მოდი, დავიწყოთ თავიდან.
სამყარო დაახლოებით 13,9 მილიარდი წლის წინ დაიბადა. დღეისთვის, ვიცით არა მარტო სამყაროს მიახლოებითი ასაკი, არამედ ის, თუ რა ფიზიკური პროცესები მიმდინარეობდა მისი საწყისიდან 10 ხარისხად -36 წამის, ანუ ერთი წამის მემილიარდედის მემილიარდედის მემილიარდედის მემილიარდედის შემდეგ. ვიცით, რომ სამყარო დასაწყისში იყო ძალიან პატარა ზომის. ყველაფერი, რაც დღეს ჩვენ გარშემო არსებობს - ადამიანები, ცხოველები, მცენარეები, პლანეტები, ვარსკვლავები, გალაქტიკები - შეკუმშულ მდგომარეობაში ქვიშის მარცვალზე ბევრად მცირე ზომის სივრცეში ეტეოდა.
ხშირად, ფიზიკოსები სივრცის კლასიფიცირებას მასში არსებული ენერგიის რაოდენობით ახდენენ. ამ ენერგიის სიმკვრივე განსაზღვრავს იმას, თუ როგორ ფიზიკურ პროცესებთან და ფენომენებთან გვაქვს საქმე. ამის ანალოგიად შეგვიძლია განვიხილოთ წყლის სხვადასხვა მდგომარეობა: ყინული, სითხე და აირი. დაბალ ტემპერატურაზე, ანუ დაბალ ენერგიაზე, წყლის მოლეკულები ძლიერად ებმიან ერთმანეთს, რასაც წყალი გადაჰყავს მყარ მდგომარეობაში, ანუ ხდება ყინული. როდესაც ენერგია იმატებს, ყინული დნება და წყლის მოლეკულებს თავისუფლად გადაადგილება შეუძლიათ, მაგრამ ენერგია საკმარისი არაა იმისთვის, რომ ისინი ერთმანეთს მოსწყდნენ. თუკი ენერგიას კიდევ უფრო მეტად გავზრდით, მოლეკულებს შეუძლიათ დაშორდნენ ერთმანეთს და სწრაფად იმოძრაონ, შესაბამისად, წყალი აირად მდგომარეობაში გადადის.
წყლის მდგომარეობები: მარცხნივ - მყარი, შუაში - სითხე, მარჯვნივ - აირი.
ელემენტარული ნაწილაკების მდგომარეობა ისევეა დამოკიდებული ენერგიაზე, როგორც წყლის. სხვადასხვა ენერგიის პირობებში ნაწილაკებიც იცვლიან ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ფორმას.
წამი პირველი
პირველ წამს, სამყაროში არსებულ ენერგიას ელემენტარული ნაწილაკების და სინათლის ფორმა აქვს. სამყარო ფართოვდება უზარმაზარი ტემპით. მასში არსებული ენერგია უფრო და უფრო დიდ სივრცეზე ნაწილდება. შესაბამისად, ტემპერატურაც ჩქარი ტემპით კლებულობს. სამყაროს გაფართოებასთან და გაციებასთან ერთად, როგორც წყლის მოლეკულები მჭიდროდ ებმიან ერთმანეთს დაბალ ენერგიაზე, ელემენტარული ნაწილაკებიც - კვარკები იწყებენ უფრო კომპლექსური სტრუქტურების - პროტონების და ნეიტრონების შექმნას, რომლებიც ატომის ბირთვის შემადგენელი ნაწილაკებია.
ატომური სტრუქტურა
წუთი მესამე
ტემპერატურის კიდევ უფრო ვარდნასთან ერთად პროტონები და ნეიტრონებიც იწყებენ შეერთებას. იქმნება ატომების ბირთვები. იწყება პირველი ატომების - წყალბადის, ჰელიუმისა და ლითიუმის წარმოება. ეს პროცესი მე-3 წუთიდან მე-20 წუთამდე გრძელდება. წყალბადი და ჰელიუმი დღევანდელ სამყაროში არსებული მატერიის უმეტესობას და ვარსკვლავების საწვავს წარმოადგენს.
