкийн одон оронч Ралф Алфер Гамовын судалгаанд туслаж, онолыг батлахын тулд элементүүдийн үүслийн тооцоог хийв. Түүний үр дүнд их тэсрэлтийн дараа элементүүд үүссэн бол устөрөгч гелигээс 10 дахин их хэмжээтэй байх ёстой гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Энэ харьцаа ажиглалтын үр дүнтэй яв цав таарав. Гэхдээ устөрөгч, гелигээс бусад элементүүдийн үүслийн талаар бүрэн дүүрэн тайлбарлаж чадахгүй байв. Алфер Гамов нар мөн сансар огторгуйд их тэсрэлтийн ул мөр байх ёстой гэж үзэж байв. Их тэсрэлтийн дараах орчлон маш их халуун байсан. Мөн их хэмжээний гэрэл тархсан. Иймд үлдэгдэл цацраг ч юм уу, ямар нэгэн зүйл сансар огторгуйд байх ёстой. Харамсалтай нь тухайн үеийн дурангаар их тэсрэлтээс үүссэн дулаан болон цацрагийн үлдэгдлийг тодорхойлох боломжгүй байв.

Харин тогтонги төлөвт онол тухайн үеийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр шуугиан тарьж байв. Олон нийт уг онолыг илүү хүлээн авч дэмжиж байжээ. Хойл 1949 онд радиогийн нэгэн нэвтрүүлэгт оролцох явцдаа өрсөлдөгчдийн онолыг басамжлах үүднээс "их тэсрэлт" гэж нэрлэсэн байна. Сөргөлдөгч эрдэмтэд сэтгэлзүйн хувьд ч хоорондоо таарч тохирохгүй, нэг нэгнийхээ онолын талаар ул суурьтай ярилцах сонирхолгүй байсан юм. Хаблын эхлүүлсэн судалгаа 1960-аад оны үеэс илүү нарийвчлалтай явагдах боломж бүрдэж, орчлонгийн насыг зөв тодорхойлсноор онолын сөргөлдөөнд цэг тавих болно. Мөн тэр үед эрдэмтэд нэгэн чухал нээлт хийнэ. 1965 онд сансарын цацраг хэмжигч төхөөрөмж бүтээгдсэн нь Гамов нарын сансарын богино долгионы тухай таамаглалаас хойш 20 жилийн дараах үйл явдал байв. Принстон их сургуулийн судалгааны багийн ахлагч Роберт Дик Лиметрийн онолыг нотлохын тулд үлдэгдэл цацрагийг хайж байв. Тэр сансарын үлдэгдэл цацраг илрүүлэх төхөөрөмж бүтээхийг 2 залуу физикчид даалгажээ. Шинээр бүтээгдсэн төхөөрөмж мэдрэх чадварын хувьд тийм ч сайн байсангүй.

Тухайн үед одон орны долгион судлаач Роберт Вилсон, Арнольд Пэнзиас нар галактикийн орон зайн үүлнээс цацрах долгионыг хүлээж авах судлагаа хийж байв. Гэвч хүлээн авагч төхөөрөмжид долгионыг сааруулах их хэмжээний шуугиан орж ирсэн байна. Тэд учир битүүлэг шуугианыг төхөөрөмж буруу ажиллах зэрэг хөндлөнгийн шалтгаанаас үүдэлтэй гэж бодож байв. Гэвч Нью-Иоркт байх ямар нэгэн зүйлийн нөлөө юу, нисэх онгоцны холбооны долгион уу, тагтааны сангас антенид наалдсанаас үүдэв үү гэх мэтчилэн таамаглал дэвшүүлж, байж болох бүхий л нөхцөлийг шалгаж үзсэн ч шуугиан арилсангүй. Мөн хүлээн авагчийн антенийг тэнгэрийн аль ч чигт эргүүлэхэд шуугиан орж ирсэн хэвээр байжээ. Энэ нь Принстон их сургуулийн физикчдийн хайж байсан сансарын богино долгионы үлдэгдэл цацрагийг санамсаргүй илрүүлсэн явдал байв. Энэхүү хөдлөшгүй нотолгооны үр дүнд тогтонги төлөвт орчлонгийн онол няцаагдав. Вилсон, Пэнзиас нарын өгүүлэл 1965 онд одон орон судлалын мэргэжлийн сэтгүүлд нийтлэгдсэнээр Их тэсрэлт орчлонгийн үүслийг тайлбарлах хамгийн үнэн зөв онолд тооцогдох болжээ. Лиметр уг мэдээг нас барахынхаа өмнөхөн эмнэлгийн орон дээр сонсоод, бүтээсэн зүйл нь амжилт олохын баяр хөөрийг амталж амжсан байна.

