რამდენადაც შეგვიძლია ვთქვათ, არ არსებობს შეზღუდვა, თუ რამდენად დიდი შეიძლება იყოს სამყარო. ჩვენი ცოდნა იმითაა შემოსაზღვრული, თუ რამდენად შორს შეგვიძლია დავინახოთ სამყარო ჩვენ. შეიძლება თუ არა რომ სამყარო მართლაც უსასრულო იყოს?

13.8 მილიარდი წლის წინ დაიწყო დიდი აფეთქებით ის, რასაც ჩვენს სამყაროს ვუწოდებთ. სამყარო სავსე იყო მატერიით, ანტიმატერიით, გამოსხივებით და არსებობდა ულტრა ცხელ, ულტრა მკვრივ, მაგრამ თანდათან უფრო და უფრო გაფართოებად და უფრო და უფრო გაციებად მდგომარეობაში. დღესდღეობით, 21-ე საუკუნისთვის, ჩვენ მიერ დაკვირვებადი სამყაროს მოცულობა 46 მილიარდი სინათლის წლის რადიუსის მქონემდე გაიზარდა. ეს არის მანძილი, საიდანაც სინათლე აღწევს ჩვენამდე - ამ მანძილიდან მოღწეული სინათლე უძველესია, რაც დღემდე შეგვიძლია დავინახოთ და გავზომოთ ის მანძილი საიდანაც ის მოდის. მიუხედავად იმისა, რომ ეს კოლოსალურად დიდი მანძილია, ის მაინც არ არის უსასრულოდ დიდი. ჩნდება კითხვა, რა არის ამ მანძილის იქით ანუ იმ სივრცეებში, რომელიც ჯერჯერობით ჩვენ მიერ დაკვირვებადი არ არის და არ შეგვიძლია დავინახოთ რა ხდება იქ. არსებობს თუ არა რაიმე გზა, რომ გავზომოთ ჩვენი სამყაროს რეალური ზომა მიუხედავად იმისა, რომ მხოლოდ მისი ნაწილია ჩვენ მიერ დაკვირვებადი და მის დანარჩენ ნაწილს უბრალოდ ვერ ვხედავთ? ჩვენი სამყარო გრძელდება თუ არა დაუსრულებლად - ამის გასაგებად უნდა გავაანალიზოთ ის ცოდნა, რაც კაცობრიობამ დღემდე მოახერხა და დააგროვა.

რაც უფრო დიდ დისტანციებს ვუყურებთ, შესაბამისადვე უფრო შორს ვიყურებით დროში უკან ანუ უფრო და უფრო შორეულ წარსულს ვხედავთ. მაგალითად უახლოესი გალაქტიკა, რომელიც ჩვენგან 2.5 მილიონი სინათლის წლითაა მოშორებული ჩვენ ვხედავთ ისე, როგორიც ის იყო 2.5 მილიონი წლის წინ, ვინაიდან სინათლეს ამდენი დრო სჭირდება ჩვენს თვალამდე მოსასვლელად მისი გამოსხივების მომენტიდან. უფრო შორეულ გალაქტიკებს ჩვენ ვხედავთ ისე, როგორებიც ისინი იყვნენ ათობით მილიონი, ასობით მილიონი და ზოგიც - მილიარდობით წლის წინ. რაც უფრო შორს ვიყურებით კოსმოსში, სინათლე, რომელსაც ვხედავთ, გამოსხივებულია წარსულში უფრო და უფრო შორი პერიოდიდან. აქედან გამომდინარე, ამ ყველაფერზე დაკვირვებით, შეგვიძლია გავზომოთ, როგორი იყო სამყაროს განვითარების ისტორია მისი ადრეული დღეებიდან დღემდე.

