Арав.мн

Физикийн шинжлэх ухааны тайлагдаагүй 10 том нууц

Физикийн шинжлэх ухааны тайлагдаагүй 10 том нууц

Физикийн шинжлэх ухаан нь орчлон ертөнцийн үүслийг судлахаас эхлүүлээд техник технологийн салбарыг хүртэлх асар өргөн хүрээг хамардаг. Таван зуун жилийн тэртээ Галилей анхны телескопыг бүтээн наран дээрх толбыг ажиглаж, үүнээс зуун жилийн дараа Исаак Ньютон алдарт "Байгалийн философийн математик зарчмууд" номондоо бүх ертөнцийн таталцлын хуулийг томъёолжээ. Чухам тэр үеэс физикийн шинжлэх ухаанд огцом эргэлтүүд ээлж дараалан бий болж эхэлсэн ба ноён оргил нь өнгөрдөг  зууны эхэн үеэр бий болсон гэж хэлж болно.
Өдгөөгөөс зуун жилийн өмнө Альберт Эйнштейн Харьцангуйн ерөнхий онолоо бүтээн, орчлон ертөнцийн асар том хэмжээсүүдийг тайлбарласан бол 1929 оны Эдвин Хабблын нээлт нь орчлон ертөнц тэлсээр буйг харуулжээ. Үүний хажуугаар Эрвин Шредингер, Вернер Хайзенберг гэх хорь дөнгөж гарсан залуу эрдэмтэд ертөнцийн хамгийн жижиг хэмжээсийг буюу атомууд, тэднийг бүтээгч эгэл бөөмсийн харилцан үйлчлэлийг тайлбарласан салбарыг хөгжүүлж байлаа.
Хүн төрөлхтний шинжлэх ухааны мэдлэгийн хэмжээ гэрлийн хурдаар өсөн дэвжихийн хирээр ертөнцийн үүсэл хөгжлийн тухай мэдлэг нь өргөжин зузаарсан юм. Өнөөдөр бид орчлон ертөнц нь 13,8 тэрбум жилийн настай, таван зуун тэрбум гаруй галактикуудаас бүрдэх (тэдгээр тус бүрдээ дор хаяж 500 тэрбум ододтой) наад зах нь 93 тэрбум гэрлийн жилийн урттай болохыг мэджээ.
Атомууд нь түүний цөмийг тойрон эргэлдэгч электрон болон цөм нь протон, нейтрон гэх нуклонуудаас, нуклонууд нь up , down гэж нэрлэгдэх кваркуудаас бүтдэг болохыг ойлгожээ. Хэдий хүн төрөлхтний шинжлэх ухааны мэдлэг зуун жилийн өмнөхтэй харьцуулахад хэдэн мянга дахин нэмэгдсэн ч өдгөө ч шинжлэх ухаанд тайлбарлаж чадаагүй асуудлууд байсаар байна. Ингээд эдгээр асуудлуудын дундаас түүвэрлэсэн хамгийн 
"том" аравтай нь танилцацгаая.


