ადრეული სამყაროს კოსმოლოგიური მოდელი - რადიაციის ერა. სამყაროს მრავალფოთლიანი მოდელის ჰიპოთეზა. გჭირდებათ დახმარება თემის შესწავლაში?

თავიდან სამყარო იყო სიცარიელის გაფართოებული გროვა. მისმა ნგრევამ გამოიწვია დიდი აფეთქება, ცეცხლმოკიდებულ პლაზმაში, რომლის პირველი ქიმიური ელემენტები გაყალბდა. შემდეგ გრავიტაციამ შეკუმშა გამაგრილებელი გაზის ღრუბლები მილიონობით წლის განმავლობაში. შემდეგ კი პირველი ვარსკვლავები აანთეს, ანათებენ გრანდიოზულ სამყაროს ტრილიონობით ფერმკრთალი გალაქტიკებით... მსოფლიოს ეს სურათი, რომელსაც მხარს უჭერს მე-20 საუკუნის უდიდესი ასტრონომიული აღმოჩენები, მყარ თეორიულ საფუძველზე დგას. მაგრამ არიან სპეციალისტები, რომლებსაც ეს არ მოსწონთ. ისინი დაჟინებით ეძებენ მასში სუსტ წერტილებს, იმ იმედით, რომ სხვა კოსმოლოგია ჩაანაცვლებს დღევანდელს.

1920-იანი წლების დასაწყისში პეტერბურგელმა მეცნიერმა ალექსანდრე ფრიდმანმა, სიმარტივისთვის ვარაუდით, რომ მატერია ერთნაირად ავსებს მთელ სივრცეს, იპოვა გამოსავალი ფარდობითობის ზოგადი განტოლებების (GTR), რომელიც აღწერს არასტაციონარული გაფართოების სამყაროს. აინშტაინმაც კი არ მიიღო ეს აღმოჩენა სერიოზულად და სჯეროდა, რომ სამყარო მარადიული და უცვლელი უნდა იყოს. ასეთი სამყაროს აღსაწერად მან ზოგადი ფარდობითობის განტოლებებში სპეციალური „ანტიგრავიტაციის“ ლამბდა ტერმინიც კი შემოიტანა. ფრიდმანი მალევე გარდაიცვალა ტიფური ცხელებით და მისი გადაწყვეტილება დავიწყებას მიეცა. მაგალითად, ედვინ ჰაბლს, რომელიც მუშაობდა მსოფლიოში უდიდეს 100 დიუმიან ტელესკოპზე Mount Wilson Observatory-ზე, არაფერი სმენია ამ იდეების შესახებ.

1929 წლისთვის ჰაბლმა გაზომა მანძილი რამდენიმე ათეულ გალაქტიკამდე და, შეადარა მათ ადრე მიღებულ სპექტრებთან, მოულოდნელად აღმოაჩინა, რომ რაც უფრო შორს არის გალაქტიკა, მით უფრო წითელია მისი სპექტრული ხაზები. წითელი ცვლის ახსნის ყველაზე მარტივი გზა იყო დოპლერის ეფექტი. მაგრამ შემდეგ აღმოჩნდა, რომ ყველა გალაქტიკა სწრაფად შორდებოდა ჩვენგან. იმდენად უცნაური იყო, რომ ასტრონომმა ფრიც ცვიკიმ წამოაყენა „დაღლილი სინათლის“ ძალიან თამამი ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვითაც ეს არ არის გალაქტიკები, რომლებიც შორდებიან ჩვენგან, არამედ სინათლის კვანტები გრძელი მოგზაურობის დროს, რომლებიც განიცდიან გარკვეულ წინააღმდეგობას მათ მოძრაობაზე, თანდათან კარგავენ. ენერგია და წითლად ქცევა. შემდეგ, რა თქმა უნდა, გაიხსენეს სივრცის გაფართოების იდეა და აღმოჩნდა, რომ არანაკლებ უცნაური ახალი დაკვირვებები კარგად ჯდება ამ უცნაურ მივიწყებულ თეორიაში. ფრიდმანის მოდელმა ასევე ისარგებლა იმით, რომ მასში წითელი ცვლის წარმოშობა ძალიან ჰგავს ჩვეულებრივ დოპლერის ეფექტს: დღესაც კი, ყველა ასტრონომს არ ესმის, რომ გალაქტიკების „გაფანტვა“ კოსმოსში სულაც არ არის იგივე, რაც გაფართოება. თავად სივრცეში „გაყინული“ გალაქტიკებით.

"დაღლილი სინათლის" ჰიპოთეზა ჩუმად გაქრა სცენადან 1930-იანი წლების ბოლოს, როდესაც ფიზიკოსებმა აღნიშნეს, რომ ფოტონი კარგავს ენერგიას მხოლოდ სხვა ნაწილაკებთან ურთიერთქმედებით და ამ შემთხვევაში მისი მოძრაობის მიმართულება აუცილებლად ოდნავ მაინც იცვლება. ასე რომ, შორეული გალაქტიკების გამოსახულებები "დაღლილი შუქის" მოდელში უნდა იყოს ბუნდოვანი, თითქოს ნისლში, მაგრამ ისინი საკმაოდ ნათლად ჩანს. შედეგად, სამყაროს ფრიდმანის მოდელმა, ზოგადად მიღებული იდეების ალტერნატივამ, ახლახან ყველას ყურადღება მიიპყრო. (თუმცა, სიცოცხლის ბოლომდე, 1953 წელს, თავად ჰაბლმა აღიარა, რომ სივრცის გაფართოება შეიძლება მხოლოდ აშკარა ეფექტი ყოფილიყო.)

ორჯერ ალტერნატიული სტანდარტი

მაგრამ რადგან სამყარო ფართოვდება, ეს ნიშნავს, რომ ის ადრე უფრო მკვრივი იყო. გონებრივად შეცვალა თავისი ევოლუცია, ფრიდმანის სტუდენტმა, ბირთვულმა ფიზიკოსმა გეორგი გამოვმა დაასკვნა, რომ ადრეული სამყარო იმდენად ცხელი იყო, რომ მასში თერმობირთვული შერწყმის რეაქციები ხდებოდა. გამოვ ცდილობდა მათთან ერთად აეხსნა ქიმიური ელემენტების დაფიქსირებული გავრცელება, მაგრამ მან მოახერხა მხოლოდ რამდენიმე ტიპის მსუბუქი ბირთვის „დამზადება“ პირველად ქვაბში. აღმოჩნდა, რომ წყალბადის გარდა, სამყარო უნდა შეიცავდეს 23-25% ჰელიუმს, პროცენტის მეასედი დეიტერიუმს და მილიარდი ლითიუმს. ვარსკვლავებში მძიმე ელემენტების სინთეზის თეორია მოგვიანებით თავის კოლეგებთან ერთად გამოიმუშავა გამოუს კონკურენტმა, ასტროფიზიკოსმა ფრედ ჰოილმა.

1948 წელს გამოვმა ასევე იწინასწარმეტყველა, რომ დაკვირვებადი კვალი უნდა დარჩეს ცხელი სამყაროდან - გაცივებული მიკროტალღური გამოსხივება რამდენიმე გრადუსი კელვინის ტემპერატურით, რომელიც მოდის ცის ყველა მხრიდან. სამწუხაროდ, გამოუს წინასწარმეტყველებამ გაიმეორა ფრიდმანის მოდელის ბედი: არავინ ჩქარობდა მისი რადიაციის ძებნას. ცხელი სამყაროს თეორია ძალიან ექსტრავაგანტული ჩანდა მის შესამოწმებლად ძვირადღირებული ექსპერიმენტების ჩასატარებლად. გარდა ამისა, მასში ჩანდა პარალელები ღვთაებრივ ქმნილებასთან, რომელსაც მრავალი მეცნიერი შორდებოდა. ეს დასრულდა იმით, რომ გამოვმა მიატოვა კოსმოლოგია და გადავიდა გენეტიკაზე, რომელიც იმ დროს ჩნდებოდა.

1950-იან წლებში სტაციონარული სამყაროს თეორიის ახალმა ვერსიამ, რომელიც იგივე ფრედ ჰოილმა შეიმუშავა ასტროფიზიკოს თომას გოლდთან და მათემატიკოს ჰერმან ბონდთან ერთად, პოპულარობა მოიპოვა 1950-იან წლებში. ჰაბლის აღმოჩენის ზეწოლის ქვეშ, მათ მიიღეს სამყაროს გაფართოება, მაგრამ არა მისი ევოლუცია. მათი თეორიის თანახმად, სივრცის გაფართოებას თან ახლავს წყალბადის ატომების სპონტანური შექმნა, ისე რომ სამყაროს საშუალო სიმკვრივე უცვლელი რჩება. ეს, რა თქმა უნდა, არის ენერგიის შენარჩუნების კანონის დარღვევა, მაგრამ უკიდურესად უმნიშვნელო - არაუმეტეს ერთი წყალბადის ატომისა მილიარდ წელიწადში კუბურ მეტრ სივრცეში. ჰოილმა თავის მოდელს უწოდა "უწყვეტი შექმნის თეორია" და შემოიღო სპეციალური C ველი (ინგლისური შემოქმედებიდან - შექმნა) უარყოფითი წნევით, რამაც აიძულა სამყარო გაბერილიყო, მატერიის მუდმივი სიმკვრივის შენარჩუნებით. გამოვის წინააღმდეგ, ჰოილმა ახსნა ყველა ელემენტის, მათ შორის მსუბუქის, წარმოქმნა ვარსკვლავებში თერმობირთვული პროცესებით.

