«физика ва астрономия тарихи» ЎҚув фани бўйича таълим технологияси

Визуал материаллар
1-илова


Ўқув материаллари


Замонавий космология хусусиятлари


Коинот умуман олганда қадимий тарихга эга бўлган алоҳидаги астрономик фан-космологиянинг предмети бўлади. Унинг келиб чиқиши антик даврга бориб тақалади. Космология узоқ вақтдан бери нафакат билиш предмети, балки эътиқод масаласи бўлгани ҳолда диний дунеқарашнинг таъсириджа бўлган. Ҳаттоки космология предметининг диний талқинида жиддий ўзгариш ясаган И.Кант ҳам ғайри табиий омил -Материя ижодкорининг фаоллиги ҳақидаги тасаввурдан тўлиқ қутула олмаган. XX асрда вазият тубдан ўзгарди: табиат ва Коинотнинг эволюциясини бир бутунлик сифатида тушунишда анчагина тараққиётга эришилган.
Ҳозирги кунда космологик муаммолар - эътиқод масаласи эмас, илмий билиш предметидир. Улар илмий тушунчалар, тасаввурлар, назариялар ёрдамида, шунингдек асбоблар ва қурилмалар ёрдамида ҳал этилади, чунки булар Коинотнинг тузилиши қандайлигини ва унинг қандай таркиб топганлигини тушунишга ёрдам беради. Албатта, ушбу муаммоларни тушуниш ўз охирига ҳали етмаган, сўзсиз, келажакда ҳозирги дунё тузилиш манзарасидаги ҳозир қабул қилинган фикрларда янги буюк ўзгаришларга олиб келади. Шунга қарамай, бу ерда биз диний эътиқод ва фикрларга эмас, айнан илм-фан, оқилона билишга дуч келишимизни таъкидлаш лозим.
Замонавий космология - бу Кошютнинг астрономик кузатишлар билан қамраб олинган кисмининг кузатиш маълумотларига ҳам, унга оид назарий хулосаларга ҳам асосланган умуман Коинот тўгрисидаги табиий-илмий (астрономия, физика, кимё ва бошкалар) ва фалсафий билимларнинг мураккаб, мажмуии ва тез ривожланувчи тизимидир. Космологиянинг назарий-методологик пойдеворини замонавий физик назариялар, шунингдек фалсафий тамойиллар ва тасаввурлар ташкил этади. Космолгия ва физиканинг тубдан боғланиши шунга асосланадики, космологлар замонавий Коинотда Коинот юзага келган пайтидаги содир бўлган жараёнларнинг «изларини» кидирмокда. Бундай «излар» энг аввало қуйидагилардир: физик дунёнинг фундаментал ҳусусиятлари - учта фазо ўлчами ҳамда битта вақт ўлчами; тўртта фундаментал ўзаро таъсир турлари; зарраларнинг антизарралар устидан устуворлиги ва бошкалар. Асосан галактикадан ташқари астрономия тақдим этган эмпирик маълумотлар шундан далолат берадики, биз ривожланаётган, кенгаяётган, ностационар Коинотда яшаймиз.
Коинотни умумий шаклида ягона яхлит динамик объект сифатида кўриб чикиш тўгримикан? Замонавий космология асосан шу саволга ижобий жавоб кайтариш керак, деган фикрдан келиб чиқади. Бошқача айтганда, Коинот умумий шаклида унинг айрим таркибий кисмларининг ўзгаришлари, ҳаракатини бошқарувчи табиий конунларга бўйсунади, деб тахмин этилмоқда. Бунда космологик жараёнларда гравитация белгилаб берувчи ролни ўйнайди.
Релятивистик космология тушунчаси. Айнан бир-бирига тортилиш кучи ката масофаларда массаларнинг ўзаро таъсирини, демакки, Коинот кўламидаги космик материянинг динамикасини белгилаб бериши туфайли космологиянинг назарий ўзаги сифатида бир-бирига тортилиш кучи назарияси, замонавий космологиянинг назарий ўзаги эса бир-бирига тортилиш кучининг релятивистик назарияси бўлади. Шунинг учун замонавий космологяи релятивистик деб айтилади.
Ньютон физикаси фазо ва вактни физикавий жараёнлар амалга ошадиган «арена» каби кўриб чикади; у фазо ва вақтни узвий боғлаб чиқмайди. Умумий нисбийлик назариясига кўра материянинг таксимланиши ва ҳаракати фазо-вактнинг геометрик хусусиятларини ўзгартиради ва айни пайтда ўзи ҳам уларга боғлиқ бўлади; гравитация майдони фазо-вақтнинг эгриланишига олиб келади (фазо-вақтнинг эгриланиши қанчалик кучли бўлса, гравитация майдони шунчалик кучли бўлади).
Релятивистик космология моделини биринчи бўлиб А. Эйнштейн барпо этмоқчи бўлди. Коинот стационарлиги тўғрисидаги классик астрономиянинг методологик белгиланишига кўра у Коинотнинг вақт ичидаги ўзгармас яхлитлик сифатида хусусиятларининг ўзгармаслиги фикридан келиб чиққан. Эйнштейн ҳатто умумий нисбийлик назариясини пту талабга жавоб берадиган қилиб ўзгартириб, юлдузларнинг бир-бирига тортилишини мувозанатга солиши лозим бўлган қўшимча космик бир-биридан итариш кучини киритган.