1978 онд Вилсон Пэнзиас нар нобелийн шагнал хүртэв. Хэдийгээр Хойлын онол няцаагдсан боловч нарийвчлал сайтай үр дүн нь эрдэмтдийн дунд өндөр хэмжээгээр үнэлэгдсэн юм. Үнэн чанартаа устөрөгч болон гели их тэсрэлтийн дараах хэдхэн минутад бүрэлдэн бий болсон хэмээх Гамовийн таамаглал, бусад хүнд элементүүд болох азот, нүүрстөрөгч зэрэг нь одон дотор үүсдэг хэмээсэн Хойлын үзэл аль аль нь зөв байжээ. Гэвч Хойл 2001 онд нас барах хүртлээ их тэсрэлтийн онолыг хүлээн зөвшөөрөөгүй юм. Хэдийгээр олонхи эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрсөн ч Их тэсрэлтийн онолд шийдэгдээгүй асуудал байв. 20-р зууны төгсгөл үеийн судалгаагаар орчлонгийн температурын тархалт жигд байгаа нь илрэв. Энэ нь эрдэмтдийн төсөөллөөс ангид зүйл байв. Савтай хүйтэн усанд буцалсан халуун ус хийе. Халуун усны молекул савны нийт эзэлхүүнд тархаж, усны температур жигд болох хүртэл тодорхой хугацаа зарцуулна. Үүнтэй адил бодит байдалд орчлон ертөнцийн температур жигд байдалд орох хүртэл хангалттай хугацаа өнгөрөөгүй байгаа нь асуудал үүсгэнэ.

1980-аад оноос америкийн онолын физикч, одон оронч Алан Гүүт шинэ онол дэвшүүлэв. Түүгээр бол орчлон ертөнц их тэсрэлтийн дараа төсөөлшгүй өндөр хурдаар гэнэт огцом тэлжээ. Тэлэлтийн хурд гэрлийн хурднаас ч илүү байсан. Шинэ онолыг инфляцын онол хэмээн нэрлэв. Их тэсрэлтийн дараахан хүндийн хүч, цахилгаан соронзон хүчийг оролцуулаад нийт дөрвөн төрлийн хүч нэгэн аварга хүчинд нэгтгэгдсэн байв. Аварга хүчнээс хүндийн хүч эхлэн салснаар огцом тэлэлт явагдав. Хэдийгээр үргэлжилсэн хугацаа нь тодорхойгүй боловч огцом тэлэлт нь температурын жигд тархалтын нөхцөл болжээ. Инфляцийн онолыг шалгах зорилгоор НАСА 2001 оны 6 сарын 3-нд нэгэн хиймэл дагуул хөөргөжээ. Богино долгионы мэдрэгч бүхий WMAP хиймэл дагуул их тэсрэлтийн ул мөр болох үлдэгдэл цацрагийг судлаж, үүсээд удаагүй орчлон етөнцийн дүр төрхийг одоогийнхтой харьцуулахыг зорьсон байна. Хиймэл дагуулаас 2003 оны 2 сард илгээсэн зураг дөнгөж 380 мянган жилийн настай "залуу" орчлонгийн төрхийг буулгасан байв. Зураг эрдэмтэдийн төсөөлж байсан орчлонг дүрсэлж, огцом тэлэлт болсныг нотлов. Ердийн хүнд шувууны өндөг мэт харагдах уг зураг эрдэмтэдийн хувьд томоохон нээлт байсан юм. Зураг Гүүтийн инфляцийн онолыг батлахаас гадна орчлонгийн насжилт, түүний бүтэц, хэлбэр, өсөлтийн хэлбэр зэргийг тодорхойлох чухал баримт болжээ.