სამყარო დღეს ცივი და უხეშია, მაგრამ ის ასევე ფართოვდება და გრავიტირებს. როცა უფრო და უფრო დიდ მანძილებზე ვიყურებით, აღმოვაჩენთ, რომ სამყარო იყო ნაკლებად ცივი, ნაკლებად შეკრული და იყო უფრო ერთგვაროვანი. იმის გამო, რომ თავიდან არ იყო საკმარისი დრო გასული იმისთვის, რომ გრავიტაციას დიდი, რთული სტრუქტურები წარმოექმნა, ადრეულ სამყაროს მატერიის ნაკლები გროვა ჰქონდა. ანალოგიურად, ადრეული სამყაროც უფრო ცხელი იყო. გაფართოებადი სამყარო იწვევს მთელ შუქს, რომელიც მოგზაურობს სამყაროში გაჭიმული ტალღის სიგრძეში. ტალღის სიგრძის გაჭიმვისას ის კარგავს ენერგიას და უფრო ცივი ხდება. ეს ნიშნავს, რომ სამყარო იყო ბევრად უფრო ცხელი შორეულ წარსულში. ეს ფაქტი დადასტურდა სამყაროს შორეულ მახასიათებლებზე დაკვირვებით.

ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ სამყაროს ტემპერატურა, როგორიც ის არის დღეს, დიდი აფეთქებიდან 13.8 მილიარდი წლის შემდეგ ამ ცხელი, მკვრივი, ადრეული მდგომარეობიდან დარჩენილი გამოსხივების დათვალიერებით. დღეს ეს ვლინდება სპექტრის მიკროტალღურ ნაწილში და ცნობილია, როგორც კოსმოსური მიკროტალღური ფონი. ის მოდის შავი სხეულის სპექტრით და 2725 K ტემპერატურით. მარტივია იმის დადასტურება, რომ ეს დაკვირვებები წარმოუდგენელი სიზუსტით ემთხვევა პროგნოზებს, რომლებიც იდება ჩვენი სამყაროს დიდი აფეთქების მოდელიდან.

უფრო მეტიც, ჩვენ ვიცით, როგორ ვითარდება ეს გამოსხივება ენერგიაში, სამყაროს გაფართოებისას. ფოტონის ენერგია მისი ტალღის სიგრძის ინვერსიის პირდაპირპროპორციულია. როდესაც სამყარო თავისი ზომის ნახევარი იყო, დიდი აფეთქების ფოტონებს ჰქონდათ ორჯერ უფრო დიდი ენერგია, ვიდრე დღეს. ხოლო როდესაც სამყარო ამჟამინდელი ზომის მხოლოდ 10% იყო, ამ ფოტონებს 10-ჯერ მეტი ენერგია ჰქონდათ. თუ ჩვენ გვსურს, დავუბრუნდეთ იმ დროს, როდესაც სამყარო მისი დღევანდელი ზომის მხოლოდ 0, 092% იყო, აღმოვაჩენთ, რომ სამყარო იმ დროს 1089-ჯერ უფრო ცხელი იყო, ვიდრე დღესაა: დაახლოებით 3000 K. ამ ტემპერატურაზე სამყარო საკმარისად ცხელია იონიზებისთვის. მასში არსებული ყველა ატომი და არსებული მთელი მატერია მყარი, თხევადი ან აირადის ნაცვლად მთელ სამყაროში მხოლოდ იონიზებული პლაზმის სახით იყო.

სამყაროს ერთ-ერთი აღსანიშნავი თვისება ამ ადრეულ ეტაპზე მისი მაღალი ხარისხის ერთგვაროვნება იყო. დიახ, მასში არსებული ზოგიერთი რეგიონი სხვაზე მეტად მკვრივი (შესაბამისად უფრო ცივი) იყო ვიდრე სხვა (შესაბამისად უფრო ცხელი), მაგრამ ეს განსხვავება ძალიან მცირე იყო რომ ჩამოყალიბებულიყო ვარსკვლავები, გალაქტიკები და თუნდაც კოსმოსური სიცარიელეები - ყველაფერი, რასაც დღეს ვხედავთ. დღევანდელ სამყაროსთან ერთად მისი ამგვარი წარსული მდგომარეობების დანახვა და გაანალიზება საშუალებას გვაძლევს შევიცნოთ მისი ჩამოყალიბების ისტორია და ფიზიკურ მდგომარეობათა ცვლილება კოსმოსური ევოლუციის სხვადასხვა ეპოქაში.

