2014/07/15

Нойр хулжаам сансар огторгуй - Долоо дахь шөнө



VII. Шинэ оньсого,
шинэлэг огторгуйн модел


Огторгуйн үүслийн нууцыг тайлах “Туйлын онол”

Оройн мэнд хүргэе. Ингээд таны хүсэн хүлээсэн сансар судлалын хамгийн сүүлийн үеийн судалгааны үр дүнгүүдийн талаар ярьж өгье.
Балар эртнээс нааш огторгуйн тухай бодож ирсэн хүн төрөлхитөн 20-р зуун гарсаар тийнхүү огторгуйн бүтэц механизмыг шинжлэх ухаанчаар тайлбарлах аргыг гартаа хийж авчээ. Тэр бол Их тэсрэлтийн онол байв. Өмнөх бүлэгт ярьсанчлан, Их тэсрэлтийн онол нь огторгуй тэлж байдгийг илтгэх Харьцангуйн онол дээр суурилж байдаг. Тэгээд тэр нь Хабблын нээсэн огторгуй тэлж буйн ажиглалт болон, Пензиас ба Вильсон нарын нээсэн сансрын дэвсгэр радиаци гэх хоёр фактаар баталгаажин дэмжигдсэн билээ.
Өнөөгийн энэхүү агуу уудам хийгээд түнэр харанхуй огторгуй маань урьд цагт хэт өндөр дулаантай бяцхан галан бөмбөг байсан гэдэг, эртний ямар ч үлгэр домгуудын чөлөөт хийсвэрлэлээс хол илүү уран зөгнөл гэлтэй. Ёстой л “Бодит үнэн ямар ч уран зөгнөлөөс илүү гайхалтай” гэдэг энэ биз.
Гэвч огторгуйн талаарх бүхий л асуултанд Их тэсрэлтийн онол хариулж чадсан уу гэвэл, тийм биш юм. Энэ тухай ч бас өмнөх бүлэгт зухас дурьдсан. Их тэсрэлтийн онол нь “Анхдагч огторгуй болох микро өндөг хэрхэн бий болсон бэ?” гэх огторгуйн үүслийн нууцыг хэлж өгч чадаагүй. Тийм ч учраас Ромын пап “анхдагч огторгуйн өндгийг бурхан бүтээсэн юм” гэж айлдсан учиртай боловч, бурханы туслалцааг авчихвал яахан шинжлэх ухаан болох билээ. Хэт өндөр халуун, хэт өндөр нягтрал бүхий микро өндөг хэрхэн яаж бий болсоныг шинжлэх ухаанчаар тайлбарлаж байж, сая огторгуйн түүхийг өгүүлэх Их тэсрэлтийн онол маань бүрэн боловсрох учиртай. Мөнхүү түүнийг тайлбарлаж чадсанаар л, эртний Грекчуудын гаргаж тавьсан “Огторгуйн архэ юу вэ?” гэх тэр асуулт сая хариултаа олох болно.
Огторгуй хэрхэн үүссэн юм бэ, орчлон ертөнцийн архэ юу юм бэ, энэ тухай бид одоо ч хараахан мэдэж чадаагүй л байна. Үнэнд нэлээдгүй ойртож очсон юм шиг хэрнээ, үнэндээ жинхэнэ хариултаас дэндүү наана явааг ч үгүйсгэх аргагүй.
Гэсэн ч, “яг энэ бол гарцаагүй үнэн” гэх зүйл бий. Юу гэвэл, огторгуйн үүслийн нууцыг тайлахын тулд, бидний хүн төрөлхитөн “туйлын онолыг” гартаа оруулах зайлшгүй шаардлагатай юм.
Урьд цагт бид Ньютоны механикийн онолыг гартаа оруулсаны ачаар, нарны аймгийн систем доторх эрхэсүүдийн хөдөлгөөнийг тайлбарлаж, үл мэдэх гаригийг ч зөгнөн илрүүлж чадсан. Цаашлаад 20-р зуунд Ньютоны механикийн онолыг даван гарахуйц Харьцангуйн онолыг гартаа оруулж, огторгуй нь микро өндөгнөөс үүсэн тэлж ирсэн гэх огторгуйн түүхийг дүрсэлж чадахуйц болсон.
Одоо түүнээс цааш огторгуйн үүслийн нууцад нэвтрэхийн тулд, Харьцангуйн онолыг ч даван гарахуйц туйлын онол хэрэгтэй байгаа юм. Харин тэр нь чухам ямар онол байх бол?

Огторгуйн эхлэл бол физик нуран унах “Онцгой цэг”

Сая хэлсэнчлэн, Их тэсрэлтийн онол нь анхдагч огторгуй болох “микро өндөг” нь хэрхэн бий болсон тухай тайлбарлаж чаддаггүй. Үүний шалтгаан нь, огторгуйн эхлэл нь Онцгой цэг (Singularity) гэх хачирхам зүйл болж орхидогтой холбоотой юм.
Их тэсрэлтийн онолын дагуу огторгуйн түүхийг өнгөрсөн тийш буцаан харах үед, огторгуйн температур болон нягт нь улам бүр ихсээд явна. Тэгээд огторгуй яг үүссэн тэр агшинд огторгуй нь нэгэн цэг дээр төвлөрч, тэнд температур ч нягт ч хязгааргүй утганд хүрч орхидог. Цаашлаад татах хүчний хэмжээ болон, орон зайн муруйлтыг илэрхийлэх “муруйлтын коэффициентийн” утга ч хязгааргүйд хүрнэ.
Ийм цэгийг онцгой цэг гэдэг бөгөөд, асуудалтай нь гэвэл иймэрхүү онцгой цэг дээр Харьцангуйн онолоос авахуулаад физикийн ямар ч хууль үйлчилдэггүй. Яагаад гэвэл энэ ертөнцөд “хязгааргүй” гэдэг тоо бодитоор оршин байдаггүй учраас тэр юм. Хязгааргүй гэдэг тоог ашиглан зөв тооцоо хийж, тэгшитгэл томъёо бодох боломж бидэнд байхгүй.
Тиймээс энэ хэвээрээ бол “Огторгуй нь физикийн хуулиуд нуран унадаг онцгой цэгээс төрсөн боловч, түүний дараа Харьцангуйн онол гэх физикийн хуулинд захирагдан тэлж томорсоор ирсэн” гээд яриа дуусахад хүрнэ. Гэтэл ийм хоёрын хооронд юм ярьсанаар огторгуйн зүй тогтолыг шинжлэх ухаанчаар бүрэн тайлбарласан болохгүй шүү дээ.
Ингээд эрдэмтэд ухаанаа уралдуулсаар нэгэн шинэ огторгуйн төсөөлөл гаргаж ирэв. Тэр нь “Огторгуй нь тэлэлт агшилтыг ээлжилдэг байж болох юм” гэх санаа бөгөөд, түүнийг Цикл огторгуйн модел гэнэ.
Одоогийн байдлаар огторгуй тэлж байгаа нь эргэлзэх аргагүй зүйл тул, үүнийг энгийнээр хөрвүүлж бодох юм бол, огторгуйн хэмжээ нь өнгөрсөн цаг руу ухрах тусам улам  жижигхэн болоод явна. Гэвч огторгуйн дулаан болон нягт нь хязгааргүй болж орхивол асуудал үүсэх учир, өнгөрсөн цагийн тодорхой нэг агшинаас цаашлахад эсрэгээрээ огторгуй тэлнэ гэж үзэх юм. Тэгээд түүнээс ч цааш цаг хугацааг ухраавал огторгуй бас дахин агшиж эхлэнэ гэх мэтээр, огторгуй нь тэлэлт агшилтыг ээлжилж байдаг гэх нь Цикл огторгуйн модел юм. Хэрэв энэ огторгуйн төсөөлөл үнэн бол, огторгуй нь онцгой цэгээс эхэлсэн гэх адармаатай асуудлыг цэвэрхээн шийдчихэж байгаа хэрэг болно.
Гэтэл 1960-аад оны сүүлээр Английн хоёр залуухан физикчид болох Хокинг болон Пенроуз нар нэгэн цочирдом судалгааны ажил хийв. Өнөө үед ч физикийн тэргүүн эгнээнд мөр зэрэгцэх эдгээр эрдэмтэдийн нэрийг мэдэх хүмүүс олон болов уу гэж санана. Хоёр эрдэмтэн огторгуйн түүхийг Харьцангуйн онол дээр тулгуурлан тооцох үед, огторгуй нь тэлэлт агшилтыг ээлжлэх боломжгүй болохыг математикийн аргаар баталж орхисон байна. Өөрөөр хэлбэл, огторгуй нь Харьцангуйн онолын зарчимаар тэлж байгаа бол, гарцаагүй онцгой цэгээс эхлэхгүй бол болохгүй учиртай юм гэнэ. Үүнийг Онцгой цэгийн теорем гэдэг.
Онцгой цэгийн теорем батлагдсан явдал нь, огторгуйн эхлэлийн талаар шинжлэх ухаан ямар нэгэн зүйл өгүүлэх боломж огт байхгүй гэсэн утгыг илэрхийлнэ. Тиймээс судлаачдын дундаас “Огторгуйн эхлэл нь шинжлэх ухаанаар тайлбарлах боломжгүй бурханы хүчээр бий болсон зүйл биш байгаа?” гэж үзэх хүмүүс хүртэл гарч ирсэн гэдэг.