WMAP хиймэл дагуулын тусламжтайгаар орчлон ертөнц үүссэний дараах үеийн загварыг бүтээсэн байна. Их тэсрэлт эхэлж, 1 секундыг тэрбум хуваасны нэгтэй тэнцэх хугацаа өнгөрөх үед орчлон атомоос ч жижиг хэмжээтэй, төсөөлшгүй өндөр температуртай байв. Энэ үед бидний мэдэх 4 хүч нэгдмэл хэвээр байна. Дараа нь орчлонгийн тэлэлтээс үүдэн хүндийн хүч тусгаарлан салав. Үүний улмаас орчлон богино хугацаанд огцом тэлж, температурын тархалт жигдрэв. Энэ бол Гүүтийн таамагласан инфляцийн онолын үр дүн юм. Дараа нь тэлэлт алгуур хэлбэрт шилжив. Тэсрэлтээс хойш 1 секунд ч өнгөрөөгүй байхад үлдэх 3 хүч тус тусдаа салав. 3 минутын дараа температур целсийн 15 сая хэмээр буурч, атомын цөм хэлбэржин бүрэлдэв. Улмаар устөрөгч, дараа нь Гамов Алфер нарын таамагласны дагуу устөрөгчийн цөмийн урвалын үр дүнд гели үүсэв. 380 мянган жилийн дараа гэрэл харанхуйг чиглэн тархав. Вилсон Пэнзиас нарын нээсэн үлдэгдэл цацраг энэ цаг үед хамаарна. 1 тэрбум жилийн дараа одод үүсч эхлэн, Хойлын таамагласан азот, устөрөгч, нүүрстөрөгч мэтийн хүнд элементүүд үүсэв. 9 тэрбум жилийн дараа масс болон хүндийн хүчний үйлчлэлээр одод бүрэлдэн тогтов. Температур нэмэгдэн, цөмийн урвал явагдаж нар бий болов. Түүнийг тойрсон зээрэнцэг хэлбэрийн хийнээс тэнгэрийн жижиг биетүүд үүсч, хоорондоо олон дахин мөргөлдсөнөөр гаригуудыг үүсгэв. Солирын мөргөлдөөнөөс үүдэн нэгэн гаригийн гадаргын температур нэмэгдэв. Солиртой хамт ирсэн ус, нүүрстөрөгч агаар мандлыг үүсгэв. Энэ бол дэлхий юм. Дараа нь түүний гадарга усаар бүрхэгдэж, түүн дотор гайхалтай химийн урвал явагдан амьдрал үүсэв. Их тэсрэлтээс хойш 13,7 тэрбум жилийн дараа буюу өнөөдөр орчлон ертөнц 196 тэрбум гэрлийн жилийн хэмжээнд хүртэл тэлэв. Энэ бол хэдэн мянган эрдэмтний оюун ухаанаар дамжин, хэдэн мянган жилийн хугацаанд нээж илрүүлсэн, орчлон, дэлхийн үүслийн түүх юм.

Тэгвэл одоо түүний төгсгөлийн тухай багахан эргэцүүлье. Жил болгон ирдэг шиг намрын налгар өдрүүд хэзээ нэгэн цагт ирэхээ болино. Төгсгөл хэдэн арван тэрбум жилийн дараа ирнэ. 5 тэрбум жилийн дараа хүн төрөлхтний иргэншил устаж, дэлхийн амьдрал мөхнө. Өтөлж хөгширсөн нар энергиэ алдаж, температур нь буурна. Улаанаар гэрэлтэн, хэмжээ нь нэмэгдэх тусам дэлхийд улам ойртоно. Замдаа Сугар, Буд гаригийг залгина. Далай ууршин алга болж дэлхийн гадарга халуун лаваар бүрхэгдэнэ. Энергээ алдаж дууссан нар цагаан одой од болон хувирна. Нарны эргэн тойронд гариг хэлбэрийн хийн үүлэнцэр үүсч, сүнс мэт тэнүүчлэнэ. "Амь голтой" үлдэх Санчир, Ангараг ч удалгүй хэлбэрээ өөрчилнө. Нарны хийн үүлээр бүрхэгдэх үед чулуу, төмөрлөгөөс бүрдэх гаригийн цөм л үлдэнэ. Нарны хүндийн хүчийг бараг мэдрэхээ больсон гаригийн үлдэгдлүүд холдон одож, сансарын уудамд аялахдаа нарнаас үлдсэн өчүүхэн дулаан илчийг хэдэн арван тэрбум жилийн туршид хадгалсаар байна. Удалгүй нар гэрэлтэхээ больж, хар одой од болон хувирна. Түүнээс хойших хэдэн арван тэрбум жилийн хугацаанд одод нууцлаг хар энергийн нөлөөгөөр бие биенээсээ холдсоор байна. Тэлэлтийн хурд нь нэмэгдэж, хүндийн хүчний үйлчлэлээс ангижирсан орчлон ертөнц задран сарнина. Галактикууд, одны аймаг, одод, тэр ч байтугай атом хүртэл хумхын тоос болон хувирна. Орчлонгийн төгсгөл "Их задрал"-аар дуусна. Төгсгөлийн онолыг олонхи эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрсөн боловч түүний батлагдах эсэх нь тодорхойгүй байна. Гэхдээ цаашид шинэ шинэ онолууд төрөн гарч, батлагдаж няцаагдаж, хүн төрөлхтний мэдлэгийн хүрээг баяжуулсаар байх нь тодорхой.