იმის გაგება, თუ როგორ მივაღწიეთ სამყაროს დღევანდელ ზომას, შეგვიძლია სამი რამის ერთობლივი გააზრებით:

1. რამდენად სწრაფად ფართოვდება სამყარო დღეს - ეს შეგვიძლია გავზომოთ მრავალი სხვადასხვა მეთოდით.

2. რამდენად ცხელია სამყარო დღეს - ჩვენ ვიცით ეს კოსმოსური მიკროტალღური ფონის რადიაციის გაზომვით.

3. რისგან შედგება სამყარო, მათ შორის მატერია, რადიაცია, ნეიტრინო, ანტიმატერია, ბნელი მატერია, ბნელი ენერგია და სხვა.

ამ ყველაფრის გაანალიზებით და მათზე დაკვირვებით, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ და განვსაზღვროთ, თუ როგორი იყო სამყარო ცხელი დიდი აფეთქების ადრეულ ეტაპებზე და გავიგოთ როგორც სამყაროს ასაკი, ასევე მისი ზომა.

ხელმისაწვდომი დაკვირვებების სრული კომპლექტიდან, მათ შორის კოსმოსური მიკროტალღური ფონის ჩათვლით, ასევე სუპერნოვას მონაცემების, ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის კვლევების, და ბარიონის აკუსტიკური რხევების ჩათვლით, ვიღებთ ჩვენი სამყაროს მრავალმხრივ სურათს. დიდი აფეთქებიდან 13.8 მილიარდი წლის შემდეგ, ის ახლა 46.1 მილიარდი სინათლის წლის რადიუსის ზომისაა მინიმუმ. ეს არის მინიმუმი იმიტომ, რომ ეს არის ის ზღვარი, რასაც ჩვენ შეგვიძლია რომ დღესდღეობით დავაკვირდეთ. ამ ზღვარის იქით კი სინამდვილეში სამყარო კიდევ გრძელდება, მაგრამ არ ვიცით, რამდენად დიდია ის. ამაზე უფრო შორს მყოფი სხეულიდან მომავალ სინათლეს არ აქვს საკმარისი დრო ჩვენამდე მოსასვლელად. რაც დრო გადის, ცხადია სამყაროს ასაკი და ზომა იზრდება, მაგრამ სრულად მის დანახვას ვერასოდეს შევძლებთ და ყოველთვის იარსებებს ზღვარი, რომლის იქითაც ჩვენ ვერაფერს დავინახავთ თუ რა ხდება დანარჩენ სამყაროში და სინამდვილეში რამდენად დიდია ის.

ამგვარად, ჩნდება კითხვა, რა შეგვიძლია ვთქვათ სამყაროს იმ ნაწილზე, რომელიც სცილდება ჩვენი დაკვირვების შესაძლებლობათა საზღვრებს? ამ შემთხვევაში ჩვენ შეგვიძლია გამოვიტანოთ დასკვნები მხოლოდ ფიზიკის კანონებზე დაყრდნობით და იმ ყველაფერზე დაკვირვებით და გაზომვით, რაც უკვე მოქცეულია ჩვენი დაკვირვების საზღვრებში. თუ სივრცე დადებითად მოხრილი იქნებოდა, როგორც მაგალითად იმ შემთხვევაში იქნებოდა, ჩვენ რომ გვეცხოვრა 4-განზომილებიანი სფეროს ზედაპირზე, მაშინ შორეული სინათლის სხივები კონვერგირდებოდა, ერთ წერტილში შეერთდებოდა. თუ სივრცე უარყოფითად იქნებოდა მოხრილი, 4-განზომილებიანი უნაგირის მსგავსად, მაშინ შორეული სინათლის სხივები დივერგენციას განიცდიდა, ერთმანეთისგან გაიყრებოდა. სინამდვილეში, ამ ორი ვარიანტისგან განსხვავებით, სინათლის სხივები მოძრაობენ თავდაპირველი მიმართულებით - ამგვარად ჩვენი მეცნიერების მიერ დამოწმებულია, რომ ეს ყველაფერი სამყაროს სიბრტყეზე მიუთითებს.