10

Харанхуй энерги

Орчлон ертөнц дээрх бүхий л биесүүд нь атомуудаас, атомууд нь эгэл бөөмсөөс бүрддэг. Бид товчхондоо үүнийг матери гэж нэрлэдэг. Хэдий ертөнц дээрх бүх материйг нэмсэн ч, таталцал огторгуй-хугацааг дотогш нь татаж байсан ч ертөнц тэлсээр л буйг эрдэмтэд ажиглажээ. Энэхүү тэлэлтийн хэмжээ нь улам хурдассаар байгаа бөгөөд ЯАГААД? гэдэгт одоогоор хэн ч хариулж чадаагүй байна. 
Энэхүү орчлон ертөнцийг улам хурдасган тэлүүлж буй үл мэдэгдэх зүйлийг эрдэмтэд "Харанхуй энерги" хэмээн нэрлэсэн юм. Одоогоор Харанхуй энерги нь яг юу болох тухай хэн ч мэдэж чадаагүй байна. Хамгийн түгээмэл хүлээн зөвшөөрөгдсөн онол нь космологийн тогтмол бөгөөд энэ нь огторгуй-хугацааны өөрийнх нь шинж чанартай холбоотой. Космологийн тогтмол нь орон зай хугацаа тэлж байх "сөрөг даралтыг" бий болгодог ба орон зай тэлэх бүрд илүү их орон зай бий болон илүү их орон зай бий болсноор илүү их харанхуй энерги бий болно гэж үздэг. Ертөнцийн тэлэлтийн тухай хамгийн сүүлийн үеийн туршилтын үр дүнгээр харанхуй энерги нь ертөнц дээрх бүх зүйлсийн дор хаяж 70 хувийг эзэлнэ хэмээн харуулжээ. Гэвч одоогоор хараахан хэн ч Харанхуй энерги гэж яг юу болох тухай, хэрхэн бий болсныг нь тайлбарлаж чадаагүй байна.


09

Харанхуй матери

Ахиад л нэг харанхуй зүйл. Орчлон ертөнцийн хурдассан тэлж буй шалтгаан нь харанхуй энергиэс болдгийг бид өмнө дурдсан. Тэгвэл ертөнц дээр харанхуй матери гэх зүйл мөн байдаг ажээ. Энэхүү матери нь ертөнцийн нийт материйн 84 хувь орчмыг эзэлнэ. Яагаад харанхуй гэж нэрлэсэн нь хэнд ч ойлгомжтой. Харанхуй матери нь гэрэлтэй ямар ч харилцан үйлчлэлд ордоггүй. Өөрөөр хэлбэл энэ төрлийн матери нь өөрөөсөө гэрэл цацруулдаггүй бас шингээдэггүй. (Биднийг бүтээж буй энгийн матери нь харин эсрэгээрээ гэрэлтэй харилцан үйлчлэлд ордог) Тиймээс ч харанхуй материйг шууд ажиглах боломжгүй. Бидний бүтээсэн ямар ч технологиор үүнийг ажиглаж хараахан чадаагүй байна. Гэвч Харьцангуйн онолын ачаар нөлөөг нь мэдрэх боломжтой. Галактик даяар тархсан харанхуйн материйн үүсгэх таталцлын орныг бид мэдэрч чадна. Хэрвээ ертөнцөд харанхуй матери байдаггүй байсан бол галактикийн төвд байрлах оддын галактикийн төвийг тойрч эргэх хурд нь захын ододтой харьцуулахад хурдан байх ёстой. Гэвч бодит байдал дээр бараг адилхан шахам байдаг. Энэ нь харанхуй материас болж байна гэж үздэг. Хамгийн их найдлага төрүүлж буй онол нь Сул Харилцан Үйлчлэлд Оролцогч Хүнд Бөөмс буюу СХҮХБ/WIMP/ юм. Харамсалтай нь бидэнд одоогоор үнэхээр эдгээр бөөмс нь харанхуй материйг бүтээдэг гэсэн хангалттай туршилтын баримт алга байна. Харанхуй матери гэж үнэхээр юу болохыг ирээдүй л бидэнд харуулах бизээ. 


08

Цаг хугацааны чиглэл

1980-д онуудад бүтээгдсэн "Ирээдүй рүү буцсан нькиног үзээгүй хүн тун ховор. Кинонд Док болон Марти нар цаг хугацааны машины тусламжтай өнгөрсөн ирээдүйн хооронд аялцгаадаг. Харин бид жинхэнэ амьдрал дээр цаг хугацаагаар аялагч нартай уулзаж байсан болов ууЦаг хугацаагаар аялагчтай уулзах нь Үндэсний Лотонд дээд шагналыг тааруулахаас хэцүү байж мэднэ. Гэсэн ч энд нэг асуулт байна? Цаг хугацаа яагаад зөвхөн нэг чиглэлд л урсдаг вэ? Цаг хугацаа буцаж урсаж болох уу?