Огторгуйн дэвсгэр радиаци нэгэн жигд байдгийн нууц

Цаашлаад, огторгуйн дөнгөж эхлэл үед болсон гэгдэх үзэгдлүүдийн талаар өөр бас хэд хэдэн тайлбарлаж чадахгүй зүйлс байв. Түүний нэг нь “Яагаад огторгуйн дэвсгэр радиаци бүгд яг нэгэн хэвийн жигд хэмжээтэй байгаа юм бол?” гэх эргэлзээ юм.
Огторгуйн дэвсгэр радиаци бол, урьд цагт хэт өндөр дулаантай байсан огторгуйгаас цацрах гэрэл нь, түүний дараа огторгуйн тэлэлтээр долгионы урт нь сунасаар цахилгаан долгион хэлбэрт шилжин өнөөгийн огторгуйгаар дүүрэн бялхаж буй долгион юм. Энэхүү огторгуйн дэвсгэр радиацийн хүчийг хэмжсэнээр, урьдын огторгуйн дулаан болон нягтыг мэдэж болно.
Ингээд огторгуйн дэвсгэр радиацийн хүчийг хэмжиж үзтэл, огторгуйн аль ч зүгээс ирсэн долгионууд бүгд ив ижилхэн хэмжээтэй болохыг анзаарав. Энэ бол, огторгуйн дэвсгэр радиацын эх гарал болох гэрэл үүсэх үеийн огторгуйн дулаан нь хаа сайгүй нэгэн ижил байсан болохыг, мөн огторгуй нь бүхэлдээ туйлын жигдхэн нягттай байсан болохыг, өөрөөр хэлбэл огторгуй аль ч орон зайдаа овон товонгүй ерөнхий тархалттай байсан болохыг илэрхийлж байгаа юм.
Огторгуйн дэвсгэр радиацийн эх гарал болох гэрэл үүсэх үед, огторгуйн хэмжээ нь одоогийнхоос ойролцоогоор 1000 дахин жижигхэн байсан болохыг тогтоогоод байгаа. Мөн микро өндөг байдлаар бий болсон өчүүхэн огторгуй нь одоогийнхоос 1000 дахин жижигхэн хэмжээ бүхий болтолоо бойжих хүртэл, Их тэсрэлтийн онолын тооцоогоор бодоход 300,000 жил шаардлагатай гэгддэг.
Дээрхийг эмхэтгээд хэлэх юм бол, “Үүссэнээсээ хойш 300,000 жилийн дараа, одоогийн 1/1,000 хэмжээ бүхий болтолоо бойжсон огторгуй нь, дулаан болон нягтын хувьд нэгэн жигд, хаанаа ч овон товон, сийрэг бөөгнөрөл үгүй, шахмал бетон шиг ерөнхий тархалттай байжээ” гэсэн үг болно. Гэвч яг энэ л тухайн үеийн эрдэмтэдийг бодлогошруулж орхив. Учир нь хэрэв үүнийг үнэхээр болсон явдал гэж үзэх юм бол Харьцангуйн онолтой зөрчилдөхөд хүрэх юм.
Огторгуйг жигдхэн ерөнхий тархалттай байлгахын тулд, огторгуйг ямар нэгэн аргаар хангалттай “хольж хутгах” шаардлагатай. Бодисууд ба энерги нь нягт болон дулааны өндөр хэсгээс нам хэсэг рүү шилжиж байж сая огторгуй нь бүхэлдээ нэгэн жигд болох учиртай. Харин түүнийг “хольж хутгаж жигдлэх ч шаардлагагүйгээр, анхнаасаа л тохиолдлоор нэгэн жигд тархалттай байсан” гэж үзэх нь бурханы ид шидэнд итгэхтэй адил төвшиний буюу, хэрхэвч шинжлэх ухаанч дүгнэлт гэж хэлэх боломжгүй.
Нөгөөтэйгүүр, бодисууд болон энерги нь агшин зуур шилжилт хийх боломжгүй. Учир нь огторгуйд ямар ч зүйл гэрлийн хурдаас өндөр хурдаар хөдөлдөггүй. Энэ бол Эйнштейний Харьцангуйн онолоор тодорхой болсон хамгийн чухал хуулиудын нэг юм. Тиймээс бодисууд болон энергиүд шилжсээр огторгуй нь нэгэн жигд тархалттай болохын тулд багагүй хугацаа шаардагдах болно.
Гэтэл өнөөгийн огторгуйгаас 1000 дахин жижиг ч гэлээ, нэлээдгүй томорчихсон тухайн үеийн огторгуйг нэгэн жигд тархалттай болгохын тулд 300,000 жил хэмээх хугацаа яагаад  ч хүрэлцэх учиргүй юм. Тэгсээр атал үнэхээр тухайн үеийн огторгуй нь аль ч газраараа тогтмол нэгэн жигд нягт болон дулаантай байсан гэвэл, тэнд чухам ямар комбинац явагдсан байж таарах вэ?

Огторгуйн эхэнд өрнөсөн огцом тэлэлт

1979-өөс 1980-аад оны үед би Данийн нийслэл Копенгаген дахь Хойд европын онолын физикийн судалгааны төвд уригдан, “Хүчний нэгдсэн онол” дээр тулгуурлан огторгуйн эхэн үеийн талаарх судалгаа хийсэн юм. Хүчний нэгдсэн онол гэдэг нь, биетүүдийн (бодисуудын) хооронд үйлчилдэг үндсэн 4 хүчийг (татах хүч, цахилгаан соронзон хүч, атомын цөм дотор үйлчилдэг “их хүч” болон “бага хүч” ) нэг онолоор нэгтгэн тайлбарлахыг зорьдог онол юм. Харамсалтай нь уг онол одоо ч бүрэн боловсроогүй боловч, би энэхүү Хүчний нэгдсэн онол нь огторгуйн эхэн үеийн төлвийн судалгаанд маш чухал ач холбогдолтой нэгэн сэжүүрийг агуулж байна хэмээн сэтгэж байлаа. Ингээд тэр судалгаандаа бүрэн боловсроогүй Хүчний нэгдсэн онол болон Эйнштейний Харьцангуйн онолыг холбож угсартал, огторгуйн эхэн үеийн тухай гайхалтай сонирхол татам дүр зураг гаргаж болохыг анзаарсан юм.
Тэр нь юу гэвэл “Огторгуй нь үүсээд төд удалгүй яах ийхийн зуургүй огцом томрон тэлж, уг огцом тэлэлт зогсохтой зэрэгцээд асар их хэмжээний дулаан ялгарч, галан бөмбөг мэт огторгуй болжээ” гэх дүр зураг байв. Энэхүү огцом тэлэлтийн улмаас огторгуй нь хэдэн арван оронтой тоо дахин томорч, эгэл бөөмсийн дайтай өчүүхэн байснаа макро хэмжээтэй болтолоо бойжсон байна. Ингээд огцом тэлэлт дуусах үед төлвийн шилжилт (дараа тайлбарлана) гэх үзэгдэл болж их хэмжээний дулаан ялгаран, огторгуй нь галан бөмбөг болов. Түүнээс хойш тэлэлтийн хурд нь алгуурхан сааран дотоод дулаанаа буулгасаар өнөөгийн өргөн уудам огторгуй болон тогтжээ.
Энэ онолыг Огторгуйн инфляцийн онол гэдэг. Энэ нэрийг хайрласан эцэг нь гэвэл, надтай бараг ижил цаг хугацаанд, надаас хамааралгүйгээр тусдаа энэ онолыг дэвшүүлсэн Америкийн сансрын физикч Гүт юм. Цаг хугацааны хувьд би Гүтээс бага зэрэг өмнөхөн онолоо зарласан боловч, энэ онол олны анхаарлыг татахад “Инфляцийн онол” гэх чихэнд хонигшиход амархан нэр бодож олсон Гүтийн үүрэг роль ч бас том нөлөө үзүүлсэн болов уу гэж боддог.
Инфляцийн онол нь Их тэсрэлтийн онолын олон асуудлыг шийдэж өгдөг. Түүний нэг нь “Яагаад сансрын дэвсгэр радиаци хаана ч адилхан хэмжээтэй байдаг юм бэ?”, өөрөөр хэлбэл урьд цагт огторгуй нь бүхэлдээ нэгэн жигд ерөнхий тархалттай байсан юм уу гэх мөнөөх асуулт юм. Энэ асуудлын шийдэл нь дараах байдлаар хариулагдана. Дөнгөж төрсөн огторгуй нь овон товон, сийрэг бөөгнөрөлөөр дүүрэн байсан гэж үзсэн ч, түүний маш өчүүхэн хэсгийн орон зайг авч үзэх юм бол, түүний доторх нь бараг нэгэн жигд ерөнхий тархалттай байсан гэж хэлж болно. Тэгээд тэр өчүүхэн хэсгийн орон зай нь гэнэт огцом тэлэлт хийн төсөөлөшгүй уудам орон зай болчихвол, тэр орон зай доторх оршин суугчийн хувьд, үзэгдэх бүхий л хязгаарт огторгуй нь бүхэлдээ нэгэн жигд тархалттай болж харагдах болно. Энэ бол нэг ёсны хүмүүс бидний оршин амьдарч буй тэр огторгуйн орон зай бөгөөд, тэнд сансрын дэвсгэр радиаци аль ч зүгээс ирсэн нэгэн жигд хүчээр ажиглагдах юм. Тэгэхээр ажиглалт хийх боломжит огторгуйн хязгаарыг даван гарч, асар том масштабаар огторгуйг харж чадах аваас, тэнд хэрхэвч огторгуй нь нэгэн жигд ерөнхий тархалттай харагдахгүй болов уу.
Үүнээс гадна, бид Инфляцийн онолоо зарласны дараагаар, инфляци болох үед уг огторгуйгаас (эх огторгуйгаас) хүүхэд огторгуй их хэмжээгээр үүснэ гэх “Огторгуйн давхар үүслийн тухай” хамтын судалгааны ажлаа зарласан. Энэ бол тодорхой нөхцөл бүрдсэн үед огторгуйн овон товон хэсэг нь өөр бие даасан огторгуй болон өсч хөгждөг болохыг харуулдаг онол юм.




