Böyük Partlayış Nəzəriyyəsi Elmi Tədqiqatlarla dəstəklənir, yoxsa Sadəcə İnsan Təxəyyülü?

Böyük Partlayış nəzəriyyəsi bəlkə də kainatın mənşəyi ilə bağlı ən məşhur və geniş müzakirə edilən elmi izahatlardan biridir. Kainatın təxminən 13,8 milyard il əvvəl tək, sonsuz sıx bir nöqtə kimi başladığını və o vaxtdan bəri genişləndiyini təklif edir. Bəs bu nəzəriyyə əsaslı elmi dəlillərlə dəstəklənir, yoxsa daha çox insan təxəyyülünün məhsulu, bilinməyənləri anlamağa cəhddir? Bu məqalə Böyük Partlayış nəzəriyyəsini əsaslandıran, əsas müşahidə və nəzəri sütunları tədqiq etməklə yanaşı, həm alimləri, həm də geniş ictimaiyyəti maraqlandıran fərziyyənin yaradıcı aspektlərinə toxunan zəngin elmi araşdırmaları araşdırır.

Böyük Partlayış Nəzəriyyəsinin Mənşəyi

Müasir kosmologiyanın mərkəzində 1915ci ildə tərtib edilmiş Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi dayanır. Bu nəzəriyyə bizim cazibə anlayışımızı əsaslı şəkildə yenidən müəyyənləşdirdi. Cazibə qüvvəsini iki kütlə arasında məsafədə hərəkət edən qüvvə kimi görmək əvəzinə, ümumi nisbi nəzəriyyə onu məkan və zamanın (fəza zamanının) kütləvi cisimlər tərəfindən əyilməsi kimi təsvir etdi. Kainat haqqında bu yeni düşüncə tərzi kainatın geniş miqyaslı quruluşunu və təkamülünü izah edə biləcək nəzəriyyələrə qapı açdı.

Eynşteyn özü əvvəlcə kainatın statik və dəyişməz olduğuna inansa da, bunu izah etmək üçün kosmoloji sabiti (kosmosa xas enerji növü) təqdim etdi. Lakin sonrakı illərdə dəlillər kainatın statiklikdən uzaq olduğunu deməyə başladı.

Dönüş nöqtəsi 1929cu ildə amerikalı astronom Edvin Hablın təməlqoyucu kəşf etdiyi zaman gəldi. Hubble uzaq qalaktikalardan gələn işığı tədqiq edərək, demək olar ki, bütün qalaktikaların bizdən uzaqlaşdığını aşkar etdi. Üstəlik, bir qalaktika nə qədər uzaq olarsa, bir o qədər tez geri çəkilirdi. Hazırda Hubble qanunu kimi tanınan bu fenomen kainatın genişləndiyinə dair güclü dəlillər verirdi.

Əgər kainat genişlənirsə, bu o demək idi ki, uzaq keçmişin hansısa nöqtəsində o, daha kiçik, daha sıx və daha isti olmalıdır. Bu, elm adamlarını kainatın təqribən 13,8 milyard il əvvəl, indi Böyük Partlayış olaraq adlandırılan təklikdən sonsuz sıxlıq nöqtəsindən yarandığını irəli sürməyə vadar etdi.

Big Bang nəzəriyyəsini dəstəkləyən elmi dəlillər

Böyük Partlayış nəzəriyyəsini dəstəkləyən ən əhəmiyyətli kəşflərdən biri 1965ci ildə Arno Penzias və Robert Wilson kainata nüfuz edən zəif mikrodalğalı radiasiya aşkar etdikdə gəldi. İndi kosmik mikrodalğalı fon (CMB) kimi tanınan bu radiasiyanın Böyük Partlayışın sonrakı parıltısı olduğuna inanılır.

QMİ mahiyyət etibarı ilə kainatın cəmi 380.000 yaşında olduğu, kainatın atomların əmələ gəlməsi və işığın kosmosda sərbəst hərəkət etməsi üçün kifayət qədər soyuduğu bir dövrdən qalan radiasiyadır. QMİdəki vahidlik və cüzi dalğalanmalar ilkin kainatın şərtini təqdim edərək, onun ilkin şərtləri haqqında əvəzsiz fikirlər təqdim edir.

COBE, WMAP və Planck peykləri kimi alətlərlə QMİnin ətraflı ölçülməsi QMİdə çox kiçik miqyasda temperatur dalğalanmalarını aşkar edib. Bu dalğalanmalar Kainatdakı qalaktikalar və qalaktika qrupları kimi struktur toxumlarına uyğundur. QMİdə müşahidə edilən nümunələr Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin verdiyi proqnozlarla üstüstə düşür və model üçün güclü dəstək təklif edir.

Böyük Partlayış üçün başqa bir inandırıcı sübut kainatda hidrogen, helium və litium kimi yüngül elementlərin müşahidə edilən bolluğundan gəlir. Big Bang nəzəriyyəsi, Böyük Partlayışdan sonra ilk bir neçə dəqiqədə kainatın nüvə reaksiyalarının baş verməsi üçün kifayət qədər isti olduğunu proqnozlaşdırır. Big Bang nukleosintezi kimi tanınan bu proses kainatın ən yüngül elementlərini əmələ gətirdi.

Bu elementlərin nisbi bolluğu, xüsusən də hidrogenin heliuma nisbəti Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin proqnozlarına olduqca dəqiqliklə uyğun gəlir. Qədim ulduzların və uzaq qalaktikaların müşahidələri göstərir ki, kainat kütləsinin təxminən 75%i hidrogen və 25%i heliumdan ibarətdir və digər işıq elementləri də az miqdardadır. Bu nisbətlər ilkin kainatda baş verən ilkin nukleosintez proseslərindən gözlədiyimiz şeydir.

