Шексіз әлем

ШЕКСІЗ ӘЛЕМ: ҚАЗІРГІ АСТРОФИЗИКАЛЫҚ ЖӘНЕ КОСМОЛОГИЯЛЫҚ ТҰЖЫРЫМДАМАЛАР

1. Әлемнің жаратылысы туралы
2. Космостық материя жаратылысының жұлдыздық формасы. Күн жүйесі
3. Ғаламшар. Әлемнің қазіргі космологиялық жобалары

ӘЛЕМНІҢ ЖАРАТЫЛЫСЫ ТУРАЛЫ

Бүкіл әлем туралы, оның қайдан, қалайша пайда болғандығы туралы мәселелер ежелден бері адамзатты толғандырып келе жатқан мәселелер болып табылады.

Діни көзқарастық ағымдар бул мәселерді әр алуан мағынада түсіндірді.

Ғылым пайда болғаннан кейін Әлем туралы мифтік және діни көзқарастар біртіндеп өзгере бастады. Бул арада әлем туралы анықтаманы бере кеткен жөн. Әлем дегеніміз - адамзат эмпирикалық бақылау жасай алатын, адамзат мекендеген кеңістік.

Әлемді космология ғылымы зерттейді. Космология ғылымның қорытындылары әлемнің жаратылысы мен дамуының жобалары деп аталады. Ал, космос деп Жер атмосферасынан тыс орналасқан кеңістікті атайды. Ежелгі Грецияда бул термин «тәртіп», «гармония» деген мағынада қолданылды. Сонымен космология әлемнің реттілік жүйесін, оның өмір сүру заңдылықтарын қарастырады.

Космологиялық зерттеулер бірнеше алғышарттарға негізделеді. Біріншіден, дүниенің физика ғылымы қалыптастырған әмбебап заңдары барлық Әлем үшін негізгі заңдар болып табылады. Екіншіден, астрономдар жүргізген барлық бақылаулардың бүкіл Әлемге қатысы бар. Үшіншіден, нақты ақиқат ретінде бақылау жүргізуші адамзаттың өмір сүру мүмкіндігіне шек келтірмейтін қорытындылар саналады.

Космологияның жасаған қорытындылары сонымен әлем дамуы-ның және пайда болуының жобалары болып саналады.

Барлық заңдар мен ғылыми теориялар жобалар болып саналады, өйткені ғылымның даму процесінде олар басқа концепциялармен ауыстырылуы мүмкін.

Космологияда біртекті изотропты күйдегі кеңейе беретін Әлемнің жобасы цабылданған, ол 1916 жылы Альберт Эйнштейн жасаған салы-стырмалылық теориясы мен тартылыстың релятивистік теориясына негізделеді.

Бул жобаның негізіне екі болжамды жатқызады: 1) Әлемнің касиеттері оның барлық нүктелерінде (біртектілік), барлық бағыттары бойынша (изотроптылық) бірдей; 2) гравитациялық өрістің ең негізгі сипаттамасын Эйнштейннің теңдеулері береді.

Бүл жобаның маңызды бір бөлігі - оның стационарлық еместігі. Бул салыстырмалылық теориясының екі постулатымен анықталады: 1) салыстырмалық принципі - яғни барлық инерциялық жүйелерде олардың бір-біріне қатысты алғанда қандай жылдамдықпен қозғалғанына қарамастан барлық заңдар сақталады; 2) жарық жылдамдығының тұрақтылығының тәжірибе жүзінде анықталуы.

КОСМОСТЫҚ МАТЕРИЯ ЖАРАТЫЛЫСЫНЫҢ ЖҰЛДЫЗДЫҚ ФОРМАСЫ.

КҮН ЖҮЙЕСІ

Галактика дамуының қазіргі деңгейінде ондағы заттар көбінесе жұлдыздар түрінде қалыптасқан. Біздің галактиканы құрайтын заттардың 97%-ы жұлдыздарда, олар әр түрлі көлемдегі, әр түрлі температурадағы, әр түрлі қозғалыстағы плазма күйіндегі өте зор құрылымдар.