Огторгуйг огцом тэлүүлсэн вакүүм орчны энерги

Тэгвэл, дөнгөж төрөөд байсан огторгуйг тэгтэл хүчтэйгээр огцом тэлэлт хийхэд хүргэсэн тэр “хүч” нь чухам юу юм бол? Инфляцийн онолд түүнийг “вакүүм орчноос гарах энерги” гэж үздэг. Вакүүм орчин, өөрөөр хэлбэл “хов хоосон” орон зайд байх энерги нь түлхэх хүчийг бий болгож, огторгуйн орон зай болох өөрийгөө огцом тэлүүлдэг хэрэг юм.
Вакүүм орчин гэж “хов хоосон, юу ч байхгүй” орон зай байлтай атал, яагаад тэнд энерги байдаг билээ гэж хачирхан бодож магадгүй юм. Гэвч “юу ч байхгүй” гэдэг төлөв бол физикийн хувьд хэрхэвч байх боломжгүй зүйл юм. Арай өөрөөр илэрхийлэх юм бол, энэ ертөнцөд төгс “хоосон” гэж огт байдаггүй.
Тэгвэл тэрхүү “хов хоосон” гэгдэх вакүүм орчны нууцлаг шинжийг ил болгосон нь, Харьцангуйн онолтой мөр зэрэгцэн өнөөгийн физикийн шинжлэх ухааны нэгэн том багана болох Квант физикийн онол юм. Квант физикийн онолыг ганц өгүүлбэрээр тайлбарлая гэвэл тэр нь “микро ертөнц дэхь бодисуудын хачирхам зүй тогтлыг нээн тогтоосон онол” гэж хэлж болох биз.
Квант физик нь 20-р зууны эхэнд, Харьцангуйн онол гарч ирэхтэй бараг зэрэг шахуу олон суут физикчидийн гараар дамжин бүтжээ. Ердийн хүмүүсийн хувьд Харьцангуйн онол шиг алдартай биш байж мэдэх боловч, микро ертөнцтэй холбоотой юм бүхэнд Квант физик гарцаагүй оролцож байдаг. Компьютер болон гар утас зэрэг өнөөгийн бидний амьдрал ахуйг тэтгэдэг өндөр технологийн хэрэгсэлүүдийн гол цөм нь LSI гэх мэтийн хагас дамжуулагчуудаас бүтсэн байдаг. Энэхүү хагас дамжуулагчуудын ажиллах зарчим нь Квант физикийн онол дээр суурилдаг гээд бодохоор, бид бүхэн өдөр тутамдаа огт анзааралгүйгээр Квант физикийн үр шимийг хүртэж явдаг гэсэг үг юм.
Тэгэхээр Квант физикийн онолын олж нээсэн “микро ертөнц дэхь бодисуудын хачирхам шинж чанаруудын” нэг бол “Энэ ертөнцөд юу ч байхгүй гэх төлөв физикийн хувьд байх боломжгүй” гэх дүгнэлт юм. Жишээлбэл энергийг 0 болгоно гэдэг бол, бодисын дулааныг абсолют 0 хэм (буюу целсийн -273.15 хэм) болгох явдал юм. Гэтэл абсолют 0 хэм болчоод байхад Тэг цэгийн хөдөлгөөн гэх үл ялиг хөдөлгөөнийг атом болон молекулууд хийдэг болох нь тогтоогдсон байдаг. Өөрөөр хэлбэл энергийг нь 0 болгоод ч, цаана нь ахиад энерги үлддэг гэсэн үг юм.
Үүнтэй адилаар, “юу ч байхгүй хоосон” гэгдэх вакүүм орчинд ч гэсэн энерги агуулагдаж байдаг. Харин дөнгөж төрөөд байсан нялх огторгуй дахь вакүүм орчин нь өнөөгийн вакүүм орчиноос ялгаатайгаар асар их энергийг агуулж байсан бололтой бөгөөд, тэр нь үлэмж хэмжээний түлхэх хүч болж өгсөнөөр инфляцийн огцом тэлэлтийг бий болгосон байна.
Дашрамд хэлэхэд, вакүүм орчин энергитэй болохыг харгалзаж үзээд Харьцангуйн онолын томъёог бодох юм бол, тэндээс нэгэн сонирхолтой зүйлийг мэдэж болно. Томъёон дотор Эйнштейний бодож олсон сансрын тогтмолтой (үзэх) адил зүйл гарч ирдэг. Тоон утга нь нэлээд өөр боловч, Эйнштейний бодсон “орон зай нь түлхэх хүчтэй” гэх төсөөлөл буруу биш байсан юм. Лавтайяа суут Эйнштейн тэнгэрийн орноос сэтгэл хангалуунаар “Тээр, миний л зөв байгаа биз дээ?” гээд санаа амар мишээж суугаа биз ээ.

Огторгуйн эхлэлийн түлхүүрийг атгах Квант татах хүчний онол

 Үргэлжлүүлээд, анхны микро огторгуй нь хэрхэн үүсч бий болсон тухай тайлбарладаг онолыг танилцуулая. Өмнөх хэсэгт Онцгой цэгийн теорем батлагдсанаар, огторгуйн эхлэлийн талаар шинжлэх ухаан ямар нэгэн зүйл хүүрнэх боломжгүй болсон тухай ярьсан шүү дээ. Гэвч хуучин онолууд асуудалтай тулгарч байж л сая эргэлт хийхүйц шинэ онол төрөн гарч, шинжлэх ухаан хөгжин урагшилдаг жамтай.
1983 онд Украйн гаралтай физикч Виленкин нь “Огторгуй нь бодис ч, цаг хугацаа ч, орон зай ч байхгүй хоосон төлвөөс төрөн гарсан” гэх таамаглалаа зарлав. Огторгуй нь “хоосноос” бий болсон гэх нь яалт ч үгүй хачирхам сэтгэгдэл төрүүлэм санаа биз. Гэвч огторгуй нь ямар нэгэн зүйлээс бий болсон гэвэл, “Тэр ямар нэгэн зүйл нь бас хаанаас бий болов?” гэх асуултыг төрүүлж, цаашаагаа эцэс төгсгөлгүй сунжрахад хүрнэ шүү дээ. Ингээд Виленкин “Огторгуй бол хоосноос бий болсон”, нэг ёсондоо “байхгүй”-гээс “байгаа” үүссэн гэх онолын гаргалгааг дэлгэн харуулсан байна.
Мөн ижил цагт, онцгой цэгийн теоремийг баталсан Хокинг шинэ таамаг дэвшүүлэв. Тэр нь “Огторгуй нь хуурмаг цаг гэх тусгай цаг хугацаанд үүссэн гэвэл, огторгуйн эхлэл нь онцгой цэг болохгүй” гэх зүйл байв. Хокинг нь онцгой цэгийн теоремийг баталсанаараа, огторгуйн эхлэлийг шинжлэх ухаанчаар нээн тайлбарлах замыг хааж орхисон боловч, өөрийн байр суурийг даван гарахуйц гайхамшигтай санааг дэвшүүлэн, огторгуйн үүслийн нууцад дахин нэвтрэхийг зорьсон нь тэр байв.
Виленкин болон Хокинг нарын таамгууд бол нэгэн бүрэн боловсроогүй онол дээр суурилж байдаг. Тэр нь Квант татах хүчний онол гээч эд бөгөөд, Харьцангуйн онол дээр Квант физикийг нийлүүлсэн онол, эсвэл “Сансрын квант физик” гэж хэлэхүйц онол юм. Тэгээд энэхүү Квант татах хүчний онол маань л дэлхийн бүх физикчид бүрэн боловсрохыг нь хүсэн хүлээж зорилгоо болгодог, чухам мөнөөх физикийн туйлын онол билээ.
Дахин дахин ярьж байгаачлан, Их тэсрэлтийн сансрын онол бол Харьцангуйн онол дээр суурилсан огторгуйн модел. Нөгөөтэйгүүр, огторгуйн хэмжээг өнгөрсөн цаг руу ухраах тусам улам жижгэрсээр, төрсөний дөнгөж дараахан эгэл бөөмсөөс ч хамаагүй өчүүхэн микро хэмжээтэй байсан гэж үздэг. Тиймээс анхны огторгуй нь хэрхэн яаж бий болсон тухай бодох үед, микро ертөнцийн тухай авч үздэг Квант физикийн онолыг ч бас хамтад нь ашиглахгүй бол болохгүйд хүрдэг. Тэгэхээр огторгуйн эхлэлийн талаар судлах явдал бол, Харьцангуйн онол болон Квант физикийг нийлүүлсэн Квант татах хүчний онолыг судлах явдал болж таардаг юм.