Бидний сайн мэдэж байгаа нэг зүйл бол цаг хугацаа үргэлж энтроп өсөх чиглэлд урсдаг. Энтроп гэдэг нь системийн эмх замбараагүйг тодорхойлдог ойлголт юм. Энтроп зөвхөн ихэсдэг, өөрөөр хэлбэл ертөнц дээрх бүх зүйлс эмх замбараагүй ихсэх хандлагатай байна. Гэвч орчлон ертөнц анх үүсэх үед энтроп маш бага байсан гэж үздэг. Их тэсрэлтийн үед энтроп асар бага байсан ба маш их хэмжээний энерги жижигхэн цэг дээр төвлөрсөн төлөвт байжээ. Өөрөөр хэлбэл ертөнц нь өөрийн эхлэлийн үедээ эмх замбараагүй биш, харин ч маш цэгцтэй замбараатай төлөвт байсан болж таарах нь. Харин яагаад, яаж гэдгийг мөн л хэн ч мэдэхгүй.


07

Матери ба анти матери

Харанхуй материйг ойлгох гэж ядаж байхад бас юун анти матери вэ гэж бодож байна уу? Харанхуйн матери нь гэрэлтэй харилцан үйлчлэлд ордоггүй болохыг өмнө дурдсан. Харин анти матери гэдэг нь биднийг бүтээгч материйн эсрэг нь гэж ойлгож болно. Жишээ нь орчлон ертөнц дэх нийт материйн 90 гаруй хувийг эзлэх устөрөгчийн атомыг сонирхоцгооё. Та энэ атомыг Менделеевийн химийн үелэх системийн нэг дугаараас хялбархан олох боломжтой. Устөрөгчийн атомын цөм нь ганц протоноос бүтэх бөгөөд энэ нь эерэг цахилгаан цэнэгтэй. Харин түүнийг тойрч эргэх электрон сөрөг цахилгаан цэнэгтэй. Тэгвэл бид цахилгаан цэнэгүүдийг нь сольчихвол юу болох вэ? Сөрөг цэнэгтэй протоныг эерэг цэнэгтэй электрон тойрч эргэх болно. Энэ бол анти устөрөгчийн атом. Түүнийг бүтээгч эгэл бөөмсийн цахилгаан цэнэгийн тэмдэг л солигдсоноос бус масс, нийлбэр цахилгаан цэнэг бүх зүйлээрээ ялгахын аргагүй.
Ертөнц дээрх бүхий л эгэл бөөмсийн (тэдгээр нь эерэг болон сөрөг цахилгаан цэнэгтэй) цахилгаан цэнэгийг эсрэгээр нь солиход анти эгэл бөөмс бий болно. Их тэсрэлтийн онол ёсоор ертөнц анх үүсэхэд материанти материйн хэмжээ адил байсан гэж үздэг. Харин тэгтэл бид өнөөг хүртэл ертөнцийн хаанаас ч анти  материас үүссэн биет олж хараагүй байна. Өөрөөр хэлбэл ертөнцийн үүслийн ямар нэг үед бүхий л анти материуд ор мөргүй алга болжээ. Хэрвээ материанти матери хоёр уулзвал тэд нь аннигляц гэх үзэгдлийг бий болгон гэрэл болон хувирдаг. Их тэсрэлтээс тэнцүү хэмжээний материАнти матери бий болсон, эдгээр нь бүгд аннигляцид ороод ертөнцөд зөвхөн гэрлээс өөр зүйл үлдэхгүй байв. Гэвч ямар нэгэн механизмийн улмаас биднийг бүтээгч матери үлдэж хоцорчээ.
Эгэл бөөмийн физикийн Стандарт Онол нь энэ асуудлыг CP тэгш хэмийн эвдрэлийн тусламжтай тайлбарлахыг оролдсон ч боловч туршлагаар ажигласан үр дүнгээс бүтэн арвын зэрэг дахин зөрдөг. Тиймээс энэхүү матери, анти материйн зөрүү хэрхэн бий болсон талаар хангалттай сайн тайлбарласан онол хараахан бий болоогүй л байна. Магадгүй та физикийн мэргэжлийг сонирхож буй сурагч бол танд боломж нээлттэй байж мэдэх юм. Эрдэмтэд Европийн Цөмийн Судалгааны төв дээрх Аварга Адрон Мөргөлдүүлэгч (CERN-LHC) туршилтууд нь бидэнд дээрх асуудлыг шийдэхэд тус болох баримтуудыг гаргаж өгнө гэдэгт ихээр итгэж байгаа юм. 