Kainatın irimiqyaslı strukturu, o cümlədən qalaktikalar, qalaktika qrupları və kosmik filamentlər Böyük Partlayış nəzəriyyəsinə əlavə dəstək verir. Qalaktikaların paylanması və böyük strukturların əmələ gəlməsi kiçik sıxlıq dalğalarına qədər izlənilə bilər.QMİdə müşahidə edilən ilkin kainatdakı ations.

Milyardlarla il ərzində cazibə qüvvəsi ilə güclənən bu kiçik dalğalanmalar bu gün gördüyümüz kosmik şəbəkənin yaranmasına səbəb oldu. Sloan Rəqəmsal Səma Tədqiqatı kimi qalaktikaların genişmiqyaslı tədqiqatları vasitəsilə müşahidə edilən strukturun formalaşması nümunələri Böyük Partlayış nəzəriyyəsi və onun inflyasiya kosmologiyası kimi uzantılarının proqnozları ilə üstüstə düşür.

Böyük Partlayış Nəzəriyyəsində İnsan Təxəyyülünün Rolu

Kosmologiyanın əsas problemlərindən biri də kainatın yalnız bir hissəsini müşahidə edə bilməyimizdir. Müşahidə edilə bilən kainat təxminən 93 milyard işıq ili boyu uzansa da, bu, bütün kainatın kiçik bir hissəsidir. Müşahidə edə bildiyimiz bölgələrdən kənarda fərqli fiziki şərtlər, strukturlar və ya hətta tamamilə fərqli fizika qanunları ola bilər.

Beləliklə, ilkin kainatın modellərini qurarkən elm adamları əllərində olan məhdud məlumatlardan ekstrapolyasiya etməlidirlər. Bunun üçün müəyyən səviyyədə təxəyyül, eləcə də nəzəri fizikanı dərindən başa düşmək lazımdır. Məsələn, Kainatın Böyük Partlayışdan sonra saniyənin ilk hissəsində sürətli eksponensial genişlənməyə məruz qaldığını irəli sürən inflyasiya nəzəriyyəsi böyük ölçüdə spekulyativ bir anlayışdır. İnflyasiya kosmologiyada üfüq və düzlük problemləri kimi bir neçə tapmacanı həll etsə də, inflyasiya üçün birbaşa müşahidə sübutları hələ də çətin olaraq qalır.

Böyük Partlayış kainatın mənşəyini izah etmək üçün təklif edilən yeganə nəzəriyyə deyil. Tarix boyu Stabil vəziyyət nəzəriyyəsi, siklik kainat modeli və çoxlu kainat fərziyyəsi kimi alternativ modellər irəli sürülüb. Bu modellər çox vaxt kosmologiyada həll olunmamış problemləri həll etmək üçün təxəyyül cəhdlərindən qaynaqlanır.

Məsələn, çoxlu kainat fərziyyəsi bizim kainatımızın hər biri müxtəlif fiziki qanunlara və sabitlərə malik çoxsaylı kainatlardan yalnız biri olduğunu göstərir. Bu ideya yüksək dərəcədə spekulyativ olsa da və birbaşa dəlillərə malik olmasa da, Böyük Partlayışla əlaqəli bəzi dəqiq tənzimləmə problemlərini potensial olaraq izah edə biləcək təsəvvürlü çərçivə təqdim edir.

Tsiklik kainat modeli isə təklif edir ki, kainat sonsuz genişlənmələr və büzülmələr seriyasına məruz qalır və hər Böyük Partlayışdan sonra Böyük Xırıltı baş verir. Mövcud müşahidə məlumatları daha az bəyənsə də, bu xəyali modellər nəzəri kosmologiyanın yaradıcı təbiətini vurğulayır.

Elmi Tənqidlər və Problemlər

Müasir kosmologiyanın üzləşdiyi ən böyük problemlərdən biri qaranlıq maddənin və qaranlıq enerjinin mövcudluğudur. Bu iki komponent birlikdə kainatın ümumi kütləenerji tərkibinin təxminən 95%ni təşkil edir, lakin onlar sirli və zəif başa düşülən olaraq qalır.

Qaranlıq maddə işığı buraxmayan, udmayan və ya əks etdirməyən maddə formasıdır və onu teleskoplar üçün görünməz edir. Onun mövcudluğu qalaktikalar və qalaktika klasterləri kimi görünən materiyaya cazibə təsirindən irəli gəlir. Qaranlıq maddə kainatın irimiqyaslı strukturunun formalaşmasında həlledici rol oynasa da, onun əsl mahiyyəti naməlum olaraq qalır.

Qaranlıq enerji isə kainatın sürətlə genişlənməsinə təkan verən enerji formasıdır. 1990cı illərin sonlarında kainatın sürətlənən genişlənməsinin kəşfi elm adamları üçün sürpriz oldu və bu sürətlənmənin dəqiq səbəbi hələ də gərgin müzakirə mövzusudur. Bəzi nəzəriyyəçilər qaranlıq enerjinin kosmoloji sabitin təzahürü ola biləcəyini, digərləri isə daha ekzotik imkanlar təklif edir.

Qaranlıq maddənin və qaranlıq enerjinin mövcudluğu Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin tamlığı ilə bağlı mühüm suallar doğurur. Nəzəriyyə kainatın təkamülünü başa düşmək üçün möhkəm çərçivə təmin etsə də, bu çətin komponentlərin təbiətini hələ tam izah edə bilmir.

Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin başqa bir problemi üfüq problemidir. Nəzəriyyəyə görə, ilk kainatda kainatın müxtəlif bölgələri birbiri ilə səbəbli əlaqəyə girə bilməməli idi, çünki işığın (və ya hər hansı digər siqnalın) onlar arasında səyahət etmək üçün kifayət qədər vaxtı olmayacaqdı. Bununla belə, kainat böyük miqyasda olduqca homojen görünür, birbirindən böyük məsafələrlə ayrılan bölgələr demək olar ki, eyni xüsusiyyətlərə malikdir.

