● აქვს თუ არა სამყაროს კიდე, რომლის მიღმაც არაფერია?
არ არსებობს მტკიცებულება, რომ სამყაროს კიდე აქვს. სამყაროს ნაწილი, რომელზე დაკვირვებაც დედამიწიდან შეგვიძლია, მეტნაკლებად ერთფეროვნადაა შევსებული გალაქტიკებით და ყოველ მხარეს ვრცელდება 46 მილიარდ სინათლის წელიწადზე. ჩვენ ვიცით, რომ გალაქტიკები უფრო შორსაც ვრცელდებიან, ვიდრე დანახვა შეგვიძლია, თუმცა უცნობია, სამყარო უსასრულოა თუ არა. როცა ასტრონომები (დაუდევრად) ამბობენ გალაქტიკებზე, რომ ისინი სამყაროს კიდესთან ახლოს არიან, გულისხმობენ დაკვირვებადი სამყაროს საზღვარს, ანუ იმ რეგიონს, რომელზე დაკვირვებაც შეგვიძლია.
● რატომ ვერ ვხედავთ მთელ სამყაროს?
ჩვენ მხოლოდ იმას ვხედავთ, რის საშუალებასაც ბუნება გვაძლევს. უფრო შორს გახედვაში ხელს გვიშლის ორი ფაქტორი. პირველი: სამყარო დროთა განმავლობაში იცვლებოდა. ვარსკვლავები და გალაქტიკები ყოველთვის არ არსებობდნენ. შესაბამისად, სამყაროში არსებული გალაქტიკების უმეტესობიდან წამოსულ სინათლეს უბრალოდ არ ჰქონდა საკმარისი დრო, რომ ჩვენამდე მოეღწია. მეორე: სამყარო დროსთან ერთად ფართოვდება. ისევ და ისევ, სამყაროს დიდი ნაწილიდან წამოსულმა სინათლემ არასაკმარისი დროის გამო აქამდე ჯერ ვერ მოაღწია.
თუკი შეძლებდით მთელ სამყაროში დროის გაჩერებას და მაგიური ხერხებით დაათვალიერებდით მას, შენიშნავდით იმ გალაქტიკებს, რომლებიც ჩვენთვის ხელმისაწვდომი სივრციდან შორს არიან. თუმცა რამდენად შორს, ეს არავინ იცის.
● სიტყვა „სამყარო” სივრცეს ეხება, მატერიას თუ ორივეს?
სულ რაღაც ასი წლის წინ მეცნიერები სამყაროს მატერიად აღიქვამდნენ. სივრცე უბრალოდ სიცარიელე იყო, რომელშიც მატერია არსებობდა.
დღესდღეობით სიტუაცია საპირისპიროა. მეოცე საუკუნის განმავლობაში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ სივრცე სულაც არაა „არაფერი”. აინშტაინმა აჩვენა, რომ სივრცეს აქვს სტრუქტურა – ის ელასტიურია და შეიძლება გაიწელოს (ფაქტიურად, როცა ასტრონომები საუბრობენ სამყაროს გაფართოებაზე, ისინი სწორედ გალაქტიკების კლასტერებს შორის არსებული სივრცის გაჭიმვას გულისხმობენ და არა გალაქტიკების სივრცეში მოგზაურობას). მოგვიანებით სივრცის თვისებებიც აღმოაჩინეს. მაგალითად, ლაბორატორიაში სივრცისგან (და ენერგიის წყაროსგან) იღებენ მატერიასა და ანტიმატერიას. არსებული ნაწილაკები ირეკლავენ სივრცის სტრუქტურას. არსებობს მტკიცებულებები, რომ თავად სივრცე შეიძლება შეიცავდეს მცირე მოცულობის ენერგიას, რომლის ფორმაც აქამდე უცნობია. თუ ეს ასეა, სივრცესაც ექნება წონა.
სივრცის თვისებების აღმოჩენა თანამედროვე მეცნიერების ერთ-ერთ უდიდეს და ყველაზე მნიშვნელოვან პრობლემად რჩება.
● გაფართოვდა თუ არა სამყარო ერთი წერტილიდან? თუ ეს ასეა, სამყაროს ხომ უნდა ჰქონდეს კიდე?