эх сурвалж, The Universe TV series 2007

дэлгэрэнгүй

Их тэсрэлтийн онол (эхний хэсэг)

Түүх болгонд эхлэл байдгийн адил орчлон ертөнцөд ч бас эхлэл бий. Тэр бол Их тэсрэлт хэмээгдэх учир битүүлэг үйл явдал юм. Алс холын галактикууд биднээс улам алслан холдсоор байдаг. Галактикуудын алслах хурдыг тооцож үзвэл 13.7 тэрбум жилийн өмнө орчлон ертөнц үүссэн хэмээх дүгнэлтэд хүрнэ. Тэр үед орчлон ертөнц хэмжээлшгүй их нягттай, асар өндөр темпертуртай, цэг мэт өчүүхэн зүйл байв. Их тэсрэлтээр орчлон ертөнц үүсч, цаашид тэлэн томорч, хөгжсөөр өнөөдрийг хүрчээ. Өнөөдөр их тэсрэлтийн онолыг дийлэнх эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрч байгаа боловч түүнд тодорхойгүй асуудал цөөнгүй бий. Их тэсрэлтийн онол нь их тэсрэлт болсоны дараахнаас эхэлсэн үйл явдлын тухай өгүүлдэг. Тэр ч байтугай тэсрэлт хэмээн нэрлэгдэх эсэх нь ч эргэлзээтэй, бидний мэдэх тэсрэлт, дэлбэрэлтээс ялгаатай үзэгдэл юм. Цохилтын долгионыг дамжуулах агаар мандал үгүй учир их тэсрэлтийн дуу чимээ ч сансар огторгуйд тархахгүй. Гэхдээ юутай ч энэ үйл явдлын үр дүнд орчлон ертөнц үүссэн гэдэг нь нотлогдож, эрдэмтэд бодит үнэнд алхам алхамаар ойртсоор байна.

Бидний амьдарч буй дэлхий хэмээх энэ өчүүхэн гариг орчлон ертөнцийн альхан зайд хэрхэн оршин тогтнож байна вэ. Дэлхий цахиур болон хүчилтөрөгч хэмээх элементүүдээс голчлон бүрддэг. Дэлхийн цөмийг метал бүрдүүлдэг бол гадарга нь усаар бүрхэгдсэн. 24 цагт тэнхлэгээ, 365 хоногт нарыг тус тус нэг удаа тойрон эргэнэ. Тэгвэл нар голчлон устөрөгч, гелийгээс бүрддэг. Нарны гадаргын температур целсийн 6000 хэмд хүрдэг бол секунд тутамд 700 сая тонн устөрөгч, 695 сая тонн гелийг шатааж байдаг. 4.5 тэрбум жилийн өмнө нар, түүнийг тойрсон дэлхий, сар,  бусад гаригуудаас бүрдэх нарны аймаг үүсчээ. Нарны аймаг нь хөдөлгөөнгүй биш бөгөөд секунд тутамд 200 км-ийн хурдтайгаар, 200 тэрбум одны аварга бөөгнөрөл болох сүүн зам галактикийн төвийг тойрон эргэх хөдөлгөөн хийдэг. Сүүн замд нарны аймгийн адил гаригийн систем 6 тэрбум орчим бий. Тэгвэл бидний ажиглаж чадах орон зайн хязгаарт орших, сүүн замтай адил галактик 125 тэрбумаар тоологдоно. Энэ бүхэн нийлж орчлон ертөнцийг бүрдүүлнэ.