Хоосноос бий болсон огторгуйн онол

Тэгэхээр, Инфляцийн онол дээр ч ярьсанчлан, вакүүм орчин гэдэг бол “юу ч байхгүй” орон зай бус, дотроо энергийг агуулж байдаг байх нь. Мөн, вакүүм орчны цэг бүр дээр микро эгэл бөөмсүүд гэнэтхэн үүсч гарсан бол буцаж алга болон, энэ нь зогсоо зайгүй давтагдаж байдаг. Өөрөөр хэлбэл вакүүм орчин гэдэг бол төгс “хоосон” бус, үргэлжид “байгаа, байхгүйн” дунд хэлбэлзэж байдаг гэхэд болно.
Тэгээд ийм “хоосон” дундаас анхны микро огторгуй маань төрөн гарчээ гэх нь Виленкиний санаа байв. Үүнийг Хоосноос төрсөн огторгуйн онол гэдэг.
Виленкин цаашлаад Квант физикийн онолоос тодорхой болсон Туннелний эффект гэх үзэгдэлд анхаарлаа хандуулав. Туннелний эффект гэдэг нь, бяцхан микро бөөм нь нэвтэлж гарах боломжгүй байх учиртай ханыг нэвтлэн гардаг үзэгдлийг хэлдэг. Бөмбөгийг хана руу шидэхэд бөмбөг хананд ойгоод буцдаг. Бөмбөгийг хана нэвтрүүлэе гэвэл төдий дайны өндөр хурдаар шидэх буюу, бөмбөгөнд хангалттай их хэмжээний энерги өгөх шаардлагатай.
Тэгтэл, электроныг нимгэхэн хальсаар ороон түгжихэд, хангалттай энергигүй хэрнээ нимгэн хальсыг нэвтлэн гарах үзэгдэл ажиглагддаг. Энэ бол электрон нь түр зуур энерги “зээлж” аваад, өөрт байснаасаа их энергийн ажил хийчихдэг учраас тэр (мэдээж дараа нь зээлсэн энергиэ тоо ёсоор нь буцааж өгөх болно). “Микро биетүүд түр зуур энерги зээлж чаддаг” гэдэг ч бас Квант физикийн тодорхой болгосон хачирхам үнэнүүдийн нэг юм.
Виленкинийхээр бол, анхны огторгуй нь энерги 0, хэмжээ 0 гэсэн “хоосон” төлвөөр нэг төрж нэг алга болохыг ээлжлэн байсан гэнэ. Энэ хэвээрээ байвал огторгуй нь бодит оршихуй болон өөрийн төрхөө харуулах боломжгүй. Гэвч нэгэн агшинд гэнэтхэн, огторгуй нь туннелийн эффектээр бичил хэмжээ бүхий оршихуй болон подхийтэл гараад ирж чадсан байна. Юу ч гэмээр хачирхам яриа мэт сонсогдож магадгүй ч, иймэрхүү зүйлийг шинжлэх ухаанаар яг таг батлан үзүүлэх боломжтой байдаг билээ.

Хокингийн хил зааггүй огторгуйн таамаг

Нөгөөтэйгүүр Хокинг нь хуурмаг цаг гэх, бас нэгэн Квант физикийн онол дээр хэрэглэгддэг тусгай цагийг ашиглан, огторгуйн эхлэлийг тайлбарлахыг оролдсон байна. Үүнийг Хил зааггүй огторгуйн таамаг гэж нэрлэх нь бий.
Хуурмаг тоо гэдэг бол, 2 зэрэг дэвшүүлэхэд -1 болдог тоо юм. Ердийн тоонуудыг (бодит тоонууд) 2 зэрэг дэвшүүлэхэд гарцаагүй эерэг тоо болдог бол, 2 зэрэг нь сөрөг тоо болдог “төсөөллийн хийсвэр тоог” хуурмаг тоо гэж нэрлэдэг.
Бид бүхний ойр тойронд байх бүхий л зүйлсийг бодит тоо ашиглан хэмжиж тооцдог. Бидний мэддэг цаг хугацаа ч бас бодит тоогоор илэрхийлэгддэг “бодит тоон цаг хугацаа” юм. Тэгвэл биет бус, математикийн хийсвэр ухагдахуун болох хуурмаг тоогоор илэрхийлэгдэх “хийсвэр цаг хугацаа” гэж чухам ямар юм байх бол?
Хокингийн санааг ойлгохын тулд доорхи зургийг эхлээд харах нь зүйтэй болов уу. Зурагт, босоо тэнхлэг нь цаг хугацаа, хэвтээ тэнхлэг нь огторгуйн хэмжээг илэрхийлнэ.


Өнөөг хүртлэх онолоор бол, огторгуйн хэмжээ нь цагийг ухраах тусам жижигхэн болно. Оройг нь доош нь харуулсан конусыг төсөөлөөд, түүний хөндлөн огтлолын талбайг огторгуйн хэмжээ гээд бодоод үз. Тэгвэл огторгуй яг үүсэх агшин нь конусын оройн цэг болно. Харин хуурмаг цагийг ашигласан Хокингийн модел дээр бол онолын талын тайлбарыг нь товчлоод хэлэхэд, огторгуй үүсэх агшин нь ганц цэгээр бус, бяцхан хагас бөмбөрцөгөөр илэрхийлэгдэхэд хүрэх юм.
Конусын орой бол түүнд гараа хүргэхэд л часхийн хатгаж мэдрэгдэх тул, “эндээс эхэлж байна” гэдгийг шууд л мэдэж чадна шүү дээ. Харин хагас бөмбөрцөгийг хичнээн тэмтрээд мөлийсөн гадарга л байх тул, “аль нь эхлэл вэ?” гэх зүйл тэнд байхгүй. Хаана нь ч хүрсэн ижилхэн болохоор, өөр үгээр хэлбэл алийг нь ч эхлэл гэж авч үзсэн ялгаагүй байх юм.
Тэндээс Хокинг нь “Огторгуй нь онцгой цэг гэгдэх ямар нэгэн ганц цэгээс эхэлсэн бус, хуурмаг цаг хугацааны хаанаас нь эхэлсэн нь мэдэгдэхгүй байдлаар үүссэн” гэж үзэв. Тэгээд хуурмаг цаг хугацаа нь бодит цаг хугацаанд хувирах тэр үе нь туннелийн эффектийн “туннел нэвтэлсэн” агшинд дүйцэж, тэндээс анх огторгуй нь өөрийн төрхөө ил харуулсан гэж үзсэн байна.

Гэсэн ч, төсөөлж мэдрэх ч боломжгүй тэрхүү хачин жигтэй хуурмаг цаг хугацаа гээч юм үнэхээр урьд өмнө байсан юм болов уу? Үнэндээ Хокинг өөрөө ч анхандаа огторгуйн эхлэлийг онцгой цэг болохоос зайлсхийхийн тулд математикийн арга техник байдлаар хуурмаг цаг хугацаа гэсэн санааг гаргаж ирсэн гэдэг. Тэгсэн хэрнээ хожим нь “Хуурмаг цаг хугацаа гэдэг зүйл үнэхээр урьд өмнө оршин байсан” гэж үзэх болсон юм билээ.