გამოვის მიერ ნაწინასწარმეტყველები კოსმოსური მიკროტალღური ფონი შემთხვევით შენიშნეს თითქმის 20 წლის შემდეგ. მისმა აღმომჩენებმა მიიღეს ნობელის პრემია და ცხელმა ფრიდმან-გამოუს სამყარომ სწრაფად ჩაანაცვლა კონკურენტი ჰიპოთეზები. თუმცა, ჰოილი არ დანებდა და, იცავდა თავის თეორიას, ამტკიცებდა, რომ მიკროტალღური ფონი წარმოიქმნება შორეული ვარსკვლავების მიერ, რომელთა შუქი მიმოფანტული და ხელახლა ასხივებდა კოსმოსურ მტვერს. მაგრამ მაშინ ცის სიკაშკაშე უნდა იყოს ლაქები, მაგრამ ის თითქმის იდეალურად ერთგვაროვანია. თანდათანობით დაგროვდა მონაცემები ვარსკვლავებისა და კოსმოსური ღრუბლების ქიმიური შემადგენლობის შესახებ, რომლებიც ასევე შეესაბამებოდა გემის პირველადი ნუკლეოსინთეზის მოდელს.

ამრიგად, დიდი აფეთქების ორჯერ ალტერნატიული თეორია გახდა საყოველთაოდ მიღებული, ან, როგორც დღეს მოდურია ვთქვათ, გადაიქცა სამეცნიერო მეინსტრიმში. ახლა კი სკოლის მოსწავლეებს ასწავლიან, რომ ჰაბლმა აღმოაჩინა სამყაროს აფეთქება (და არა წითელი ცვლის დამოკიდებულება მანძილზე) და კოსმოსური მიკროტალღური გამოსხივება საბჭოთა ასტროფიზიკოსის ჯოზეფ სამუილოვიჩ შკლოვსკის მსუბუქი ხელით იქცევა რელიქტურ გამოსხივებად. ცხელი სამყაროს მოდელი ადამიანთა გონებაში სიტყვასიტყვით ენის დონეზეა „ჩაკერებული“.

წითელი გადასვლის ოთხი მიზეზი

რომელი უნდა აირჩიოთ ჰაბლის კანონის ასახსნელად - წითელში გადაადგილების დამოკიდებულება მანძილზე?

საძირკვლის ქვეშ თხრა

მაგრამ ადამიანის ბუნება ისეთია, რომ როგორც კი საზოგადოებაში კიდევ ერთი უდავო იდეა დაიმკვიდრებს თავს, მაშინვე ჩნდებიან ადამიანები, რომლებსაც სურთ კამათი. სტანდარტული კოსმოლოგიის კრიტიკა შეიძლება დაიყოს კონცეპტუალურად, რომელიც მიუთითებს მისი თეორიული საფუძვლების არასრულყოფილებაზე და ასტრონომიულად, მოჰყავს კონკრეტული ფაქტები და დაკვირვებები, რომელთა ახსნაც რთულია.

კონცეპტუალური შეტევების მთავარი სამიზნე, რა თქმა უნდა, ფარდობითობის ზოგადი თეორიაა (GTR). აინშტაინმა მისცა გრავიტაციის გასაოცრად ლამაზი აღწერა, დაადგინა იგი სივრცე-დროის გამრუდებასთან. თუმცა, ზოგადი ფარდობითობიდან გამომდინარეობს შავი ხვრელების არსებობა, უცნაური ობიექტები, რომელთა ცენტრში მატერია შეკუმშულია უსასრულო სიმკვრივის წერტილში. ფიზიკაში უსასრულობის გამოჩენა ყოველთვის მიუთითებს თეორიის გამოყენების საზღვრებზე. ულტრა მაღალი სიმკვრივის დროს ზოგადი ფარდობითობა უნდა შეიცვალოს კვანტური გრავიტაციით. მაგრამ კვანტური ფიზიკის პრინციპების ზოგად ფარდობითობაში დანერგვის ყველა მცდელობა წარუმატებელი აღმოჩნდა, რაც ფიზიკოსებს აიძულებს მოიძიონ გრავიტაციის ალტერნატიული თეორიები. ათობით მათგანი აშენდა მე-20 საუკუნეში. უმეტესობამ ვერ გაუძლო ექსპერიმენტულ ტესტირებას. მაგრამ რამდენიმე თეორია ჯერ კიდევ არსებობს. მათ შორის, მაგალითად, არის აკადემიკოს ლოგუნოვის გრავიტაციის ველის თეორია, რომელშიც არ არის მრუდი სივრცე, არ წარმოიქმნება სინგულარები, რაც ნიშნავს, რომ არ არსებობს შავი ხვრელები ან დიდი აფეთქება. იქ, სადაც გრავიტაციის ასეთი ალტერნატიული თეორიების პროგნოზები შეიძლება შემოწმდეს ექსპერიმენტულად, ისინი ეთანხმებიან ფარდობითობის ზოგად თეორიებს და მხოლოდ ექსტრემალურ შემთხვევებში - ულტრამაღალ სიმკვრივეებზე ან ძალიან დიდ კოსმოლოგიურ დისტანციებზე - მათი დასკვნები განსხვავდება. ეს ნიშნავს, რომ სამყაროს სტრუქტურა და ევოლუცია განსხვავებული უნდა იყოს.

ახალი კოსმოგრაფია

ერთხელ იოჰანეს კეპლერმა, რომელიც ცდილობდა თეორიულად აეხსნა პლანეტარული ორბიტების რადიუსებს შორის ურთიერთობა, ერთმანეთში მოათავსა რეგულარული პოლიედრები. მათში აღწერილი და ჩაწერილი სფეროები მას ყველაზე პირდაპირ გზად ეჩვენებოდა სამყაროს სტრუქტურის ამოცნობისკენ - "კოსმოგრაფიული საიდუმლო", როგორც მან თავის წიგნს უწოდა. მოგვიანებით, ტიხო ბრაჰეს დაკვირვებებზე დაყრდნობით, მან უარყო წრეებისა და სფეროების ციური სრულყოფის უძველესი იდეა და დაასკვნა, რომ პლანეტები ელიფსებად მოძრაობენ.

ბევრი თანამედროვე ასტრონომი ასევე სკეპტიკურად უყურებს თეორეტიკოსთა სპეკულაციურ კონსტრუქციებს და ურჩევნიათ შთაგონება ცის ყურებით გამოიტანონ. და იქ ხედავთ, რომ ჩვენი გალაქტიკა, ირმის ნახტომი, არის პატარა გროვის ნაწილი, რომელსაც ეწოდება გალაქტიკათა ადგილობრივი ჯგუფი, რომელიც იზიდავს გალაქტიკათა უზარმაზარი ღრუბლის ცენტრს თანავარსკვლავედის ქალწულში, რომელიც ცნობილია როგორც ადგილობრივი სუპერგროვა. ჯერ კიდევ 1958 წელს, ასტრონომმა ჯორჯ აბელმა გამოაქვეყნა 2712 გალაქტიკათა გროვის კატალოგი ჩრდილოეთ ცაზე, რომლებიც, თავის მხრივ, დაჯგუფებულია სუპერგროვებად.

დამეთანხმებით, ის არ ჰგავს მატერიით ერთნაირად სავსე სამყაროს. მაგრამ ფრიდმენის მოდელის ჰომოგენურობის გარეშე შეუძლებელია ჰაბლის კანონის შესაბამისი გაფართოების რეჟიმის მიღება. და მიკროტალღური ფონის საოცარი სიგლუვეც ვერ აიხსნება. ამიტომ, თეორიის მშვენიერების სახელით, სამყაროს ერთგვაროვნება გამოცხადდა კოსმოლოგიურ პრინციპად და დამკვირვებლები ელოდნენ ამის დადასტურებას. რა თქმა უნდა, მცირე მანძილზე კოსმოლოგიური სტანდარტებით - ირმის ნახტომის ზომაზე ასჯერ მეტი - გალაქტიკებს შორის მიზიდულობა დომინირებს: ისინი ორბიტაზე მოძრაობენ, ეჯახებიან და ერწყმის. მაგრამ, გარკვეული მანძილის მასშტაბიდან დაწყებული, სამყარო უბრალოდ უნდა გახდეს ერთგვაროვანი.

1970-იან წლებში დაკვირვებები ჯერ კიდევ არ გვაძლევდა საშუალებას დარწმუნებით გვეთქვა, არსებობდა თუ არა რამდენიმე ათეულ მეგაპარსეკზე დიდი სტრუქტურები და სიტყვები „სამყაროს ფართომასშტაბიანი ჰომოგენურობა“ ჟღერდა ფრიდმანის კოსმოლოგიის დამცავ მანტრას. მაგრამ 1990-იანი წლების დასაწყისისთვის სიტუაცია მკვეთრად შეიცვალა. თევზებისა და ცეტუსის თანავარსკვლავედების საზღვარზე აღმოაჩინეს 50 მეგაპარსეკის ზომის სუპერგროვების კომპლექსი, რომელიც მოიცავს ადგილობრივ სუპერგროვას. ჰიდრას თანავარსკვლავედში მათ ჯერ 60 მეგაპარსეკის ზომით დიდი მიმზიდველი აღმოაჩინეს, შემდეგ კი მის უკან უზარმაზარი შეპლის სუპერგროვა სამჯერ დიდი. და ეს არ არის იზოლირებული ობიექტები. ამავდროულად, ასტრონომებმა აღწერეს დიდი კედელი, რთული 150 მეგაპარსეკი სიგრძით და სია აგრძელებს ზრდას.

