BakuTime.com – Kosmos – Müşahidə etdiyimiz hər şey yerli qalaktika klasterimizdən kənarda hamılıqla bizdən uzaqlaşır. Əgər kainat genişlənirsə, onda onun mərkəzi haradadır?
Kainatdakı geri çəkilmə sürətini və hər qalaktikanın məsafəsini ölçmək istəsəniz, hər şeyin mənşəyini tək bir nöqtəyə qədər izləyə və bəlkə də təəccüblü şəkildə bu nöqtənin bizə yönəlmədiyini anlaya bilərsiniz. Ancaq bu, milyonlarla işıq ili uzaqdakı o nöqtənin əhəmiyyətsiz olduğunu və onu kainatın əsl mərkəzi kimi düzgün hesab etməyin mənasız olduğunu söyləmir. Çünki bizim ümumiyyətlə Big Bang kosmologiyası olaraq bildiyimiz şey kosmosda tək bir nöqtədə baş vermədi, hər yerdə və dərhal çoxdan yarandı; yəni müəyyən bir müddət ərzində.
Kainatın homojenliyi: Bütün istiqamətlərdə birlik haqqında təəccüblü həqiqətlər
Hansı tərəfə baxmağımızdan və teleskoplarımızın və alətlərimizin nə qədər uzaqdan müşahidə və qeyd etməsindən asılı olmayaraq, böyük kosmik miqyasda kainat demək olar ki, hər tərəfdən eyni görünür. Qalaktikaların sayı, qalaktikaların növləri, onların içindəki ulduzların populyasiyaları, normal maddənin və qaranlıq maddənin sıxlığı, hətta gördüyümüz radiasiya temperaturları belə, hansı tərəfə baxmağımızdan asılı olmayaraq, istənilən istiqamətdə homojen və müstəqildir. Milyarlarla işıq ili miqyasında iki bölgə arasındakı orta fərq cəmi 0,003% və ya təxminən 30 mində bir hissədir.
Gördüyümüz ən böyük fərqlər baxışımızın istiqamətindən deyil, müşahidə etdiyimiz məsafədən asılıdır. Nə qədər uzağa baxsaq, bir o qədər də kainatın əvvəlki dövrlərinə baxmağa meylliyik və buna görə də uzaq obyektlərdən daha çox işığın daha uzun dalğa uzunluqlarına doğru daşındığını müşahidə edirik. Çoxları bu həqiqəti eşidəndə gözlərində belə bir görüntü yaranır: Biz işığın daha uzun dalğalarına doğru hərəkət etdikcə, uzaq cisimlər elə sürətlə hərəkət edir ki, sanki bizdən uzaqlaşırlar; buna görə də biz bütün istiqamətlərə baxırıq və soruşuruq: “Hansı nöqtədə bütün istiqamətlərdə bərabər olurlar?” Sual verəndə kainatın mərkəzini tapa bilərsiniz.
Yuxarıdakı məşqi izləyə bilərsiniz, lakin çatdığınız yer mütləq kainatın mərkəzi olmayacaq. Beləliklə, kainatın mərkəzi haqqında əsas biliklərimizdə nə baş verdi?
Doppler effekti və işığın dalğa uzunluğunun dəyişməsi
Hər hansı bir kütlə tərəfindən yayılan işıq müşahidəçinin mövqeyindən asılı olaraq uzanan işıqdır. Bu təsvirin spektrinin sol tərəfinə nisbətən işıq mənbəyi daha da uzaqlaşır və buna görə də işıq qırmızıya doğru meyl edir. Digər tərəfdən, təsvirin sağ tərəfindəki spektr işıq mənbəyinə yaxınlaşan daha qısa dalğa uzunluqlarını və ya daha yüksək tezlikləri göstərir.