Жүлдыздарда 10 млн град. шамасындағы температурада және аса жоғары қысым жағдайында атомдар иондалған түрде кездеседі, электрондар толығымен өз атомдарынан ажыратылған.

Жүлдыздар жеке болмайды, олар үлкен жүйелер қурайды. Қарапайым жұлдыз жүйелері ортақ ауырлық нүктесін айнала қозғалатын 2, 3, 4, 5 және одан да кеп жұлдыздардан тұрады Мұндай жүйелер ортақ диффузиялық қабықпен қоршалған. Ал мұндай диффузиялық қабық жұлдыздар өздері бөліп шығаратын газдардан тұрады.

Аталған жұлдыздар жүйелері - Галактиканың бөлшектері болып табылады. Сыртқы белгісі бойынша галактикалар - эллипстік, спираль тәрізді және дұрыс емес формалы болып бөлінеді. Қазіргі кезде астрономдар 10 млрд-қа жуық галактикалар бар екенін есептеді.

Көптеген галактикалар спираль немесе эллипс тәрізді болып келеді. Ішінде Күн жүйесі орналасқан галактика спираль тәрізді, құрамында 120 млрд таяу жүлдыздар бар. Ең үлкенінің диаметрі 100 мың жарық жылға тең.

Біздің галактика жулдыздар мен диффузиялық материядан тұрады.

Радиоастрономиялық бақылаулар арқылы біздің Галактиканың 4 спираль бұтақшасы бар екендігі анықталды. Бізге жақын галактика - Андромеда тұмандығы, бізден 2.700.000 жарық жыл қашықтықта. Біздің Галактика мен Андромеда тұмандығы бізге белгілі галактикалардың ішіндегі ең ірілері. Галактикалар орналасуы - олардың өзі бір реттелген жүйе - Метагалактикаға кіретінін білдіреді. Метагалактика -немесе галактикалар жүйесі бізге белгілі барлық космостық объектілерді қамтиды. Жұлдыздар газды-шаңды бұлттардың ұзақ уақыт бойында гравитациялық күштің әсерімен түйдектеліп оралуынан пайда болады. Оларда бөлінетін орасан знергия - ядролық бомба жарылғандағы энергиямен бірдей. Бұл жулдыздардың жарық пен жылу шашуымен анықталады. Бұл сутегінің одан әрі ауыр элементке - гелийге айналуы арқылы жүзеге асырады. Бірақ жұлдыздар мөңгі емес, миллиондаған жылдар өткен соң біртіндеп инертті денеге айналып, галактика айналымы нәтижесінде сейіліп кетеді.

Күн жердегі тіршіліктің көзі. Ол жарық, жылу береді және барлық өсімдік пен хайуанаттар әлемінің өмір сүруіне мүмкіндік жасайды.

Күн табиғатта бар сансыз көп жұлдыздардың бірі ғана. Күнге өзіміздің жақындығымыздың арқасында біз онда өтіп жатқан процестерді зерттей аламыз және сол бойынша аса қашықтығынан тікелей көрінбейтін жулдыздардағы сондай процестерді біле аламыз. Шар тәрізді Күн бізге жарқыраған дөңгелек болып көрінеді. Радиусы Күн радиусы болып саналатын Күннің көрінетін бетін фотосфера дейді. Жерден Күнге дейінгі орташа ара қашықтық а=1, 496 108 км, фотосфераның бүрыштық радиусы Р, = А зіп 0° 161 = 1, 496-10*-108- 0,004652 = 696000 км немесе ГСе = 109 жер радиусындай.

Демек, Күннің көлемі жердің көлемінен 1300000 есе асып түседі.