საუკუნის ბოლოსთვის სამყაროს 3D რუქების დამზადება დაიწყო. ერთი ტელესკოპის ექსპოზიციით მიიღება ასობით გალაქტიკის სპექტრი. ამისათვის რობოტი მანიპულატორი ათავსებს ასობით ოპტიკურ ბოჭკოს ფართოკუთხიანი შმიდტის კამერის ფოკუსურ სიბრტყეში ცნობილ კოორდინატებზე და გადასცემს თითოეული ცალკეული გალაქტიკის შუქს სპექტროგრაფიულ ლაბორატორიაში. დღემდე ჩატარებულმა SDSS-ის უდიდესმა კვლევამ უკვე დაადგინა მილიონი გალაქტიკის სპექტრები და წითელ გადაადგილება. და სამყაროში ყველაზე დიდი ცნობილი სტრუქტურა რჩება სლოანის დიდი კედელი, რომელიც აღმოაჩინეს 2003 წელს CfA-II წინა კვლევის მიხედვით. მისი სიგრძეა 500 მეგაპარსეკი, რაც ფრიდმანის სამყაროს ჰორიზონტამდე მანძილის 12%-ია.

მატერიის კონცენტრაციასთან ერთად, კოსმოსის მრავალი მიტოვებული რეგიონიც აღმოაჩინეს - სიცარიელეები, სადაც არ არის გალაქტიკები ან თუნდაც იდუმალი ბნელი მატერია. ბევრი მათგანი ზომაში 100 მეგაპარსეკს აღემატება და 2007 წელს ამერიკის ეროვნულმა რადიო ასტრონომიულმა ობსერვატორიამ გამოაცხადა დიდი სიცარიელის აღმოჩენა, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 300 მეგაპარსეკს შეადგენს.

ასეთი გრანდიოზული სტრუქტურების არსებობა ეჭვქვეშ აყენებს სტანდარტულ კოსმოლოგიას, რომელშიც არაჰომოგენურობა ვითარდება მატერიის გრავიტაციული გადატვირთვის გამო, სიმკვრივის მცირე რყევებიდან, რომლებიც დარჩა დიდი აფეთქებიდან. გალაქტიკების მოძრაობის ბუნებრივი სიჩქარით, მათ არ შეუძლიათ ათზე ან ორ მეგაპარსეკზე მეტი გადაადგილება სამყაროს მთელი სიცოცხლის განმავლობაში. და როგორ შეიძლება ავხსნათ ნივთიერების კონცენტრაცია, რომელიც ასობით მეგაპარსეკს ზომავს?

ბნელი პირები

მკაცრად რომ ვთქვათ, ფრიდმანის მოდელი „თავის სუფთა სახით“ არ ხსნის თუნდაც მცირე სტრუქტურების - გალაქტიკებისა და გროვების წარმოქმნას, თუ მას არ დავუმატებთ ერთ განსაკუთრებულ დაუკვირვებელ ერთეულს, რომელიც გამოიგონა 1933 წელს ფრიც ცვიკის მიერ. კომას გროვის შესწავლისას მან აღმოაჩინა, რომ მისი გალაქტიკები ისე სწრაფად მოძრაობდნენ, რომ ადვილად უნდა გაფრინდნენ. რატომ არ იშლება კლასტერი? ცვიკი ვარაუდობს, რომ მისი მასა ბევრად აღემატება მანათობელი წყაროებიდან შეფასებულს. ასე გაჩნდა ასტროფიზიკაში ფარული მასა, რომელსაც დღეს ბნელ მატერიას უწოდებენ. ამის გარეშე შეუძლებელია გალაქტიკური დისკების და გალაქტიკათა გროვების დინამიკის, ამ გროვების გვერდით გავლისას სინათლის დახრისა და მათი წარმოშობის აღწერა. დადგენილია, რომ ბნელი მატერია 5-ჯერ მეტია ვიდრე ჩვეულებრივ მანათობელ მატერიას. უკვე დადგენილია, რომ ეს არ არის ბნელი პლანეტოიდები, არც შავი ხვრელები და არც რაიმე ცნობილი ელემენტარული ნაწილაკები. ბნელი მატერია, სავარაუდოდ, შედგება რამდენიმე მძიმე ნაწილაკებისგან, რომლებიც მონაწილეობენ მხოლოდ სუსტ ურთიერთქმედებებში.

ახლახან იტალიურ-რუსულმა სატელიტურმა ექსპერიმენტმა PAMELA აღმოაჩინა ენერგიული პოზიტრონების უცნაური სიჭარბე კოსმოსურ სხივებში. ასტროფიზიკოსებმა არ იციან პოზიტრონების შესაფერისი წყარო და ვარაუდობენ, რომ ისინი შეიძლება იყოს ბნელი მატერიის ნაწილაკებთან რაიმე სახის რეაქციის პროდუქტი. თუ ასეა, მაშინ გამოუს პირველადი ნუკლეოსინთეზის თეორია შეიძლება რისკის ქვეშ აღმოჩნდეს, რადგან ის არ ითვალისწინებდა ადრეულ სამყაროში უცნობი მძიმე ნაწილაკების არსებობას.

იდუმალი ბნელი ენერგია სასწრაფოდ უნდა დაემატებინა სამყაროს სტანდარტულ მოდელს მე-20 და 21-ე საუკუნეების მიჯნაზე. მანამდე ცოტა ხნით ადრე გამოიცადა შორეულ გალაქტიკებამდე მანძილის განსაზღვრის ახალი მეთოდი. მასში "სტანდარტული სანთელი" იყო სპეციალური ტიპის სუპერნოვაების აფეთქებები, რომლებსაც აფეთქების სიმაღლეზე ყოველთვის აქვთ თითქმის იგივე სიკაშკაშე. მათი აშკარა სიკაშკაშე გამოიყენება გალაქტიკამდე მანძილის დასადგენად, სადაც კატაკლიზმი მოხდა. ყველა მოელოდა, რომ გაზომვები აჩვენებდა სამყაროს გაფართოების მცირე შენელებას მისი მატერიის თვითგრავიტაციის გავლენის ქვეშ. დიდი გაკვირვებით ასტრონომებმა აღმოაჩინეს, რომ სამყაროს გაფართოება, პირიქით, აჩქარებს! ბნელი ენერგია გამოიგონეს უნივერსალური კოსმოსური მოგერიების უზრუნველსაყოფად, რომელიც აბერებს სამყაროს. სინამდვილეში, ის არ განსხვავდება აინშტაინის განტოლებებში ლამბდას ტერმინისგან და, რაც უფრო სასაცილოა, სტაციონარული სამყაროს ბონდი-გოლდ-ჰოილის თეორიისგან C-ველისგან, წარსულში ფრიდმან-გამოვის კოსმოლოგიის მთავარი კონკურენტი. ასე გადადის ხელოვნური სპეკულაციური იდეები თეორიებს შორის, რაც ეხმარება მათ გადარჩენაში ახალი ფაქტების ზეწოლის ქვეშ.

თუ ფრიდმანის თავდაპირველ მოდელს მხოლოდ ერთი პარამეტრი ჰქონდა განსაზღვრული დაკვირვებებიდან (მატერიის საშუალო სიმკვრივე სამყაროში), მაშინ "ბნელი არსებების" მოსვლასთან ერთად შესამჩნევად გაიზარდა "დარეგულირების" პარამეტრების რაოდენობა. ეს არის არა მხოლოდ მუქი „ინგრედიენტების“ პროპორციები, არამედ მათი თვითნებურად მიღებული ფიზიკური თვისებები, როგორიცაა სხვადასხვა ურთიერთქმედებაში მონაწილეობის უნარი. განა ეს ყველაფერი პტოლემეოსის თეორიას მოგვაგონებს? მას უფრო და უფრო მეტი ეპიციკლი ემატებოდა დაკვირვებებთან თანმიმდევრულობის მისაღწევად, სანამ ის არ დაინგრა საკუთარი ზედმეტად რთული დიზაინის სიმძიმის ქვეშ.

წვრილმანი სამყარო

ბოლო 100 წლის განმავლობაში შეიქმნა კოსმოლოგიური მოდელების დიდი არჩევანი. თუ ადრე თითოეული მათგანი აღიქმებოდა, როგორც უნიკალური ფიზიკური ჰიპოთეზა, ახლა დამოკიდებულება უფრო პროზაული გახდა. კოსმოლოგიური მოდელის ასაგებად, თქვენ უნდა გაუმკლავდეთ სამ საკითხს: გრავიტაციის თეორიას, რომელზედაც დამოკიდებულია სივრცის თვისებები, მატერიის განაწილება და წითელცვლის ფიზიკური ბუნება, საიდანაც გამომდინარეობს დამოკიდებულება: მანძილი - წითელში გადატანა. R(z). ეს ადგენს მოდელის კოსმოგრაფიას, რაც შესაძლებელს ხდის გამოთვალოს სხვადასხვა ეფექტები: როგორია „სტანდარტული სანთლის“ სიკაშკაშე, „სტანდარტული მრიცხველის“ კუთხური ზომა, „სტანდარტული წამის“ ხანგრძლივობა და ზედაპირის სიკაშკაშე. „საცნობარო გალაქტიკის“ ცვლილება მანძილით (უფრო სწორად, წითელთან ერთად). რჩება მხოლოდ ცას შევხედოთ და გავიგოთ, რომელი თეორია იძლევა სწორ პროგნოზებს.