Шинжлэх ухаанаар тогтоосон огторгуйн түүх

Хокингийн хил зааггүй огторгуйн таамаг ч, Виленкиний хоосноос төрсөн огторгуйн онол ч, суурь болох Квант татах хүчний онол нь бүрэн боловсроогүй юм хойно, хоюулаа “таамаг дээр суурилсан таамаг” болохоос хэтрэхгүй. Гэлээ гээд найдвар муутай худлаа зүйл бус, харин ч огторгуйн эхлэлийг тайлбарласан хамгийн магадлал өндөртэй шинжлэх ухааны онол хэмээгдэн олны анхаарлыг татаж буй.
Тэгвэл одоо огторгуйн түүхийн талаар шинжлэх ухаан хаа хүртэл таньж мэдээд байгаа тухай энд эмхэтгэж үзье.
Эхлээд хамгийн анхны өчүүхнээс өчүүхэн огторгуй маань хэмжээ 0, энерги 0 гэсэн “хоосон” төлвөөр, үүсэх алга болохыг ээлжлэн байв. Тэр нь нэгэн агшинд, туннелийн эффектээр хамгийн бичил биет болох эгэл бөөмөөс ч хамаагүй жижигхэн, хэт микро хэмжээ бүхий оршихуй болон подхийтэл гарч ирэв. Энэ бол огторгуй мэндэлсэн тэр агшин юм.
Дөнгөж мэндэлсэн огторгуй маань вакүүм орчны энергийн нөлөөгөөр эгшин зуурын дотор хэдэн арван оронтой тоо дахин томорсон огцом тэлэлт (буюу инфляци) хийнэ. Тэгээд төлвийн шилжилт гэх үзэгдэл явагдан, энерги нь бараг 0 болоход огцом тэлэлт зогсов.
Төлвийн шилжилт гэдэг нь тодорхой нэг эгшинээр зааглан бодисын төлөв огцом хувирах физик үзэгдлийг хэлдэг. Усыг хөргөөгөөд байвал целсийн 0 градусаас гэнэтхэн төлвөө өөрчлөн мөс болдог. Ус ба мөс нь ижилхэн бодис боловч, шинж чанарын хувьд тэс ондоо байдаг. Энэ бол ус төлвийн шилжилт хийгээд мөс болж буй үзэгдэл юм. Тэгээд ус нь мөс болон төлвийн шилжилт хийх үед, “нуугдмал дулаан” гэгдэх энерги ялгаруулдаг нь тогтоогдоод буй.
Огторгуйн эхлэл дээр ч бас үүнтэй ижил зүйл болсон гэж үздэг. Вакүүм орчны огторгуй нь төлвийн шилжилт хийн үлэмж хэмжээний нуугдмал энерги суллагдаж, түүний уршгаар огторгуй нь хэт өндөр халуун буцалсан “галан бөмбөг” болсон байна.
Ингээд инфляцийн огцом тэлэлтээ дуусгасан хэт өндөр дулаантай бяцхан огторгуй маань цаашаагаа алгуурхан тэлэлтэд шилжив. Огторгуй мэндэлсэнээс ойролцоогоор 10-4 секунд (секундыг 10,000 хуваасны нэг) өнгөрөхөд, атомын цөмийг бүрдүүлдэг протон болон нейтронууд бүтээгдэж, 3 минут өнгөрөхөд протон нейтронууд нь нэгдэн устөрөгч болон гели зэрэг хөнгөн элементийн нийлэгжилт явагдаж дуусав. Энэ үеийн огторгуйн дулаан нь 10,000,000,000 – 100,000,000,000 кельвиний хооронд байж. Дашрамд хэлэхэд 10-4 секунд ч юм уу, 10,000,000,000 кельвин зэрэг тоонууд бол, хэт өндөр дулаантай огторгуй нь тэлэнгээ дулаанаа буулгаад явах үед, атомын цөмүүдийн хувирал хэрхэн өрнөхийг онолоор тооцож гаргасан утгууд юм. Мөн одон орон судлалд, ерөнхийдөө кельвин гэдэг нэгжээр дулааныг илэрхийлдэг. 0 кельвин бол абсолют 0 градус (буюу энерги нь 0 төлөв) юм.
Цааш нь, цаг урссаар 380,000 жил өнгөрөхөд, тэлэлт хийн томорч ирсэн огторгуйн хэмжээ нь одоогийн огторгуйн 1/1,000-тэй тэнцүү хэмжээний болж, дулаан нь ойролцоогоор 3,000 кельвин болтолоо буурав (өмнөх хэсэгт 300,000 жил гэж өгүүлсэн боловч, түүний дараах судалгаагаар 380,000 жил болж улам нарийвчлалтайгаар тооцоологдсон). Чингүүт, төдийг хүртэл чөлөөтэй нисэлдэж байсан электронууд атомын цөмүүдэд татагдан, атом бүрэлдэн бий болов. Үүний улмаар, төдийг хүртэл электронд саатуулагдан огторгуйн орон зай дотор чигээрээ нисч чадахгүй байсан гэрлүүд чих шулуун нисэх боломжтой болно. Энэ бол үүлэнд халхлагдсан тэнгэр цэлмэж, нарны гэрэл газарт буухтай төстэй явдал тул үүнийг огторгуйн цэлмэлт гэж нэрлэдэг. Тэгээд “чигээрээ нисч чаддаг болсон тэдгээр гэрлүүд” бол өнөө үед сансрын дэвсгэр радиаци болон тогтсон тэр долгион юм.
Үүний дараа огторгуйн дунд, устөрөгч голлосон нимгэн хийнүүд татах хүчний нөлөөгөөр бага багаар цуглаж агшсаар яваандаа нягт болон дулаанаа ихэсгээд явна. Дулаан нь 10,000,000 кельвиний хэмжээнд хүрэхэд цөмийн урвал үүсч од төрөн гарав. Анхны од үүссэн нь, огторгуй мэндлээд ойролцоогоор 200 сая жил болсоны дараа гэж үздэг.


Сансрын дэвсгэр радиацийн хэлбэлзэлээс мэдэх огторгуйн эхлэл

Ийнхүү, 1980-аад онуудад Инфляцийн онол болон, хоосноос төрсөн огторгуйн онол зэргүүд зарлагдах байдлаар, огторгуйн эхлэлийн талаарх онолын судалгаанууд хөгжин урагшилжээ. 1990 он гарахад, энэ удаа ажиглалт хэмжилт дээр суурилсан судалгаа тийш гол сэдэв өрнөх болов. Учир нь, Япон болон Америк Европын өндөр технологийг ашигласан аварга том сансрын дуран авайнууд байгуулагдаж, асар холын огторгуйг ч ажиглах боломжтой болсон юм. Америкийн Хаббл сансрын дуран, Японы Субару сансрын дуран гэх мэт нэрс танд нэгэнт танил болов уу гэж найдна. Эдгээр дурангуудыг ашигласанаар, огторгуйн эхлэлийг тайлбарлах онолууд үнэхээр үнэн зөв эсэхийг ажиглалтын үр дүнгээр шалгах боломжтой болсон юм.
Холын огторгуйг ажиглах явдал бол, эртний огторгуйг ажиглах явдал юм. Яагаад гэвэл, гэрлийн хурд хязгаартай учраас, холын эрхэсээс гарсан гэрлүүд дэлхийд ирэх хүртэл тодорхой хэмжээний цаг зарцуулагддаг (time-lag) учраас тэр. Дэлхийгээс 1 тэрбум гэрлэн жилийн зайтай галактикийн гэрэл манай дэлхийд ирлээ гэхэд, тэр гэрэл нь 1 тэрбум жилийн өмнөх уг галактикаас гарсан байх тул, 1 тэрбум жилийн өмнөх дүр төрхийг нь бидэнд үзүүлэх болно. Тиймээс холын огторгуйг харах тусам, эртний огторгуйн төрхийг харж буй хэрэг болох юм.
Тэгвэл хамгийн эртний огторгуйн төрхийг үзүүлэх гэрэл чухам хаанаас ирдэг юм бол? Үнэнийг хэлэхэд, тэр гэрлийн тухай танд нэгэнт ярьчихсан. Тэр бол сансрын дэвсгэр радиацийн эх үүсвэр болох гэрэл. Мэндэлсэнээсээ хойш 380,000 жил өнгөрсөний дараах 3,000 кельвиний дулаантай огторгуйгаар битүү бялхаж байсан тэр гэрэл л хамгийн эртний огторгуйн төрхийг үзүүлэх гэрэл юм. Түүнээс өмнөх үе болонгуут, огторгуй “цэлмэж” амжаагүй байсан болохоор гэрлүүд чигээрээ нисэлдэж чадалгүй халхлагдан үлдсэн тул, тэр үеийн төрхийг одоо нэгэнт олж харах боломжгүй билээ.
2001 онд Америкийн NASA-гаас сансрын судалгааны хөлөг WMAP-ийг хөөргөсөн. Энэ судалгааны хөлгийн даалгавар бол, сансрын дэвсгэр радиацийн төлвийг нарийвчлан судлах явдал байв. 2003 онд нийтэд дэлгэгдсэн WMAP-аас авсан зурганд бүх огторгуйгаас ирэх сансрын дэвсгэр радиацийн төлөв байдал өндөр нарийвчлалтайгаар дүрслэгдсэн байдаг.
Ингэхэд өмнө хэсэгт сансрын дэвсгэр радиацийг, үргэлжийн нэгэн хэвийн тогтмол байдаг гэж ярьсан. Гэвч үнэндээ бол туйлын үл ялигхан хэмжээгээр хэлбэлзэж байдаг. Тэрхүү хэлбэлзэлийн төлвийг судалж, иймэрхүү хэлбэлзэл бий болохын тулд огторгуй нь ямар нөхцөлийг хангасан байх шаардлагатай болохыг шалгасанаар, огторгуйн эхлэл болон түүхийн талаар олон зүйлийг мэдэж авах боломжтой байдаг. Жишээлбэл огторгуйн нас нь 13.7 тэрбум жил (2008 оны 3 сарын байдлаар 13.73 тэрбум жил ± 0.12 тэрбум жил) гэдэг ч бас сансрын дэвсгэр радиацийн хэлбэлзэлийн төлвөөс тооцож гаргасан утга юм. 10-аад жилийн өмнө огторгуйн насыг 10 – 20 тэрбум жилийн настай гэж холуур тоймлон барагцаалдаг байсан бол, өнөө үед 100 сая жилийн нарийвчлалтайгаар тооцоолох боломжтой болоод буй.
Мөн сансрын дэвсгэр радиацийн төлөв нь Сансрын инфляцийн онолын таамаглаж байсантай яв цав таарч байгаа нь тогтоогдсон. Өөрөөр хэлбэл сансрын дэвсгэр радиацийн хэлбэлзэл нь, огторгуй дөнгөж төрмөгцөө огцом тэлэлт хийсэн гэх Сансрын инфляцийн онолын үнэн зөвийг бататгаж өгдөг билээ.