ჩვენი საუკეთესო გაზომვები მიუთითებს, რომ სამყარო სივრცულად ბრტყელია ყველაზე დიდ მასშტაბებზე: ის არც დადებითად და არც უარყოფითად არ არის მოხრილი 0.25%-ის სიზუსტით ანუ დაახლოებით ერთი მეოთხასედით. ვინაიდან ჩვენ ვცხოვრობთ სამგანზომილებიან სივრცეში, 400-ჯერ რადიუსი ნიშნავს (400)^3 მოცულობას ანუ 64-მილიონჯერ მეტ სივრცეს. თუ ვივარაუდებთ, რომ ჩვენი ამჟამინდელი ფიზიკის კანონები სწორია, შეგვიძლია დავაწესოთ საზღვრები იმის შესახებ, თუ რამდენად დიდი უნდა იყოს ჩვენი სამყარო. მაგრამ რაც არ უნდა დიდი იყოს, ის მაინც არ არის უსასრულო. სამყაროს ქვედა ზღვარი, რომელიც სულ მცირე 18 ტრილიონი სინათლის წელია ყველა მიმართულებით, უზარმაზარია, მაგრამ ის მაინც სასრულია. თუ ვივარაუდებთ, რომ სამყარო არ შეიცავს ტოპოლოგიურ უცნაურობებს, როგორიცაა თავის თავზე გადახვევა, როდესაც ამავე დროს ის რჩება სივრცულად ბრტყელი, კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონზე დაკვირვება და ფართომასშტაბიანი სტრუქტურა გვეუბნება, რომ სამყაროს დაუკვირვებადი ნაწილის დიამეტრი უნდა იყოს მინიმუმ 37 ტრილიონი სინათლის წელი.

თუმცა არსებობს კარგი თეორიული მიზეზები იმისთვის, რომ ვიფიქროთ, ჩვენი კონკრეტული სამყარო არის ამაზე ბევრად დიდიც კი. ცხელი დიდი აფეთქება შეიძლება მიუთითებდეს დაკვირვებადი სამყაროს დასაწყისზე, მაგრამ ის არ აღნიშნავს თავად სივრცისა და დროის დაბადებას. დიდ აფეთქებამდე სამყარომ გაიარა კოსმოსური ინფლაციის პერიოდი. ამ დროს სამყარო არ იყო სავსე მატერიითა და გამოსხივებით, ამის ნაცვლად ის სავსე იყო ენერგიით, რომელიც თან ახლავს თავად სივრცეს და ფართოვდება მუდმივი, ექსპონენციალური სიჩქარით, ამ დროს ქმნის ახალ სივრცეებს იმდენად სწრაფად, რომ ფიზიკური სიგრძის უმცირესი მასშტაბი - პლანკის სიგრძე, ყოველ 10-დან 32 წამამდე გადაიჭიმება ახლანდელი დაკვირვებადი სამყაროს ზომამდე. მართალია, სამყაროს ჩვენს რეგიონში ინფლაცია დასრულდა, მაგრამ არის სამი კითხვა, რომლებზეც პასუხი არ ვიცით. ამ კითხვებზე პასუხი კი უმნიშვნელოვანესია გავიგოთ, თუ გვინდა ვიცოდეთ ზუსტად რამდენად დიდია ჩვენი სამყარო და რეალურად უსასრულოა ის, თუ სასრული.

1) რამდენად დიდი იყო პოსტ-ინფლაციური (ინფლაციის შემდგომი) სამყაროს რეგიონი, რომელმაც წარმოქმნა ჩვენი დიდი ცხელი აფეთქება? თუ გადავხედავთ ჩვენს თანამედროვე სამყაროს, რამდენად ერთგვაროვანია დიდი აფეთქების ნარჩენი ნათება, რამდენად ბრტყელია სამყარო, თუ გადავხედავთ ფლუქტუაციებს (რყევებს), რომელიც გადაჭიმულია მთელ სამყაროში ყველა მასშტაბით და ა.შ., აქედან ბევრი რამის სწავლა შეგვიძლია. ჩვენ შეგვიძლია გავიგოთ ენერგიის მასშტაბის ზედა ზღვარი, რომლის დროსაც მოხდა ინფლაცია. ჩვენ შეგვიძლია გავიგოთ რამდენად უნდა "გაბერილიყო" სამყარო. ასევე შეგვიძლია გავიგოთ ქვედა ზღვარი - მინიმუმ რამდენ ხანს გაგრძელდა ინფლაცია.

