კოსმოლოგიური მუდმივა/კვანტური ვაკუუმი

კოსმოლოგიური მუდმივა

Albert_Einstein_Head

ალბერტ აინშტაინი

 

თავისი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შექმნის შემდეგ ალბერტ აინშტაინი (1879–1955 წწ.) შეეცადა მისი საშუალებით აღეწერა სამყარო. იმ დროს აინშტაინი ღრმად იყო დარწმუნებული, რომ სამყარო სტაციონალურია, ანუ, რომ ისი იყო, არის და იქნება უცვლელი. მეორეს მხრივ მას ესმოდა, რომ სამყარო, რომელსაც განუყოფლად მართავს მიზიდულობის ძალა, არ შეიძლება ზომებში არ შემცირებულიყო. ამ წინააღმდეგობის თავიდან ასაცილებლად აინშტაინმა მიზიდულობის თეორიის განტოლებებში შემოიტანა მუდმივი წევრი, კოსმოლოგიური მუდმივა ( Λ–ლამბდა) წოდებული. კოსმოლოგიური მუდმივა განსაზღვრავს იმ ენერგიას, რომელიც წარმოშობს განზიდვის ძალას და ეწინააღმდეგება მიზიდულობას. კოსმოლოგიური მუდმივით განპირობებული განზიდვის ძალა იმდენად პატარა უნდა იყოს, რომ მისი მოქმედება მზის სისტემაში არ უნდა იგრძნობოდეს (შეფასებისთვის: მზის მიზიდულობის ძალით გამოწვეული დედამიწის აჩქარება დაახლოებით 0,5 სმ/წმ2 უდრის, ხოლო განზიდვის ძალის შესაბამისი აჩქარება – 0,5 x 1022. სმ/წმ2). ამასთანავე, ვინაიდან მიზიდულობის ძალა ობიექტებს შორის მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულია, ძალიან დიდ მანძილებზე იგი შეიძლება კომპენსირებულ იქნეს განზიდვის ძალით. ამისთვის უნდა შეირჩეს Λ–ს შესაბამისი მნიშვნელობა, რაც გააკეთა კიდეც ალბერტ აინშტაინმა.

alexander_friedman

ალექსანდრ ფრიდმანი

შემდეგ მოვლენები ასე განვითარდა: რუსმა მეცნიერმა ალექსანდრ ფრიდმანმა (1888–1925 წწ.) აინშტაინის თეორიაზე დაყრდნობით შექმნა გაფართოებადი სამყაროს მოდელი. მან შეძლო აინშტაინის დარწმუნება თავისი კონცეფციის სისწორეში. შემდეგ ედვინ ჰაბლის (1889–1953 წწ.) მიერ გალაქტიკების გაბნევის აღმოჩენამ დაადასტურა ფრიდმანის იდეები. ალბერტ აინშტაინი 1931 წელს წერდა: “პირველი ამ გზას დაადგა ალექსანდრ ფრიდმანი.” ის გულისხმობდა გაფართოებადი სამყაროს მოდელს.

კოსმოლოგიური მუდმივას შესახებ ჩვენ საკმაოდ გამარტივებულად მოგახსენეთ. სინამდვილეში მისი ბედი უფრო დრამატული იყო. იგი რამდენჯერმე ამოაგდეს მიზიდულობის თეორიის განტოლებიდან, რადგანაც მიაჩნდათ, რომ სამყაროს აღწერა მის გარეშეც შესაძლებელია. შემდეგ კი მისი აუცილებლობა რამდენჯერმე ამოტივტივდა. დღეს იგი ისევ იწვევს ინტერესს, როგორც ბნელი ენერგიის მათემატიკური აღწერის ერთ–ერთი შესაძლებლობა.

რა შეიძლება შეესაბამებოდეს კოსმოლოგიურ მუდმივას?