Нүдэнд харагдалгүй татах хүчээр үйлчлэх хар матери

Гэвч сансрын дэвсгэр радиацийн хэлбэлзэл бидэнд цочмоор гайхам зүйлийг ч бас зааж өгдөг. Тэр нь огторгуйн бүтэц найрлагын тухай юм. Нэгдүгээр бүлэгт цухас ярьсанчлан, огторгуйг бүрдүүлэгч төрөл бүрийн бодис болон энерги дотроос бидний мэдэж байгаа нь ердөө 5% орчим байдаг.
Хүн хийгээд зүсэн зүйлийн амьтадын бие, эсвэл агаар мандал эх газар зэрэг амьгүй байгалийн ч биетүүд, цаашлаад од гаригс болон сансрын орон зайд хөвөх хийнүүд, эдгээр нь бүгдээрээ төрөл бүрийн химийн элементүүдээс тогтдог. Химийн элементийн голлох найрлага болох протон, нейтрон зэргийг Эгэл бөөмийн физикийн ертөнцөд Барион гэж нийтэд нь нэрлэдэг. Барионоос бүтсэн биетүүд бол бидний хувьд туйлын танил дотно зүйлс бөгөөд, тэдгээрийн шинж чанарын талаар ч сайтар судлагдаад байгаа. Гэвч сансар огторгуйг бүрдүүлэгч бүхий л элементүүдийн доторх барионы эзлэх хувь нь ердөө 5% (нарийвчлалтайгаар 4.6%) байдаг.
Үлдсэн 95%-ийн дотор, 23% нь Хар матери гэгдэх бодис гэж үздэг. Хар матери нь өөрөөсөө гэрэл болон цахилгаан долгион үл ялгаруулах тул, бидэнд түүнийг ажиглах боломж байхгүй. Гэсэн ч түүний оршин байдаг нь одоо нэгэнт эргэлзэх аргагүй үнэн болжээ. Учир нь гэвэл хар матери нь ойр тойрондоо татах хүчний нөлөө үзүүлдэг учраас тэр.
Нүдэнд харагдахгүй боловч ойр тойрондоо татах хүчний нөлөө үзүүлдэг үл мэдэх бодис огторгуйгаар нэг байх шиг байна гэсэн сэжиг аль 1930-аад оноос мэдэгдээд байж. Тухайлбал, нарны аймгийн ойролцоох оддын хөдөлгөөнийг судлаад үзвэл, аль ч одны хөдөлгөөний хурд нь хамаагүй өндөр юм гэнэ. Хэрэв энэ янзаараа бол аль ч од төд удалгүй галактикаас тасран нисч, галактик маань задрахад хүрэх учиртай. Тэгүүлэхгүйн тулд асар их хэмжээний татах хүч үйлчилж, оддыг галактикийн төв рүү татаж тогтоохгүй бол болохгүй. Гэтэл нүдэнд харагддаг буюу гэрэл ялгаруулдаг одод болон хийнүүд төдийхөнийг тооцвол татах хүчний хэмжээ нь төдийлөн их болж шалихгүй. Тэгэхээр нүдэнд харагддаггүй бодисоос татах хүч ялгарч байна гэсэн үг болно.
Манай галактик болон бусад галактикуудын дотор талд, цаашлаад галактикуудын бөөгнөрөл болох галактикийн сүргийн дотор талд ч бас их хэмжээний хар матери оршин байна гэж үздэг. Түүний нийт жин нь, нүдэнд харагддаг бодисын (барион) нийт жингээс 10 дахин хүнд гэсэн таамаг тооцоо бий.
Тэгвэл хар матери гэгч маань чухам ямар биет юм бол?
Хамгийн сүүлийн үеийн судалгаагаар бол, үл мэдэх 2 эгэл бөөмийг хар материйн хамгийн магадлал бүхий нэр дэвшигчээр нэрлээд буй. Тэдний нэрийг Нейтралино болон Аксион гэдэг. Хоюулаа Эгэл бөөмийн физикийн хамгийн орчин үеийн онолоор оршин байдаг хэмээн зөгнөгдөөд буй. Эдгээр эгэл бөөмсүүд нь бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэлцэлгүй нэвтрэн өнгөрдөг, зүйрлүүлж хэлбэл сүнс шиг бөөмсүүд юм гэнэ. Тэгээд эдгээр сүнсэн эгэл бөөмсүүдийг яаж ийгээд олоод тогтоочих юмсан гэсээр, өнөөдөр дэлхийн өнцөг булан бүрт судлаачид аль байдгаараа ноцолдож буй. Амжилттай явбал ойрын 10 жилдээ багтаад хар материйг бүрэн нээж ч магадгүй юм.




Огторгуйн жинхэнэ гол дүр Хар энерги

Гэсэн ч огторгуйн жинхэнэ гол дүр бол хар матери ч биш юм. Огторгуй нь хар материас хамаагүй их хэмжээний үл мэдэх энергиэр бялхаж байдаг. Тэр бол нийт огторгуйн бүтэц найрлагын 72% хүртлэхийг бүрдүүлдэг Хар энерги гэгч юм.
Хар энерги гэх үл мэдэх энергийг, алс хол орших нэн шинэ одны ажиглалтын явцад анх анзаарч мэджээ. Нэн шинэ од бол асар хүнд жинтэй од насны эцэст ирэхдээ сүүлчийн ганц удаа хүчтэй тэсрэлт хийж, тэр нь хөндлөнгөөс цоо шинэ од төрж буй мэт харагддаг үзэгдэл юм. Нэн шинэ од нь дотроо хэд хэдэн төрөлд ангилагддаг ба, la нэн шинэ од гэх төрөл нь тэсрэлтийн оргил үедээ ирэхэд түүний гэрэлтэлт нь тогтмол болдогоороо онцлогтой. Тиймээс la нэн шинэ одыг зай хэмжих шугам болгон ашигладаг. Харагдах гэрэлтэлт нь бүдэг байхын хэрээр хол байнаа гэж ойлгож болно.
Ингээд 1990-ээд оны үед Америкийн судалгааны баг алс хол орших la нэн шинэ оддыг олон тоогоор илрүүлж, тэдгээрийн ажиглалтаар огторгуйн тэлэлтийн төлвийг судлаж үзсэн байна. Тэгтэл үр дүнд нь гайхмаар зүйл олж мэдэв. Огторгуйн тэлэлтийн хурд улам бүр хурдатгалтайгаар нэмэгдэж байгаа болж таарав.
Төдийг хүртэл огторгуйн тэлэлтийн хурдыг бага багаар сааран удааширч байгаа гэж үздэг байж. Энэ тохиолдолд, холын la нэн шинэ одны харагдах байдал нь, огторгуйн тэлэлтийн хурдыг эртнээс нааш тогтмол байсан гэсэн нөхцөл дор тооцсонтой харьцуулахад, илүү тод харагдах ёстойг онолоор таамаглаж болно. Тэгтэл бодит байдал дээр үр дүн чанх эсрэг гарав. la нэн шинэ одны харагдах байдал нь, огторгуйн тэлэлтийн хурд тогтмол гэж үзсэнээс ч хамаагүй бүрэнхий байна гэнэ. Энэ бол огторгуйн тэлэлтийн хурд дээр үеэс илүүтэй хурдан болсоныг илэрхийлж байгаа юм.
Огторгуйг хурдатгалтайгаар тэлүүлэхийн тулд, ямар нэгэн энерги шаардлагатай. Тэрхүү эзэн биет нь, татах хүчтэй чанх эсрэг түлхэх хүчийг үүсгэдэг үл мэдэх энерги болов уу гэсэн таамаг дэвшүүлэгдэж, түүнийгээ Хар энерги гэж нэрлэсэн байна.
Өмнө ярьсан хар матери ч бас үл мэдэх нууцлаг биет боловч, хар энерги бол түүнээс хол илүү нууцлаг оршихуй юм. Учир нь, хар энерги нь бүх огторгуйгаар нэгэн жигд тархан оршдог гэгддэг учраас тэр. Аливаа зүйл “байна” гэдэг бол, түүний “байхгүй” байгаа хэсэгтэй харьцуулж үзсэнээр сая анзаарч, түүний үнэн төрхийг мэдэж болдог шүү дээ. Гэтэл тэрүүгээр нэг дүүрэн “байгаа” зүйлийг ялгаж салгаж ч болохгүй, бодит төрхийг нь мэдэх арга тийм ч амархан олдохгүй л болов уу.
Өнөөгийн байдлаар судлаачид алс хол орших Ia нэн шинэ оддыг олноор илрүүлж, тэдгээрийн харагдах байдлын талаарх дата цуглуулан, огторгуйн тэлэлтийн хурд хэрхэн өөрчлөгдөж ирсэн болохыг нарийвчлан судлахыг зорьж байна. Ингэснээр бүх огторгуй дахь хар энергийн хэмжээний өөрчлөлтийг тооцоолж, тэндээсээ хар энергийн шинж чанарыг шигшиж гаргахыг оролдож байгаа юм.
Тэгээд энэхүү хар энерги гээчийг таньж мэдэх тэр агшин, тэр бол хүн төрөлхитөний хүсэн хүлээсэн “туйлын онолыг” гартаа оруулах тэр үе байх болов уу гэж олон судлаачид таамагладаг. Харьцангуйн онолыг Квант физиктэй нэгтгэж, огторгуйн оршихуй дахь бүхий л бодис болон энергийг тайлбарлаж чадах тэрхүү туйлын онолын түлхүүрийг атгаж буй нь хар энерги юм.

