Релятивистік космология

Космология негіздері.

Космология, ғарыш ілімі – Ғаламның біртұтастығы және оның астрономиялық бақылаулар арқылы танылған бөлігі жайлы ілім; астрономияның бір бөлімі. Космологияның тұжырымдары (Ғаламның модельдері) физиканың заңдары мен астрономиялықбақылаулардың деректеріне, сондай-ақ адамзат қоғамының әр түрлі дәуірлеріндегі философия принциптерге сүйенеді.

Алғашқы космологиялық түсініктер

Алғашқы космологиялық түсініктер өте ерте заманда адамдардың дүниедегі өз орнын анықтау, түсіну әрекеттерінен шыққан. Бәрінен гөрі Демокриттің, Пифагордың, Аристотельдің (б.з.б. 5–4 ғ-ларда) ежелгі дәуірдегі философия мектептерінің Космологиялық көзқарастары қатаң логикалық талаптарды қанағаттандырды. Астрономия, т.б. жаратылыстану білімдерінің жинақталуы нәтижесінде және Ғалам туралы әр түрлі философия пайымдаулардың негізінде дүние құрылымын тұтас алып қарастырудың ең алғашқы әрекеті –дүниенің геоцентрлік жүйесі (Птолемей) жасалды. Бұл жүйенің негізгі Космологиялық идеялары: Жер қозғалмайды әрі ол Ғаламның кіндігі, Ғалам кеңістік бойынша шектелген, «аспан» мен «жердің» табиғаты бір-бірінен мүлдем алшақ. Кейінірек (16 ғ-да) астрономия мен жаратылыстану ғылымында төңкеріс болған дүниенің гелиоцентрлік жүйесі (Н.Коперник) жасалды. Птолемей және Коперник жүйелерінің бір-бірінен түбегейлі айырмашылықтарына қарамастан, олар Күн жүйесі шеңберіндегі мәселелерді ғана қамтыды. Астрономияның әдістері мен бақылау құралдарының дамуы барысында Жердің ғарыштағы рөлі төмендеп, бүкіл Күн жүйесінің өзі «жұлдыздық әлемнің» – Галактиканың кішігірім бір бөлігі екенін көрсетті. Күн осы орасан зор жүйедегі 100 млрд-тан астам жұлдыздың біреуі екендігі анықталды. Кейін Галактика сияқты орасан зор түзілімнің Ғаламда өте көп болу мүмкіндігі жайлы болжамдар айтыла бастады (И.Кант, т.б.) Қазіргі кезде Ғалам үшін галактикалар жиыны, яғни Метагалактика қабылданды. Ғылыми Космология өзінің даму барысында ньютондық Космология және релятивистік Космология деп аталатын екі үлкен кезеңді басынан кешірді. И.Ньютоннан бастап Космология мәселелері жалаң ойлау нысанасы емес, нақты физикалық есеп түрінде қойылды және оларды шешу үшін математикалық жаңа тәсілдер кеңінен қолданылды. Космология мәселелері бүкіләлемдік тартылыс күштері арқылы басқарылатын массалардың шексіз жүйесінің сипаты жайлы есептерді шешуге саяды. Массалар жүйесі үшін жұлдыздар жүйесі қабылданады және онда таза механикалық көзқарас үстем.

Қазіргі космология тартылыстың релятивистік теориясы (А.Эйнштейн, 1916) мен галактикадан тыс астрономияның (20 ғ-дың 20-жылдары) пайда болуына байланысты дамыды. Релятивистік Космологияның алғашқы даму кезеңінде Ғалам геометриясына (төрт өлшемді кеңістік пен уақыттың қисықтығы және Ғаламның не кеңістіктің мүмкін болатын тұйықтығы) ерекше назар аударылды. Ал релятивистік Космологияның екінші кезеңі орыс ғалымы А.А.Фридманның еңбектерімен (1922–24) байланыстырылады. Ол өзара тартылыста болатын заттармен толған Ғалам (қисайған кеңістікте) тұрғылықты күйде бола алмайды, яғни Ғалам не ұлғаяды не сығылады деп тұжырымдады. Бұл принциптік жаңа тұжырым америкалық астроном Э.Хабблдың қызыл ығысу заңы (галактикалардың бір-бірінен қашықтауы) ашылғаннан кейін (1929) ғана дәлелденді. Енді Ғалам механикасы мен оның «жасы» (Ғалам кеңеюінің ұзақтығы) туралы мәселелер алға қойылды. Релятивистік Космология дамуының үшінші кезеңі «ыстық» Ғалам моделін жасаудан басталады. Бұл модельді америкалық физик Г.(Дж.)Гамов 20 ғ-дың 40-жылдарының 2-жартысында құрастырды. Гамов моделінде негізгі назар Ғалам физикасына, яғни Ғаламның ұлғаюының әр түрлі сатысындағы заттардың күйлері мен Ғаламдағы өтетін физикалық процестерге аударылды.

Космологияда тартылыс заңымен қатар термодинамика заңдары, ядролық физика және элементар бөлшектер физикасы да ерекше рөл атқарады. Біртекті, изотропты Ғалам теориясының негізіне мынадай екі қағида (постулат) алынады:

Жалпы салыстырмалық теориясындағы Эйнштейн теңдеуі (бұдан кеңістік пен уақыттың қисықтығы және қисықтықтың массамен не энергиямен байланысы шығады);

Ғаламда ерекше бөлектенген нүкте (біртектілік), ерекше бөлектенген бағыт (изотроптылық) болмайды, яғни Ғаламда барлық нүктенің, барлық бағыттың мәні бірдей болып есептеледі.

Соңғы тұжырым Космологиялық қағида деп аталады. Бұл екі қағида Ғалам дамуының жалпы сипаты жөнінде тұжырым жасауға мүмкіндік береді. Бірақ олар Ғаламның бастапқы күйі жөніндегі сұраққа жауап бере алмайды. Ғаламның бастапқы күйінің берілуі релятивистік Космологияның үшінші қағидасы болып есептеледі. 20 ғ-дың 60–70-жылдары «ыстық» Ғалам (бастапқы температурасы жоғары деп есептелетін) моделі ғалымдардың көпшілігі қабылдаған модель болды. Өте жоғары температурада (T>1013 K) ерекше (сингулярлы) күйде тұрған Ғаламда молекула не атом ғана емес, тіпті ядроның өзі де бола алмайды, онда тек әр түрлі элементар бөлшектердің (фотондардың, нейтринолардың, т.б.) қоспасы ғана болады.

Дата добавления: 2015-05-26