წარმოიდგინეთ, რომ საღამოს თქვენ ზიხართ ცათამბჯენში ფანჯარასთან და უყურებთ ქვემოთ გადაჭიმული ქალაქის განათების ზღვას. შორს ისინი ნაკლებია. რატომ? შესაძლოა, იქ ღარიბი გარეუბნებია, ან თუნდაც განვითარება მთლიანად დასრულდა. ან შესაძლოა ლამპიონებიდან შუქი ჩაქრეს ნისლის ან სმოგის გამო. ან დედამიწის ზედაპირის გამრუდება გავლენას ახდენს მასზე და შორეული შუქები უბრალოდ სცილდება ჰორიზონტს. თითოეული ვარიანტისთვის შეგიძლიათ გამოთვალოთ განათების რაოდენობის დამოკიდებულება მანძილზე და იპოვოთ შესაბამისი ახსნა. ასე სწავლობენ კოსმოლოგები შორეულ გალაქტიკებს და ცდილობენ აირჩიონ სამყაროს საუკეთესო მოდელი.

იმისთვის, რომ კოსმოლოგიურმა ტესტმა იმუშაოს, მნიშვნელოვანია იპოვოთ "სტანდარტული" ობიექტები და გავითვალისწინოთ ყველა ჩარევის გავლენა, რომელიც ამახინჯებს მათ გარეგნობას. დამკვირვებელი კოსმოლოგები ამას რვა ათეული წლის განმავლობაში ებრძოდნენ. მიიღეთ, ვთქვათ, კუთხოვანი ზომის ტესტი. თუ ჩვენი სივრცე ევკლიდურია, ანუ მრუდი არ არის, გალაქტიკების აშკარა ზომა მცირდება z წითელ გადანაცვლების შებრუნებული პროპორციით. ფრიდმანის მოდელში მოხრილი სივრცით, ობიექტების კუთხოვანი ზომები უფრო ნელა მცირდება და ჩვენ ვხედავთ ოდნავ უფრო დიდ გალაქტიკებს, როგორც თევზი აკვარიუმში. არსებობს მოდელიც კი (აინშტაინი მუშაობდა მასთან ადრეულ ეტაპებზე), რომლის დროსაც გალაქტიკები ჯერ ზომით იკლებს, როდესაც ისინი შორდებიან, შემდეგ კი კვლავ იწყებენ ზრდას. თუმცა პრობლემა ის არის, რომ ჩვენ ვხედავთ შორეულ გალაქტიკებს, როგორც ისინი წარსულში იყვნენ და ევოლუციის დროს მათი ზომები შეიძლება შეიცვალოს. გარდა ამისა, დიდ მანძილზე, ნისლიანი ლაქები უფრო პატარა ჩანს - იმის გამო, რომ ძნელია მათი კიდეების დანახვა.

უკიდურესად რთულია ასეთი ეფექტების გავლენის გათვალისწინება და, შესაბამისად, კოსმოლოგიური ტესტის შედეგი ხშირად დამოკიდებულია კონკრეტული მკვლევარის პრეფერენციებზე. გამოქვეყნებული ნამუშევრების უზარმაზარ მასივში შეგიძლიათ იპოვოთ ტესტები, რომლებიც ადასტურებენ და უარყოფენ სხვადასხვა კოსმოლოგიურ მოდელს. და მხოლოდ მეცნიერის პროფესიონალიზმი განსაზღვრავს, რომელ მათგანს დაუჯეროს და რომელი არა. აქ არის მხოლოდ რამდენიმე მაგალითი.

2006 წელს სამი ათეული ასტრონომის საერთაშორისო ჯგუფმა გამოსცადა, გაგრძელდა თუ არა შორეული სუპერნოვას აფეთქებები დროთა განმავლობაში, როგორც ამას ფრიდმანის მოდელი მოითხოვდა. მათ სრული თანხმობა მიიღეს თეორიასთან: ციმციმები გრძელდება ზუსტად იმდენჯერ, რამდენჯერაც მცირდება მათგან გამომავალი სინათლის სიხშირე - ზოგად ფარდობითობაში დროის გაფართოება ერთნაირად მოქმედებს ყველა პროცესზე. ეს შედეგი შეიძლება ყოფილიყო კიდევ ერთი საბოლოო ლურსმანი სტაციონარული სამყაროს თეორიის კუბოში (პირველი 40 წლის წინ სტივენ ჰოკინგმა დაასახელა კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონად), მაგრამ 2009 წელს ამერიკელმა ასტროფიზიკოსმა ერიკ ლერნერმა ზუსტად საპირისპირო შედეგები გამოაქვეყნა. მიღებული სხვა მეთოდით. მან გამოიყენა ზედაპირის სიკაშკაშის ტესტი გალაქტიკებისთვის, რომელიც გამოიგონა რიჩარდ ტოლმანმა ჯერ კიდევ 1930 წელს, სპეციალურად არჩევანის გასაკეთებლად გაფართოებულ და სტატიკურ სამყაროს შორის. ფრიდმანის მოდელში გალაქტიკების ზედაპირის სიკაშკაშე ძალიან სწრაფად ეცემა წითელ ცვლასთან ერთად, ხოლო ევკლიდეს სივრცეში „დაღლილი შუქით“ დაშლა გაცილებით ნელა მიმდინარეობს. z = 1-ზე (სადაც, ფრიდმანის მიხედვით, გალაქტიკები დაახლოებით ნახევრად ახალგაზრდაა, ვიდრე ჩვენთან ახლოს), განსხვავება არის 8-ჯერ, ხოლო z=5-ზე, რომელიც ახლოსაა ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპის შესაძლებლობების ზღვართან. 200-ჯერ მეტია. ტესტმა აჩვენა, რომ მონაცემები თითქმის სრულყოფილად ემთხვევა „დაღლილი სინათლის“ მოდელს და მკვეთრად განსხვავდება ფრიდმანის მოდელს.

ეჭვის საფუძველი

ობსერვაციულმა კოსმოლოგიამ დააგროვა უამრავი მონაცემი, რომელიც ეჭვქვეშ აყენებს დომინანტური კოსმოლოგიური მოდელის სისწორეს, რომელსაც ბნელი მატერიისა და ენერგიის დამატების შემდეგ დაერქვა LCDM (ლამბდა - ცივი ბნელი მატერია). LCDM-სთვის პოტენციური პრობლემაა აღმოჩენილი ობიექტების რეკორდული წითელ ცვლის სწრაფი ზრდა. Masanori Iye, იაპონიის ეროვნული ასტრონომიული ობსერვატორიის თანამშრომელმა, შეისწავლა, თუ როგორ გაიზარდა გალაქტიკების, კვაზარების და გამა-სხივების აფეთქების რეკორდული ღია წითელ ცვლა (ყველაზე ძლიერი აფეთქებები და ყველაზე შორეული შუქურები დაკვირვებად სამყაროში). 2008 წლისთვის ყველა მათგანმა უკვე გადალახა z = 6 ბარიერი და გამა-სხივების აფეთქების რეკორდი z განსაკუთრებით სწრაფად გაიზარდა. 2009 წელს მათ კიდევ ერთი რეკორდი დაამყარეს: z = 8.2. ფრიდმანის მოდელში ეს შეესაბამება დიდი აფეთქების შემდეგ დაახლოებით 600 მილიონი წლის ასაკს და შეესაბამება გალაქტიკების წარმოქმნის არსებულ თეორიებს: აღარ ექნებათ დრო, რომ ჩამოყალიბდნენ. იმავდროულად, z ინდიკატორებში პროგრესი არ ჩერდება - ყველა ელოდება მონაცემებს ახალი ჰერშელის და პლანკის კოსმოსური ტელესკოპებიდან, რომლებიც 2009 წლის გაზაფხულზე გაუშვეს. თუ z = 15 ან 20-ის მქონე ობიექტები გამოჩნდება, ეს გახდება სრულფასოვანი LCDM კრიზისი.