ნათელი ეპოქა
20 წუთისთვის სამყაროში ატომების წარმოება წყდება. 20 წუთიდან 240 ათას წლამდე ეპოქას ფოტონების ეპოქა ეწოდება. ამ პერიოდში ატომები იონიზებულია, რაც იმას ნიშნავს, რომ ატომის ბირთვებს ელექტრონები ჯერჯერობით ვერ ებმიან მაღალი ენერგიის გამო. სინათლე გამუდმებით აისხლიტება დამუხტული ატომის ბირთვების, ელექტრონების და სხვა ნაწილაკებისგან. სინათლის ნაწილაკები „გაჭედილები“ არიან სივრცის პატარა მონაკვეთებში და ვერ ახერხებენ დიდ მანძილზე გავრცელებას. შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, რომ ეს მონაკვეთები სარკეებითაა გარშემორტყმული და სინათლის ნაწილაკები, ფოტონები, გამუდმებით ირეკლებიან. ეს განაპირობებს იმას, რომ სამყარო გაუმჭვირვალეა და ამ პერიოდის პირდაპირი დანახვა არ შეგვიძლია.
სინათლე გამუდმებით აირეკლება დამუხტული ნაწილაკებიდან და ვერ აღწევს კაცუნამდე, შესაბამისად, ის სინათლეს ვერ ხედავს.
სინათლეს დაუმუხტავი ნაწილაკები ვერ აფერხებენ, ის თავისუფლად მოძრაობს სივრცეში და კაცუნას მისი დანახვა შეუძლია.
წელი 240 ათასი
240 ათასი წლიდან 300 ათას წლამდე სამყაროს ტემპერატურა 3 000 გრადუსამდე ეცემა, რაც დაახლოებით იგივე ტემპერატურაა, რაც მზის ზედაპირზე. ამ დროს ელექტრონები უკვე ახერხებენ ატომებთან ბმას, სინათლეს დამაბრკოლებელი „სარკე“-ნაწილაკები აღარ აფერხებენ და ის დიდ მანძილზე ვრცელდება. დაახლოებით 300 ათას წელს სამყარო გამჭვირვალე ხდება, სინათლე თავისუფლად იწყებს სივრცეში მოძრაობას. ეს იმას ნიშნავს, რომ შეგვიძლია იმდროინდელ სამყაროს სურათი გადავუღოთ.
რადგან სინათლე კონკრეტული სიჩქარით - სინათლის სიჩქარით მოძრაობს, რაც უფრო შორს ვიხედებით სამყაროში, ვხედავთ უფრო და უფრო ადრეულ სამყაროს. მაგალითად, როდესაც მზეს ვუყურებთ, ვხედავთ 8 წუთის წინანდელ მზეს, რადგან სინათლეს მზიდან დედამიწამდე მოსაღწევად 8 წუთი სჭირდება. უახლოესი გალაქტიკიდან, ანდრომედადან ჩვენამდე სინათლე 2,5 მილიონ წელში აღწევს, შესაბამისად, ანდრომედას ვხედავთ ისეთს, როგორიც ის ამ დროის წინ იყო. ანუ, რაც უფრო შორეულ ობიექტს ვუყურებთ, მით უფრო შორეულ წარსულში ვიყურებით. შეგვიძლია გამუდმებით, უფრო და უფრო შორს გახედვა და, აქედან გამომდინარე, უფრო და უფრო შორეული წარსულის დანახვა? არა, რადგან ყველაზე შორეული და, შესაბამისად, ძველი რამ, რასაც დავინახავთ, არის 300 ათასი წლის სამყაროში არსებული გაუმჭვირვალე მატერია, რომელზეც ზემოთ გესაუბრეთ.