Adətən cisimlər bizim istiqamətimizdə hərəkət etdikdə sıxılmış dalğa uzunluqları yayılır, yəni dalğaların zirvələri və çökəklikləri bir-birinə yaxındır. Eynilə, bir cisim sizdən uzaqlaşdıqca, onun dalğa uzunluqları tam olaraq azalan uzunluqlara malikdir. Biz tez-tez səslə bağlı bu təcrübəni yaşayırıq, yəni yanğınsöndürən maşınının və ya polis maşınının sireninin uzaqlaşdıqca tonunun dəyişdiyini müşahidə edirik. Bu, işıq üçün də keçərlidir və dalğa uzunluqlarının hərəkətə görə təsiri Doppler effekti adlanır və bu effekti kəşf edən alimin adını daşıyır.
Təbii ki, işığın dalğa boyu dəyişməsini uzun və ya qısa addımlar kimi şərh etmək mümkün deyil, əksinə bu dəyişiklik enerjinin azalması və ya artması deməkdir. İşıq üçün aşağıdakılara diqqət yetirməliyik:
- Daha uzun dalğa uzunluqları, aşağı tezliklər daha az enerji və daha qırmızı rəng deməkdir.
- Daha qısa dalğa uzunluqları, yüksək tezliklər daha çox enerji və daha mavi rəng deməkdir.
Kainatın təbiətinə görə ölçdüyümüz istənilən obyektdə tanış atomlar və ionlar mövcuddur. Bütün atomlar və ionlar müəyyən dalğa uzunluqlarında işığı udur və ya buraxa bilər; Müəyyən bir dalğa uzunluğunu müəyyən edə bilsək və bu xətlərin spektral xətlərindəki dəyişiklikləri ölçə bilsək, işığın qırmızı və ya mavi yerdəyişməsinin necə baş verdiyini anlaya bilərik.
Spektral sürüşmələr və kainatın genişlənməsi
Bəzi göy cisimləri müəyyən atomların, ionların və ya molekulların spektral təsirlərini udur və yayırlar. Bu təsirlər tez-tez mavi və ya qırmızı spektr oriyentasiyası ilə gəlir. Bu məlumatları məsafə ölçmələri ilə birləşdirdikdə kainatın genişlənməsi fikrini başa düşə bilərik.
Ən yaxın göy cisimlərində bir neçə yüzdən bir neçə min kilometrə qədər sürətə bərabər olan həm qırmızı, həm də maviyə keçid görürük. Süd Yolu kimi qalaktikalar ümumiyyətlə böyük qalaktika qrupları və ya qalaktika qrupları ilə əlaqəli olmayan daha aşağı sürətlərə malikdir; lakin daha böyük qalaktikalara yaxın qalaktikalar işıq sürətinin təxminən 1%-2%-i sürətə çata bilər.
Daha böyük məsafələrdə sürətdə vahidliyi müşahidə edirik. Əslində qalaktikaların sürətləri çox vaxt yüzlərlə kilometrdən minlərlə kilometrə qədər dəyişir; lakin bizdən uzaqlaşan hər bir qalaktika spektrdə daha qırmızıya doğru meyl göstərir.
Müşahidələr olduqca şəffafdır: Ümumiyyətlə, bizdən daha uzaqda olan bir kütlə orta hesabla daha çox qırmızı sürüşməyə meyllidir. Bəs bu vəziyyətin səbəbi kosmosda hərəkət edən kütlə ilə bağlıdır, yoxsa kosmik miqyasda genişlənmə nəticəsində baş verir?
Qalaktik işıq işıq saçdıqda, qəbul edən müşahidəçi işığın yayıldığı anla qarşılaşır.O, müxtəlif xassələrə və dalğa uzunluqlarına malik çoxlu işıqlara malikdir. Bu vəziyyət işıq mənbəyinin müşahidəçiyə nisbi hərəkəti ilə kosmik kainatın eyni vaxtda genişlənməsinin yaratdığı universal genişlənmə arasındakı monumental fikir fərqliliyindən faydalanır. Biz qalaktikadan uzaqlaşdıqca o, qırmızıya doğru hərəkət edir.