İnflyasiya nəzəriyyəsi üfüq probleminin həlli kimi təklif edilmişdir, çünki o, kainatın sürətli genişlənmə dövründən keçdiyini və uzaq bölgələrin birbirindən çox uzağa uzanmadan əvvəl təmasda olmasına imkan verdiyini göstərir. Bununla belə, inflyasiya hələ də spekulyativ fikirdir və bunun arxasında duran dəqiq mexanizm hələ də məlum deyil.

Kainatın genişlənməsi və qırmızı yerdəyişmə hadisələri

Uzaq qalaktikalardan işığın qırmızı yerdəyişməsi Doppler effekti ilə izah edilə bilər.Mənbənin müşahidəçiyə nisbətən hərəkətinə əsaslanaraq dalğaların tezliyinə təsir edən əlamət. Məsələn, səs yayan cisim müşahidəçidən uzaqlaşdıqda, səs dalğaları uzanır və nəticədə səs daha aşağı olur. Eynilə, qalaktika kimi işıq mənbəyi bizdən uzaqlaşdıqda işıq dalğaları uzanır və işığın elektromaqnit spektrinin qırmızı sonuna doğru sürüşməsinə səbəb olur.

Edvin Hablın uzaq qalaktikalarda qırmızı yerdəyişmə müşahidəsi genişlənən kainat üçün ilk əsas dəlil təmin etdi. Demək olar ki, bütün qalaktikaların tənəzzül sürəti məsafələri ilə birbaşa mütənasib olaraq bizdən uzaqlaşdığını aşkar etdi. İndi Hubble Qanunu kimi tanınan bu əlaqə müasir kosmologiyanın təməl daşıdır.

Qırmızı yerdəyişmə həm də qalaktikaların kosmosda hərəkəti ilə deyil, kosmosun özünün genişlənməsi səbəbindən baş verir. Kosmos genişləndikcə, oradan keçən fotonların dalğa uzunluqları uzanır və nəticədə kosmoloji qırmızı sürüşmə adlanır. Bu növ qırmızı sürüşmə Big Bang nəzəriyyəsinin proqnozlaşdırdığı genişlənən kainata birbaşa sübut təqdim edir.

Uzaq qalaktikalarda qırmızı yerdəyişmənin kəşfi kainatın statik olmadığını başa düşmək üçün mühüm addım idi. Bizdən daha uzaqda olan qalaktikaların daha yüksək qırmızı sürüşmələrə sahib olması (yəni, daha sürətli geri çəkilmək) müşahidəsi kainatın daha isti, daha sıx vəziyyətdə başladığı fikrini dəstəkləyən kosmosun özünün genişləndiyini göstərir.

Böyük Partlayış nəzəriyyəsi kainatın genişlənməsini izah etsə də, müşahidə edə biləcəyimiz şeylərin hüdudları ilə bağlı suallar doğurur. Kainatın təqribən 13,8 milyard il olduğu düşünülür, yəni müşahidə edə biləcəyimiz ən uzaq məsafə təxminən 13,8 milyard işıq ili uzaqlıqdadır. Bununla belə, kainatın genişlənməsi səbəbindən müşahidə edilə bilən kainatın faktiki ölçüsü daha böyükdür təqribən 93 milyard işıq ili genişliyindədir.

Bu müşahidə edilə bilən sərhəddən kənarda nəhəng, müşahidə olunmayan bir kainat var. Daha uzaq bölgələrdən gələn işıq hələ bizə çatmağa vaxt tapmayıb. Mövcud modellərə əsaslanaraq müşahidə edilə bilən kainatın hüdudlarından kənarda nəyin mövcud olduğu barədə savadlı təxminlər irəli sürə bilsək də, bu sahələr birbaşa müşahidə üçün əlçatmaz qalır və bu, kosmik üfüqdən kənarda nələr olduğuna dair fərziyyələrə səbəb olur.

İnflyasiya dövrü və kosmik inflyasiya

İnflyasiya klassik Big Bang nəzəriyyəsi ilə bir neçə problemi, o cümlədən üfüq problemi və düzlük problemini həll etmək üçün təklif edilmişdir.

Üfüq problemi kainatın temperatur və sıxlıq baxımından niyə belə vahid görünməsi sualına aiddir, hətta birbirindən çox uzaqda olan və heç vaxt səbəbnəticə əlaqəsi olmayan bölgələrdə belə. İnflyasiya olmadan müşahidə edilə bilən kainat qarşılıqlı əlaqədə olmaq və istilik tarazlığına çatmaq üçün vaxtı olmayan təcrid olunmuş bölgələrdən ibarət olmalıdır, lakin biz kainatın geniş miqyasda olduqca homojen olduğunu müşahidə edirik.

İnflyasiya bu problemi sürətli genişlənmədən əvvəl bütün müşahidə olunan kainatın səbəbnəticə əlaqəsində olduğunu təklif etməklə həll edir. Bu, müxtəlif bölgələrə inflyasiya onları birbirindən uzaqlaşdırana qədər tarazlığa çatmağa imkan verdi. Nəticədə, uzaq bölgələr indi böyük məsafələrlə ayrılsa da, kainat vahid görünür.

Yastılıq problemi inflyasiya ilə bağlı başqa bir problemdir. Müşahidələr göstərir ki, kainat həndəsi cəhətdən düzdür, yəni paralel xətlər paralel qalır və üçbucağın bucaqları 180 dərəcəyə çatır. Bununla belə, düz bir kainat çox xüsusi ilkin şərtlər tələb edir. İnflyasiya olmasaydı, ilk kainatdakı düzlükdən hətta kiçik bir sapma da zamanla güclənəcək və bu gün yüksək əyri bir kainata səbəb olacaqdı.