არა. დიდი აფეთქება არ ყოფილა სივრცეში მომხდარი აფეთქება. ეს იყო პროცესი, რომელიც თავის თავში მოიცავდა მთელ სივრცეს. ეს მცდარი წარმოდგენა ყველაზე დიდ გაუგებრობებს წარმოშობს კოსმოლოგიაში. სამწუხაროდ ბევრი სტუდენტი, მასწავლებელი და მეცნიერიც კი მცდარად წარმოსახავს დიდ აფეთქებას, როგორც მოვლენას, რომელსაც ადგილი ჰქონდა სადღაც სივრცეში, გარეთ კი მატერიას ისვრიდა.
რეალურად მთელი სივრცე თავიდანვე იყო ენერგიით ავსებული. არ ყოფილა გაფართოების ცენტრი და არც მაგიური წერტილი, რომლიდანაც მატერია გარეთ იფრქვეოდა. ამ დაბნეულობას ნაწილობრივ ის დასკვნა წარმოშობს, რომ სამყაროს დაკვირვებადი ნაწილი ერთ დროს წარმოუდგენლად მცირე მოცულობაში იყო შემჭიდროებული. მაგრამ მატერიისა და ენერგიის ეს პირველყოფილი ბურთულა არ იყო ცარიელი სივრცით გარშემორტყმული. მას გარს ეკრა კიდევ უფრო მეტი მატერია და ენერგია (რომელიც ამჟამად სამყაროს დანარჩენი ნაწილია, დაკვირვებადის მიღმა). უფრო მეტიც, თუკი მთელი სამყარო უსასრულოდ დიდია, მაშინ ის მუდმივად უსასრულო იქნებოდა, მათ შორის დიდი აფეთქების დროსაც.
სხვაგვარად რომ ვთქვათ, ამჟამინდელი მონაცემები მხოლოდ იმაზე მიანიშნებს, რომ ადრეული სამყარო – მთელი სამყარო – იყო უკიდურესად მჭიდრო, მაგრამ არა აუცილებლად უკიდურესად პატარა. აქედან გამომდინარე, დიდი აფეთქება ხდებოდა ყველგან და არა სივრცის რომელიმე კონკრეტულ წერტილში.
● მაშინ საიდან გაჩნდა აზრი, რომ სამყარო ერთ დროს წერტილივით პატარა იყო?
მეოცე საუკუნეში ასტრონომებისა და ფიზიკოსების უმეტესობა თვლიდა, რომ სივრცე შეიძლება უსასრულოდ დიდი არ ყოფილიყო, ანუ სივრცე შეიძლებოდა საკუთარი თავის გარშემო დახვეულიყო და „ჩაკეტილი სამყარო” შეექმნა. ეს უჩვეულო სამგანზომილებიანი ფორმა 1800-იანებში წარმოადგინა დიდმა მათემატიკოსმა ბერნჰარდ რიმანმა. მოგვიანებით მას, როგორც სამყაროს შესაძლო ფორმას, უპირატესობა მიანიჭა აინშტაინმა. ამ ჩაკეტილ სამყაროს ექნებოდა სასრული მოცულობა, თუმცა საზღვრების და კიდეების გარეშე. ჩაკეტილი სამყაროს წარმოდგენა შეუძლებელია გარედან, თუმცა შესაძლებელია შიგნიდან. თუკი ასეთ სივრცეს შეკუმშავთ, მასში ყველაფერი ერთმანეთს მიუახლოვდება და მოცულობა ნელ-ნელა სულ უფრო ახლოს მივა ნულთან. თუმცა სივრცის მიღმა მაინც არ არსებობს ადგილი დამკვირვებლისთვის.
ამჟამინდელი მტკიცებულებები აჩვენებს, რომ სამყაროს ჩვენი ნაწილი დახვეულს არ ჰგავს. შესაბამისად, სამყარო ან უსასრულოდ დიდია, ან იმდენად დიდი, რომ ვერ ვახერხებთ მისი სიმრუდის დადგენას იმ მცირე ნაწილის გამო, რომელზე დაკვირვებაც შეგვიძლია. ისევე როგორც ვერაფერს ვიტყოდით დედამიწის გამრუდებაზე, თუკი ჩვენი გაზომვები არ გაცდებოდა ქვიშის ყუთს.