06

Стандарт онолын дараа?

Өнгөрдөг зууны хоёр дугаар хагаст эгэл бөөмийн физикийн Стандарт онол бий болжээ. Энэхүү онол нь ертөнц дээр ажиглагдах бүхий л матери болон тэдгээрийн харилцан үйлчлэлийг нэгтгэсэн онол юм. Стандарт онол нь зургаан төрлийн кварк, зургаан төрлийн лептон, болон цөмийн хүчтэй, сул, цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлүүдийг нэг онолд багтаан тайлбарладаг. Мөн мартаж боломгүй хамгийн гол зүйл нь Хигс механизм. Хигс механизм нь эгэл бөөмс хэрхэн масстай болж тайлбарладаг бөгөөд энэ нь тэгш хэмийн аяндаа эвдрэлээс болж буйг харуулдаг.
Өдгөөгөөс зургаан жилийн өмнө CERN-LHC дээр Стандарт Онолын сүүлчийн нээгдээгүй байсан бөөм болох Хигс бөөмийг нээснээ зарлажээ. Гэвч өдгөөг хүртэл үүнээс цааш ямар шинэ нээлт байх талаар хүмүүс хараахан тодорхой ойлголтгүй л байна. Хамгийн том боломж нь супер тэгш хэмийн онол бөгөөд харамсалтай нь одоогоор нэг ч супер  тэгш хэмийн бөөм нээгдээгүй байгаа юм. Зарим эрдэмтэд Стандарт онолоос цааших нээлтүүд нь утасны онол руу хөтөлнө гэж үздэг. Хэдийгээр Стандарт онол нь бидэнд буй хамгийн сайн онол ч тайлбарлаж чадахгүй асуудлууд бий. Харин хамгийн эхний зөв Стандарт онолын өргөтгөл нь юу болох тухай хэн ч тодорхой мэдэхгүй байгаа юм. Эрдэмтэд зөвхөн CERN-LHC дээр ямар ч хамаагүй шинэ фундаментал бөөм нээгдээсэй гэсэн найдвараас өөр зүйл алга. 



05

Ертөнцийн ирээдүй юу вэ?

Орчлон ертөнц их тэсрэлтээс үүссэн бөгөөд улам хурдассан тэлж буй шалтгаан нь харанхуй энергиэс болж буйг эхний хэсэгт дурдсан. Хэрвээ энэхүү тэлэлт нь ирээдүйд үргэлжилсээр л байвал ертөнц тэлэн тэлсээр атом болон эгэл бөөмс ч задран алга болж оргүй хоосон болох юм. Эсвэл ирээдүйд ямар нэг механизмын улмаас ертөнц буцаад агшиж болно гэж үздэг. Аль нь болохыг бүрэн дүүрэн ойлгохын тулд эрдэмтэд ертөнцийн анхны хувьсал хөгжлийг хангалттай сайн мэдэх шаардлагатай. Харамсалтай нь их тэсрэлтийн үеийн тухай бүрэн онол хараахан бий болоогүй байгаа тул тодорхой хариулт өгөхөд эрт байна. Ертөнц ирээдүйд тэлсээр ч байж болно эсвэл буцан агшиж ч болно. Магадгүй бүүр тэнцвэртэй төлөвт ороод зогсож ч болно. Хэн мэдлээ.