კიდევ ერთი პრობლემა 1972 წელს შენიშნა ალან სენდიჯმა, ერთ-ერთმა ყველაზე პატივცემულმა დამკვირვებელმა კოსმოლოგმა. გამოდის, რომ ჰაბლის კანონი ძალიან კარგად მოქმედებს ირმის ნახტომის უშუალო სიახლოვეს. ჩვენგან რამდენიმე მეგაპარსეკში მატერია უკიდურესად არაერთგვაროვნად ნაწილდება, მაგრამ გალაქტიკები ამას ვერ ამჩნევენ. მათი წითელ წანაცვლება ზუსტად პროპორციულია მათი მანძილისა, გარდა იმათგან, რომლებიც ძალიან ახლოს არიან დიდი მტევნის ცენტრებთან. როგორც ჩანს, გალაქტიკების ქაოტური სიჩქარე რაღაცით არის შემცირებული. მოლეკულების თერმულ მოძრაობასთან ანალოგიის გამოსახატავად, ამ პარადოქსს ზოგჯერ ჰაბლის დინების ანომალიურ სიცივესაც უწოდებენ. LCDM-ში ამ პარადოქსის ყოვლისმომცველი ახსნა არ არსებობს, მაგრამ ის ბუნებრივ ახსნას იღებს "დაღლილი შუქის" მოდელში. ალექსანდრე რაიკოვმა პულკოვოს ობსერვატორიიდან წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ფოტონების წითელ გადაადგილება და გალაქტიკების ქაოტური სიჩქარის დაქვეითება შეიძლება იყოს იგივე კოსმოლოგიური ფაქტორის გამოვლინება. და იგივე მიზეზით შეიძლება აიხსნას ანომალია ამერიკული პლანეტათაშორისი ზონდების Pioneer 10 და Pioneer 11 მოძრაობაში. მზის სისტემიდან გასვლისას მათ განიცადეს მცირე, აუხსნელი შენელება, რაც რიცხობრივად ზუსტად აეხსნა ჰაბლის ნაკადის სიცივე.

არაერთი კოსმოლოგი ცდილობს დაამტკიცოს, რომ მატერია სამყაროში ნაწილდება არა თანაბრად, არამედ ფრაქტალურად. ეს ნიშნავს, რომ არ აქვს მნიშვნელობა რა მასშტაბს მივიჩნევთ სამყაროს, ის ყოველთვის გამოავლენს შესაბამისი დონის გროვებისა და სიცარიელის მონაცვლეობას. პირველი, ვინც ეს თემა წამოჭრა, იყო იტალიელი ფიზიკოსი ლუჩიანო პიოტრონეირო 1987 წელს. რამდენიმე წლის წინ კი პეტერბურგელმა კოსმოლოგმა იური ბარიშევმა და პეკა ტეერიკორპიმ ფინეთმა გამოაქვეყნეს ვრცელი მონოგრაფია "სამყაროს ფრაქტალური სტრუქტურა". არაერთი სამეცნიერო სტატია ამტკიცებს, რომ წითელცვლის გამოკვლევებში, გალაქტიკების განაწილების ფრაქტალური ბუნება დამაჯერებლად ვლინდება 100 მეგაპარსეკამდე მასშტაბით, ხოლო ჰეტეროგენულობა შეიძლება გამოვლინდეს 500 მეგაპარსეკამდე ან მეტი. და ახლახან ალექსანდრე რაიკოვმა, ვიქტორ ორლოვთან ერთად სანქტ-პეტერბურგის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან, აღმოაჩინა ფრაქტალური განაწილების ნიშნები გამა-სხივების აფეთქების კატალოგში z=3-მდე მასშტაბებით (ანუ ფრიდმანის მოდელის მიხედვით უმეტეს ნაწილში. ხილული სამყარო). თუ ეს დადასტურდა, კოსმოლოგიას სერიოზული რყევა ემუქრება. ფრაქტალიზმი აზოგადებს ჰომოგენურობის ცნებას, რომელიც მათემატიკური სიმარტივის გამო, მე-20 საუკუნის კოსმოლოგიის საფუძვლად იქნა აღებული. დღეს მათემატიკოსები აქტიურად სწავლობენ ფრაქტალებს და რეგულარულად ამტკიცებენ ახალ თეორემებს. სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის ფრაქტალობამ შეიძლება გამოიწვიოს ძალიან მოულოდნელი შედეგები და ვინ იცის, გველოდება თუ არა წინ სამყაროს სურათში და მის განვითარებაში რადიკალური ცვლილებები?

ტირილი გულიდან

და მაინც, რაც არ უნდა შთაგონებული იყვნენ კოსმოლოგიური „დისიდენტები“ ასეთი მაგალითებით, დღეს არ არსებობს სამყაროს სტრუქტურისა და ევოლუციის თანმიმდევრული და კარგად განვითარებული თეორია, რომელიც განსხვავდება სტანდარტული LCDM-ისგან. ის, რასაც ერთობლივად უწოდებენ ალტერნატიულ კოსმოლოგიას, შედგება მთელი რიგი პრეტენზიებისგან, რომლებიც სამართლიანად არის წამოჭრილი საყოველთაოდ მიღებული კონცეფციის მომხრეების მიერ, ისევე როგორც სხვადასხვა ხარისხის დახვეწილობის პერსპექტიული იდეების ერთობლიობა, რომელიც შეიძლება სასარგებლო იყოს მომავალში ძლიერი ალტერნატიული კვლევის პროგრამის შემთხვევაში. ჩნდება.

ალტერნატიული შეხედულებების ბევრი მომხრე ზედმეტად ხაზს უსვამს ინდივიდუალურ იდეებს ან კონტრმაგალითებს. ისინი იმედოვნებენ, რომ სტანდარტული მოდელის სირთულეების დემონსტრირებით, შესაძლებელია მისი მიტოვება. მაგრამ, როგორც მეცნიერების ფილოსოფოსი იმრე ლაკატოსი ამტკიცებდა, არც ექსპერიმენტს და არც პარადოქსს არ შეუძლია თეორიის განადგურება. მხოლოდ ახალი, უკეთესი თეორია კლავს თეორიას. ალტერნატიული კოსმოლოგიისთვის ჯერ არაფერია შესთავაზა.

მაგრამ საიდან მოდის ახალი სერიოზული მოვლენები, ჩივიან „ალტერნატივები“, თუ მთელ მსოფლიოში, საგრანტო კომიტეტებში, სამეცნიერო ჟურნალების რედაქციებში და ტელესკოპების დაკვირვების დროის განაწილების კომისიებში, უმრავლესობა სტანდარტის მომხრეა. კოსმოლოგია. ისინი, მათი თქმით, უბრალოდ ბლოკავენ რესურსების გამოყოფას სამუშაოსთვის, რომელიც კოსმოლოგიური მეინსტრიმის მიღმა დევს, თვლიან, რომ ეს არის სახსრების უსარგებლო ხარჯვა. რამდენიმე წლის წინ დაძაბულობამ ისეთ სიმაღლეს მიაღწია, რომ კოსმოლოგთა ჯგუფმა დაწერა ძალიან მკაცრი "ღია წერილი სამეცნიერო საზოგადოებას" ჟურნალ New Scientist-ში. მან გამოაცხადა საერთაშორისო საზოგადოებრივი ორგანიზაციის Alternative Cosmology Group (www. cosmology. info) დაარსება, რომელიც მას შემდეგ პერიოდულად ატარებს საკუთარ კონფერენციებს, მაგრამ ჯერ კიდევ ვერ ახერხებს სიტუაციის მნიშვნელოვნად შეცვლას.

მეცნიერების ისტორიამ ბევრი შემთხვევა იცის, როდესაც მძლავრი ახალი კვლევითი პროგრამა მოულოდნელად ჩამოყალიბდა იდეების ირგვლივ, რომლებიც განიხილებოდა ღრმად ალტერნატიული და ნაკლებად საინტერესო. და, შესაძლოა, ამჟამინდელი განსხვავებული ალტერნატიული კოსმოლოგია თავის თავში ატარებს მომავალი რევოლუციის ჩანასახს მსოფლიოს სურათში.

სტაციონარული სამყაროს მოდელები.სამყაროს უნიკალურობა არ იძლევა წამოყენებული ჰიპოთეზების ექსპერიმენტულ გადამოწმებას და მათ თეორიების დონეზე ამაღლებას, ამიტომ სამყაროს ევოლუცია მხოლოდ მოდელების ფარგლებში შეიძლება განიხილებოდეს.

კლასიკური მექანიკის შექმნის შემდეგ სამყაროს მეცნიერული სურათი ეფუძნებოდა ნიუტონის იდეებს სივრცის, დროისა და გრავიტაციის შესახებ და აღწერდა დროში მუდმივობას, ე.ი. სტაციონარული, შემოქმედის მიერ შექმნილი უსასრულო სამყარო.

მე-20 საუკუნეში გაჩნდა ახალი თეორიული საფუძვლები ახალი კოსმოლოგიური მოდელების შესაქმნელად.

უპირველეს ყოვლისა, უნდა აღვნიშნოთ კოსმოლოგიური პოსტულატი, რომლის მიხედვითაც სამყაროს შეზღუდულ ნაწილში დადგენილი ფიზიკური კანონები მოქმედებს მთელი სამყაროსთვის. გარდა ამისა, სამყაროში მატერიის ფართომასშტაბიანი განაწილების ერთგვაროვნება და იზოტროპია აქსიომად ითვლება. ამ შემთხვევაში ევოლუციური მოდელი უნდა შეესაბამებოდეს ეგრეთ წოდებულ ანთროპიულ პრინციპს, ე.ი. ითვალისწინებენ დამკვირვებლის (გონივრული პირის) ევოლუციის გარკვეულ საფეხურზე გამოჩენის შესაძლებლობას.

