რატომ არ გააჩნია სამყაროს ცენტრი — როგორ აიხსნება ეს ფაქტი მეცნიერულად #1tvმეცნიერება
დაახლოებით საუკუნის წინ, მეცნიერები ცდილობდნენ შეეთანხმებინათ ის, რაც ერთი შეხედვით წინააღმდეგობაში იყო ალბერტ აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორიასთან.
1915 წელს გამოქვეყნებული ეს თეორია უკვე ფართოდ იყო მიღებული ფიზიკოსებისა და მათემატიკოსების მიერ და ბრძანებდა, რომ სამყარო სტატიკური იყო — უცვლელი, უმოძრაო და დაურღვეველი. მოკლედ რომ ვთქვათ, აინშტაინი თვლიდა, რომ დღეს სამყაროს ზომა და ფორმა მეტნაკლებად იმავე ზომის და ფორმის იყო, რაც მას ყოველთვის ჰქონდა.
თუმცა, როცა ასტრონომები ღამის ცაზე შორეულ გალაქტიკებს მძლავრი ტელესკოპებით აკვირდებოდნენ, ხედავდნენ ნიშნებს, რომ სამყარო ამის გარდა კიდევ სხვა რაღაც იყო. ახალი დაკვირვებები საპირისპიროს მიუთითებდა — სამყარო ფართოვდებოდა.
მეცნიერებმა მალე გააანალიზეს, რომ აინშტაინის თეორია სინამდვილეში სულაც არ ბრძანებდა, რომ სამყარო სტატიკური იყო; თეორია მხარს უჭერდა გაფართოებად სამყაროსაც. მართლაც, აინშტაინის თეორიის მიერ შემოთავაზებული მათემატიკური ხელსაწოების გამოყენებით, მეცნიერებმა შექმნეს ახალი მოდელები, რომლებიც აჩვენებდა, რომ სამყარო სინამდვილეში დინამიკური და განვითარებადი იყო.
მუდმივად გაფართოებადი სამყაროს წარმოდგენა შეიძლება მართლა ძალიან რთული იყოს, თუნდაც ის, როგორ ხდება ეს პროცესი.
ასევე ძნელია წარმოიდგინო, რომ ისეთ დიდ რამეს, როგორიც სამყაროა, ცენტრი არ ჰქონდეს, როგორც ამას ფიზიკა მიუთითებს.
სივრცე გალაქტიკებს შორის
პირველ რიგში განვსაზღვროთ, რას ნიშნავს „გაფართოება“. დედამიწაზე „გაფართოებადი“ ნიშნავს რაღაცას, რომელიც დიდდება. გარკვეულწილად ასეა სამყაროს შემთხვევაშიც. გაფართოება შეიძლება ასევე ნიშნავდეს იმას, რომ „ყველაფერი გვშორდება“, რაც ასევე სიმართლეა სამყაროს შემთხვევაში. მიმართეთ ტელესკოპი შორეული გალაქტიკებისკენ და დაინახავთ, რომ ისინი ისე მოძრაობენ, რომ გვშორდებიან.
ამას გარდა, რაც უფრო შორს არიან ისინი, ჩანს, რომ უფრო სწრაფად მოძრაობენ. ეს გალაქტიკები ერთმანეთსაც შორდებიან. ამიტომ, უფრო სწორია თუ ვიტყვით, რომ სამყაროში ყველაფერი ერთდროულად შორდება ყველაფერს.
იდეა დახვეწილია, მაგრამ კრიტიკული. ადვილია, წარმოიდგინო სამყაროს შექმნა ფეიერვერკის აფეთქების სახით — დაიწყო დიდი აფეთქებით და შემდეგ, სამყაროს ყველა გალაქტიკა გარკვეული ცენტრალური წერტილიდან ყველა მიმართულებით გაფრინდა.
თუმცა, ეს ანალოგია არასწორია. შეცდომით გულისხმობს სამყაროს გაფართოებას ერთი წერტილიდან, რაც ასე არ ყოფილა და ამავე დროს, ასევე მიუთითებს, რომ გალაქტიკები მოძრავი ობიექტებია, რაც მთლად ზუსტი არ არის.
ერთმანეთს უფრო გალაქტიკები კი არ შორდებიან, არამედ მათ შორის სივრცე, თავად სამყაროს ქსოვილი, რომელიც დროის მსვლელობასთან ერთად მუდმივად ფართოვდება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სამყაროში თავად გალაქტიკები კი არ მოძრაობენ, არამედ უფრო თავად სამყაროს მიაქვს გაფართოებისას ისინი შორს.
ამის წარმოსადგენად მარტივი ანალოგიაა ბუშტის ზედაპირზე გარკვეული წერტილების დაწებება. როდესაც ბუშტში ჰაერს ჩაბერავთ, ის ფართოვდება. ვინაიდან წერტილები ბუშტის ზედაპირზეა დაკრული, ისინი ერთმანეთს დაშორდებიან.
მართალია, ისინი მოძრავად გამოჩნდება, მაგრამ სინამდვილეში, ეს წერტილები იქ ზუსტად იქ რჩებიან, სადაც დააკარით და მათ შორის მანძილი იზრდება უბრალოდ ბუშტის გაფართოების გამო.
ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ეს წერტილები გალაქტიკებია, ბუშტი კი სამყაროს ქსოვილი და სურათის აღქმასაც დაიწყებთ.