მაგრამ გაბერილი სამყაროს ის "ჯიბე", რომელმაც ჩვენი სამყარო წარმოშვა დიდი ცხელი აფეთქებით, შეიძლება ბევრად, ძალიან ბევრად უფრო დიდი იყოს, ვიდრე ქვედა ზღვარი. ეს შეიძლება იყოს ასობით, მილიონობით ან თუნდაც გუგოლჯერ უფრო დიდი, ვიდრე ჩვენი დაკვირვებადი სამყარო. ეს შეიძლება თეორიულად იყოს მართლაც უსასრულოც კი. მაგრამ სამყაროს იმაზე მეტი ნაწილის დაკვირვების გარეშე, ვიდრე ამის შესაძლებლობა დღეს გვაქვს, ჩვენ არ გვექნება საკმარისი ინფორმაცია საბოლოოდ ამ ყველაფრის (ჩვენი სამყაროს რეალური ზომების) დასაზუსტებლად.

2) არის თუ არა მართებული ე.წ. "მარადიული ინფლაციის" იდეა, სადაც სამყარო სამუდამოდ გაიბერება, გაფართოვდება, როგორც მინიმუმ თავის ზოგიერთ რეგიონში მაინც (თუ ყველგან არა). თუ თვლით, რომ ინფლაცია უნდა იყოს კვანტური ველი, მაშინ ექსპონენციალური გაფართოების ფაზის ნებისმიერ მომენტში არის იმის ალბათობა, რომ ინფლაცია დასრულდება, რაც გამოიწვევს დიდ აფეთქებას და არის ალბათობა იმისა, რომ ინფლაცია გაგრძელდება, რაც უფრო და უფრო მეტ სივრცეს წარმოქმნის. ეს გამოთვლები ჩვენ უკვე ვიცით როგორც უნდა გაკეთდეს (გარკვეული ვარაუდებიდან გამომდინარე) და ისინი მიგვიყვანს გარდაუვალ დასკვნამდე: თუ გსურთ, რომ საკმარისი ინფლაცია მოხდეს ჩვენ მიერ დამზერადი სამყაროს წარმოსაქმნელად, მაშინ ინფლაცია ყოველთვის წარმოშობს უფრო და უფრო მეტ სივრცეს, რომლებიც განაგრძობს თავის მხრივ კვლავ ინფლაციას სხვა რეგიონებთან შედარებით, რომლებიც შეწყვეტს ინფლაციას, ეს პროცესი კი (ინფლაციის შეწყვეტა სამყაროს კონკრეტულ რეგიონში) გამოიწვევს ახალ-ახალ დიდ აფეთქებებს (ამავე რეგიონში).

ამგვარად, მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენი დაკვირვებადი სამყარო შეიძლება წარმოიშვა ინფლაციის შედეგად, რომელიც დასრულდა ჩვენს კოსმოსურ რეგიონში დაახლოებით 13.8 მილიარდი წლის წინ, მაინც არსებობს აწმყოში ისეთი კოსმოსური რეგიონები, სადაც ინფლაცია გრძელდება და ქმნის უფრო და უფრო მეტ სივრცეს და ამასთანავე ცხადია იწვევს ახალ-ახალ დიდ აფეთქებებს. ეს იდეა ცნობილია, როგორც მარადიული ინფლაცია (Eternal Inflation) და ზოგადად მიღებულია თეორიული ფიზიკის საერთაშორისო საზოგადოების მიერ. მაშინ, რამდენად დიდია დღესდღეობით ჩვენთვის დაუკვირვებადი მთელი სამყარო?