● თუკი სამყარო თავიდან ასეთი შემჭიდროებული იყო, რატომ არ გარდაიქმნა შავ ხვრელად?
ერთად შეჯგუფული საკმარისად დიდი რაოდენობის მატერია კოლაფსს განიცდის და შავ ხვრელს წარმოშობს, მაგრამ მხოლოდ მაშინ, როცა გარშემო (შედარებით) ცარიელი სივრცე აკრავს. დიდი აფეთქების დროს ცარიელი სივრცე არ არსებობდა. მთელი სივრცე მეტნაკლებად ერთფეროვნად იყო ავსებული მატერიითა და ენერგიით. არ არსებობდა „მიზიდვის ცენტრი”, რომლის გარშემოც მატერია გაერთიანდებოდა. ამ პირობებში ვერ მოხდებოდა კოსმოსური მასშტაბის შავი ხვრელის ჩამოყალიბება (ჩვენდა საბედნიეროდ).
● რატომ არის სივრცეში ყურება იგივე წარსულში ყურება?
იმიტომ, რომ სინათლეს დრო სჭირდება შორეული ობიექტებიდან ჩვენამდე მოსაღწევად. მზეს ვხედავთ ისეთს, როგორიც იყო 8 წუთის წინ, სხვა ვარსკვლავები – წლების წინ, ხოლო შორეული გალაქტიკები – მილიონობით და ზოგჯერ მილიარდობით წლების წინაც კი.
● ამბობენ, რომ სამყაროს გაფართოების ტემპი შესაძლოა იმატებს. არსებობს ანტიგრავიტაციული ტიპის ძალა?
შორეული აფეთქებული ვარსკვლავების შესწავლამ ასტრონომებს უბიძგა დასკვნისკენ, რომ სამყარო არამარტო ფართოვდება, არამედ გაფართოება შეიძლება დროსთან ერთად ჩქარდებოდეს. ეს არა „ანტიგრავიტაციული ძალის” გამოა, არამედ თავად გრავიტაციის შედეგად. ეს ეფექტი იწინასწარმეტყველეს, როგორც ერთ-ერთი შესაძლო ვარიანტი აინშტაინის გრავიტაციის თეორიიდან გამომდინარე.
შეიძლება უცნაურად ჟღერდეს, მაგრამ გრავიტაცია მიმზიდველის გარდა ზოგჯერ განმზიდავიცაა. საიდუმლო იმაშია, რომ გაფართოება ეხება სივრცის მასალას და არა მასში არსებულ მატერიას. სივრცე მატერიისგან ძლიერ განსხვავებულად მოქმედებს. მაგალითად, მასის მქონე ობიექტი სივრცეში სინათლის სიჩქარით ვერ იმოძრავებს. მაგრამ თავად სივრცეს სინათლის სიჩქარეზე სწრაფად გაფართოება შეუძლია. ანალოგიურად, გრავიტაციის გავლენით თუკი მატერია იზიდავს სხვა მატერიას, სივრცე ან ფართოვდება ან იკუმშება.
● როცა ამბობენ, რომ სამყარო ფართოვდება, რა ფართოვდება კონკრეტულად?
როგორი უცნაურიც გინდა იყოს, ფართოვდება თავად სივრცე. უფრო კონკრეტულად კი გალაქტიკებს შორის არსებული სივრცის უზარმაზარი რეგიონები.
● მაგრამ თუკი სივრცეს ვერ ვხედავთ, ვერ ვგრძნობთ და ვერ ვეხებით, როგორ შეიძლება ის ფართოვდებოდეს?
აინშტაინის მიხედვით, სივრცე უბრალოდ სიცარიელე არაა. ის რეალური, წელვადი, მოქნილი რამაა. უფრო მეტიც, სივრცის თვისებებისა და მოქმედების გაგება თანამედროვე ფიზიკის მთავარი ამოცანაა.
● რატომ მოუვიდა ვინმეს თავში აზრად, რომ სივრცე ფართოვდება? განა ეს აზრი არაბუნებრივი არაა?