İnflyasiya kainatın düzlüyünü hər hansı ilkin əyriliyin sürətli genişlənmə ilə hamarlandığını təklif etməklə izah edir. Bu o deməkdir ki, kainat cüzi əyriliklə başlasa belə, inflyasiya onu o qədər genişləndirəcəkdi ki, indi ən böyük tərəzilərdə düz görünür.

Kosmik inflyasiya nəzəri konsepsiya olaraq qalmasına baxmayaraq, bir neçə sübut xətti ilə dəstək qazanmışdır. Ən mühüm sübutlardan biri kosmik mikrodalğalı fonun (CMB) təfərrüatlı ölçülməsidir.

CMB, ilkin kainatda bir qədər yüksək və ya daha az sıxlığa malik bölgələrə uyğun gələn kiçik temperatur dalğalanmalarını ehtiva edir. Bu dalğalanmaların qalaktikalar, ulduzlar və planetlər də daxil olmaqla, bu gün kainatda gördüyümüz bütün quruluşun toxumları olduğu düşünülür. Bu dalğalanmaların sxemi inflyasiya nəzəriyyəsinin proqnozlarına uyğundur və bu, inflyasiya zamanı kvant dalğalanmalarının kosmik miqyaslara qədər uzandığını və genişmiqyaslı strukturların formalaşmasına gətirib çıxardığını göstərir.

Bundan başqa, WMAP və Plank kimi missiyalar tərəfindən müşahidə edildiyi kimi kainatın ümumi düzlüyü,inflyasiya üçün dolayı dəstək. İnflyasiya kainatın geniş miqyasda düz görünəcəyini proqnozlaşdırır və bu proqnoz müşahidələrlə təsdiqlənib.

İnflyasiya kosmologiyada bir çox problemin cəlbedici həlli olsa da, spekulyativ olaraq qalır. Elm adamları hələ də inflyasiyanın birbaşa sübutlarını axtarırlar, məsələn, inflyasiya dövründə yaranan ilkin qravitasiya dalğalarının kosmosda dalğalanmaların aşkarlanması. Əgər aşkar olunarsa, bu qravitasiya dalğaları inflyasiya nəzəriyyəsinin güclü təsdiqini təmin edərdi.

Qaranlıq Maddənin və Qara Enerjinin Rolu

Qaranlıq maddə işığı buraxmayan, udmayan və ya əks etdirməyən maddə formasıdır və onu teleskoplar üçün görünməz edir. Onun mövcudluğu görünən maddəyə qravitasiya təsirindən irəli gəlir. Məsələn, qalaktikaların fırlanma sürətləri göstərir ki, onlar ulduzlarda, qazda və tozda görünə bilən kütlədən çox daha çox kütləyə malikdirlər. Bu görünməyən kütlə qaranlıq maddəyə aid edilir.

Qaranlıq maddə kainatda iri miqyaslı strukturların əmələ gəlməsində də mühüm rol oynayır. Böyük Partlayışdan sonra qaranlıq maddənin sıxlığında kiçik dalğalanmalar qalaktikaların və qalaktika qruplarının əmələ gəlməsi üçün lazım olan cazibə qüvvəsini təmin etdi. Qaranlıq maddə olmasaydı, bu strukturların Böyük Partlayışdan sonrakı 13,8 milyard il ərzində formalaşmaq üçün kifayət qədər vaxtı olmazdı.

Kosmologiyadakı əhəmiyyətinə baxmayaraq, qaranlıq maddənin əsl təbiəti elmdə ən böyük sirrlərdən biri olaraq qalır. Zəif qarşılıqlı təsir göstərən kütləvi hissəciklər (WIMP) və aksionlar da daxil olmaqla bir neçə namizəd təklif edilsə də, qaranlıq maddə hələ də birbaşa aşkar edilməyib.

Qaranlıq enerji qaranlıq maddədən daha sirlidir. Bu, bütün kosmosa nüfuz edən və kainatın sürətlə genişlənməsindən məsul olan bir enerji formasıdır. 1990cı illərin sonlarında uzaq fövqəlnovaların müşahidələri kainatın genişlənməsinin gözlənildiyi kimi yavaşlamasından çox, sürətləndiyini ortaya qoydu. Bu kəşf qaranlıq enerjinin bu sürətlənməni hərəkətə gətirən qüvvə kimi təklif edilməsinə səbəb oldu.

Qaranlıq enerjinin təbiəti hələ də məlum deyil. Ehtimallardan biri onun kosmoloji sabitlə əlaqəli olmasıdır, Eynşteynin ilkin olaraq statik kainata imkan vermək üçün ümumi nisbilik tənliklərinə daxil etdiyi bir termindir. Genişlənən kainatın kəşfindən sonra Eynşteyn kosmoloji sabitdən imtina etdi və bunu özünün ən böyük səhvi adlandırdı. Lakin o vaxtdan bəri qaranlıq enerjinin potensial izahı kimi yenidən dirildi.

Digər nəzəriyyələr qaranlıq enerjinin yeni, hələ naməlum sahə və ya qüvvənin nəticəsi ola biləcəyini və ya cazibə anlayışımızın geniş miqyasda yenidən nəzərdən keçirilməsini tələb edə biləcəyini təklif edir.

Qaranlıq enerjinin mövcudluğu kainatın son taleyi üçün dərin təsirlərə malikdir. Əgər qaranlıq enerji kainatın sürətlə genişlənməsinə təkan verməkdə davam edərsə, o zaman uzaq qalaktikalar sonda müşahidə olunan üfüqdən kənara çəkilərək kainatı qaranlıq və boş qoyacaqlar. “Böyük Dondurma” və ya “İstilik Ölümü” kimi tanınan bu ssenari kainatın sonsuza qədər genişlənməyə davam edəcəyini, nəticədə soyuqlaşacağını və quruluşdan məhrum olacağını göstərir.