10 хэмжээст орон зайд хөвөх хальсан огторгуй

Тэгтэл хар энергитэй адилхан хэмжээнд, эсвэл магадгүй бүр түүнээс ч илүүтэйгээр сүүлийн 10-аад жил сансар судлаачдын анхаарлыг татаж буй нэгэн зүйл бол Brane сансрын онол (Braneworld model) гэх цоо шинэ огторгуйн модел юм. Brane сансрын онолоор бол, бидний оршин амьдарч буй огторгуй маань 10 чиглэл бүхий “10 хэмжээст орон зайн” дунд хөвөх хальс шиг оршихуй байж мэдэх юм гэнэ.
Бид бүхний мэддэг орон зай бол урт, өргөн, өндөр гэсэн 3 чиглэл бүхий 3 хэмжээст орон зай юм. Тэгтэл Эгэл бөөмийн физикчид орон зайн хэмжээсийг 3-аас хамаагүй олон юм биш байгаа хэмээн үнэнээсээ бодоцгоодог гэнэ. Яагаад гэхээр, сүүлийн үеийн онолоор бол бодисын хамгийн суурь нэгж болох эгэл бөөм нь бяцхан “үрэл” буюу цэгэн хэлбэртэй бус, асар бяцхан “утаслаг” хэлбэртэй байдаг гэж үздэг учраас тэр гэнэ. Уг онолыг Супер утаслагийн онол гэж нэрлэдэг. Супер утаслагийн онолоор, нэг утаслаг нь янз янзын “чиглэл” рүү чичирхийлэн савлаж байдгийн үр дүнд одоо мэдэгдээд буй хэдэн 10 төрлийн эгэл бөөм болон хувирдаг. Зүйрлүүлж хэлбэл, хийлний ганц утсыг чичиргээд олон янзын өнгөтэй эгшиг гаргадагтай адилхан юм. Тэгээд утаслаг нь хэдэн 10 төрлийн эгэл бөөмсөд хувирахын тулд 10 янзын чичрэх чиглэл, өөрөөр хэлбэл 10 хэмжээст орон зай шаардлагатай болно гэж онолын хувьд үздэг байна.
Гэтэл хүмүүс бид 3 хэмжээсээс илүүг мэдэрдэггүй шүү дээ. Үүний шалтгааныг “10 хэмжээсийн дотор 7 хэмжээс нь маш жижигхэн болж агшсан учраас” гэж тайлбарлах нь бий. Нарийхан утсыг холоос харахад ганц шулуун зураас төдийхөн харагдах тул, 1 хэмжээст зүйл болж ажиглагддаг. Гэвч ойртоод сайн харах юм бол, түүнд өөрийн гэсэн өргөн байгаа болох нь мэдэгдэнэ. Тэр өргөний чиглэл, өөрөөр хэлбэл 2 дахь хэмжээс нь маш өчүүхэн учраас холоос хараад мэдэгдэхгүй байжээ гэсэн үг. Үүнтэй төстэй байдлаар, орон зайн 7 хэмжээс нь агшсан өчүүхэн гэвэл бид бүхэн түүнийг анзаарахгүй байгаа учрыг тайлбарлаж болох юм.
Үүний дараа Супер утаслагийн онол маань улам баяжигдан хөгжиж, Brane гэх оршихуйг онцгойлон авч үзэх болов. Brane гэдэг нь утаслагийн үзүүрт наалдсан нимгэхэн хальс шиг зүйл юм. Дашрамд хэлэхэд тархи гэсэн утгатай brain-тэй ямар ч холбоогүй бөгөөд, хальс гэсэн утгатай membrane гэдгээс гаргаж авсан нэршил юм.
Одоогийн байдлаар утаслаг болон brane, цаашлаад 3-аас олон хэмжээст огторгуй гэх мэт нь онол дээрх ярианаас хэтрэлгүй, тэдгээрийн бодитоор байдаг хийгээд үнэн зөв эсэхийг нь хөдлөшгүйгээр баталсан явдал хараахан алга. Гэсэн ч Эгэл бөөмийн физикчид Супер утаслагийн онолыг үнэн байх өндөр магадлалтай гэлцэн найдвар тавьж буй. Өнөөгийн Супер утаслагийн онолд, утаслагтай хамтаар brane-ийг нь ч бас хамгийн язгуур үндсэн элемент гэж үздэг. Мөн brane нь 2 хэмжээст хальс төдий бус, 3 хэмжээст гүдгэр биет юм уу, түүнээс ч өндөр хэмжээс бүхий оршихуй байж болох юм гэх санаа ч бий.

Brane сансрын онолоор дүрслэгдэх үүрдийн огторгуй

Ингээд Brane сансрын онолын үндсэн сэдэв рүү оръё. Сая ярьсанчлан, brane бол утаслагийн үзүүрт наалдаж бэхлэгдсэн зүйл юм. Эсрэгээр нь хэлэх юм бол, утаслагийн 2 үзүүр гарцаагүй brane-д наалдсан бөгөөд, түүнээсээ огт салахгүй. Тэгээд утаслаг нь бүх эгэл бөөмсийн язгуур болох суурь нэгж юм болохоор, бидний эргэн тойронд байх бүхий л зүйлс brane-ээс салахгүй наалдсан байдаг гэсэн үг болно. Огторгуй ч бас эгэл бөөмсөөс бүтэх тул brane-ээс салахгүй.
Эндээс “Бид бүхэн орон зайн хэмжээсийг 3-аас илүү мэдэрч чаддаггүй нь, бидний огторгуй 3 хэмжээст brane-д наалдсантай холбоотой байж мэдэх юм” гэсэн шинэ санаа төрөн гарав. Огторгуй нь 3 хэмжээст brane-д наалдсан, эсвэл 3 хэмжээст brane-ий дотор талд түгжигдсэн байдаг гэсэн үг.
Тэр үед бидний орших огторгуй, өөрөөр хэлбэл 3 хэмжээст brane болон 10 хэмжээст орон зай хоёрын хоорондох хамаарал нь өмнөх бүлгийн зураг шиг байдалтай дүрслэгдэнэ. Энэ тохиолдолд өмнө тайлбарласанаас ялгаатайгаар, бусад 7 хэмжээс нь жижигхэн агшсан байх шаардлагагүй. Бид бүхэн 3 хэмжээст brane дотор түгжигдсэн оршихуй тул, бусад 7 хэмжээсийг анзаарах ямар ч боломжгүй юм. Харин 10 хэмжээсийн орон зайг анзаарах дээд оршихуйгаас харвал, 3-хан хэмжээс бүхий бидний огторгуй маань нимгэхээн хальс шиг зүйл болж харагдах биз. Чухам үүнийг л сүүлийн үед ид яригдах болсон Brane (хальсан) сансрын онол гээд байгаа хэрэг юм.
Энэхүү эргэлтийн гэмээр цочир онолоос, урьдын сансрын онолуудын ой тойнд оромгүй этгээд сонин санаанууд ар араасаа цувран гарсаар байна. Жишээлбэл Brane сансрын онол дунд “Их тэсрэлт нь 3 хэмжээст brane-ууд хоорондоо мөргөлдсөнөөс эхэлсэн” гэх модел бий. 10 хэмжээст орон зай дунд хөвөх хоёр ширхэг 3 хэмжээст brane хоорондоо мөргөлдсөнөөр тоймгүй их энерги ялгарч, brane нь хэт өндөр халуунтай болно. Энэ бол бид бүхний нэрлэх өнөөх Их тэсрэлт (big bang) байж болох юм гэсэн санаа. Мөн хоёр brane мөргөлдсөнийхөө дараа хэсэг холдоод, тэгсэнээ буцаж ойртсоор мөргөлдөх байдлаар, огторгуй нь тэлэлт болон агшилтыг ээлжлэн циклдэж байдаг гэж үзэх хүн ч бас бий. Өөрөөр хэлбэл, огторгуйд эхлэл гэж байхгүй, огторгуй бол яалт ч үгүй л үүрд мөнхийн оршихуй юм гэнэ. Цаашлаад, хэрвээ Brane сансрын онол үнэн бол, хар матери хийгээд хар энерги гэх мэтийн зүйл огт оршин байхгүй байсан ч болно гэж үзэх судлаач хүртэл бий. Ямартай ч, өдийг хүртлэх олон суут физикчидийн гараар цогцлоон бүтээсэн шинжлэх ухаанч огторгуйн үзлийг бүхлээр нь нураачихаж мэдэхээр байгаа нь, энэхүү Brance сансрын онол гээч юм.
Гэсэн ч, Brane сансрын онол бол гарцаагүй анхаарал татам сонирхолтой зүйл болох нь маргаангүй гээд, одоохондоо хараахан шууд үгүйсгэж, эсвэл уухайлан дэмжихэд эрт гэж санагдах нь надад төрж буй ний нуугүй сэтгэгдэл билээ. Бас тэлэлт болон агшилтыг ээлжилдэг огторгуйн моделийг бүрэн боловсруулах нь маш ярвигтай хэцүү ажил тул, одоогийн голлох урсгал болох “эхлэл бүхий огторгуйн үзлээ” бараадах нь өнөөдөртөө дээр болов уу гэж санагдана. Тэглээ гээд үнэндээ юу жинхэнэ үнэн болохыг би ч, ер нь хэн ч хараахан мэдэхгүй. Тэгээд магадгүй хэдэн жилийн дараа, хэдэн 10 жилийн дараа, улам шинэлэг цочир онол гарч ирээд бид бүхний “ердийн мэдлэгийг”, цаашлаад огторгуйг үзэх үзлийг маань сууриар нь нурааж орхих магадлал ч бас байхгүй гэх газаргүй билээ.