ვინაიდან ეს არის გრავიტაცია, რომელიც განსაზღვრავს მასების ურთიერთქმედებას დიდ დისტანციებზე, მეოცე საუკუნის კოსმოლოგიის თეორიული ბირთვი. გახდა გრავიტაციისა და სივრცე-დროის რელატივისტური თეორია - ფარდობითობის ზოგადი თეორია. ამ თეორიის მიხედვით, მატერიის განაწილება და მოძრაობა განსაზღვრავს სივრცე-დროის გეომეტრიულ თვისებებს და ამავე დროს მათზეა დამოკიდებული. გრავიტაციული ველი ვლინდება, როგორც დრო-სივრცის „მრუდი“. აინშტაინის პირველ კოსმოლოგიურ მოდელში, რომელიც შეიქმნა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის საფუძველზე 1916 წელს, სამყარო ასევე სტაციონარულია. ის უსაზღვროა, მაგრამ დახურულია და აქვს სასრული ზომები. სივრცე თავისთავად იხურება.

ფრიდმენის არასტაციონარული სამყაროს მოდელები.აინშტაინის სტაციონარული სამყაროს მოდელი უარყო რუსი მეცნიერის ა.ა. ფრიდმანი (1888 - 1925), რომელმაც 1922 წელს აჩვენა, რომ მრუდი სივრცე არ შეიძლება იყოს სტაციონარული: ის ან უნდა გაფართოვდეს ან შეკუმშვას. სამყაროს გამრუდების რადიუსში ცვლილებების სამი განსხვავებული მოდელია შესაძლებელი, რაც დამოკიდებულია მასში მატერიის საშუალო სიმკვრივეზე, და მათგან ორში სამყარო უსასრულოდ ფართოვდება, ხოლო მესამეში, გამრუდების რადიუსი პერიოდულად იცვლება (სამყარო პულსირებს).

მიუხედავად იმისა, რომ ე.ჰაბლის აღმოჩენამ გალაქტიკების მოცილების სიჩქარის მათთან დაშორებაზე დამოკიდებულების კანონის შესახებ დაადასტურა სამყაროს გაფართოება, ამჟამად, მატერიის ექსპერიმენტულად შეფასებული სიმკვრივის შედარება ამ პარამეტრის კრიტიკულ მნიშვნელობასთან, რომელიც განსაზღვრავს გაფართოებიდან პულსაციაზე გადასვლას, არ იძლევა შემდგომი ევოლუციის სცენარის ცალსახად შერჩევას. ეს ორი მნიშვნელობა ახლოს აღმოჩნდა, მაგრამ ექსპერიმენტული მონაცემები არ იყო საკმარისად სანდო.

სამყაროს გაფართოება ამჟამად საფუძვლიანი და საყოველთაოდ მიღებული ფაქტია, რომელიც საშუალებას გვაძლევს შევაფასოთ სამყაროს ასაკი. ყველაზე გავრცელებული შეფასებით, ეს არის 10 18 წმ (18 მილიარდი წელი). ამიტომ, თანამედროვე მოდელები სამყაროს "დასაწყისს" თვლიან. როგორ დაიწყო მისი ევოლუცია?

ცხელი სამყაროს მოდელი.სამყაროს ევოლუციის საწყისი ეტაპების შესახებ თანამედროვე იდეების საფუძველს წარმოადგენს „ცხელი სამყაროს“ ან „დიდი აფეთქების“ მოდელი, რომლის საფუძვლები ჩაეყარა XX საუკუნის 40-იან წლებში. აშშ-ში მოღვაწე რუსი მეცნიერი გ.ა. გამმოვი (1904 – 1968). ამ მოდელის უმარტივეს ვერსიაში ჩანს, რომ სამყარო წარმოიშვა სპონტანურად სუპერ მკვრივი და სუპერ ცხელი მდგომარეობიდან აფეთქების შედეგად სივრცის უსასრულო გამრუდებით (სინგულარობის მდგომარეობა). საწყისი სინგულარული მდგომარეობის „სიცხე“ ხასიათდება მასში მატერიაზე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების უპირატესობით. ამას ადასტურებს ამერიკელი ასტროფიზიკოსების პენზიასის (დაიბადა 1933) და უილსონის (დაიბადა 1936) მიერ 1965 წელს იზოტროპული ელექტრომაგნიტური "რელიქტური გამოსხივების" ექსპერიმენტული აღმოჩენა. თანამედროვე ფიზიკური თეორიები შესაძლებელს ხდის მატერიის ევოლუციის აღწერას დროის მომენტიდან დაწყებული ტ= 10 -43 წმ. სამყაროს ევოლუციის საწყისი მომენტები ჯერ კიდევ ფიზიკურ ბარიერს მიღმაა. მხოლოდ იმ მომენტიდან იწყება ტ= დიდი აფეთქებიდან 10-10 წმ, ჩვენი იდეები ადრეულ სამყაროში მატერიის მდგომარეობისა და მასში მიმდინარე პროცესების შესახებ შეიძლება ექსპერიმენტულად შემოწმდეს და თეორიულად აღწეროს.

სამყარო ფართოვდება, მასში მატერიის სიმკვრივე მცირდება და ტემპერატურა ეცემა. ამ შემთხვევაში ხდება მატერიის ნაწილაკების თვისებრივი გარდაქმნების პროცესები. 10-10 წმ-ზე მატერია შედგება თავისუფალი კვარკებისგან, ლეპტონებისგან და ფოტონებისაგან (იხილეთ ნაწილი III). როდესაც სამყარო გაცივდება, იქმნება ჰადრონები, შემდეგ ჩნდება მსუბუქი ელემენტების ბირთვები - წყალბადის, ჰელიუმის, ლითიუმის იზოტოპები. ჰელიუმის ბირთვების სინთეზი ამ მომენტში ჩერდება ტ= 3 წთ. მხოლოდ ასობით ათასი წლის შემდეგ ბირთვები ერწყმის ელექტრონებს წყალბადისა და ჰელიუმის ატომების წარმოქმნით და ამ მომენტიდან ნივთიერება წყვეტს ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებასთან. "რელიქტური" გამოსხივება წარმოიშვა ზუსტად ამ პერიოდში. როდესაც სამყაროს ზომა დაახლოებით 100-ჯერ უფრო მცირე იყო, ვიდრე დღევანდელ ეპოქაში, გაზის გროვა წარმოიქმნა წყალბადისა და ჰელიუმის გაზის არაერთგვაროვნებისგან, რამაც დაქუცმაცდა და გამოიწვია ვარსკვლავებისა და გალაქტიკების გაჩენა.

სამყაროს, როგორც კოსმოლოგიის ობიექტის ექსკლუზიურობის საკითხი ღია რჩება. ფართოდ გავრცელებულ თვალსაზრისთან ერთად, რომ მთელი სამყარო ჩვენი მეტაგალაქტიკაა, არსებობს საპირისპირო მოსაზრება, რომ სამყარო შეიძლება შედგებოდეს მრავალი მეტაგალაქტიკისგან, ხოლო სამყაროს უნიკალურობის იდეა ისტორიულად ფარდობითია, განისაზღვრება დონის მიხედვით. მეცნიერებისა და პრაქტიკის.

