როგორ შეიძლება სამყაროს დიამეტრი მის ასაკს აჭარბებდეს?

სამყაროს ზომა

 სინათლის სიჩქარე ჩვენი სამყაროს  უმნიშვნელოვანესი, ფუნდამენტური  მახასიათებელია: სინათლის სიჩქარით გაიზომება მანძილები, ხორციელდება საპლანეტათშორისო კომუნიკაცია და უამრავი მათემატიკური გამოთვლა. ვაკუუმში სინათლე 300 ათასი კმ/წმ სიჩქარით მოძრაობს (უფრო ზუსტად – 299,792 კმ/წმ სიჩქარით) – ეს სტატიკური, უცვლელი სიდიდეა, რასაც მთელი გამოთვლითი ფიზიკა ეფუძნება. ეს  მუდმივა შემდეგნაირად განისაზღვრება: „სამყაროში არაფერი მოძრაობს სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად” (futurism.com).

 აქ კი დაბნეულობა იჩენს თავს – სამყაროს ასაკი, გამოთვლების მიხედვით, 13,8 მილიარდი წელია, ხოლო მისი ზომა, იმავე გამოთვლებზე დაყრდნობით – 93 მილიარდ სინათლის წელს აჭარბებს! (აქვე აღვნიშნოთ, რომ სინათლის წელი არის მ ა ნ ძ ი ლ ი, რომელსაც სინათლე ერთი წლის განმავლობაში გაივლის და არა დ რ ო, როგორც ეს ხშირად ჰგონიათ); და ეს მხოლოდ და მხოლოდ ხ ი ლ უ ლ ი  ს ა მ ყ ა რ ო ს  ზომებია; რასაც ვერ ვხედავთ, უსასრულობამდე დიდი შეიძლება იყოს (სურ. 1).

 მაშინ, როგორ მოხდა, რომ 13,8 მილიარდი წლის სამყარო 93 მილიარდ სინათლის წელზე უფრო დიდია, თუ სამყაროში სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად არაფერს შეუძლია მოძრაობა?

რას წარმოადგენს წ ი თ ე ლ ი   წ ა ნ ა ც ვ ლ ე ბ ა

 სამყაროს ასაკისა და სიდიდის ასახსნელად, სინათლის თვისებებს უნდა ვიცნობდეთ.

 უეჭველია, რომ პატივცემული ისააკ ნიუტონი საოცარი ჭკუა–გონების პატრონი იყო: მისი “შემოქმედებაა” კალკულუსი – გამოთვლითი მათემატიკა, რომლის გარეშეც არ არსებობს სამეცნიერო პოსტულატები და მათი მტკიცებულება; ამასთან, ის პირველი მეცნიერი იყო, რომელიც სინათლის სტრუქტურის საიდუმლოს ჩასწვდა – რა მოხდება, თუ სინათლეს შემადგენლებად დავყოფთ?

 საინტერესოა, რომ შავი – ფერი კი არა, ფერის   ა რ ა რ ს ე ბ ო ბ ა ა; ამის საპირისპიროდ, მზიდან და სხვა ვარსკვლავებიდან მომავალი თეთრი სინათლე – ფერების კრებულია: პრიზმაში გავლისას მისი კომპონენტები ნათლად გამოჩნდება, რაც საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ ფერთა გამა, ტემპერატურა და ის ობიექტიც კი, რომლიდანაც სინათლე ვრცელდება(სურ. 2).

 სინათლის შესახებ ნიუტონის მიერ ჩატარებულმა ფუნდამენტურმა კვლევებმა ფიზიკაში ნამდვილი გადატრიალება მოახდინა და საფუძველი ჩაუყარა ისეთ უდიდეს  მეცნიერთა კვლევებს, როგორებიც იყვნენ: ნილს ბორი, მაქს პლანკი და ალბერტ აინშტაინი.

 ჩვენი მთავარი მიზნებიდან გამომდინარე, განსაკუთრებულ ყურადღებას მივაპყრობთ ქრისთიან დოპლერს – მეცნიერს, რომელმაც ე.წ. დ ო პ ლ ე რ ი ს  ე ფ ე ქ ტ ი  აღმოაჩინა. მისი კვლევები განმარტავს, თუ რატომ ჭარბობს ზოგიერთი კოსმოსური ობიექტიდან მომავალ ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებაში (სინათლეში) წითელი ფერის ტალღები, ხოლო ზოგიერთში ეს ეფექტი – ლურჯი ფერისკენ   წ ა ი ნ ა ც ვ ლ ე ბ ს (სურ. 3).

 მარტივად რომ ვთქვათ, თუ კოსმოსურ ობიექტსა და ჩვენს შორის მანძილი იზრდება – მისგან მომავალ სინათლეში შთანთქმის ხაზები წითელი, გრძელტალღოვანი უბნისკენ წაინაცვლებს, ხოლო ჩვენსკენ მომავალ ობიექტებში – ლურჯი, მოკლეტალღოვანი უბნისკენ. რატომ? იმიტომ რომ ობიექტებს შორის მანძილის მატებასთან ერთად  სინათლის ტალღები გ ა ი წ ე ლ ე ბ ა  ანუ – დაგრძელდება; ხოლო მოახლოებად ობიექტებში კი – მ ო კ ლ დ ე ბ ა. გავიხსენოთ ტერმინები: “გრძელტალღოვანი წითელი სინათლე” და “მოკლეტალღოვანი ლურჯი სინათლე”.

 დ ო პ ლ ე რ ი ს  ე ფ ე ქ ტ ი იოლი გასაგებია სასწრაფო ან სახანძრო მანქანების ხმოვანი სიგნალის მაგალითზე: მოახლოებისა და დაშორებისას მისი ბგერები თითქოს – და, დროში გაიწელება.