შენიშვნა, რომ სივრცე ფართოვდება, აინშტაინის გრავიტაციის თეორიიდან გამომდინარე გაკეთებული წინასწარმეტყველებაა. ეს თეორია აღწერს სივრცეს, დროსა და მატერიას შორის არსებულ მარტივ, თუმცა საყოველთაო ურთიერთობას. თუმცა ამ წინასწარმეტყველების აინშტაინს არ ჯეროდა. უფრო მეტიც, ის ცდილობდა, თავისი თეორია ისე გარდაექმნა, რომ ამისგან თავი დაეღწია.
● მაშინ საიდან ვიცით, რომ სივრცე ნამდვილად ფართოვდება?
გვიან 1920-იანებში, ასტრონომმა ედვინ ჰაბლმა პირველმა შენიშნა, რომ შორეული გალაქტიკები უფრო გვშორდებოდნენ, რაც იმით აიხსნებოდა, რომ გალაქტიკებს შორის სივრცე მოცულობაში იმატებდა – სწორედ ამას წინასწარმეტყველებდა აინშტაინის გრავიტაციის თეორია. მას შემდეგ ასტრონომებმა ეს დაშორების პროცესი მილიონობით გალაქტიკაზე გაზომეს. თუმცა ამის გარდა სხვა მტკიცებულებებიც არსებობს.
● სამყაროში არსებული გალაქტიკები სივრცეში მოძრაობენ?
არა, გალაქტიკები მათ გარშემო არსებულ სივრცეში მეტნაკლებად პასიურად არიან მოთავსებული. გალაქტიკებს შორის სივრცის გაფართოების შედეგად ისინი უფრო შორს მიდიან, როგორც ქიშმიშები – გაფუებულ ცომში.
● ამბობენ, რომ ჩვენი ირმის ნახტომის გალაქტიკა ერთ დღეს მეზობელ გალაქტიკას შეეჯახება. თუკი გალაქტიკები ერთმანეთს შორდებიან, შეჯახება როგორ მოხდება?
სამყარო ქაოსური ადგილია. ერთი გალაქტიკის ან გალაქტიკების გროვის გრავიტაციამ შეიძლება გავლენა იქონიოს ახლოს მყოფ მეზობლებზე და შედეგად შეჯახებას ჰქონდეს ადგილი. გაფართოება არ ნიშნავს, რომ ნებისმიერი ორი გალაქტიკა შორდება ერთმანეთს. ანდრომედას გალაქტიკა, პირიქით, გვიახლოვდება წამში 110 კმ სიჩქარით. თუმცა თუკი შეადარებთ სივრცის ორ საკმარისად დიდ რეგიონს, ერთ რეგიონში მყოფი გალაქტიკები მეორის გალაქტიკებს აუცილებლად შორდებიან.
● საიდან იღებს სათავეს დიდი აფეთქების სცენარი?
თუკი სივრცე (და ყველაფერი მასში) ამჟამად ფართოვდება, მაშინ წარსულში სამყარო გაცილებით მჭიდრო იქნებოდა. მთელი მატერია და ენერგია (მაგალითად სინათლე), რომლებსაც ვაკვირდებით, მოქცეული იქნებოდა გაცილებით პატარა სივრცეში. აინშტაინის გრავიტაციის თეორია საშუალებას გვაძლევს, სამყაროს „ფილმი” უკან გადავახვიოთ და შესაბამისად გამოვთვალოთ ის სიმჭიდროვე, რომელიც სამყაროს წარსულში გააჩნდა. დასკვნა კი ასეთია: სამყაროს ნებისმიერი მონაკვეთი, რომელზე დაკვირვებაც შეგვიძლია, მიუხედავად მისი ზომისა, უნდა გაფართოებულიყო სივრცის უსასრულოდ მცირე მოცულობიდან.
● საიდან ვიცით, როდის მოხდა დიდი აფეთქება?
იმის განსაზღვრით, რამდენად სწრაფად ფართოვდება სამყარო და შემდეგ „სამყაროს ფილმის უკან გადახვევით”, რაშიც აინშტაინის გრავიტაციის თეორია გვეხმარება. შედეგად იმას ვიღებთ, რომ სივრცემ გაფართოება დაიწყო დაახლოებით 13.8 მილიარდი წლის წინ.
● სივრცის რომელ ნაწილში მოხდა დიდი აფეთქება?