ისტორიულად, იდეები სამყაროს შესახებ ყოველთვის ვითარდებოდა სამყაროს გონებრივი მოდელების ფარგლებში, დაწყებული უძველესი მითებით. თითქმის ნებისმიერი ერის მითოლოგიაში მნიშვნელოვანი ადგილი უჭირავს მითებს სამყაროს შესახებ - მისი წარმოშობა, არსი, სტრუქტურა, ურთიერთობები და დასასრულის შესაძლო მიზეზები. უძველეს მითებში სამყარო (სამყარო) არ არის მარადიული, ის შეიქმნა უმაღლესი ძალების მიერ რაიმე ფუნდამენტური პრინციპიდან (ნივთიერებიდან), როგორც წესი, წყლისგან ან ქაოსისგან. დრო ძველ კოსმოგონიურ იდეებში ყველაზე ხშირად ციკლურია, ე.ი. სამყაროს დაბადების, არსებობისა და სიკვდილის მოვლენები მიჰყვება ერთმანეთს წრეში, როგორც ბუნებაში არსებული ყველა ობიექტი. სამყარო არის ერთი მთლიანობა, მისი ყველა ელემენტი ურთიერთდაკავშირებულია, ამ კავშირების სიღრმე იცვლება შესაძლო ურთიერთ გარდაქმნებამდე, მოვლენები ერთმანეთს მიჰყვება, ცვლის ერთმანეთს (ზამთარი და ზაფხული, დღე და ღამე). ეს მსოფლიო წესრიგი ეწინააღმდეგება ქაოსს. სამყაროს სივრცე შეზღუდულია. უმაღლესი ძალები (ზოგჯერ ღმერთები) მოქმედებენ როგორც სამყაროს შემქმნელები ან როგორც მსოფლიო წესრიგის მცველები. სამყაროს სტრუქტურა მითებში მრავალშრიანია: გამოვლენილ (შუა) სამყაროსთან ერთად არის ზედა და ქვედა სამყარო, სამყაროს ღერძი (ხშირად მსოფლიო ხის ან მთის სახით), ცენტრი. სამყარო - განსაკუთრებული წმინდა თვისებებით დაჯილდოებული ადგილი, არსებობს კავშირი სამყაროს ცალკეულ ფენებს შორის. სამყაროს არსებობა ჩაფიქრებულია რეგრესული გზით - „ოქროს ხანიდან“ დაცემამდე და სიკვდილამდე. უძველეს მითებში ადამიანი შეიძლება იყოს მთელი კოსმოსის ანალოგი (მთელი სამყარო იქმნება გიგანტური არსებიდან, რომელიც გიგანტური ადამიანის მსგავსია), რაც აძლიერებს კავშირს ადამიანსა და სამყაროს შორის. ძველ მოდელებში ადამიანი არასოდეს იკავებს ცენტრში. VI-V საუკუნეებში. ძვ.წ. სამყაროს პირველი ბუნებრივი ფილოსოფიური მოდელები შეიქმნა, ყველაზე მეტად განვითარებული ძველ საბერძნეთში. ამ მოდელებში საბოლოო კონცეფცია არის კოსმოსი, როგორც ერთიანი მთლიანობა, ლამაზი და კანონთანმიმდევრული. კითხვას, თუ როგორ ჩამოყალიბდა სამყარო, ავსებს კითხვას, რისგან არის შექმნილი სამყარო და როგორ იცვლება იგი. პასუხები აღარ არის ფორმულირებული ფიგურალურად, არამედ აბსტრაქტული, ფილოსოფიური ენით. მოდელებში დრო ყველაზე ხშირად ჯერ კიდევ ციკლურია, მაგრამ სივრცე სასრულია. ნივთიერება მოქმედებს როგორც ცალკეული ელემენტები (წყალი, ჰაერი, ცეცხლი - მილეზიურ სკოლაში და ჰერაკლიტუსში), ელემენტების ნაზავი და ერთიანი, განუყოფელი, უმოძრაო კოსმოსი (ელეატიკებს შორის), ონტოლოგიზებული რიცხვი (პითაგორაელებს შორის), განუყოფელი. სტრუქტურული ერთეულები – ატომები, რომლებიც უზრუნველყოფენ სამყაროს ერთიანობას – დემოკრიტეში. ეს არის დემოკრიტეს სამყაროს მოდელი, რომელიც უსასრულოა სივრცეში. ბუნებრივმა ფილოსოფოსებმა განსაზღვრეს კოსმოსური ობიექტების - ვარსკვლავებისა და პლანეტების სტატუსი, მათ შორის განსხვავებები, მათი როლი და შედარებითი პოზიცია სამყაროში. უმეტეს მოდელებში მოძრაობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. კოსმოსი აგებულია ერთი კანონის მიხედვით - ლოგოსი და ადამიანიც ექვემდებარება იმავე კანონს - მიკროკოსმოსს, კოსმოსის შემცირებულ ასლს. პითაგორას შეხედულებების განვითარება, რომელმაც კოსმოსის გეომეტრიზირება მოახდინა და პირველად ნათლად წარმოაჩინა ის სფეროს სახით, რომელიც ბრუნავს ცენტრალური ცეცხლის ირგვლივ და გარშემორტყმული, პლატონის შემდგომ დიალოგებში განხორციელდა. მრავალი საუკუნის განმავლობაში არისტოტელეს მოდელი, რომელიც მათემატიკურად ამუშავებდა პტოლემეოსს, ითვლებოდა ანტიკურობის ლოგიკურ მწვერვალად კოსმოსის შესახებ. გარკვეულწილად გამარტივებული ფორმით, ეკლესიის ავტორიტეტით მხარდაჭერილი ეს მოდელი დაახლოებით 2 ათასი წელი გაგრძელდა. არისტოტელეს აზრით, სამყარო: o არის ყოვლისმომცველი მთლიანობა, რომელიც შედგება ყველა აღქმული სხეულის მთლიანობისაგან; o ერთადერთი ნატურით; o არის სივრცულად სასრული, შემოიფარგლება უკიდურესი ციური სფეროთი, მის უკან „არ არის არც სიცარიელე და არც სივრცე“; o მარადიული, უსასრულო და დროში დაუსრულებელი. ამავდროულად, დედამიწა უმოძრაოა და მდებარეობს სამყაროს ცენტრში, მიწიერი და ზეციური (ზემთვარის) აბსოლუტურად საპირისპიროა მათი ფიზიკური და ქიმიური შემადგენლობით და მოძრაობის ბუნებით. მე-15-მე-16 საუკუნეებში, რენესანსის დროს, ხელახლა გაჩნდა სამყაროს ბუნებრივი ფილოსოფიური მოდელები. მათთვის დამახასიათებელია, ერთი მხრივ, დაბრუნება სიგანისა და ანტიკურობის ფილოსოფიურ შეხედულებებთან, ხოლო მეორე მხრივ, მკაცრი ლოგიკითა და მათემატიკით, რომელიც მემკვიდრეობით მიიღო შუა საუკუნეებიდან. თეორიული კვლევის შედეგად ნიკოლაი კუზანსკი, ნ. კოპერნიკი, გ. ბრუნო გვთავაზობენ სამყაროს მოდელებს უსასრულო სივრცით, შეუქცევადი წრფივი დროით, ჰელიოცენტრული მზის სისტემით და მის მსგავსი მრავალი სამყაროთი. გ.გალილეო, აგრძელებდა ამ ტრადიციას, გამოიკვლია მოძრაობის კანონები - ინერციის თვისება და იყო პირველი, ვინც შეგნებულად გამოიყენა გონებრივი მოდელები (კონსტრუქტები, რომლებიც მოგვიანებით გახდა თეორიული ფიზიკის საფუძველი), მათემატიკური ენა, რომელიც მას უნივერსალურ ენად თვლიდა. სამყარო, ემპირიული მეთოდებისა და თეორიული ჰიპოთეზის ერთობლიობა, რომ გამოცდილებამ უნდა დაადასტუროს ან უარყოს, და ბოლოს, ასტრონომიული დაკვირვებები ტელესკოპის გამოყენებით, რამაც მნიშვნელოვნად გააფართოვა მეცნიერების შესაძლებლობები. გ.გალილეომ, რ.დეკარტმა, ი.კეპლერმა ჩაუყარეს საფუძველი მსოფლიოს შესახებ თანამედროვე ფიზიკურ და კოსმოგონიურ იდეებს, როგორც მათ საფუძველზე, ასევე ნიუტონის მიერ მე-17 საუკუნის ბოლოს აღმოჩენილი მექანიკის კანონების საფუძველზე. ჩამოყალიბდა სამყაროს პირველი სამეცნიერო კოსმოლოგიური მოდელი, რომელსაც კლასიკური ნიუტონის მოდელი ეწოდა. ამ მოდელის მიხედვით, სამყარო: O არის სტატიკური (სტაციონარული), ე.ი. საშუალოდ მუდმივი დროთა განმავლობაში; O არის ერთგვაროვანი - მისი ყველა წერტილი ტოლია; O არის იზოტროპული - ყველა მიმართულება თანაბარია; o არის მარადიული და სივრცით უსასრულო, ხოლო სივრცე და დრო აბსოლუტური - ისინი არ არიან დამოკიდებულნი ერთმანეთზე და მოძრავ მასებზე; O-ს აქვს არანულოვანი მატერიის სიმკვრივე; O-ს აქვს სტრუქტურა, რომელიც სრულიად გასაგებია ფიზიკური ცოდნის არსებული სისტემის ენაზე, რაც ნიშნავს მექანიკის კანონების უსასრულო ექსტრაპოლაციას, უნივერსალური მიზიდულობის კანონს, რომელიც არის ყველა კოსმოსური სხეულის მოძრაობის ძირითადი კანონები. გარდა ამისა, შორ მანძილზე მოქმედების პრინციპი გამოიყენება სამყაროში, ე.