Kainat üçün digər mümkün talelər arasında qaranlıq enerjinin getdikcə daha çox üstünlük təşkil etdiyi və nəticədə qalaktikaları, ulduzları, planetləri və hətta atomları parçaladığı Böyük Yırtılma və ya kainatın genişlənməsinin tərsinə çevrildiyi Böyük Xırdalıq daxildir., Böyük Partlayış şərtlərinə bənzər isti, sıx vəziyyətə çökməyə gətirib çıxarır.

Böyük Partlayışı Sınaq: Davam edən Tədqiqatlar və Gələcək Kəşflər

Əsas tədqiqat sahələrindən biri kosmologiya və hissəciklər fizikası arasındakı əlaqədir. İlk kainatın şərtləri, Böyük Partlayışdan bir neçə dəqiqə sonra, o qədər həddindən artıq idi ki, onları Yerdəki heç bir laboratoriyada təkrarlamaq mümkün deyildi. Bununla belə, CERNdəki Böyük Adron Kollayderi (LHC) kimi yüksək enerjili hissəcik sürətləndiriciləri elm adamlarına kainatın ilkin dövründə baş vermiş bəzi fundamental prosesləri yenidən yaratmağa imkan verir.

Məsələn, 2012ci ildə Higgs bozonunun kəşfi hissəciklər fizikasının Standart Modelinin mühüm aspekti olan hissəciklərin kütləsini verən mexanizm haqqında mühüm anlayışlar təmin etdi. İlkin kainatdakı hissəciklərin davranışını anlamaq kosmik inflyasiya və qaranlıq maddənin təbiəti kimi hadisələrə işıq sala bilər.

Qravitasiya dalğaları kütləvi cisimlərin sürətlənməsi nəticəsində yaranan kosmosda dalğalanmalar kainatı öyrənməyin yeni üsulunu təmin edir. LIGO və Qız rəsədxanaları tərəfindən qravitasiya dalğalarının aşkarlanması astronomiyada yeni bir dövr açdı və alimlərə qara dəliklərin və neytron ulduzlarının birləşməsini müşahidə etməyə imkan verdi.

Bu kataklizm hadisələri ilə yanaşı, cazibə dalğaları da ilkin kainat haqqında ipucu saxlaya bilər. Əgər kosmik inflyasiya baş versəydi, bu woQMİdə və ya LISA (Lazer İnterferometr Kosmos Antenası) kimi gələcək qravitasiya dalğası rəsədxanaları tərəfindən aşkar edilə bilən ilkin qravitasiya dalğaları yarada bilərdi. Bu ilkin dalğaların aşkarlanması inflyasiya üçün güclü dəlil təmin edəcək və kainatın ən erkən anlarına nəzər salacaq.

Yeni rəsədxanalar və kosmik tədqiqatlar kainat haqqında anlayışımızı daim inkişaf etdirir. 2021ci ilin dekabrında işə salınan James Webb Kosmik Teleskopu (JWST) kimi layihələr kainatı misli görünməmiş detallarla müşahidə etmək üçün nəzərdə tutulub. JWSTnin ilk ulduzların və qalaktikaların əmələ gəlməsini tədqiq edəcəyi, ilkin kainat və Böyük Partlayışdan sonra baş verən proseslər haqqında yeni anlayışlar təqdim edəcəyi gözlənilir.

Bundan əlavə, Qaranlıq Enerji Tədqiqatı (DES) və Evklid missiyası kimi irimiqyaslı tədqiqatların məqsədi Kainatdakı qalaktikaların və qaranlıq maddənin paylanmasının xəritəsini çəkməkdir. Bu sorğular kosmoloqlara kainatın strukturunun və genişlənmə tarixinin formalaşmasında qaranlıq maddə və qaranlıq enerjinin rolunu anlamağa kömək edəcək.

Böyük Partlayış nəzəriyyəsi kosmologiyada dominant model olsa da, alternativ nəzəriyyələr araşdırılmağa davam edir. Bu nəzəriyyələrdən bəziləri həll olunmamış sualları həll etmək üçün Big Bang modelini dəyişdirir və ya genişləndirir.

Məsələn, Böyük sıçrayış nəzəriyyəsi kainatın bir sıra dövrələrə məruz qaldığını, hər Böyük Partlayışın ardınca bir daralma və Big Cruncha çökmə dövrünün keçdiyini və bundan sonra yeni Big Bang meydana gəldiyini təklif edir. Bu model kainat üçün tək başlanğıc ideyasına meydan oxuyur və kainatın genişlənmə və daralma mərhələlərindən keçərək əbədi ola biləcəyini təklif edir.

Digər nəzəriyyələr, Böyük Partlayışı kvant mexanikasının qanunları ilə uzlaşdırmağa çalışan kvant cazibəsini ehtiva edənlər kimi ümumi nisbilik nəzəriyyəsinə dəyişikliklər təklif edir. Bu nəzəriyyələr Böyük Partlayışın əsl təkliyi deyil, kainatın əvvəlki fazasından bir keçidi təmsil edə biləcəyini göstərir.

Böyük Partlayış Nəzəriyyəsinin Nəzəri Əsasları və Məhdudiyyətləri

Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsi məkan, zaman və cazibə haqqında anlayışımızda inqilab etdi. Kütlə və enerjinin mövcudluğu ilə əyilə bilən məkanzaman anlayışını təqdim etməklə Nyuton fizikasını əvəz etdi. Bu əyrilik bizim cazibə qüvvəsi kimi hiss etdiyimiz şeydir. Ümumi nisbilik planetlərin orbitlərindən tutmuş kütləvi cisimlər tərəfindən işığın əyilməsinə (qravitasiya linzaları) qədər bir çox fərqli kontekstdə sınaqdan keçirilib və o, ardıcıl olaraq dəqiq proqnozlar verib.