სამყაროს პირველი სურათი
თუ გავიხედებით იმდენად შორს, რამდენადაც ეს შეგვიძლია, დავინახავთ გაუმჭვირვალე სამყაროს ზედაპირს, რომლიდანაც პირველი თავისუფალი სინათლის ნაწილაკები აღწევენ ჩვენამდე. ეს სინათლე 13,9 მილიარდი წელი მოგზაურობდა ჩვენამდე მოსაღწევად. ამ პირველ სინათლეს, რომლის დანახვაც შეგვიძლია, კოსმოსური ფონური რადიაცია (კფრ) ეწოდება.
კოსმოსური ფონური რადიაცია
კოსმოსური ფონური რადიაციის ეს სურათი 2013 წელს ევროპული კოსმოსური სააგენტოს ხომალდმა, „პლანკის კოსმოლოგიურმა ობსერვატორიამ“ გადაიღო. სურათზე მთლიანი ცაა გამოსახული. წარმოიდგინეთ ტელესკოპი, რომელიც ერთდროულად ყველა მიმართულებითაა მიმართული და სურათს უღებს მთლიან ცას. სურათი სფეროს ფორმის გამოდის, რომლის ცენტრში ტელესკოპია. სურათის ეს ოვალური ფორმა განპირობებულია იმით, რომ სფეროს ფორმის სურათი სიბრტყეზეა დატანილი, იმავენაირად, როგორადაც სფეროსებრი დედამიწა დაიტანება ხოლმე სიბრტყეზე მსოფლიო რუკის შესაქმნელად.
სფერული სურათის სიბრტყეზე დატანა
კოსმოსური ფონური რადიაციის სურათზე ნაჩვენები სამყარო სულ რაღაც 300 ათასი წლისაა. შეიძლება 300 ათასი წელი ადამიანებს დიდ დროდ გვეჩვენოს, მაგრამ, თუკი სამყაროს დღევანდელ ასაკს, 13,9 მილიარდ წელს 70 წლის ადამიანს შევადარებთ, 300 ათასი წელი ადამიანის დაბადებიდან დაახლოებით 7 საათი იქნება.
კფრ-ის სურათი გვიჩვენებს სამყაროში არსებული მატერიის, უმეტესად წყალბადის და ჰელიუმის ნისლის განაწილებას და მის ტემპერატურას. სამყაროს ტემპერატურა ამ დროს დაახლოებით 3 000 გრადუსია, სურათზე გამოსახული ფერები კი აღნიშნავენ ამ ტემპერატურიდან გადახრას: წითელ და ლურჯ ფერს შორის, ანუ ცივ და ცხელ ლოკაციებს შორის ტემპერატურის სხვაობა მხოლოდ 0,00002 გრადუსია. ეს ტემპერატურული განსხვავება სამყაროს სხვადასხვა ლოკაციას შორის გასაოცრად პატარაა, მაგრამ საკმარისია იმისთვის, რომ სამყაროში დიდი სტრუქტურები, როგორიცაა გალაქტიკები და გალაკტიკური ჯგუფები, ჩამოყალიბდნენ.
ამ მცირე განსხვავების გარეშე ვერ მოხერხდებოდა მატერიის თავმოყრა კონკრეტულ ადგილებში და ზემოაღნიშნული გალაქტიკების ფორმაცია. ისევ წყლის მაგალითს რომ დავუბრუნდეთ, როგორც აირადი წყალი უფრო დიდ სივრცეს იკავებს, ვიდრე თხევადი, ისევე უფრო ცივი მატერია, თუნდაც 0,00002 გრადუსით, უფრო ახერხებს თავმოყრას და დროთა განმავლობაში ეს ერთად შეკრებილი მატერია იქცევა გალაქტიკებად, ვარსკვლავებად, პლანეტებად... იმის განხილვა, თუ რამ გამოიწვია ახალგაზრდა სამყაროში ეს მცირე ტემპერატურული განსხვავებები, სხვა დროისთვის გადავდოთ.