ი. მყისიერი სიგნალის გავრცელება; სამყაროს ერთიანობას უზრუნველყოფს ერთი სტრუქტურა - მატერიის ატომური სტრუქტურა. ამ მოდელის ემპირიულ საფუძველს წარმოადგენდა ასტრონომიული დაკვირვებებიდან მიღებული ყველა მონაცემი, რომელიც გამოყენებული იყო მათ დასამუშავებლად. ეს კონსტრუქცია ეფუძნებოდა ახალი ეპოქის რაციონალისტური ფილოსოფიის დეტერმინიზმს და მატერიალიზმს. მიუხედავად წარმოშობილი წინააღმდეგობებისა (ფოტომეტრიული და გრავიტაციული პარადოქსები - მოდელის უსასრულობამდე ექსტრაპოლაციის შედეგები), იდეოლოგიურმა მიმზიდველობამ და ლოგიკურმა თანმიმდევრულობამ, ისევე როგორც ევრისტიკულმა პოტენციალმა, ნიუტონის მოდელი კოსმოლოგებისთვის ერთადერთ მისაღებად აქცია XX საუკუნემდე. სამყაროს შესახებ შეხედულებების გადახედვის აუცილებლობა გამოიწვია მე-19 და მე-20 საუკუნეებში გაკეთებულმა მრავალრიცხოვანმა აღმოჩენებმა: მსუბუქი წნევის არსებობა, ატომის გაყოფა, მასის დეფექტი, ატომის სტრუქტურის მოდელი, არაპლექტური. რიმანისა და ლობაჩევსკის გეომეტრიები, მაგრამ მხოლოდ ფარდობითობის თეორიის მოსვლასთან ერთად გახდა ახალი კვანტური რელატივისტური თეორია სამყაროს შესაძლებელი მოდელი. ა. აინშტაინის ფარდობითობის სპეციალური (STR, 1905) და ზოგადი (GTR, 1916) თეორიების განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ სივრცე და დრო ურთიერთდაკავშირებულია ერთ მეტრად და დამოკიდებულია მოძრავ მატერიაზე: სიჩქარესთან მიახლოებული სიჩქარით. სინათლის, სივრცე შეკუმშულია, დრო იჭიმება და კომპაქტური ძლიერი მასების სიახლოვეს სივრცე-დრო მრუდია, რითაც სამყაროს მოდელი გეომეტრიზებულია. იყო მცდელობებიც კი წარმოედგინათ მთელი სამყარო, როგორც მრუდი სივრცე-დრო, რომლის კვანძები და დეფექტები ინტერპრეტირებული იყო, როგორც მასები. აინშტაინმა, სამყაროს განტოლებების ამოხსნით, მიიღო მოდელი, რომელიც შეზღუდული იყო სივრცეში და სტაციონარული. მაგრამ სტაციონარობის შესანარჩუნებლად მას სჭირდებოდა ხსნარში დამატებითი ლამბდა ტერმინის შემოტანა, რომელიც ემპირიულად არაფრით არ იყო მხარდაჭერილი და მისი მოქმედებით ექვივალენტური იყო გრავიტაციის საწინააღმდეგო ველის კოსმოლოგიურ დისტანციებზე. თუმცა 1922-1924 წწ. ᲐᲐ. ფრიდმანმა შემოგვთავაზა ამ განტოლებების სხვა გამოსავალი, საიდანაც შესაძლებელი იყო სამყაროს სამი განსხვავებული მოდელის მიღება მატერიის სიმკვრივის მიხედვით, მაგრამ სამივე მოდელი იყო არასტაციონარული (ევოლუციური) - მოდელი გაფართოებით, რასაც მოჰყვება შეკუმშვა, რხევადი მოდელი და მოდელი უსასრულო გაფართოებით. იმ დროს, სამყაროს სტაციონარობის უარყოფა მართლაც რევოლუციური ნაბიჯი იყო და მეცნიერებმა დიდი სირთულეებით მიიღეს, რადგან, როგორც ჩანს, ეს ეწინააღმდეგებოდა ბუნების შესახებ ყველა დამკვიდრებულ სამეცნიერო და ფილოსოფიურ შეხედულებას, რაც აუცილებლად მიგვიყვანდა კრეაციონიზმამდე. სამყაროს არასტაციონარული ბუნების პირველი ექსპერიმენტული დადასტურება მიიღეს 1929 წელს - ჰაბლმა აღმოაჩინა წითელი ცვლა შორეული გალაქტიკების სპექტრებში, რაც დოპლერის ეფექტის მიხედვით მიუთითებდა სამყაროს გაფართოებაზე (ყველა კოსმოლოგმა არ გაიზიარა ეს ინტერპრეტაცია ამ დროს). 1932-1933 წლებში ბელგიელმა თეორეტიკოსმა J. Lemaitre-მა შემოგვთავაზა სამყაროს მოდელი "ცხელი დასაწყისით", ე.წ. "დიდი აფეთქება". მაგრამ ჯერ კიდევ 1940-იან და 1950-იან წლებში. შემოთავაზებული იქნა ალტერნატიული მოდელები (ნაწილაკების დაბადებიდან c-ველიდან, ვაკუუმიდან), რომლებიც ინარჩუნებდნენ სამყაროს სტაციონარულ ბუნებას. 1964 წელს ამერიკელმა მეცნიერებმა - ასტროფიზიკოსმა ა. პენზიასმა და რადიოასტრონომმა კ. უილსონმა აღმოაჩინეს ერთგვაროვანი იზოტროპული რელიქტური გამოსხივება, რაც აშკარად მიუთითებს სამყაროს "ცხელ საწყისზე". ეს მოდელი გახდა დომინანტი და მიღებული იქნა კოსმოლოგების უმეტესობის მიერ. თუმცა, სწორედ ამ „დასაწყისმა“ წერტილმა, სინგულარობის წერტილმა, წარმოშვა მრავალი პრობლემა და კამათი, როგორც „დიდი აფეთქების“ მექანიზმის შესახებ, ასევე იმის გამო, რომ სისტემის (სამყაროს) ქცევა მის მახლობლად შეუძლებელია აღწერილი იყოს შიგნით. ცნობილი სამეცნიერო თეორიების ჩარჩოს (უსასრულოდ მაღალი ტემპერატურა და სიმკვრივე უნდა შერწყმულიყო უსასრულოდ მცირე ზომებთან). მე-20 საუკუნეში სამყაროს მრავალი მოდელი წამოაყენეს - მათგან, რომლებმაც უარყვეს ფარდობითობის თეორია, როგორც საფუძველი, მათ, რომლებმაც შეცვალეს ძირითადი მოდელის გარკვეული ფაქტორი, მაგალითად, "სამყაროს ფიჭური სტრუქტურა" ან სიმების თეორია. ასე რომ, სინგულარობასთან დაკავშირებული წინააღმდეგობების მოსაშორებლად, 1980-1982 წწ. ამერიკელმა ასტრონომმა პ. სტეინჰარტმა და საბჭოთა ასტროფიზიკოსმა ა. ლინდემ შემოგვთავაზეს გაფართოებული სამყაროს მოდელის მოდიფიკაცია - მოდელი ინფლაციური ფაზის მქონე მოდელი („გაბერილი სამყარო“ მოდელი), რომელშიც „დიდი აფეთქების“ შემდეგ პირველმა მომენტებმა მიიღო ახალი ინტერპრეტაცია. ეს მოდელი შემდგომშიც გაგრძელდა დახვეწა, მან ამოიღო მთელი რიგი მნიშვნელოვანი პრობლემები და წინააღმდეგობები კოსმოლოგიაში. კვლევა დღეს არ ჩერდება: იაპონელი მეცნიერების ჯგუფის მიერ წამოყენებული ჰიპოთეზა პირველადი მაგნიტური ველების წარმოშობის შესახებ კარგად ემთხვევა ზემოთ აღწერილ მოდელს და გვაძლევს იმედი ვიქონიოთ, რომ მივიღოთ ახალი ცოდნა არსებობის ადრეული ეტაპების შესახებ. სამყარო. როგორც შესწავლის ობიექტი, სამყარო ძალიან რთულია დედუქციურად შესასწავლად. თუმცა, ეს მეთოდები მოითხოვს ყველა პროცედურის მკაცრ დაცვას (პრობლემის ფორმულირებადან, პარამეტრების შერჩევით, მოდელსა და ორიგინალს შორის მსგავსების ხარისხით, მიღებული შედეგების ინტერპრეტაციამდე) და მაშინაც კი, თუ ყველა მოთხოვნა იდეალურად შესრულდება, კვლევის შედეგები იყოს ფუნდამენტურად ალბათური ხასიათის. ცოდნის მათემატიზაცია, რომელიც მნიშვნელოვნად აძლიერებს მრავალი მეთოდის ევრისტიკულ შესაძლებლობებს, მე-20 საუკუნის მეცნიერების ზოგადი ტენდენციაა. გამონაკლისი არც კოსმოლოგია იყო: წარმოიშვა გონებრივი მოდელირების ტიპი - მათემატიკური მოდელირება, მათემატიკური ჰიპოთეზის მეთოდი. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ჯერ განტოლებები წყდება, შემდეგ კი მიღებული ამონახსნების ფიზიკური ინტერპრეტაცია ხდება. წარსულის მეცნიერებისთვის დამახასიათებელ ამ პროცედურას უზარმაზარი ევრისტიკული პოტენციალი აქვს. სწორედ ამ მეთოდმა უბიძგა ფრიდმანს შექმნას გაფართოებული სამყაროს მოდელი, სწორედ ამ გზით იქნა აღმოჩენილი პოზიტრონი და მე-20 საუკუნის ბოლოს მეცნიერებაში კიდევ ბევრი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა; კომპიუტერული მოდელები, მათ შორის ისეთებიც, რომლებიც გამოიყენება სამყაროს მოდელირებისთვის, წარმოიშვა კომპიუტერული ტექნოლოგიების განვითარების შედეგად. მათზე დაყრდნობით გაუმჯობესდა ინფლაციური ფაზის მქონე სამყაროს მოდელები; 21-ე საუკუნის დასაწყისში. დამუშავდა კოსმოსური ზონდიდან მიღებული დიდი რაოდენობით ინფორმაცია და შეიქმნა სამყაროს განვითარების მოდელი „ბნელი მატერიისა“ და „ბნელი ენერგიის“ გათვალისწინებით. დროთა განმავლობაში შეიცვალა მრავალი ფუნდამენტური კონცეფციის ინტერპრეტაცია. ფიზიკური ვაკუუმი აღარ არის გაგებული, როგორც სიცარიელე, არა როგორც ეთერი, არამედ როგორც რთული მდგომარეობა მატერიისა და ენერგიის პოტენციური (ვირტუალური) შინაარსით. ამავდროულად, გაირკვა, რომ თანამედროვე მეცნიერებისთვის ცნობილი კოსმოსური სხეულები და ველები შეადგენენ სამყაროს მასის უმნიშვნელო პროცენტს და მასის უმეტესი ნაწილი შეიცავს "ბნელ მატერიასა" და "ბნელ ენერგიას", რომლებიც ირიბად ავლენენ საკუთარ თავს. . ბოლო წლების კვლევებმა აჩვენა, რომ ამ ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი მოქმედებს სამყაროს გაფართოებაზე, გაჭიმვაზე და განადგურებაზე, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გაფართოების ფიქსირებული აჩქარება).