Әлемнің Эволюциясы дегеніміз не
Әлемнің жағасы-біздің жер планетамыз, адамзат отаны. Біз ғарыш түбіне мұқият қараймыз. Онда не бар? Құдайлары? Немесе ақылға қонымды тіршілік ететін жұлдыздармен және планеталармен толтырылған кеңістік?
Әлемнің зерттеуімен ең көне адам айналыса бастады. Аспан оның көрінісі үшін қол жетімді болды – ол оған қызықты болды. Астрономия – табиғат туралы ең көне ғылым-және, шын мәнінде, ең көне ғылым.
Ғарыш мәселелерін зерттеуге және қазіргі заманғы адам қызығушылығын жоғалтқан жоқ. Бірақ ол сәл тереңірек қарайды: ол қазір әлемнің бар екенін қызықты емес – ол:
Әлем дүниеге келгенде не болды?
Ол мүлдем туылды ма немесе ол жаһандық тұрақты ма?
Бұл қалай болды және қалай болды?
Осы қиын жауаптарға жауап іздеу үшін астрономиядағы арнайы тауаша – космология берілді.
Космология осы сұрақтарға жауап беруге тырысты. Үлкен жарылыс теориясы, сондай-ақ әлемнің тууының алғашқы сәттерін сипаттайтын теориялар, оның пайда болуы және құрылымы құрылды.
Осының барлығы физикалық процестердің мәнін түсінуге мүмкіндік береді, физиканың қазіргі заманғы заңдарын жасайтын дереккөздерді көрсетеді, әлемнің болашақ тағдырын болжауға мүмкіндік береді.
Сондықтан космология, кез келген басқа ғылым сияқты өмір сүреді және қарқынды дамып келеді, бізді қоршаған әлем туралы барлық жаңа және жаңа іргелі білім келеді.
Бұл жұмыс әлемнің эволюциясына арналған: онда әлемнің өмірінің алғашқы сәттері, оның кейінгі эволюциясы және әлемнің болашақ дамуының модельдері қарастырылады.
1. Фридман Моделі. Әлемнің дамуының екі нұсқасы
Фридман әлемі-жалпы салыстырмалылық теориясының далалық теңдеулерін қанағаттандыратын космологиялық үлгілердің бірі, әлемнің стационарлы емес үлгілерінің бірі. Фридман моделі оң, нөлдік немесе теріс тұрақты қисық затпен біртекті изотропты әлемді сипаттайды.
Ғаламның стационарлығы қызыл галактиканың қашықтықтан ығысуына тәуелділігінің ашылуымен расталды. Фридманға қарамастан, сипатталатын модель кейінірек Леметр, Робертсон және Уокер жасады, сондықтан тұрақты қисықтығы бар біртекті изотропты әлемді сипаттайтын Эйнштейннің далалық теңдеулерінің шешімін Фридман-Леметр-Робертсон-Уокер моделі деп атайды.
Үлкен жарылыс теориясын біздің ғасырдың 20-шы жылдары Фридман және Леметр ғалымдары ұсынды, қырқыншы жылдары оны толықтырып, Гамов өңдеді. Осы теорияға сәйкес, ұзақ уақыт бойы біздің әлем шексіз шағын ұйынды, өте тығыз және шамалы температураға дейін қызған. Бұл тұрақсыз білім кенеттен жарылған, кеңістік тез кеңейген, ал жоғары энергияға ие ұшатын бөлшектердің температурасы төмендее бастады. Шамамен Алғашқы миллион жылдардан кейін екі жеңіл элемент, сутегі және гелий атомдары тұрақты болды. Тартылыс күшінің әсерінен материяның бұлты шоғырлана бастады. Нәтижесінде галактика, жұлдыздар және басқа да аспан денелері қалыптасты. Жұлдыздар ескірді, аса жарылысты, одан кейін ауыр элементтер пайда болды. Олар біздің Күн сияқты кейінгі буын жұлдыздарын қалыптастырды.
1922 жылы Кеңес математигі А. А. Фридман Эйнштейннің салыстырмалылығының жалпы теориясының теңдеулерін талдай отырып, ғаламның тұрақты күйде болуы мүмкін емес деген қорытындыға келді — ол кеңейтілуі немесе пульсациялануы тиіс. Алдымен бұл жұмыс (1922 және 1924 жж.) толығымен елемеді, бірақ кейінірек оған Леметрдің әлемнің моделіне байланысты назар аударды. Фридманның әлемі, егер заттың тығыздығы кеңейтуді тоқтату үшін жеткілікті үлкен болса, жабық болуы мүмкін. Бұл факт жетіспейтін массаны іздеуге әкелді. Бұдан әрі Фридманның тұжырымдары галактикалар спектрінде спектралды сызықтардың қызыл ығысуы деп аталатын галактикаларды тапқан астрономиялық бақылауларда растама алды, бұл осы жұлдызды жүйелердің өзара қашықтығына сәйкес келеді. [4, б. 44]
2. Әлемнің құрылымы-әлемнің заманауи ғарыштық модельдері
Космология бүкіл Ғаламның физикалық табиғатын, құрылысын және эволюциясын зерттейді.
«Әлем» ұғымы адамзат бақылауына қол жетімді ғарыш.
Космология бақылаумен қамтылған кеңістіктің барлық саласының жалпы қасиеттерін қарастырады. Біз оны Метагалактика деп атаймыз. Метагалактика туралы біздің біліміміз бақылау деңгейімен шектеледі. Бұл көкжиек жарық жылдамдығы лезде емес. Демек, біз әлемнің түкпір-түкпірін ғана көре аламыз. Сонымен қатар, біз объектілерді қазіргі жағдайда емес, жарық түскен сәтте көреміз.
