Әлемнің дамуының заманауи модельдері

Адам ертеден бері біз өмір сүріп жатқан әлем қалай құрылды және ол қайдан келді деген сұрақ мазалаған. Ең керемет гипотезалар пайда болды. Соңғы уақытта адамзат осы мәселені зерделеуде өте алға шықты. Енді оның өте үлкен аймағында Ғаламның қалай жасалғаны белгілі. Дегенмен, әлем туралы көбірек білсек, соғұрлым сұрақтар көп болады. Танымның әрбір кезеңінде ғалымдар зерттеу құралдары мен әдістерінің жетілмегендігіне байланысты танымдық мүмкіндіктерге тап болады. Бұл мәселелер, әдетте, шешіледі, бірақ қазіргі уақытта ғылым әлемді тануда сонша, эксперимент және бақылау арқылы танымдағы шектеулердің табиғат заңдарының өзі қолданады.

Сондықтан Ғылым философияның көмегіне жүгінуі керек. Қазіргі заманғы космология философиялық көзқарастарсыз мүмкін емес, өйткені бүгінгі күні Әлемнің алыс өткеніне де, бізден жарық жылдамдығына жақын жылдамдықтармен алшақ жатқан облыстарға да көз жеткізу мүмкін емес.

1. Жалпы әлем

1.1 Космология-әлем туралы ғылым

Космология-Метагалактика өзгерісінің құрылымы мен динамикасының астрофизикалық теориясы.

«Космология» терминінің өзі екі грек сөзінен құрылған: cosmos – Әлем және logos – заң, ілім. Өзінің мәні бойынша космология астрономия, физика, математика, философия жетістіктері мен әдістерін пайдаланатын жаратылыстану бөлімі болып табылады. Космологияның жаратылыстану-ғылыми базасы Галактиканың және басқа да жұлдызды жүйелердің астрономиялық бақылаулары, салыстырмалылықтың жалпы теориясы, микропроцесстер физикасы және энергияның жоғары тығыздығы, релятивистік термодинамика және басқа да жаңа физикалық теориялар болып табылады.

Қазіргі космологияның көптеген ережелері фантастикалық болып көрінеді. Әлемнің, шексіздік, үлкен жарылыс ұғымдары көрнекі физикалық қабылдауға берілмейді; мұндай объектілер мен процестерді тікелей тіркеуге болмайды. Өйткені, бұл жағдай табиғи нәрсе туралы әсер етеді. Бірақ мұндай әсер алдамшы, себебі космологияның жұмыс істеуі өте конструктивті сипатқа ие, бірақ оның көптеген жағдайлары гипотетикалық болып табылады.

Қазіргі заманғы космология-бұл астрономия бөлімі, онда физика мен математика мәліметтері, сондай-ақ әмбебап философиялық принциптер біріктірілген, сондықтан ол ғылыми және философиялық білімнің синтезі болып табылады. Космологиядағы мұндай синтез қажет, өйткені Ғаламның пайда болуы мен құрылымы туралы ойлау эмпирикалық қиын тексеріледі және көбінесе теориялық гипотезалар немесе математикалық модельдер түрінде болады. Космологиялық зерттеулер әдетте теориядан практикаға, үлгіден экспериментке қарай дамиды және мұнда бастапқы философиялық және жалпы ғылыми қондырғылар үлкен мәнге ие болады. Осы себепті космологиялық модельдер бір – бірімен ерекшеленеді-олардың негізінде көбінесе қарама-қарсы бастапқы философиялық қағидаттар жатыр. Өз кезегінде, кез келген ғарыштық тұжырымдар әлемнің құрылымы туралы жалпы философиялық пайымдауларға әсер етеді, яғни адамның әлемдегі және өзі туралы іргелі түсініктерін өзгертеді.