კვანტური ვაკუუმი

ჯერ იდევ ალბერტ აინშტაინი ფიქრობდა, რომ კოსმოლოგიური მუდმივა შეიძლება დაკავშირებული ყოფილიყო ვაკუუმის ენერგიასთან. ვინაიდან კოსმოლოგიური მუდმივა უნივერსალურია, ის არ არის დამოკიდებული არც ადგილმდებარეობაზე სივრცეში და არც დროზე; ამდენაიდ ის უნდა ასახავდეს ასეთსავე უნივერსალურ სუბსტანციას. ასეთი კი შეიძლება იყოს სიცარიელე. მისი თვისებები კი ასევე დამოუკიდებელია დროისა და ადგილმდებარეობისაგან.

Edwin-hubble

ედვინ ჰაბლი

30–იან წლებში პოლ დირაკმა და მოგვიანებით სხვა მეცნიერებმაც, კვანტური თეორიის საფუძველზე აჩვენეს, რომ ვაკუუმი, ანუ ჩვეულებრივი ყოფითი გაგებით ცარიელი სივრცე, სინამდვილეში “სავსეა” ვირტუალური ნაწილაკებით. ეს ნაწილაკები განუწყვეტლივ ჩნდება და ისპობა იმდენად მცირე დროში, რომ მათი აღნუსხვა შეუძლებელია. სიტყვა “ვირტუალობა” სწორედ ამას ნიშნავს. მიუხედავად ვირტუალური ნაწილაკების ეფემერულობისა, ისინი წარმოქმნიან დაკვირვებად ეფექტებს. ამის მაგალითია საოცარი მოვლენა – ვაკუუმში ახლომდებარე მეტალის ბრტყელი ფირფიტების თავისთავადი მიზიდვა (კაზიმირის ეფექტი). ამის ახსნა შეიძლება მხოლოდ ფირფიტებზე ვაკუუმის წნევით.

1967 წელს იაკოვ ბორისოვიჩ ზელდოვიჩმა (1914–1987 წწ.) აჩვენა, რომ ვირტუალური ნაწილაკების ენერგიას მივყავართ განზიდვის ძალებთან, ე. ი. კვანტური ვაკუუმის მოქმედება მატერიაზე კოსმოლოგიურ მუდმივას მოქმედების იდენტურია. როცა გამოითვალეს ვაკუუმის ვირტუალური ნაწილაკების ენერგია, ის 120 რიგით (10120) მეტი აღმოჩნდა სამყაროს დანარჩენ ენერგიაზე. ვაკუუმის ენერგიის ასეთი დიდი მნიშვნელობისა და შესაბამისი განზიდვის ძალის გამო სამყარო მისი წარმოშობისთანავე მყისიერად უნდა გაფანტულიყო.

45_dc49ada41b4f3e03865f90ed40b5e189

იაკოვ ბორისოვიჩ ზელდოვიჩი

ცხადია, რომ აქ წინააღმდეგობასთან გვაქვს საქმე: ვაკუუმი ქმნის განზიდვის უზარმაზარ ძალებს, სამყარო კი მაინც არსებობს! გამოსავალი ერთია, უნდა ვივარაუდოთ, რომ არსებობს რაღაც დღეისთვის უცნობი პროცესი, რომელსაც მივყავართ ვაკუუმის ენერგიის ძალზე მნიშვნელოვან შემცირებამდე.

ახლა დაფიქრდით, რამდენად არარეალურია ვაკუუმის ვირტუალური ნაწილაკების ენერგიის შეცვლა იმდენად, რომ შემცირდეს 120 რიგით და დარცეს სწორედ იმდენი, რამდენიც საჭიროა, რომ სამყაროს სივრცე იყოს ბრტყელი. გაცილებით უფრო მარტივი წარმოსადგენია, რომ გაუცნობიერებელი მიზეზი სრულად აბათილებს ვირტუალური ნაწილაკების ენერგიას, ე. ი. ვაკუუმის ენერგია ნულამდე დაჰყავს.

ამრიგად ეჭვქვეშ დადგა კოსმოლოგიური მუდმივასა და ვაკუუმის თვისებების გაიგივება. ამიტომ საჭირო შეიქმნა განზიდვის ძალებისათვის სხვა სახის ენერგიის მისადაგება.

Leave a comment

Your email address will not be published.


*