ბნელი ეპოქა
300 ათასი წლიდან 150 მილიონ წლამდე სამყაროში სიბნელე ისადგურებს, წყალბადის და ჰელიუმის ატომები განაგრძობენ ერთმანეთის მიზიდვას და თავმოყრას, დიდი აფეთქებიდან შემორჩენილი ფოტონები სივრცეში კვლავ მოძრაობენ, მაგრამ ჯერ ვარსკვლავები არ ანთებულან.
ინთება ვარსკვლავები
დაახლოებით 150 მილიონი წლისთვის წყალბადის და ჰელიუმის ნისლი საკმარისად იკვრება და პირველი ვარსკვლავები იწყებენ ნათებას.
კოსმოსური მტვრიდან ვარსკვლავამდე
წელი 300 მილიონი
300-500 მილიონი წლის სამყარო განაგრძობს სწრაფი ტემპით გაფართოებას. ერთად თავმოყრილი წყალბადის და ჰელიუმის ღრუბლები კიდევ უფრო ცივდებიან, ქმნიან ახალ სუპერმასიურ ვარსკვლავებს, რომლებიც მზეზე დაახლოებით 100-ჯერ მასიურები არიან. ვარსკვლავების ბირთვებში იწყება წყალბადის და ჰელიუმის გადამუშავება უფრო მძიმე ელემენტებად, როგორიცაა: ნახშირი, ჟანგბადი, აზოტი, რკინა… ვარსკვლავების ჯგუფების, წყალბადის და ჰელიუმის ნისლის თავმოყრით იქმნებიან პირველი გალაქტიკები.
უზარმაზარი ვარსკვლავები სწრაფად იხმარენ წყალბადს და ჰელიუმს და ფეთქდებიან. ამ აფეთქებებისას, რომელსაც სუპერნოვად მოვიხსენიებთ, ჩნდებიან კიდევ უფრო მძიმე ელემენტები: ოქრო, ურანი…
წელი 8 მილიარდი
8 მილიარდი წლისთვის აფეთქებული ვარსკვლავების მტვერი იწყებს თავმოყრას, ამ მტვრისგან ფორმირდება მზე. მზის გარშემო მიმოფანტული მტვრის თავმოყრით კი პლანეტები იბადებიან.
ახალგაზრდა მზის სისტემა
ახლა
9,5 მილიარდ წელს დედამიწა იწყებს პლანეტის სახით არსებობას. დედამიწის არსებობის 4,5 მილიარდ წელს კი თქვენ, სამყაროს ცნობიერი გამოვლინებები, კითხულობთ ამ სტატიას, სვამთ კითხვებს, იკმაყოფილებთ ცნობისმოყვარეობას.
დიდი აფეთქება, პირველი ნაწილაკები, ატომები, ნათელი და ბნელი ეპოქები, ანთებული ვარსკვლავები, გალაქტიკების ფორმაცია, პლანეტების შექმნა, ატომებისგან კომპლექსური მოლეკულების წარმოება, სიცოცხლის გაჩენა და განვითარება... - ამ საოცარი თავგადასავლის შემდეგ, დაბადებიდან 13,9 მილიარდ წელს, სამყარო ჩვენი, ადამიანების სახით იწყებს საკუთარი თავის შეცნობას, ფიქრს და კითხვებზე პასუხების ძიებას. ანთებული თვალებით, აღმოჩენის დაუოკებელი ჟინით და მუდამ დაუკმაყოფილებელი ცნობისმოყვარეობით ცდილობს გაიგოს ის, თუ როგორ მოვიდა დღემდე და როგორ განაგრძნობს სვლას უსასრულო მომავლისკენ.
გუგა ვარდიაშვილი - ფიზიკოსი, მათემატიკოსი, მასწავლებელი