Қазіргі заманғы космологияның маңызды постулаты-әлемнің өте шектеулі бөлігін зерттеу негізінде орнатылған табиғат заңдары әлдеқайда кең облыстарға, ал, сайып келгенде, бүкіл әлемге экстраполировалануы мүмкін. Космологиялық теориялар физикалық принциптер мен заңдардың олардың негізіне алынғанына байланысты ерекшеленеді. Олардың базасында жасалған модельдер әлемнің байқалатын аймағына тексеруге жол беруі, ал теорияның тұжырымдары бақылаумен расталуы немесе кез келген жағдайда оларға қайшы келмеуі тиіс.

1.2 әлем дегеніміз не?

Әлем-барлық бар материалдық әлем, уақыт пен кеңістікте шексіз және өз дамуы процесінде материяны қабылдайтын нысандар бойынша шексіз алуан түрлі. Астрономиямен зерттелетін әлем-қол жеткізілген даму деңгейіне сәйкес келетін астрономиялық құралдармен зерттеуге қол жетімді материалдық әлемнің бөлігі (әлемнің бұл бөлігі Метагалактика деп аталады).

Бұған дейін ғалымдар жұлдыздар орналасқан кеңістік абсолютті бос орын бар деп ойлады. Тек жекелеген астрономдар уақыт өте келе жұлдызаралық ортада Жарықтың жұтылу мүмкіндігі туралы мәселені көтерді. Тек XX ғасырдың басында ғана неміс астронымен Гартман жұлдыздардың арасындағы кеңістік мифтік қуыс емес екенін дәлелдеді. Ол өте аз, бірақ өте тығыздықпен газбен толтырылған. Бұл көрнекті жаңалық, сондай-ақ басқа да көптеген спектральды талдау арқылы жасалды.

Жүзжылдықтың жартысына жуығы жұлдызаралық газ негізінен онда пайда болатын сіңіру желілерін талдау жолымен зерттелді. Мысалы, бұл желілердің күрделі құрылымы бар, яғни бір-біріне жақын орналасқан бірнеше компоненттен тұрады. Әрбір осындай компонент жұлдызаралық ортаның белгілі бір бұлтында жұлдыз жарығын жұтқан кезде пайда болады, және бұлт 10 км/сек жақын жылдамдықпен бір-біріне қатысты қозғалады.

Бірінші жақындауда жұлдызаралық газдың химиялық құрамы жұлдыздардың химиялық құрамына өте жақын болды. Сутегі мен гелий басым элементтер болып табылады, ал қалған элементтерді «қоспалар»ретінде қарастыруға болады.

Галактикадағы жұлдызаралық газ әдетте жұлдыздардың толық массасының бірнеше пайызын құрайды. Ең көп газ дұрыс емес галактиктерде (кейде 50% дейін) және ең аз эллиптикалық галактиктерде кездеседі.

Диск жазықтығындағы жұлдызаралық шаң жұлдыздар жарығын сіңіреді, және галактика осыған байланысты қараңғы жолақпен қиылысқан көрінеді. Жұлдызаралық шаң-бұл микроннан аз мөлшердегі қатты микроскопиялық заттар. Бұл шаңның күрделі химиялық құрамы бар. Шаңның айтарлықтай созылған формасы бар және қандай да бір дәрежеде «бағдарланатыны» анықталды, яғни олардың созылу бағыттары осы бұлтта параллельден көп немесе одан да аз «тұрғызылу» үрдісі бар. Осы себепті жіңішке орта арқылы өтетін Жұлдызды жарық жартылай поляризацияланған болады.

Егер Галактика құрамы ұқсас болса, онда бақыланатын галактикалардың құрылымы әртүрлі. Галактика негізінен үш түрі бар: эллиптикалық (E), спиральды (S) және дұрыс емес (Ir).

Эллиптикалық Галактика оңай көрінеді: олар тегіс, түсі бойынша біртекті және симметриялы. Олардың дерлік тамаша құрылымы олардың елеулі қарапайымдылығы туралы ойға әкеледі, және шын мәнінде эллиптикалық галактикалардың параметрлері осы объектілердің неғұрлым күрделі туыстары үшін мұны жасауға қарағанда олардың астына теориялық модельдерді өлшеу және табу оңай болды.