Орчлон ертөнцийн эхлэл болсон их тэсрэлтийн онол нь эрдэмтэдийн олон зуун жилийн хүчин чармайлтын үр дүнд бий болсон юм. Хүн төрөлхтөн эрт цагаас эхлэн орчлон ертөнцийн нууцыг тайлахыг хичээсээр иржээ. Эртний хүмүүс нар тэнгэрийг эрхшээдэг гэж боддог байв. Байгалийн өмнө хүчин мөхөстсөн хүмүүс тэнгэрт бурхан бий хэмээн итгэж, түүнтэй холбогдохыг хичээж байв. Үүний тулд английн Стоунхэнж, мексикийн Тэнгэрийн сүм зэрэг байгууламжийг босгожээ. Германы өмнөд нутагт, Берлинээс 100 км зайд Гусэк хэмээх тосгон бий. Тэнд нар, сар, оддыг ажиглах хамгийн эртний байгууламжын үлдэгдэл байдаг. 7000 жилийн өмнө бүтээгдсэн уг байгууламжийн тусламжтайгаар эртний хүмүүс улирлын өөрчлөлтийг тодорхойлдог байв. Жилийн хамгийн урт болон хамгийн богино өдөр байгууламжийн хаалгаар нарны гэрэл орохоор бүтээгджээ. Түүний тусламжтайгаар хүмүүс үр суулгах, ургацаа хураах хугацааг тооцолдог байв.

Эртний хүмүүс оддын хөдөлгөөн өөрсдийнх нь амьдралыг шийддэг гэдэгт итгэдэг байв. Шинээр үзэгдэх од шинэ хаан төрөхийг зөгнөдөг бол сүүлт од дайн байлдаан болохыг илтгэнэ. Тэгвэл МЭӨ 6-р зуунд санваартнууд анхлан оддын ангилал хийжээ. Однуудыг хооронд нь холбож, элдэв амьтны дүрс үүсгэн, хонины орд, үхрийн орд, хамтатгахын орд гэх мэтчилэн нэрлэв. Эдгээр нь эхэндээ мэргэ төлгийн зорилгоор ашиглагдаж байсан бол сүүлдээ шинжлэх ухаанч аргачлал бүхий судалгаануудад хэрэглэгдэх болжээ. Эртний грекүүд тооны тусламжтайгаар нар, сарны хөдөлгөөнийг судлаж байв. Тэд 2000 жилийн өмнөөс саран дээр тусах дэлхийн сүүдрийг ажиглаж, дэлхий бөөрөнхий гэдгийг анзаарч эхэлжээ. Тэр ч байтугай дэлхийн хэмжээ, нар, сар хүртэлх зайг тооцоолон гаргасан байна. Дэлхийн хэмжээ гэхэд л бодит байдалтай 10%-иар зөрж байв. Энэ нь эртний хүмүүсийн оюун ухаан хангалттай өндөр түвшинд байсныг илтгэнэ.