Күннің фототүсірімдерінде оның фотосферасында пайда болатын қара дақтар жиі көрінеді. Оларды телескоп арқылы да көруге болады, бірақ Күннің өткір жарлығынан көзді бүлдіріп алмау үшін, объектив алдына міндетті түрде тығыз қоңырқай жарық сүзгісін орнату керек.

Күн көкжиекке жақындап, айналасы қызара мунарланып тұрған кезде жай көзбен қорғаныш құралсыз-ақ қарауға болады және кейде жердің сызықтық өлшемдерінен біршама асып түсетін ірі күн дақтарын көруге болады. Сондықтан да б.з. д. 28 жылдың өзінде-ақ Ертедегі Қытайда күн дақтарын бақылау жөніндегі жазбалардың болуына таң қалуға болмайды.

Итальян философы Дж. Бруно (1548-1600) Күн мен жұлдыздардың физикалық табиғатын теңестіре келіп, олардың барлығының шексіз кеңістікте қозғалатынын тұжырымдаған болатын.

Жұлдыздардың меншікті қозғалыстарын зерттеу Күн жүйесінің кеңістіктегі қозғалысын білуге көмек берді. Алғаш рет бұл есепті 1783 жылы бар болғаны 7 жұлдыздың, ал одан кейініректе 13 жұлдыздың меншікті қозғалыстарын пайдалана отырып шығарды. Ол Күн өзінің төңірегінде айналатын барльщ көптеген денелермен бірге Геркулестегі жулдыз бағытында қозғалып бара жатқанын ашты. Осы қозғалыстың бағытындағы аспан нұктесін Гершель Күн апексі (лат. арех - шық) деп атады. Одан әрі қарай астрономдар Күн апексінің орнын меншікті қозғалыстары көптеген белгілі жулдыздар саны бойынша бірнеше рет анықтады: егер Күн жүйесі кеңістікте қозғалыссыз тұрған болса, онда аспанның барлық аймағындағы жулдыздардың меншікті қозғалысы болар еді. Шынында да, Лира мен Геркулес шоқ жүлдыздар аймағындағы жүлдыздардың көпшілігінің меншікті қозғалыстары бағыттарынан олар жан-жаққа бытырап бара жатқандай көрінеді. Аспан аймағының диаметральды (шоқжұлдыздарындағы) қарама қарсы жағындағы Үлкен Арлан, Қоян және Көгершін шоқжұлдыздарындағы жұлдыздардың басым көпшілігінің меншікті қозғалыстары шамамен бір-біріне бағытталған, яғни жұлдыздар өзара жақындасып бара жатқан сияқтанады. Бұл құбылыстарды тек Күн жүйесінің кеңістікте Лира және Геркулес шоқжулдыздарына қарайғы бағытта қозғалуымен түсіндіруге болады. Біздің ғасырдағы 20-шы жылдарында жұлдыздардың Күнмен салыстырғандағы сәулелік жылдамдығын жаппай есептеу басталды. Бұл Күн апексін анықтап қоймай, Күн жүйесінің кеңістіктегі қозғалу жылдамдығын білуге мүмкіндік берді. Осы бағыттағы ірі зерттеулер 1923-1936 жылдары бірнеше елдің астрономиялық обсерваторияла-рында, солардың ішінде 1923-1925 жылдары В.Г.Фесенковтың басқаруымен Мәскеу астрономдары жүргізді. Бақылау нәтижелері Күн апексі маңына орналасқан көптеген сәулелік жылдамдығы - 20 км/с-қа жуық, яғни, бұл жұлдыздардың Күнге жақындап келе жатқанын, ал аспанның қарама-қарсы аймағындағы жұлдыздардың Күннен +20 км/с жуық жылдамдықпен алыстап бара жатқанын көрсетті. Мұндай жылдамдықтың Күн жүйесіне тән екені анық. Қазіргі уақытта Күн жүйесінің айналасындағы жұлдыздармен салыстырғанда Геркулестегі көмескі жұлдызы Y маңында, осы шоқжұлдыз бен Лира шоқжұлдызының шекарасына жақын орналасқан Күн апексіне қарай 20 км/с жылдамдықпен қозғалатыны түбегейлі анықталды.