04

Гравитаци гэж юу вэ?

Цөмийн хүчтэй, сул, Цахилгаан соронзон, гравитаци буюу таталцал нар нь байгалийн үндсэн дөрвөн харилцан үйлчлэл юм. Цөмийн хүчтэй харилцан үйлчлэл нь глюон гэх бөөмсөөр зөөгдөнө. Сул харилцан үйлчлэл нь хүнд масстай W+,W-, Z бөөмсөөр зөөгддөг бол цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийг фотон дамжуулдаг. Хэдийгээр гравитацийг гравитон гэж нэрлэгдэх бөөм дамжуулна гэж үздэг боловч одоогоор гравитоныг нээсэн туршилтын баримт байхгүй байна. Мөн түүнчлэн энэхүү бөөм нь массгүй ба бүртгэж авахад маш хэцүү. Тиймээс бүртгэгдсэн байлаа ч бусад шуугианаас болоод нээх боломжгүй гэж үзэх эрдэмтэд ч байдаг.
Үүн дээр нэмээд квант гравитацийн онол нь хараахан бий болоогүй байгаа юм. Өөрөөр хэлбэл эгэл бөөмийн физикийн Стандарт онолд гравитацийг нэмж оруулж чадаагүй байна. Энэ байдал нь эрдэмтдийг гравитацийн тухай эргэн харахад хүргэдэг. Харьцангуйн онол ёсоор гравитаци нь материйн үүсгэх огторгуй-хугацааны муруйлт бол эгэл бөөмсийн ертөнц дэх асар жижиг хэмжээсийн хувьд энэ нь ямар хэлбэртэй болох тухай бүрэн дүүрэн ойлголт байхгүй. Квант гравитацийн онолыг бүтээх нь онолын физикийн хамгийн том зорилгуудын нэг бөгөөд ертөнцийн үүслийн тухай судлахад чухал нөлөө үзүүлэх юм.


03

Үндсэн тогтмолууд

Ертөнц аливаа харилцан үйлчлэл нь ердөө хэдхэн тогтмол тоонуудын тусламжтай тайлбарлагддаг. Эдгээрийн нэг нь бидний сайн мэдэх гэрлийн хурд юм. Гэрлийн хурд нь үндсэн тогтмол бөгөөд бид үүнийг төрөл бүрийн нэгжээр хэмждэг ч онолын бичиглэлд нэгж оноож өгөх шаардлагагүй байдаг. Мөн эдгээр тогтмол тоонуудыг гаргаж ирдэг ямар ч онол байдаггүй. Бид зөвхөн тогтмолуудыг туршлагаар хэмжиж тогтоох боломжтой. Тогтмолууд яагаад бидний ажиглаж байгаа утгатай байгааг тайлбарлах нь маш чухал. Учир нь гэрлийн хурд жаахан удаан л байсан бол бидний амьдарч буй ертөнц шал өөр байх байсан.
Электрон бидний мэддэг хэмжээнээс жаахан л хүнд байсан бол цөм дээрээ унан атомууд бий болохгүй байх ажээ. Зарим хүмүүс үүнийг бурхны зурсан зураг гэдэг ч эрдэмтдэд энэ хариулт хангалттай биш. Тэд эдгээр тогтмолууд нь ямар нэг утгыг илэрхийлдэг, тэднийг онолоор тооцон гаргаж ирэх боломжтой хэмээн үздэг. Эдгээрийн хамгийн алдартай оролдлого Утасны онол бөгөөд утасны онолд ердөө ганцхан тогтмол оршдог. Энэхүү тогтмолын авч болох утгуудаас шалтгаалаад төрөл бүрийн ертөнцүүд байж болно. Харамсалтай нь манай ертөнцийн хувьд энэ тогтмол ямар байх вэ гэдгийг хэн ч мэдэхгүй. Утасны онолын хувьд тэдгээр бүх утгуудыг бодохын тулд ертөнц дээрх хамгийн хүчтэй компьютер нэг сая жил тасралтгүй ажиллах шаардлагатай болдог. 