Birinci ssenari kosmosdakı cisimlərin hərəkətini nəzərə almaq baxımından sadə ola bilər; Lakin ikinci ssenari izah edir ki, Eynşteynin ümumi mütənasiblik nəzəriyyəsinə görə, kosmos inert fon deyil, zamanla təkamül edən strukturun bir hissəsidir. Müəyyən bir yerdə böyük bir kütlə onun ətrafındakı məkan-zamanın parçalanmasına səbəb olur və kosmosdakı hər bir pay sahibini parçalanma istiqamətində hərəkət etməyə məcbur edir. Orbital meyl zamanı göy işığının günəş ətrafında əyilməsi, Nutonun cəlbedici nəzəriyyələrinə zidd olan Eynşteynin proqnozlarına tam uyğun gələn ilk təcrübələrdən biri idi.
Kainatın genişlənməsi ümumi mütənasiblik prinsipinə mükəmməl uyğun gəlir.
Üstəlik, ümumi mütənasiblik nəzəriyyəsinə görə belə çıxır ki, maddə və enerji ilə dolu vahid inteqrasiya olunmuş kainat sabit və dəyişməz məkan-zaman quruluşuna malik ola bilməz. Beləliklə, bu kainatın bütün halları son dərəcə qeyri-sabitdir və sizin kainatınız büzülə və ya genişləyə bilər. Kosmos-zamanın təkamülü ilə onun içindəki işıq da aşağıdakı yollarla təkamül edə bilər:
- Kosmosun daralması nəticəsində dalğa uzunluğunun qısalması
- Kosmosun genişlənməsi səbəbindən dalğaların uzunluğu artır
- Kainatda işığın hərəkəti
Kainatdakı təkamül prosesləri gözlərimizin gördüyü bütün işıq xüsusiyyətlərinə təsir göstərir.
Kainatın təkamülü və spektral dəyişikliklər
Hər iki təsir nəzəri baxımdan baş verir. Kosmos-zaman strukturu təkamül edərək işığın hərəkətinə və dalğa uzunluğunun qısalmasına səbəb olur. Digər tərəfdən, qalaktikalar və digər işıq yayan cisimlər də kainat daxilində təkamül edir və hərəkətlərindən asılı olaraq spektral dəyişikliklərə səbəb olur.
Hansı təsirin kainata daha çox təsir etdiyini bilmək mümkün deyil. Riyazi olaraq bir tənliyin çoxlu həlli ola bilər və ümumi nisbilik tənlikləri bu qaydadan istisna deyil. Kainat genişlənən və ya daralan bir quruluşa malik ola bilər. Spektral dəyişikliklərlə yanaşı, cazibə qüvvələri və ya digər qüvvələr səbəbindən kainatda mövcud olan maddə və enerjinin hərəkətinin təsirlərini təsvir edə bilərik.
Müşahidə etdiyimiz hər spektral dəyişiklik əslində bütün digər təsirlərin birləşməsinə bənzəyir. Müəyyən bir obyektin spektral dəyişməsini ölçərkən, hansının kosmik və ya qeyri-kosmik komponentlərə malik olduğunu dəqiq bilə bilmərik; Yalnız müxtəlif məsafələrdə çoxlu obyektləri müşahidə etməklə kainatın ümumi təkamül meyllərini başa düşə bilərik.
1920-ci illərin dəlillərinə görə, kainat nəinki genişlənir, həm də bu genişlənmə ümumi nisbilik nəzəriyyəsinin kainatda vahid quruluş üçün proqnozlaşdırdığı müxtəlif növ maddə və enerji ilə uyğun gəlir. Kainatımızın nədən ibarət olduğunu və necə genişləndiyini biləndə ümumi nisbilik tənlikləri proqnozlaşdırıla bilən olur. Bu əsasda kainatın keçmişdəki ölçüsü, genişlənmə sürəti, hətta gələcək halları kimi məsələləri hesablamaq mümkündür.