Эртний грекүүд 2 төрлийн од байдгийг мэдэж байв. Ихэнх од жижиг хэмжээтэй, тэнгэрт бэхлэгдсэн мэт нэгэн зэрэг хөдлөж байгаа мэт харагдана. Тэгвэл цөөн тооны одны бие даасан, гогцоорсон хөдөлгөөн бусдаасаа ялгарч байв. Тэдгээр нь үнэн чанартаа нарны аймгийн гаригууд юм. Хүмүүс гаригуудын хөдөлгөөнийг танин мэдэх хүртэл 100 гаруй жилийн хугацаа өнгөрчээ. Эртний грекүүд энгийн нүдээр харагдах 5 гаригийг ялган таньж, тэдгээрийг Буд, Сугар, Ангараг, Санчир, Бархасбадь хэмээн бурхадын нэрлээр нэрлэв. Эртний одон орон судлалыг эртний грекийн суут философич Аристотелийн үзэл санаа голлон тодорхойлж байв. Тэрээр МЭӨ 4-р зууны үед дэлхий бол орчлонгийн төв бөгөөд нар болон бусад гаригууд түүнийг тойрон эргэдэг хэмээн таамаглажээ. Манай эриний 1-р зууны үед одон оронч Птолемей Аристотелийн таамаглалыг үргэлжлүүлж, гаригийн хөдөлгөөнийг тооцох аргыг боловсруулсан байна. Гаригууд хачирхалтай гогцоорсон тойрог хөдөлгөөн хийж байв. Түүгээр гаригийн хөдөлгөөнийг урьдчлан тооцоолох боломжтой болжээ. Орчлон ертөнцийн тухай дэлхий төвт энэхүү онол хэдэн зууны турш ноёлох болно. Улмаар 476 онд Ромын эзэнт гүрэн мөхсөнөөр одон орон судлал уналтад оров.

Түүнээс хойш 1000 жилийн дараа, 15-р зуунд орчлонгийн зүй тогтлын тухай шинэ онол төрөн гарч, Их тэсрэлтийн онолд нэг алхам ойртов. Ертөнцийн төвд дэлхийг бус нарыг байрлуулсан шинэ онол бурханыг гутаан доромжилсонд тооцогдож, сүм хийдийн ширүүн эсэргүүцэлтэй тулгарах болно. Нар төвт онолыг үндэслэгч Николай Коперник өөрөө бурханд итгэгч нэгэн байв. Тэрээр гаригууд нарыг тойрч эргэдэг хэмээн таамаглаж, Буд гариг 3 сарын давтамжтайгаар нарыг тойрдог болохыг нээжээ. Мөн нарнаас хамгийн хол орших Санчир гариг нарыг нэг бүтэн тойроход 30 жил зарцуулагддаг, дэлхий өөрийн тэнхлэгээ 24 цагийн давтамжтайгаар тойрон эргэдгийг тус тус тодорхойлжээ. Тэнгэрт одод хөдлөж байгаа мэт харагддаг нь орчлон ертөнц эргэлдэж байгаагааас бус, дэлхий тэнхлэгээ тойрч эргэдгээс үүдэлтэй хэмээн тэр тайлбарлав. Гэхдээ Коперник 1543 онд насан эцэслэх хүртлээ нар төвт онолыг нийтэд дэлгээгүй ажээ.

Коперникийн онолыг үргэлжлүүлэн хөгжүүлсэн хүн бол 1571 онд төрсөн Ёханес Кеплер юм. Тэрээр нэлээд хэдэн жилийн турш нарийвчилсан ажиглалт хийж, их хэмжээний мэдээлэл цуглуулжээ. Тэдгээрт тулгуурласан тооцоогоор гаригууд нарыг тойрон эргэдэг гэдгийг баталгаажуулж, гаригийн тойрог зам зөв тойрог бус зуйван дугуй хэлбэртэй гэдгийг тогтоосон байна. Мөн гаригууд наранд ойртох үед хурд нь нэмэгддэг, холдох үед буурдаг, тогтмол бус хурдтай болохыг тодорхойлов. Кеплер гаригийн хөдөлгөөний хурдны өөрчлөлтөд нар нөлөөлж байгааг илрүүлсэн боловч чухам ямар хүч үйлчилж байгааг мэдэхгүй байв. Тэрээр нууцлаг хүчний учрыг олохоосоо өмнө сүм хийдийн эсэргүүцлийг давах хэрэгтэй болно.