სამწუხაროდ, მიუხედავად იმისა, რომ ეს ანალოგია კარგი დასაწყისია, ზუსტ დეტალებს მაინც ვერ გვთავაზობს.
მეოთხე განზომილება
ნებისმიერი ანალოგიისთვის მნიშვნელოვანია მისი შეზღუდვების გააზრება. ზოგიერთი ხარვეზი აშკარაა: ბუშტი პატარაა და შეგიძლიათ ხელში დაიჭიროთ, მაგრამ ასე ვერ იზამთ სამყაროს შემთხვევაში. მეორე ხარვეზი უფრო მცირეა: ბუშტს ორი ნაწილი აქვს — ლატექსის ზედაპირი და ჰაერით ამოვსებული წიაღი.
ბუშტის ამ ორ ნაწილს სხვადასხვანაირად აღწერს მათემატიკის ენა. ბუშტის ზედაპირი ორგანზომილებიანია. თუ მასზე გაივლით, შეგიძლიათ წახვიდეთ წინ, უკან, მარცხნივ, მარჯვნივ, მაგრამ ზედაპირის დატოვების გარეშე ვერ იმოძრავებთ ზემოთ და ქვემოთ.
შეიძლება ისე ჟღერდეს, თითქოს აქ ოთხ მიმართულებას ვასახელებთ — წინ, უკან, მარცხნივ და მარჯვნივ, მაგრამ ეს მხოლოდ მოძრაობებია ორი ძირითადი გზის გასწვრივ — გვერდიდან გვერდზე და წინიდან უკან. ამიტომ არის ზედაპირი ორგანზომილებიანი — სიგრძე და სიგანე.
მეორე მხრივ, ბუშტის შიგნით სამი განზომილებაა და თავისუფლად მოძრაობა შეგიძლია ნებისმიერი მიმართულებით, მათ შორის ზემოთ და ქვემოთ — სიგრძე, სიგანე და სიმაღლე.
სწორედ აქ ჩნდება დაბნეულობა. რაღაც, რაც ბუშტის ცენტრად წარმოგვიდგენია, არის წერტილი სადღაც მის ინტერიერში, ზედაპირს ქვემოთ, ჰაერით ამოვსებულ სივრცეში.
თუმცა, ამ ანალოგიაში სამყარო უფრო ბუშტის ლატექსის ზედაპირს ჰგავს. ბუშტის ჰაერით სავსე შიდა ნაწილს ჩვენს სამყაროში ანალოგი არ აქვს, შესაბამისად, ანალოგიის ამ ნაწილის გამოყენება არ შეგვიძლია — ვიყენებთ მხოლოდ ზედაპირს.
ამიტომ, კითხვა „სად არის სამყაროს ცენტრი?“ დაახლოებით ისეთია, რომ იკითხოთ, „სად არის ბუშტის ზედაპირის ცენტრი?“. ასეთი რამ უბრალოდ არ არსებობს. ბუშტის ზედაპირზე ნებისმიერი მიმართულებით შეგიძლიათ გადაადგილდეთ, რამდენ ხანსაც გსურთ და ვერასოდეს მიაღწევთ ადგილს, რომელსაც შეგეძლებათ ცენტრი უწოდოთ, რადგან რეალურად ზედაპირს ვერასოდეს დატოვებთ.
ამავე გზით, სამყაროში შეგიძლია ნებისმიერი მიმართულებით იმოგზაურო და ვერასოდეს იპოვი ცენტრს, რადგან ბუშტის ზედაპირის მსგავსად, მას ასეთი რამ უბრალოდ არ აქვს.
ამის აღქმა ნაწილობრივ შეიძლება იმიტომ იყოს რთული, რომ სამყარო მათემატიკის ენაზე აღიწერება. ბუშტის ზედაპირს ორი განზომილება აქვს და ინტერიერს სამი, მაგრამ სამყარო ოთხგანზომილებიანია. რადგან საქმე მხოლოდ იმაში კი არ არის, თუ როგორ მოძრაობენ საგნები სივრცეში, არამედ იმაშიც, თუ როგორ მოძრაობენ ისინი დროში.
ჩვენი ტვინი ისეა დაპროგრამებული, რომ სივრცესა და დროს ცალ-ცალკე აღიქვამს. თუმცა, სამყაროში ისინი ერთ ქსოვილშია გადაჯაჭვული, რასაც „სივრცე-დროს“ უწოდებენ. ასეთი გაერთიანება ცვლის სამყაროს მუშაობის წესს ჩვენი ინტუიციის მოლოდინებთან მიმართებაში.
ეს ახსნა სარეთოდ ვერ პასუხობს კითხვას იმის შესახებ, როგორ შეიძლება რაღაც უსასრულოდ ფართოვდებოდეს — მეცნიერები ჯერ კიდევ ცდილობენ გაარკვიონ, რა განაპირობებს ამ გაფართოებას.
ასე რომ, სამყაროს ცენტრის შესახებ კითხვის დასმისას, ვაწყდებით ჩვენი ინტუიციის საზღვრებს. პასუხი, რომელიც ვიპოვეთ — ყველაფერი ერთდროულად, ყველგან ფართოვდება — იმის მხოლოდ მცირედი ნაწილია, თუ რამდენად უცნაური და ლამაზია ჩვენი სამყარო.
მომზადებულია The Conversation-ის მიხედვით.