Мысалы, типтік эллиптикалық галактиканың құрылысын қарастырайық. Оның ортасында жарқыраған жарықпен қоршалған жарқын ядро бар, оның жарықтығы орталықтан кетіру шамасына қарай түседі. Барлық эллиптикалық галактикалар сияқты, жарықтың төмендеуі қарапайым математикалық формуламен сипатталады. Галактика контурының пішіні де жарықтың барлық деңгейлерінде бірдей қалады. Барлық изофоттар Галактика ядросына дәлдігі бар дерлік тамаша эллипстер болып табылады. Үлкен осьтердің бағыттары және үлкен осьтің барлық эллипстерде кіші оське қатынасы бірдей.

Эллиптикалық галактиканың іргелі қарапайымдылығы олар аз күштер санымен басқарылады деген болжаммен келіседі. Жұлдыздардың орбиталары тегіс және жақсы араласады және гравитациядан басқа ештеңе де олардың орналасуына әсер етпейді,және ешқандай үздіксіз жұлдыз пайда болуы олардың дұрыстығын бұзбады.

Эллиптикалық галактикаларға қарағанда спиральді галактикалар дискі мен балдждің (қалыңдату) болуы тән. Спиральді жеңдер галактиканың маңызды және көрнекті бөліктері болса да, ондағы жұлдыздардың саны бойынша диск пен балджге жол береді. Спиральды Галактика дискі өте тегіс. Галактика қабырғасынан көрінетін типтік дискінің қалыңдығы оның диаметрі 1/10-ға жуық екенін айтады.

ЭЕМ-де модельдеу әдістерінің көмегімен спиральды Галактика тез айналатын жұлдызды жүйелер болып табылатыны дәлелденді. Эллиптикалық галактикалардың көптеген құрылымдық қасиеттеріне ие балдж пайда болуының себебі жұлдыздар ең жоғары тығыздығы галактикалардың орталық облыстарында алдымен пайда болады.

Спиральды галактиканың спиральды құрылымы галактиканың ішкі бөлігі сыртқы бөлігінің жылдамдығымен ерекшеленетін жылдамдықпен айнала отырып, және жеңдер біртіндеп спиральды үлгіге бұрылады. Бізді қоршаған галактикаларға тән жасы бар галактикалар үшін өрнектің айналым саны өте үлкен – шамамен орташа айналу кезеңіне бөлінген жасына тең – шамамен 100 болуы тиіс. Алайда, нақты спиральды галактикаларда-кем дегенде анық үздіксіз спиральды бұтақтары бар, спиральды өрнектің байқалатын бұрамасы тек бір-екі айналымға ғана ие. Сұрақ: мұны қалай түсіндіруге болады? Мәселе қазіргі уақытқа дейін шешілмеген. Ғалымдар проблеманың астрофизикалық жағын ескеретін магнитті, толқынды және жарылғыш гипотезаларды артық көреді.

Көптеген спиральды галактикаларда тағы бір тамаша құрылымдық ерекшелігі бар – ядроны кесіп өтетін және екі жаққа симметриялы түрде созылатын бруска (бар) түріндегі жұлдыздардың шоғырлануы. Олардың жылдамдықтарын өлшеу деректері барлардың ядроның айналасында қатты дене ретінде айналатынын көрсетеді, бірақ, әрине, олар шын мәнінде жеке жұлдыздар мен газдан тұрады. Осы барабандағы газ қозғалысы туралы дау әлі де бар. Кейбір деректер газдың бар бойымен сыртқа ағатынын, ал басқа деректер бойынша ол ішке ағатынын көрсетеді. Қалай болғанда да, бардардың болуы Галактика динамикасын зерттейтін астрономдарды таң қалдырмайды. Сандық модельдер айналмалы галактиканың дискідегі тұрақсыздығы байқалғандарға ұқсайтын бар түрінде көрінуі мүмкін.

Қазіргі астрономияның міндеттерінің бірі-галактиканың қалай пайда болғанын және олардың қалай дамығанын түсіну.

1.3 Әлемнің Модельдері