აღმოჩნდა, რომ წ ი თ ე ლ ი  წ ა ნ ა ც ვ ლ ე ბ ა, ამა თუ იმ სიდიდით, ჩვენთვის ხილული ყველა გალაქტიკის სინათლის სპექტრში შეინიშნება. ასე რომ, დოპლერის ეფექტმა კიდევ ერთი საოცარი საიდუმლო გაგვიმხილა: სამყარო განუწყვეტლივ ფართოვდება!

 რა არის ს ა მ ყ ა რ ო ს  გ ა ფ ა რ თ ო ე ბ ა

 დოპლერის ეფექტი კიდევ უფრო მეტ სიურპრიზს გვთავაზობს: უშუალო გაზომვების მიხედვით, ჩვენგან სამჯერ უფრო მეტად დაშორებული ობიექტები, სამჯერ უფრო სწრაფად გვშორდება, ვიდრე მახლობელი გალაქტიკები: რაც უფრო შორეულია კოსმოსური ობიექტები – მით უფრო დიდია წითელი წანაცვლება, მაშასადამე, სამყაროს შორეულ წერტილებში ისინი იმდენად სწრაფად გვშორდება, რომ სინათლის გავრცელების მიღმა, ხილულიდან ჩვენთვის უხილავ სივრცეში გადაინაცვლებენ. თუმცა, როგორც აღვნიშნეთ, თუ სინათლის სიჩქარე ზ ღ ვ რ უ ლ ი ა, ამ ობიექტებს უსასრულოდ უნდა ვხედავდეთ, ხოლო სამყაროს ასაკი მისი მანძილების ტოლი უნდა იყოს. მაგრამ საქმე სულ სხვაგვარადაა.

 ასტროფიზიკაში არსებობს ტერმინი “ხ ი ლ უ ლ ი   ს ა მ ყ ა რ ო”. ეს კოსმოსის ის უბანია, რომელსაც ჩვენამდე მოღწეული სინათლის წყალობით ვხედავთ და, დღევანდელი მონაცემებით ის მოიცავს:

• 10 მილიონ გალაქტიკურ ზეგროვას;
• 25 მილიარდ გალაქტიკურ ჯგუფს;
• 350 მილიარდ დიდ გალაქტიკას;
• 7 ტრილიონ ჯუჯა გალაქტიკას;
• 30 მილიარდ ტრილიონ (3×10²²) ვარსკვლავს.

 ეს ყველაფერი 13,8 მილიარდი სინათლის წლის ზომაში რომ იყოს მოთავსებული, სამყაროში ამ მრავალრიცხოვან ობიექტებს შორის ასეთი წარმოუდგენელი მანძილებიც არ იქნებოდა, მაგრამ, როგორც ავღნიშნეთ, სამყაროს ზომები მისი ასაკის ტოლი არ არის. აქ კი სასარგებლო ახსნა–განმარტებას იძლევა მოვლენა, რომელსაც სამყაროს წარმოშობას უნდა ვუმადლოდეთ – დ ი დ ი  ა ფ ე თ ქ ე ბ ა.

 სიმართლე რომ ითქვას, “დიდი აფეთქება” – “დიდი გაფართოება” უფროა. თავისი წარმოქმნის წუთიდან სამყარო  ი ნ ფ ლ ა ც ი ა ს  განიცდის – ის გაურკვეველი მიმართულებით, თვით სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად ფართოვდება (სურ. 4). სწორედ ამიტომ, ასტროფიზიკაში ახალი ცნება შემოვიდა – “ბ ნ ე ლ ი  ე ნ ე რ გ ი ა”.

 აქ კი მივაგენით პასუხს ჩვენს კითხვაზე: “თუ სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად ვერაფერი მოძრაობს, სამყაროს მანძილები მის ასაკს რატომ არ ემთხვევა?”. დიახ, სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად მოძრაობა არ შეუძლია არცერთ ო ბ ი ე ქ ტ ს, თუმცა, ამ ობიექტების საკუთარი სიჩქარეები თვით სამყაროს გაფართოების სიჩქარეებს “ედება” (ერწყმის), და  დამკვირვებლის თვალთახედვით, სივრცე–დროის კონტინიუმში, სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად გადაადგილდება.

 კიდევ ერთხელ აღვნიშნავთ, რომ შორეული გალაქტიკები და სხვა ობიექტები კოსმოსურ სივრცეში სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად კი არ მოძრაობენ, არამედ, გაფართოებად სამყაროსთან ერთად გადაადგილდებიან.

 როგორც ვხედავთ, ზემოჩამოთვლილი მოვლენები არც ფარდობითობის თეორიას და არც ფიზიკის ფუნდამენტურ კანონებს ეწინააღმდეგებიან.

 საინტერესოა, რომ ჩვენდა უნებურად, სამყაროს გაფართოება საშუალებას გვაძლევს მისი შორეული მომავალი ვ ი ვ ა რ ა უ დ ო თ:  თუ ეს პროცესი არ შენელდა, თუ ის უსასრულოდ გაგრძელდა, მთელი ჩვენი ხ ი ლ უ ლ ი   ს ა მ ყ ა რ ო ს  ჰორიზონტი სულ უფრო შევიწროვდება და, ადრე თუ გვიან, ჩვენი გალაქტიკის მიღმა მდებარე ყველა ობიექტი შორეული კოსმოსის ბნელ სივრცეებში, გრძელტალღოვანი წითელი გამოსხივების “ფარდის” უკან გაუჩინარდება. თუმცა, იქნებ, პირიქით…(Observable_universe).

ავტორი: მარიკა ტარასაშვილი.