21-р зуунд ч үл өөрчлөгдөх
“хүн ба огторгуйн холбоо”

Дахиад нэг удаа хүмүүсийн огторгуйг үзэх үзлийн түүхийг эргэн дурсаж харъя.
Эртний олон хүмүүсийн хувьд, огторгуй нь өөрсдийн аж амьдралд болон хувь заяанд нь шууд нөлөөлөх бяцхан, бас ойр дотно оршихуй байж. Дундад зуун гарч Христийн сургаал дэлгэрэхэд огторгуй нь бурханы амьдардаг төсөөллийн төгс ертөнц болж, дэлхий нь огторгуйн төвд байдаг хэмээн итгэгдэх болжээ.
Гэвч Ренессансын үед “тэнгэр төвт огторгуйн үзэл” дахин нар харж, түүнээс хойш хүмүүс шинжлэх ухааны хүчийг бүрэн дүүрэн ашигласаар нарны систем, галактик, цаашлаад галактик огторгуйн төрхийг ч хойно хойноос нь нээн таньж авчээ. Тэгээд 20-р зуун гарахад, огторгуй нь өчүүхэн галан бөмбөг байдлаас 10 илүү тэрбум жилийн цаг хугацааг туулан тэлж томорсоор иржээ гэх, огторгуйн түүхийг хүртэл шинжлэх ухаанчаар тайлбарлаж чаддаг болов.
Тэгвэл 21-р зууны өнөөдөр, хар матери болон хар энерги ноёлох огторгуй, цаашлаад 10 хэмжээст орон зайн дунд хөвөх хальсан огторгуй гэх зэргээр, шинэ огторгуйн төсөөлөл зурагдах болоод байна. Үүнээс хойш ч хүмүүс чухам ямар огторгуйтай учирч, огторгуйн ямар нууц үнэнийг танин мэдэх бол гээд бодохоор тун ч сэтгэл хөөрөн гэгэлзэх билээ.
Гэвч, нөгөөтэйгүүр ингэж бодох хүн ч байхыг үгүйсгэхгүй юм.
-         Хоосноос төрсөн огторгуй ч гэх шиг, Brane сансрын онол ч гэх шиг, ёстой нэг уран зөгнөлт зохиол шиг юмнууд, яахав тэр утгаар нь бодоод үзвэл сонирхолтой л доо. Тэглээ гээд, үнэндээ энэ чинь ер нь бидний өдөр тутмын аж амьдралд ямар хамаа байнаа? Шулуухан хэлэхэд эдгээр чинь хэнд ч хэрэггүй л биз дээ? Огторгуйн тухай бодох нь романтик ч гэлээ, түүнээс илүү юу ч байхгүй шүү дээ.

Ийм өнцөгөөс харагдах нь нэг талаар яах ч аргагүй юм. Гэсэн ч би танд тэр тусмаа өчин өгүүлэхийг хүснэ. Огторуйн тухай бодох нь лавтайяа танд хэрэг болох болно.
Үнэхээр ч, маргаашийн хоол идэхийн хувьд огторгуйн явдал төдийлөн хамаагүй биз. Гэхдээ огторгуйн тухай мэдэж, огторгуйн дунд орших өөрийнхөө байр суурийг мэдэх явдал бол таны амьдралыг илүүтэй сонирхолтой, илүүтэй баялаг болгож өгөх нь дамжиггүй юм.
Жишээлбэл, огторгуйн 13.7 тэрбум жилийн түүхийг мэдэж, түүний булан тохойд хүн төрөлхитөн, тэгээд би хэрхэн төрөн гарч ирсэн болохоо төсөөлөн бодвоос, та өөрийгөө хөндлөнгөөс ажиглаж чадах болов уу гэж санана. Илүү ч үнэлэлгүй, дутуу ч үнэлэлгүй, яг л байгаагаар нь өөрийгөө гуравдагч хүний нүдээр нухацтай цэгнэх явдал, үүний чухлыг эрхэм та гүнээ ухамсарлан мэдэх биз ээ. Мөн түүнчлэн, энэ ч бас жишээ боловч, өнөөгийн байгаль орчны асуудал, цаг уурын дулаарал гэх зэрэг бидэнд тулгамдаж буй олон янзын асуудлыг шийдвэрлэн давах тал дээр ч бас чухал суурь сэтгэлгээ болох болов уу гэж бодно.
Тэгээд ч “Энэ хэнд хэрэгтэй юм бэ?” гэж цэгнэх үед, тухайн хүн “хэрэгтэй” эсвэл “хэрэггүй” гэсэн шийдвэрт хүрч буй нь, өөрийнхөө хувийн үзэмж болон үнэ цэнийн хэмжүүрээ огтхон ч эргэлзэж сэжиглэхгүй байгаагийн илрэл шүү дээ. Гэтэл амьдрал дээр төдийг хүртэл баримталж ирсэн хувийн үзэмж, үнэ цэнийн хэмжүүр бүхлээрээ нуран унах тохиолдол ч бас байхгүй гэж хэлэхийн аргагүй. Яг л эхний бүлэгт ярьж байсан “Шөнө ирэв” дээр гардаг Лагаш иргэд шиг, эсвэл гутрал цөхрөлд автсан Гоген шиг. Тийм үед өөрийгөө тойрон хүрээлэх ертөнцийг ширтэн ажиж, түүн дундах өөрийн байр сууриа дахин тодорхойлох явдал нь шинэ үнэ цэнийн хэмжүүр, ертөнцийг үзэх үзлийг босгож, өөрийгөө эргүүлэн олж авах боломжийг олгох болно. Хэтэрхий хийсвэр санагдаж болох ч, огторгуйн тухай бодох нь иймэрхүү зүйлтэй ч лавтайяа холбогдоно гэж санана.
Тэгээд хүн болон огторгуйн холбоо нь хэдий 21-р зууны өнөө үед ч гэлээ, үнэндээ эрт балрын тэртээх үеэс төдийлөн өөрчлөгдөөгүй мэт санагдана. Огторгуйг ойр дотно мэдэрч байсан эртний хүмүүс ч, огторгуй үлэмж уудам болон хөндийрч орхисон өнөөгийн хүмүүс ч бас, огторгуйд хандсан онцгой сониучрал, тийм гэхийн аргагүй догдлол сэтгэгдэлийг тээцгээж байдаг. Өөрөөр хэлбэл “огторгуйд хандах хүмүүсийн сонирхол” гээч юм оюун ухаант амьтан болох хүн бидний ген дотор сийлэгдсэн байдаг гэсэн үг. Тэр бол хүн амьд явахад шаардлагатай учраас л удам дамжуулан өвлүүлж ирсэний үр дүн биз.
Гэлээ гээд өдрийн цагаар өдөр тутмын ажлаа амжуулж, цагийн хуваарьт баригдан зав чөлөөгүй, ихэнх хүмүүст сансар огторгуйн тухай бодож явах цаг боломж байх ч аргагүй биз. Гэхдээ зүгээр ээ. Тийм л байдаг. Сансар огторгуйн тухай бодлоо чилээх бол, үдшийн цагаар л байхад хангалттай.
“Минервагийн ууль бүрэнхийн завсраар жигүүрээ дэлгэнэ” гэх үг бий. Минерва гэдэг бол Грекийн үлгэр домогт гардаг мэдлэгийн охин тэнгэр, ууль бол эрдэм мэдлэгийн бэлгэдэл. Хүний хувьд эрхэм чухал эрдэм мэдлэг гээч маань, өдрийн ажлаа дуусгасаны дараах бүрэнхий шөнөөр л даль жигүүрээ дэлгэдэг юм шүү дээ.
Энэ үдэш, та ч бас сансар огторгуйн тухай эргэцүүлэн бодож үзээрэй.




7 comments:

  1. Баярлалаа, үнэхээр сонирхолтой байна. Энэ онолууд хаа хүрч зогсох болоо.

    ReplyDelete
  2. Anonymous18/7/14 19:29

    Энэ төгсгөлийн бүлэг үү

    ReplyDelete
  3. aii yostoil noir huljdag shvv :))

    ReplyDelete
  4. minerwagiin uuli burenhiin zawsraar jiguuree delgene goyo ug bn buddhin shashind bas tantart suraltsaj bga hund uuli sonsogddog gedeg ug bii

    ReplyDelete
  5. Anonymous22/7/16 19:52

    баярлалаа танд би даанч өдрийн цагаар ажлаа хийж байгаад өөрийн эрхгүй уншлаа.:-D энэ блог дээр ийм удна гэж хэн санахав. энгийн мөртлөө их сонирхолтой бичжээ. Та бас одон орны илүү сонирхолтой зүйл ихийг оруулж байгаарай. Carl sagan-s ганц нэг баримтат кино-с нь мэргэжлийн хүний хувьд орчуулж тавьж байгаач. Танд амжилт хүсье

    ReplyDelete