Kainat durmadan qabaran xəmir kimi, xəmir çörəyi kimidir.
Buna görə də kainatın genişlənməsini hər şeyin partlayışa bənzər bir hadisədə sürətlə xaricə doğru hərəkət etməsi kimi şərh etmək olmaz; Əksinə, belə bir kainat daha çox mayalı çörəyin şişməsinə bənzəyir. Beləliklə, qalaktikalar çörəkdə kişmiş kimi bir-birinə qarışır və kainatın içindəki boşluq çörək xəmirinə bənzəyir. Çörək üfürdükcə kişmişlər bir-birindən uzaqlaşır, amma kişmişin özü yerindən tərpənmir. Nəticədə, uzaq kişmişlər daha sürətlə uzaqlaşır.
Bəs biz bu böyük çörəyin nə qədər böyük olduğunu, harada olduğumuzu və mərkəzinin harada olduğunu necə bilək? Bu suala cavab vermək üçün çörəyin kənarını görə biləcəyimiz bir nöqtəyə sahib olmaq lazımdır, bu mümkün deyil. Böyük Partlayış təxminən 13,8 milyard il əvvəl baş verib və bizə deyir ki, biz istənilən istiqamətdə 46 milyard işıq ili görə bilirik, hətta o məsafədə kainat vahid görünür. Nəticədə, limitsiz problemlərlə qarşılaşırıq, məsələn:
- Kainatımızın mayalı qabığı nə qədər böyük ola bilər?
- Kainat bizim görmə sahəmizdən kənarda nə qədər böyükdür ki, biz müşahidə edə bilmirik?
- Kainatın topologiyasını və əlaqələrini necə müəyyən etmək olar?
- Kainatın sərhədləri üçün məqbul formalar hansılardır?
Son sual alt suallardan ibarətdir: Kainatımızın bir mərkəzi varmı? Sonlu yoxsa sonsuz? Və kainatın daha böyük strukturu daxilində öz struktur ölçülərimizlə müqayisədə bizim mövqeyimiz necədir? Hələlik əldə edə biləcəyimiz yeganə nəticə budur ki, kainat ümumi nisbilik nəzəriyyəsi ilə uyğundur və daxili müşahidəçi olaraq içində olduğumuz hər hansı bir müşahidəçi yalnız özlərindən uzaqlaşan cisimləri müşahidə edə bilər və nəyin nə olduğunu başa düşmür. içəridə gedir.
Nəticə
Kainatın pişi kimi daim genişlənən və inkişaf edən bir quruluşu var. Böyük Partlayışdan sonra meydana gələn genişlənmə prosesi cisimlərin bir-birindən uzaqlaşmasına səbəb olur, lakin bunun partlayış bənzətməsi ilə uyğun bir mənası yoxdur. Genişlənmə davamlı artım kimi baş verir və Doppler effekti uzaqlaşan və ya yaxınlaşan cisimlərdən işığın spektrində sürüşmələri ölçməklə bu genişlənməni müəyyən edir.
Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi kainatın təkamülündə zaman və məkanın bir-biri ilə əlaqəli olduğunu göstərir. Kainatın genişlənməsi və homojen quruluşu Albert Eynşteynin nəzəriyyəsi ilə mükəmməl uyğunlaşır. Müşahidə olunan spektral dəyişikliklər kainatın daimi təkamül prosesində olduğunu göstərir.
Ancaq kainatın sərhədləri, forması və mərkəzi kimi bəzi suallara hələ də tam cavab verilməyib. Kosmik genişlənmə kainatın bir-birindən uzaqlaşan qalaktikaları əhatə etdiyi davamlı təkamülü simvollaşdırır. Genişlənmə kainatın ümumi quruluşunu və təkamülünü başa düşmək üçün istifadə edilən əsas müşahidə və nəzəriyyə sahəsidir.