Lakin ümumi nisbilik təkliklərə sonsuz sıxlıq və sıfır həcm nöqtələrinə, məsələn, Böyük Partlayış anındakı kainatın hipotetik vəziyyəti kimi tətbiq edildikdə pozulur. Bu təklikdə məkanzamanın əyriliyi sonsuz olur və bildiyimiz fizika qanunları hər hansı mənalı şəkildə fəaliyyətini dayandırır. Bu, Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin əsas nəzəri məhdudiyyətini təqdim edir: o, kainatın mövcudluğunun ilk anını və ya Böyük Partlayışdan əvvəl baş verənləri izah edə bilməz.

Ümumi nisbilik kainatın geniş miqyaslı strukturunu idarə etdiyi halda, kvant mexanikası hissəciklərin davranışını ən kiçik miqyasda təsvir edir. Problem hər iki nəzəriyyəni ilkin kainatda mövcud olanlar kimi ekstremal şərtlərə tətbiq etməyə çalışdığımız zaman yaranır. Belə yüksək sıxlıqlarda və enerjilərdə kvant effektləri göz ardı edilə bilməz, lakin ümumi nisbi nəzəriyyə kvant mexanikasını özündə birləşdirmir. Bu, həm məkanzamanın geniş miqyaslı strukturunu, həm də hissəciklərin kvant davranışını təsvir edə bilən kvant cazibə nəzəriyyəsinin axtarışına səbəb oldu.

Sim nəzəriyyəsi və döngə kvant cazibəsi kvant cazibə nəzəriyyəsi üçün ən görkəmli namizədlərdən ikisidir, lakin heç biri qəti şəkildə sübut olunmayıb. Bu nəzəriyyələr ümumi nisbiliyi kvant mexanikası ilə uzlaşdırmağa çalışır və təkliklərin təbiəti haqqında fikirlər təklif edə bilər. Məsələn, dövrə kvant cazibəsi onu göstərir ki, Böyük Partlayış kainatın təklikdən tamamilə qaçaraq genişlənmə və daralma dövrlərində dövr etdiyi Böyük Sıçrama ilə əvəz edilə bilər.

Mövcud fizikanın təsvir edə biləcəyi kainatın ən erkən dövrü ilk^{1043da baş verən Plank dövrü kimi tanınır.} Böyük Partlayışdan saniyə sonra. Bu müddət ərzində dörd əsas qüvvə cazibə qüvvəsi, elektromaqnetizm və güclü və zəif nüvə qüvvələri vahid qüvvədə birləşdirildi. Bununla belə, bu dövrdə fiziki şərait o qədər həddindən artıqdır ki, indiki fizika anlayışımız pozulur. Plank dövründə kainatı təsvir etmək, qeyd olunduğu kimi, kvant cazibə nəzəriyyəsini tələb edir.hələ tam inkişaf etdirilməyib.

Plank dövründən kənarda, təxminən¹⁰³⁵ saniyələr ərzində kainat qüvvələri müasir formalarına ayıran bir faza keçidindən keçdi. Bu keçid,^{1035arasında baş verən son dərəcə sürətli genişlənmənin qısa bir dövrü olan kosmik inflyasiyaya səbəb ola bilər.} və¹⁰³² Böyük Partlayışdan saniyələr sonra.

Kosmologiyada davam edən mübahisələrdən biri də kainatın ilkin şərtləri məsələsidir. Niyə kainat mürəkkəbliyin, ulduzların, qalaktikaların və həyatın yaranmasına imkan verən aşağı entropiya vəziyyətində başladı? Bu sual, izolyasiya edilmiş sistemin entropiyasının zamanla artmağa meylli olduğunu bildirən Termodinamikanın İkinci Qanunu kontekstində xüsusilə aktualdır. Əgər kainat yüksək nizamlı, aşağı entropiya vəziyyətində başlamışdısa, buna nə səbəb oldu və niyə?

Bəzi fiziklər iddia edirlər ki, bu məsələ təkcə kainatın təkamülünü deyil, həm də onun ilkin şərtlərini izah edən bir nəzəriyyəyə daha dərin ehtiyac olduğunu göstərir. Məsələn, inflyasiya nəzəriyyəsində kainatın sürətlə genişlənməsi kainatın niyə böyük miqyasda homojen və izotrop göründüyünü izah edə bilər. Bununla belə, inflyasiyanın özü başlamaq üçün müəyyən ilkin şərtlər tələb edir ki, bu da ilk növbədə inflyasiyanın nədən qaynaqlandığı sualına gətirib çıxarır.

Çox evrenli fərziyyəyə əsaslananlar kimi digər yanaşmalar bizim kainatımızın hər biri müxtəlif ilkin şərtlərə və fiziki qanunlara malik olan çoxlulardan yalnız biri ola biləcəyini göstərir. Bu ssenaridə kainatımızın xüsusi şərtləri daha dərin izaha ehtiyac olmadan sadəcə bir təsadüf məsələsi ola bilər.

Elmi Bilik və Spekulyativ Nəzəriyyələrin Üfüqü

Qaranlıq maddə kosmologiyada həll olunmamış ən mühüm problemlərdən biridir. Kainatın kütləenerji tərkibinin təxminən 27%ni təşkil etsə də, heç vaxt birbaşa aşkar edilməmişdir. Qaranlıq maddənin mövcudluğu onun görünən materiyaya, xüsusən qalaktikalar və qalaktika qruplarına cazibə təsirindən irəli gəlir. Məsələn, qalaktikalar görünən maddənin miqdarını nəzərə alsaq, lazım olduğundan daha sürətli fırlanırlar. Bu uyğunsuzluğu görünməyən kütlənin qaranlıq maddənin olması ilə izah etmək olar.