17-р зуун эхлэхийн өмнөхөн италийн одон оронч Галилео Галилей Кеплер, Коперник нарын нар төвт онол зөв гэдгийг батлав. Галилей одон орон судлалд хувьсгал хийх төхөөрөмж бүтээсэн нь дуран авай юм. Нарийхан хоолойн хоёр үзүүрт шил байрлуулснаар холын юмсыг ойртуулан харах боломжтой болжээ. 1609 онд Галилей 30 дахин томруулах чадвартай, тухайн үеийн хамгийн өндөр хүчин чадал бүхий дуранг бүтээв. Тэрээр хэд хэдэн гариг, сарны тогоо, Бархасбадийг тойрон эргэх дагуул, Санчирын аварга бүслүүрийг нээв. Коперникийн төсөөлсөн таамаглалыг Кеплер ажиглалт болон математик тооцооллоор баталгаажуулсан бол Галилей дурангийн ажиглалтаар нотлов. Галилей нээлтүүдээ 1610 онд "Оддын илгээмж" номонд нэгтгэн хэвлүүлжээ. 1633 онд "Огторгуйн тухай ярилцлага" номоо хэвлүүлсэн боловч дараа жил нь шашны шүүхэд дуудагдаж, нар төвт онолоос татгалзахаас өөр аргагүй болов. Гэвч Флоренцийн захад, гэрийн хорионд байх үедээ ч сансар огторгуйн зүй тогтлыг эрэлхийлсээр байжээ. Галилей нас барахын өмнөхөн Кеплерийн гүйцээж амжаагүй ажил буюу гаригуудад үзүүлэх нарны нөлөөллийн талаар судалгаа хийсэн байна. Түүний шинэчлэн найруулсан "Огторгуйн тухай ярилцлага" номонд чөлөөт уналт хийж буй өөр өөр масс бүхий биетүүдийн унах хугацаа массаас хамаарахгүй хэмээх дүгнэлт багтжээ. Уг судалгаа дараа дараагийн эрдэмтдийн гараар дамжин Их тэсрэлтийн онолтой холбогдох болно.

1643 онд төрсөн суут Исаак Ньютон Галилейн таамаглалыг өргөжүүлж, гаригуудын хөдөлгөөний хуулийг боловсруулав. Юмс дэлхийд татагдан унадаг шиг гаригууд ч хоорондоо хүндийн хүчний үйлчлэлээр татагддаг. Энэ хүч нь гаригуудын хөдөлгөөний үндэс болдог байна. Дэлхий болон нар масс агуулах учир хоорондоо татагдана. Харин дэлхийн масс харьцангуй бага учир нарыг тойрч эргэнэ. Гариг ч алим ч нэг л адил хуулинд захирагдан хөдлөнө. Ньютоны боловсруулсан гравитацын хүчний хууль физикийн суурь хуулинд тооцогдох болсон юм. Тэрээр одон орон судлалыг анх удаа математиктай холбож, түүнээс хойших цаг үед одон орон математикгүйгээр төсөөлөхийн аргагүй зүйл болов. Гэхдээ Ньютон хүндийн хүчний үйлчлэлийг тайлбарласан боловч түүний мөн чанарыг тодорхойлсонгүй.

200-аад жилийн дараа алдарт Эйнштейн физикийн шинэ хуулийг бүтээв. 1905 онд хэвлэгдсэн түүний өгүүллээр харьцангуйн тусгай онол бий болов. Их сургуулиа дүүргэсэн Эйнштейн багшлах боломж олдоогүй учир патентийн байгууллагад ажиллахын зэрэгцээ орон зай, цаг хугацааны тухай хувьсгал хийсэн онолоо бүтээв. 1920 онд хэвлэгдсэн харьцангуйн ерөнхий онолоор орон зай, цаг хугацаанд хүндийн хүч хэрхэн нөлөөлдөгийг тодорхойлжээ. Масс ихтэй биетийн ойролцоо орон зай, цаг хугацааны хэмжээсүүд муруйдаг. Энэ муруйлт нь хүндийн хүчний тайлал бөгөөд одод, галактикуудын хүндийн хүчний нөлөөгөөр орчлон ертөнц агшиж, сунадаг байна. Масс их байх тусам муруйлт их, мөн татах хүч их байх болно. Эйнштэйн орчлон ертөнцийг агшиж тэлэхгүй, тогтонги шинж чанартай, мөнх орших зүйл гэж бодож байв. Иймд ямар нэгэн нууцлаг хүч хүндийн хүчний эсрэг үйлчилж орчлон ертөнцийн тогтворжилтыг хангана гэж үзжээ. Гэвч энэ нууцлаг хүчний хэмжээ их байх тохиолдолд орчлон эцэс төгсгөлтэй гэдэг нь харьцангуйн ерөнхий онолоос тодорхой харагдана.

үргэлжилнэ ...

дэлгэрэнгүй