ҒАЛАМШАР. ӘЛЕМНІҢ ҚАЗІРГІ КОСМОЛОГИЯЛЫҚ ЖОБАЛАРЫ

Ғаламщар немесе космосты қазіргі ғылым өзара байланысқан, даму үстіндегі аспан денелерінің жүйесі ретінде қарастырады. Ғаламшар жұлдыздар маңында орналасқан планеталар жүйесін, жұлдыздар мен жұлдыздар жүйесі - галактиканы, галактикалық жүйесі – метагалактикан құрайды.

Ғаламшардағы материя топтасқан космостық денелер қозғалысьін береді, Аралас материя жеқелеген атомдар мен молекулалардан және орасан зор шаңдық бұлттар мен газды-шаңдық тұмандардан тұрады.

Жалпы, Қүн жүйесінің пайда болуы Күннің газ-тозаңды ортадан түзілуімен байланысты. 5 млрд. жылға жуық бұрын Күн пайда болған газ-тозаңды бұлт баяу айналды деп саналады. Сығылуына қарай бұлттық айналуы артты және ол табақ тәрізді пішінге келді. Табақтың орталық бөлігінен Күн, ал сыртқы аймақтарынан ғаламшарлар түзіледі. Бұл сызбанұсқамен жер тобындағы және алып ғаламшарлардың химиялық құрылымдары мен массиларьі анық түсндіріледі. Шынында да, Күннің қызуына қарай жеңіл элементтер (гелий, сутек) сәуле қысымының әсерінен бұлттық орталық аймағын тастап, оның шет жағына кетіп отырды. Сондықтан, жер тобындағы ғаламшарлар жеңіл элементтердің аз қосындысы бар ауыр элементтерден түзілді және өлшемдері шағын болды.

Бұл ғаламтанулық болжам Күн жүйесінің басқа да бірқатар заңдылықтарын, атап айтқанда, оның массасының Күн және барлық ғаламшарлар арасында тарауын ғаламшарлардың Күннен қазіргі қашықтықтарын, олардың айналысын т.б. түсіндіреді. Оған 1944-1949 жылдары академик О.Ю. Шмидт (1891-1956) талдау жасады, кейін оның ізбасарлары ірі қарай дамытты.

Бұл болжам бойынша, ғаламшарлардың түзілуін былай түсіндіреді. Табақ тәрізді газ-тозаңды бұлттағы бөлшектердің өзара соқтығысы нәтижесінде көптеген жиынтықтар пайда болады. Көптеген майда жиынтықтар өзара соқтығыстан күйреді, ал басқалары ірі жиын-тықтарға түсіп жатты, нәтижесінде ол көлемі жағынан улғайды және бірте-бірте ғаламшарлардың бастамасын тудыра отырып, тығыздала берді. Жиынтықтардың соқтығысы кезіндегі жұмсақ соққылар ғаламшар бастамалары орбиталарының дөңгелек дерлік болып қалыптасуына әкеліп соқты. Келе-келе бір-бірінен қашық неғұрлым ірі бастамалар сақталып қалды және айтарлықтай өзаралық тар-тылыс болмады, сондықтан олардың Күн төңірегіндегі орбиталары тұрақтанды. Осы бастамалардан жүздеген млн жыл бойында ірі ғаламшарлар түзілді. Күн және оның ғаламшарлары 5 млрд жыл бүрын түзіле бастаған. Күн жүйесіндегі Айдың, Шолпанның, Марстың физика-лық табиғаты мен процесі жөніндегі біздің түсінігімізді жерден бақылаулар анықтап берді. Әзірге өмірдің, әсіресе саналы өмірдің қайда және қандай болып кездесетінін айту қиын, өйткені анық жалғыз белгілі мысалы - Жердегі өмір. Оның айрықшылығы мен Ғаламдағы басты орны, Жердің Күн жүйесіндегі орны, Күннің Галактикадағы, Галактиканың - басқа галактикалардағы орнынан Ғаламдағы жер өркениетінің қатардағы орнына дейін мегзейді.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы теорияларды усынушылар - неміс философы И.Кант және француз математигі П.С.Лаплас. Олар-дың біріккен теорияларын Кант. Лаплас гипотезасы деп атады.