Elmi ictimaiyyətdə geniş şəkildə qəbul edilməsinə baxmayaraq, qaranlıq maddənin təbiəti sirr olaraq qalır. O, elektromaqnit qüvvələrlə qarşılıqlı təsir göstərmir, yəni işığı yaymır, udmur və əks etdirmir. Bu, birbaşa aşkarlanmağı inanılmaz dərəcədə çətinləşdirir və elm adamları zəif qarşılıqlı təsir göstərən kütləvi hissəciklər (WIMP) və ya aksionlar kimi qaranlıq maddə üçün bir neçə namizəd təklif etdilər. Lakin bu namizədlərin heç biri sınaqlarda qəti şəkildə aşkar edilməyib.

Modifikasiya olunmuş Nyuton Dinamikası (MOND) və əlaqəli Modifikasiya olunmuş Cazibə nəzəriyyəsi (MOG) kimi bəzi alternativ nəzəriyyələr qaranlıq maddəyə müraciət etmədən qalaktikaların davranışını izah etməyə çalışır. Bu nəzəriyyələr böyük miqyasda cazibə anlayışımıza dəyişikliklər təklif edir ki, bu da qalaktikaların müşahidə olunan fırlanma əyrilərini potensial olaraq hesablaya bilər. Bu alternativlər müəyyən hadisələri izah etməkdə müəyyən uğur qazansalar da, qaranlıq maddənin varlığını dəstəkləyən bütün müşahidə sübutlarını izah etmək üçün mübarizə apardıqları üçün geniş miqyasda qəbul olunmayıb.

Qaranlıq maddədən əlavə, kosmologiyada başqa bir dərin sirr kainatın kütləenerji tərkibinin təxminən 68%ni təşkil edən qaranlıq enerjidir. Cazibə qüvvəsi tətbiq edən qaranlıq maddədən fərqli olaraq, qaranlıq enerjinin itələyici təsirə malik olduğu və kainatın sürətlə genişlənməsinə səbəb olduğu düşünülür. 1990cı illərin sonlarında uzaq fövqəlnovaların müşahidələri vasitəsilə kainatın sürətlənmiş genişlənməsinin kəşfi elmi ictimaiyyət üçün şok oldu və müasir kosmologiyada ən mühüm kəşflərdən biri olaraq qalır.

Qaranlıq enerjinin təbiəti hələ də yaxşı başa düşülməyib. Mümkün izahlardan biri qaranlıq enerjinin kosmoloji sabitlə əlaqəli olmasıdır, Eynşteynin boş fəzanın enerji sıxlığını təsvir etmək üçün ümumi nisbilik tənliklərində təqdim etdiyi bir termindir. Bu konsepsiya onu göstərir ki, hətta vakuumda belə kosmosda kainatın sürətlənmiş genişlənməsinə təkan verən müəyyən miqdarda enerji var.

Lakin kvant sahə nəzəriyyəsi tərəfindən proqnozlaşdırılan kosmoloji sabitin dəyəri müşahidə ediləndən xeyli böyükdür və bu, nəzəri fizikanın ən böyük həll edilməmiş problemlərindən birinə gətirib çıxarır. Qaranlıq enerji ilə bağlı digər izahatlara onun yeni, hələ kəşf edilməmiş, bəzən “kvintessensiya” adlanan sahəni təmsil etməsi və ya kosmoloji miqyasda cazibə qüvvəsini başa düşməyimizin natamam olması daxildir.

Böyük Partlayış nəzəriyyəsinin spekulyativ uzantılarından biri çoxlu kainat fərziyyəsidir. Bu fikir skainatımızın hər birinin öz fiziki qanunları, sabitləri və ilkin şərtləri olan çoxsaylı kainatlardan yalnız biri olduğunu irəli sürür. Çox kainat anlayışı təbii olaraq inflyasiya nəzəriyyəsinin bəzi versiyalarında yaranır və bu, kosmosun müxtəlif bölgələrinin fərqli genişlənmə sürətinə məruz qala biləcəyini və bunun birbirindən ayrılmış köpüklü kainatların meydana gəlməsinə səbəb ola biləcəyini irəli sürür.

Kvant cazibə nəzəriyyəsi üçün aparıcı namizəd olan sim nəzəriyyəsinin bəzi versiyalarında çoxlu kainat fəza zamanının həndəsəsini idarə edən tənliklərin çoxlu sayda mümkün həllinin təbii nəticəsidir. Hər bir həll öz fiziki qanunları dəsti ilə fərqli kainata uyğun gələ bilər.

Çox evrenli fərziyyə yüksək dərəcədə spekulyativdir və birbaşa sınaqdan keçirmək çətindir, hətta qeyrimümkündür. Bununla belə, o, ulduzların, qalaktikaların və həyatın mövcudluğuna imkan vermək üçün dəqiq qurulmuş kimi görünən, kainatımızdakı fiziki sabitlərin dəqiq tənzimlənməsi üçün potensial izahat təqdim edir. Çox aləmdə fiziki sabitlər kainatdan kainata dəyişə bilər və biz sadəcə olaraq həyatın mövcud olması üçün əlverişli şəraitin olduğu bir yerdə yaşayırıq.

Çoxlu kainat fərziyyəsi müzakirə və mübahisə mövzusu olaraq qalmasına baxmayaraq, o, nəzəri kosmologiyanın yaradıcı və yaradıcı təbiətini vurğulayır, burada elm adamları hazırkı müşahidə imkanlarımızdan çox kənara çıxan ideyalarla mübarizə aparmalıdırlar.