Эйнштейн Коиноти фазода тугайдиган; у тугайдиган ўлчамларга эга, лекин чегараларга эга эмас! Бу моделда унда бир текисда тақсимланган галактикалар билан биргаликдаги Коинотнинг фазовий ҳажми тугайдиган; лекин ушбу фазонинг чегараси йўқ. У чексиз ҳамма ёққа таралмайди, лекин ўз-ўзига келиб тақалади. Сферанинг сирти устидаги каби, унда «дунё атрофи бўйлаб» саёҳатларни амалга ошириш мумкин: бундай Коинотда яшовчи, масалан, бирор йўналишда (ёруғлик ёки радио) сигналини юбориб, вакт ўтиши билан ушбу сигнал унга бутун Коинотни айланиб чиқиб, қарама-қарши томонидан қайтиб келганлигини кўриши мумкин бўлар эди.
Замонавий физика ва астрономиянинг бошқа кўпгина абстракт тушунчалари сифатида ёпиқ, тугайдиган, лекин чекланмаган Коинотнинг ғоясини кўргазмали образларда ифодалаш кийин. Шунинг учун кўпинча тугайдиган Коинотдан ташқарида нима борлигини сўрашади. Гап шундаки, уч ўлчамли мавжудотлар учун, яъни бизнинг оламимизнинг фазо-вақт метрикасида ушбу саволнинг маъноси бўлмайди. Худи шундай тартибда доимо сферик сиртда яшашга мажбур бўлган ясси мавжудотлар учун ҳам сферанинг сиртидан ташқарида нима бор, деган саволнинг ҳам маъноси бўлмайди. Бундай Коинотда «ташқари» деган тушунчанинг ўзи бўлмайди. Ахир «ташқарида» ва «ичида» деган бўлинишнинг ўзи маълум чегарани назарда тутади, бундай чегара аслида йўк, ва ундаги ҳар бир нуқта бошқа ҳар қандай нуқтага эквивалент бўлади - бу ерда на чети, на маркази бўлмайди.
Ностационар релятивистик космология. Россиялик машҳур математик ва назарий физик олим А.А. Фридман Эйнштейн таклиф этган космологик моделни танқид қилиб чиқди. Айнан А.А. Фридман ўз ишини 1922 йилда нашр этиб, илк бора умумий нисбийлик назариясидан ҳақиқий инқилобий аҳамиятга эга бўлган космологик хулосаларни яссади: у ностационар релятивистик космологиянинг асосларини барпо этди.
Фридман Эйнштейннинг назарий модели фақат бир жинсли ва изотроп моделлар учун гравитация тенгламалариинг хусусий ечими эканлигини кўрсатди, умумий ҳолида эса ечимлар вақтга боғлиқ бўлади. Бундан ташқари, улар бир маъноли бўлмайди ва Коинотнинг шакли, унинг тугайдиган бўлиши ёки чексизлиги ҳақидаги саволга жавоб бера олмайди. Бунга тескари постулатдан келиб чиқиб (олам фазосининг эгриланиш радиусининг вақтда эҳтимолий ўзгариши тўгрисида) Фридмане Эйнштейн «олам тенгламаларининг» ностационар ечимларини топди.
Фридманнинг ечимларини анча ишончсизлик билан кутиб олган Эйнштейн кейинчалик еш физик олимнинг ҳақлигига ишонч ҳосил қилиб, унинг танқилига рози бўлди. Бир жинслилик ва изотропия постулатларига асосланган Эйнштейн тенгламаларининг ностационар ечимлари Фридманнинг космологик моделлари деб аталади.
А.А. Фрилман шуни кўрсатдики, Коинот учун умумий нисбийлик назарияси тенгламаларининг ечимлари Коинотнинг учта эҳтимолий моделини барпо этишга имкон беради. Улардан иккитасида фазо эгриланишининг радиуси бир текисда ортади ва Коинот чексиз кенгайиб боради (бир моделда - нуқтадан; иккинчисида - қандайдир чекланган бир ҳажмдан бошлаб). Учинчи модел даврий тарзда ўзгарадиган эгриланиш радиуси бўлган кенгайиб-кичиклашиб турувчи Коинот манзарасини чизиб берган. Моделларни танлаш Коинотда модданинг ўртача зичлигига боғлиқ бўлади.
Фридманнинг Коинот моделлари тез орада узоқ галактикаларнинг ҳаракатларини бевосита кузатишда ниҳоятда аниқ тасдигига эга бўлди -«қизил силжиш» таъсири орқали, у бир-биридан етарли даражада узоқ бўлган барча галактикаларнинг ўзаро бир-биридан узоқланиш боришидан далолат беради. Шундай килиб, ҳозирги пайтда Коинотнинг кенгайиши кузатилмокда. Унинг кейинги ривожланишининг тури Коинотдаги модданинг ўртача зичлигига ва унинг критик зичлик бўлган р=ЗН /8яО зичликка нисбатига боғлиқ бўлади. Агар ўртача зичлик критик зичликдан каттарок бўлиб чиқса, Коинотнинг кенгайиши бир қанча вақтдан кейин тўхтайди ва кичиклашиш билан алмашади, агар ўртача зичлик критик зичликдан кам бўлса, кенгайиш чекланмаган вақт узоқ давом этади.