3) და ბოლოს, რამდენი ხნით გრძელდებოდა ინფლაცია მის დასრულებამდე და შედეგად, ცხელ, დიდ აფეთქებამდე? ჩვენ შეგვიძლია დავინახოთ მხოლოდ დაკვირვებადი სამყარო, რომელიც წარმოიქმნა ინფლაციის დასასრულით და ჩვენი დიდი ცხელი აფეთქებით. ვიცით, რომ ინფლაცია უნდა მომხდარიყო სულ მცირე დაახლოებით 10^-32 წამის განმავლობაში, მაგრამ სინამდვილეში, სავარაუდოდ ის ბევრად უფრო დიდხანს გაგრძელდა. მაგრამ ზუსტად რამდენად დიდხანს: წამები, წლები, საუკუნეებით თუ მილიარდობით წლებით? ან თუნდაც იქნებ უსასრულო დროის განმავლობაში გრძელდებოდა? სამყარო ყოველთვის ფართოვდებოდა? ჰქონდა კი ინფლაციას დასაწყისი? წარმოიშვა თუ არა ინფლაცია რაიმე წინარე მდგომარეობიდან, რომელიც მარადიულად არსებობდა? ან იქნებ მთელი სივრცე და დრო ოდესღაც წარმოიშვა არაფრისგან? ეს ყველაფერი დაშვებებია, ალბათობები, მაგრამ ამ კითხვებზე ზუსტი პასუხები ჯერჯერობით ჩვენთვის მიუწვდომელია.

ჩვენ უკვე ვიცით, რომ ჩვენი სამყარო "საშინლად აღემატება" იმ ნაწილს, რომლის დაკვრივებაც დღეს შეგვიძლია. იმის მიღმა, რასაც დღეს ვხედავთ, დიდი და დასაბუთებული ეჭვი არსებობს, რომ არსებობს კიდევ უამრავი სამყარო, ისეთივე, როგორიც ჩვენი, ფიზიკის იგივე კანონებით, იგივე ტიპის ფიზიკური, კოსმოსური სტრუქტურებით და რთული სიცოცხლის განვითარების იგივე შანსებით. მაგრამ რამდენადაც წარმოუდგენლად დიდი არ უნდა იყოს მთელი ჩვენი სამყარო, ან თუნდაც მულტისამყარო, ის მაინც შეიძლება სულაც არ იყოს უსასრულო და იყოს მაინც სასრული. სინამდვილეში, თუ ინფლაცია არ გაგრძელდა მართლაც უსასრულო დროის განმავლობაში, ან თუ სამყარო არ დაიბადა უსასრულოდ დიდი, მაშინ სამყარო უნდა იყოს სასრული მასშტაბის.

საბოლოო ჯამში, ყველაზე დიდი პრობლემა ისაა, რომ ჩვენ დღესდღეობით არ გაგვაჩნია საკმარისი ინფორმაცია ამ კითხვაზე საბოლოო პასუხის გასაცემად - "არის თუ არა სამყარო უსასრულო"... ჩვენ მხოლოდ ის ვიცით, თუ როგორ უნდა მივიღოთ ინფორმაცია ჩვენს დაკვირვებად სამყაროში: ეს არის 46 მილიარდი სინათლის წელი ჩვენგან ყველა მიმართულებით. პასუხი ამ კითხვაზე - არის თუ არა სამყარო უსასრულო, დაშიფრული უნდა იყოს თავად სამყაროში მაგრამ ჩვენს ცივილიზაციას ჯერჯერობით არ შეუძლია ამ ინფორმაციის დაზუსტებით ამოკითხვა. სანამ არ შევიძენთ ახალ ცოდნას და გამოვიმუშავებთ ახალ ტექნოლოგიებს, იქამდე ეს კითხვა - "არის თუ არა სამყარო ან მულტისამყარო უსასრულო?" - პასუხგაუცემელი დარჩება.

წყარო: Is the Universe infinite? - Big Think;

კრებულები:

1. მეცნიერება

2. მეცნიერება - მე-2 ნაწილი

3. მეცნიერება - მე-3 ნაწილი

4. სხვადასხვა

5. სხვადასხვა - მე-2 ნაწილი

6. ქართული მითოლოგია

7. რელიგია

8. საქართველო

9. საქართველო - მე-2 ნაწილი

10. ქართული სახელმწიფოები

11. პროტოქართველები

12. კავკასიური კულტურები

13. პარანორმალი

14. ჰომოს გვარი

15. არქეოგენეტიკური მოდგმები

ავტორი: თორნიკე ფხალაძე