Kainatın son taleyi

Kainatın gələcəyi üçün mümkün ssenarilərdən biri də İstilik ölümü kimi tanınan Böyük Dondurmadır. Bu ssenaridə kainat qaranlıq enerji tərəfindən idarə olunan qeyrimüəyyən müddətə genişlənməyə davam edir. Zaman keçdikcə qalaktikalar birbirindən uzaqlaşacaq və kainat getdikcə soyuq və boşalacaq. Ulduzlar nüvə yanacağını tükəndirdikcə və qara dəliklər Hokinq radiasiyası vasitəsilə buxarlandıqca, kainat maksimum entropiya vəziyyətinə yaxınlaşacaq, burada bütün proseslər dayanacaq və artıq iş görülə bilməz.

Böyük Dondurma hazırda kosmik genişlənmənin müşahidə edilən sürətlənməsinə əsaslanaraq kainatın ən çox ehtimal olunan taleyi hesab olunur.

Digər mümkün nəticə qaranlıq enerjinin itələyici qüvvəsinin zamanla getdikcə daha çox üstünlük təşkil etdiyi Böyük Yırtılmadır. Bu ssenaridə kainatın genişlənməsi o dərəcədə sürətlənir ki, nəticədə qalaktikaları, ulduzları, planetləri və hətta atomları parçalayır. Kainat şiddətli bir parçalanma ilə sona çatacaq, bütün strukturlar kosmosun özünün genişlənməsi ilə parçalanacaq.

Böyük Yırtılma ehtimalı hələ də tam başa düşülməyən qaranlıq enerjinin təbiətindən asılıdır. Qaranlıq enerji zamanla dəyişən dinamik bir sahədirsə, o, gələcəkdə daha da güclənə bilər və Böyük Ripə səbəb ola bilər. Bununla belə, əgər qaranlıq enerji kosmoloji sabit tərəfindən təsvir olunduğu kimi sabit qüvvədirsə, Böyük Yırtılma ehtimalı azdır.

Daha az ehtimal olunan, lakin hələ də mümkün olan ssenari, kainatın genişlənməsinin nəticədə tərsinə çevrildiyi və kainatın daralmağa başladığı Böyük böhrandır. Bu ssenaridə cazibə qüvvəsi qaranlıq enerjinin itələyici qüvvəsinə qalib gələrək, kainatın Böyük Partlayış şərtlərinə bənzər isti, sıx bir vəziyyətə çökməsinə səbəb olacaqdı. Bu, bildiyimiz kimi kainatı effektiv şəkildə sona çatdıran təkliklə nəticələnə bilər.

Big Crunch fərziyyəsinin bəzi variasiyaları göstərir ki, çöküşün ardınca kainatın təklikdən çıxdığı və yeni genişlənmə dövrünə başladığı Böyük Sıçrayış baş verə bilər. Kainatın bu tsiklik modeli tək başlanğıc ideyasına alternativ olaraq təklif edilmişdir ki, bu da kainatın sonsuz genişlənmə və daralma silsiləsi keçirə biləcəyini göstərir.

Hazırda Big Crunch və Big Bounce ssenariləri kainatın sürətlənən genişlənməsinin müşahidələri tərəfindən bəyənilməsə də, müəyyən nəzəri modellər kontekstində maraqlı imkanlar olaraq qalır.

Nəticə: Kosmologiyada Elm və Təxəyyül

Böyük Partlayış nəzəriyyəsi kainatın mənşəyi, təkamülü və geniş miqyaslı quruluşu üçün inandırıcı izahat verən müasir elmin ən böyük nailiyyətlərindən biridir. Kosmik mikrodalğalı fon, qalaktikaların qırmızı yerdəyişməsi və işıq elementlərinin bolluğu da daxil olmaqla, çoxlu müşahidə sübutları ilə dəstəklənən nəzəriyyə onilliklər boyu araşdırmalara tab gətirdi və kosmologiyada dominant paradiqma olaraq qalır.

Lakin Big Bang nəzəriyyəsi məhdudiyyətsiz və cavabsız suallardan məhrum deyil. Qaranlıq maddənin təbiəti, qaranlıq enerji və kainatın ilkin şərtləri dərin sirr olaraq qalır. Bundan əlavə, nəzəriyyə kainatın başlanğıcındakı təkliyi və ya Böyük Partlayışdan əvvəl nə ola biləcəyini tam izah edə bilməz. Bu həll olunmamış problemlər fərziyyə, yaradıcılıq və anlayışımızın sərhədlərini zorlayan yeni nəzəriyyələrin inkişafı üçün yer buraxır.

İnsanın təxəyyülü inflyasiya nəzəriyyəsinin inkişafından tutmuş çoxlu kainat kimi ekzotik ideyaların tədqiqinə qədər kosmologiyanın inkişafında mühüm rol oynayır. Elmi sübutlar biliklərimizin təməli olaraq qalmasına baxmayaraq, nəzəri modellər anlayışımızdakı boşluqları aradan qaldırmaq üçün çox vaxt cəsarətli təxəyyül sıçrayışlarını tələb edir.

Yeni texnologiyalar, rəsədxanalar və təcrübələr kainatı tədqiq etməyə davam etdikcə, müşahidə və təxəyyül arasındakı qarşılıqlı əlaqə kosmologiyanın mərkəzində qalacaq. İstər yeni hissəciklərin kəşfi, istər ibtidai qravitasiya dalğalarının aşkarlanması, istərsə də cazibə qüvvəsinin alternativ nəzəriyyələrinin tədqiqi vasitəsilə kosmosu anlamaq üçün axtarış hələ bitməyib.

Nəhayət, Böyük Partlayış nəzəriyyəsi müşahidə, nəzəriyyə və təxəyyülün dərin sintezini təmsil edir və kainatın ən dərin sirlərinə nəzər salır. Çoxlu suallar qalmasına baxmayaraq, nəzəriyyə kosmosun keçmişini, indisini və gələcəyini araşdırmaq üçün möhkəm çərçivə təqdim edir və o, bəşəriyyətin naməlumluq qarşısında davamlı maraq və yaradıcılığına sübut kimi xidmət edir.