Әлемнің үлгілері, басқа да кез келген сияқты, қазіргі уақытта космологияда, физикада, математикада, химияда және басқа да аралас пәндерде бар теориялық түсініктер негізінде құрылады.
Әлемді зерттеудің бірнеше алғышарттары:
— физикамен тұжырымдалған әлемнің қызмет ету заңдары бүкіл әлемде әрекет етеді деп есептеледі;
— астрономдардың бақылаулары бүкіл әлемге таралады деп есептеледі;
— адамның өмір сүруіне қайшы келмейтін тұжырымдар (антропогендік принцип) шынайы деп есептеледі.
Космологияның қорытындылары әлемнің шығу және даму модельдері деп аталады.
Әлемнің пайда болу мәселелері мен құрылымы ежелгі адамдарды алып жүрді. Ежелгі Шығыс халықтарының астрономиялық мәліметтерінің жоғары деңгейіне қарамастан, олардың әлем құрылысындағы көзқарастары тікелей көру сезімдерімен шектелді. Сондықтан Вавилонда жер мұхитпен қоршалған дөңес Аралдың түрі бар көріністер қалыптасқан. Жердің ішінде «өлі патшалығы»сияқты. Аспан-жер бетіне тірелетін және «төменгі суды» (жер аралын ағатын Мұхит) «жоғарғы» (жаңбыр) суларынан бөлетін қатты күмбез. Бұл күмбезде Құдай өмір сүретін сияқты аспанның үстінде аспан жарығы бекітілген. Ежелгі мысырлықтардың пайымдауынша, әлемнің солтүстіктен оңтүстікке созылған үлкен алқабы бар, оның ортасында Египет орналасқан. Аспан үлкен темір шатырынан тұрды, ол бағаналарда сақталады,онда шамдар түрінде жұлдыздар ілінген.
Б. з. б. IV в понтийский Гераклид пен Евдокс Книдский әлемдегі барлық денелер өз осьінің айналасына айналатынын және әр түрлі космогонияларда саны 30-дан 55-ке дейін түрленетін салалар бойынша ортақ орталықтың (Жердің) айналасына айналатынын айтты. Әлемнің осы суретінің шыңы Клавдия Птолемея (б. з. ІІ ғ.) жүйесі болды.
Әлемнің алғашқы ғылыми негізделген модельдері Коперник, Галилея және Ньютонның ашылуынан кейін пайда болды. Алдымен Р. Декарт идеясын эволюциялық құйынды Ғаламның. Оның теориясына сәйкес, барлық ғарыш объектілері құйынды қозғалыс нәтижесінде бастапқы біртекті материядан пайда болды. Декартқа сәйкес күн жүйесі-ғарыш материясының құйындарының бірі. И. Кант тартылу мен итерудің механикалық күштерінің әсерінен пайда болған шексіз ғаламның идеясын дамытып, мұндай әлемнің болашақ тағдырын анықтауға тырысты. Кант гипотезасын математикалық сипаттады Ұлы француз математигі Лаплас. [1, Б. 213]
И. Ньютон, бұл жағдайда барлық жұлдыздар, оның құрамдастары, тартылыс күшінің әсерінен орталықта жиналады деп санайды. Ол байқалатын қарама-қайшылықты ғаламдағы жұлдыздардың шексіз санымен, сондай-ақ уақыт пен кеңістіктегі әлемнің шексіздігімен түсіндіруге тырысты. Алайда, космология сол кезде парадокстармен бетпе-бет келді.
1. Гравитациялық парадокс: гравитацияның Ньютон ұғымына сәйкес массаның соңғы тығыздығымен шексіз ғарыш тартылыс күшін беруі тиіс. Сондықтан, дененің жылдамдығы денелер арасындағы қашықтықтың ұлғаюымен өсуі тиіс. Бірақ бұл болмайды, содан кейін Әлем мәңгі өмір сүре алмайды.
Бұл мәселені шеше отырып, И. Кант ғарыштың тұрақсыздығы туралы қорытынды жасады. Аймағында да болатыны анықталды ол marca «әлемдік аралдарымен». Ламберт Канттың идеяларын дамытады. Оның пікірінше, аралдардың көлемі ұлғайған кезде, олардың арасындағы қашықтық ұлғайып, ғарыштың жиынтық күші соңғы болып қалады. Сонда парадокс рұқсат етіледі.
2. Фотометриялық парадокс (Ольберс парадоксы): жұлдыздардың шексіз санымен толтырылған шексіз әлем кезінде аспан біркелкі ашық болуы тиіс. Шын мәнінде, мұндай әсер байқалмайды. 1823 жылы Ольберс алыс жұлдыздардың жарығын жұтатын шаң бұлттары өздері қызып, жарық шығаруы тиіс екенін көрсетті. Бұл парадокс әлемнің кеңейтілген моделін жасағаннан кейін өзі рұқсат етті.
Қазіргі космология Эйнштейннің салыстырмалылығының жалпы теориясы пайда болғаннан кейін пайда болды, сондықтан оны классикалық Галилеева мен Ньютон космологиясына қарағанда релятивистік деп атайды. Космология үшін эмпирикалық база оптикалық және радиолокациялық астрономиялық бақылау болып табылады. Қарапайым бөлшектердің ашылуы және әлемнің дамуының бастапқы кезеңдерінде болған жағдайларға жақындатылған жағдайларда олардың үдемелердегі мінез-құлқын зерттеу оның эволюциясының алғашқы кезеңінде не болғанын түсінуге көмектесті.