И.Канттың болжамы бойынша, Күн жүйесі мәңгілік емір сүріп келе жатқан жүйе емес. Уақыт бойында тумандықтардың тартылыс күшінің әсерінен жеке аспан денелері пайда болады және олар бір жазықтың бойымен қозғала бастайды және олардың серіктері пайда болды.

Одан 50 жылдай уақыттан кейін П.С.Лаплас ез гипотезасын ұсынды. Лапластың космогониялық гипотезасы бойынша, Күн жүйесі айнала қозғалып тұрған газды түмандықтардан пайда болды.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы келесі көзқарастар тобы ағылшын астрофизигі Дж.Х.Джинстің гипотезасынан басталды. Оның болжамы бойынша Күн басқа бір жулдызбен соқтығысқаннан кейін бөлінген газ ағындарынан ғаламшарлар пайда болды. Бірақ, жулдыздар арасындағы орасан үлкен қашықтықты есепке алсақ мундай соқтығысу мүлдем мүмкін емес сияқты. Джинс теориясы бойынша Күн жүйесі өз қурылым заңдылықтарына бағынатыны белгілі бір реттелген жүйе деп қарастырылмайды.

Күн жүйесі пайда болуы туралы қазіргі кездің концепциялары тек цана механикалық емес, электромагниттік күштерді де есепке алуды қажет етеді. Мұндай идеяны ұсынушылар швед астрофизигі Х.Альфвен мен ағылшын астрофизигі Ф.Хойл. Күн жүйесі пайда болуында электромагниттік күштер ерекше рөл атқарғандығы шындыққа жанасымды.

Күн мен ғаламшарлар пайда болған газды булттар электромаг-ниттік күштерге бағынатын иондалған газдардан қуралды. Орасан үлкен газды булттың жинақталуынан Күн пайда болғаннан кейін, одан қалған газдың қалдықтарынан гравитациялық күштің әсерінен ғаламшарлар пайда болды. Оларды магниттік күштің әсерімен Күн әрқилы қашықтықта устап турады. Ең үлкен ғаламшарлар пайда болғаннан кейін осы процесс кішілеу масштабта қайталанады, яғни олар пайда болған газ қалдықтарынан олардың серіктері пайда болды.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы теориялар гипотезалар деңгейінде ғана, олардың шындыққа жақындығын бір жақты қарастыруға болмайды. Әлі де қайшылықты және түсініксіз жағдайлар көп.

Классикалық ғылымда ғаламшардың стационарлық күй теориясы қарастырылған, яғни ғаламшар бурын қандай күйде болса, қазір де сол күйде деп есептеледі.

Классикалық Ньютон космологиясында мынандай постулаттар бар:

• Ғаламшар мәңгілік түтас дүние. Космология оны дәл қазіргі кездегі күйінде қарастырады.
• Ғаламшардағы уақыт пен кеңістік абсолютті, олар материалды объектілер мен процестерге қатысты емес.
• Уақыт пен кеңістік метрикалық түрде шексіз.
• Ғаламшар өзгермелі емес. Тек жеке космостық денелер өзгеруі мүмкін.

Ғаламшардың қазіргі космологиялық жобалары А.Эйнштейннің салыстырмалылық теориясына негізделеді. Алғашқы жобаны 1917 жылы А.Эйнштейннің өзі жасады. Оның жобасы бойынша әлем кеңістігі шексіз, материя онда біркелкі орналасқан, денелердің тарты-лысы космологиялық тебілу күшті арқылы жүзеге асырылады.