ეს მცდარი შეხედულებაა, რეალურად დიდი აფეთქება თავად სივრცის გაფართოება იყო. მასში სივრცის ყველა ნაწილი მონაწილეობდა. მაგალითად, დედამიწის, მზისა და ირმის ნახტომის გალაქტიკის მიერ დაკავებული სივრცე დიდი აფეთქების დროს წარმოუდგენლად ცხელი და მკვრივი იყო. იგივე ეხება სამყაროს ნებისმიერ სხვა ნაწილს, რომლის დანახვაც შეგვიძლია. მხატვრებისთვის უფრო მიმზიდველია, სივრცეში გაფართოებადი ცეცხლოვანი ბურთი დახატონ, მაგრამ ვიცით, რომ ასეთი „ბურთი” არ არსებობდა.
● საიდან ვიცით, რომ დიდი აფეთქება ნამდვილად მოხდა?
როგორც ზემოთ იყო ნახსენები, ვაკვირდებით გალაქტიკებს და ისინი ერთმანეთს ისე შორდებიან, როგორც ამას დიდი აფეთქების სცენარი წინასწარმეტყველებს. თუმცა არსებობს სხვა მნიშვნელოვანი მინიშნებებიც.
ასტრონომებმა აღმოაჩინეს, რომ სამყაროში გავრცელებულია ორი ისეთი ქიმიური ელემენტი, რომლებიც მხოლოდ დიდი აფეთქების დროს შეიძლებოდა წარმოშობილიყო: წყალბადი და ჰელიუმი. უფრო მეტიც, მათი პროპორცია სწორედ ისეთია (დაახლოებით 75% წყალბადი და 25% ჰელიუმი), როგორიც დიდი აფეთქების დროს წარმოშობის შემთხვევაში უნდა ყოფილიყო. ეს წინასწარმეტყველება ეფუძნება ბირთვული რეაქციების შესახებ არსებულ ცოდნას.
ასევე, ჩვენ შეგვიძლია დიდი აფეთქების ეპოქიდან დარჩენილი სინათლე აღმოვაჩინოთ. დამაბრმავებელმა სინათლემ, რომელიც სივრცის ჩვენს რეგიონში იყო, დიდი ხნის წინ გადაინაცვლა სამყაროს სხვა მონაკვეთებში. მაგრამ სამყაროს შორეული ნაწილებიდან წამოსული სინათლე დედამიწაზე მხოლოდ ახლა აღწევს, დიდი აფეთქებიდან მილიარდობით წლების შემდეგ. ამ სინათლეს გააჩნია ყველა ის თვისება, რაც დიდი აფეთქების სცენარიდან და სითბოსა და სინათლის ჩვენეული გაგებიდან გამომდინარეობს.
● ამბობენ, რომ დიდი აფეთქების თეორიას პრობლემები აქვს. არის თუ არა ის ისევ თეორია?
დიდი აფეთქება წარმოადგენს სამყაროს ადრეული მომენტების შესახებ სცენარს და მისი მტკიცებულებები აურაცხელია. მაგრამ დიდი აფეთქების თეორია არ მოიცავს მთელ ისტორიას და მისი დეტალები აქტიური კვლევის საგანია.
● იყო თუ არა დიდი აფეთქება სამყაროს საწყისი?
აზრი, რომ დიდი აფეთქება სამყაროს დასაწყისია, წარმოადგენს გავრცელებულ მცდარ შეხედულებას. დიდი აფეთქების თეორია სინამდვილეში დუმს იმაზე, როგორ წარმოიშვა სამყარო. რაც უფრო ვუახლოვდებით „ნულოვან” დროს, მით უფრო ნაკლები თავდაჯერებით შეგვიძლია ვთქვათ, რა ხდებოდა, რადგან ფიზიკური კანონების ამჟამინდელი აღწერილობა არ ესადაგება ბუნების ასეთ ექსტრემალურ მომენტებს.
დიდი აფეთქების სცენარი უბრალოდ ამბობს, რომ სივრცე, დრო და ენერგია უკვე არსებობდა. მაგრამ არაფერს გვეუბნება იმაზე, საიდან წარმოიქმნენ, ან რატომ იყო სამყარო საწყის პერიოდში ცხელი და მკვრივი.