02

Яагаад тэгш хэм эвдэгддэг вэ?

Эгэл бөөмийн Стандарт онолд цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн тэгш хэм эвдэрснээр цахилгаан соронзон болон сул харилцан үйлчлэл болно гэж үздэг. Энэхүү  тэгш хэмийн эвдрэлийн үр дүнд эгэл бөөмс масстай болох ба Хигс бөөмийн вакумын энергийн утгатай тэгээс ялгаатай байдаг тул тэгш хэм эвдэрдэг гэж үздэг. Үүний улмаас С - цэнэг, Р - толин тэгш хэмүүд мөн сул харилцан үйлчлэлийн хувьд эвдэгддэг.
Аливаа физик онол нь үндсэн гурван тэгш хэмийн хувиргалтад хадгалагдаж байх ёстой. Тэд нь С - цэнэг буюу цэнэгийг эсрэгээр солих, Р - толин тэгш хэм буюу хөдөлгөөнийг эсрэгээр солих, T - буюу цаг хугацааны чиглэлийг эсрэгээр солих болно. Хэдий сул харилцан үйлчлэлийн хувьд эдгээр гурван тэгш хэмийн нийлбэр хадгалагддаг боловч (CPT хувиргалт хийхэд) зөвхөн CP хувиргалтын хувьд биелэгддэггүй. Таныг сөрөг цэнэгтэй электрон хойноос урагшаа хөдөлж байна гэж үзье. Физикийн хуулиуд нь таны цэнэгийг эерэгээр солин хөдөлгөөний урдаас хойшоо болгож солих үед ч мөн биелэх ёстой. Гэтэл энэ нь сул харилцан үйлчлэлийн биелдэггүй ба өөр байх ёстой болдог. Өөрөөр хэлбэл урдаас хойшоо хөдөлж буй электрон нь хойноос урагшаа хөдөлж буй эерэг цэнэгтэй электроноос өөр юм. Бүүр хялбараар ойлгоё гэвэл цэнэгийг нь эсрэгээр сольсон электроны толин дахь дүрс нь түүнээс өөр байх ёстой. Энэхүү тэгш хэмийн эвдрэлийн шалтгааныг эрдэмтэд хараахан бүрэн ойлгоогүй байна. 


01

Бүх зүйлсийн онол бий юу?

Квант гравитацийн онолыг бий болгохтой хамт ертөнц дээрх үндсэн дөрвөн харилцан үйлчлэлийг нэгтгэн тайлбарладаг нэг онолыг бий болгох нь онолын физикч нарын мөрөөдөл юм. Энэхүү онол нь дөрвөн харилцан үйлчлэлийг нэг харилцан үйлчлэл болгон нэгтгэн, орчлон ертөнцийн тухайд ч хамгийн тодорхой бүрэн дүүрэн ойлголтуудыг бий болгоно хэмээн үздэг. Альберт Эйнштейн амьдралынхаа сүүлийн хорин жилийг энэхүү онолыг бий болгоход зориулсан боловч бүтэлгүйтжээ. Түүнээс хойш утасны онол, квант гогцооны гравитаци гэх мэт онолууд бий болсон боловч аль нь ч хараахан туршлагатай нийцээгүй байна.  
Зарим онолын физикч нар утасны онол бол Бүх зүйлсийн онол мөн гэж үздэг ч утасны онолын хувьд туршлагаар шалгах боломжгүй шахам онол. Энэхүү онолд ертөнц дээрх бүхий л эгэл бөөмс нэг төрлийн утаслаг хэлбэрийн бүтцээс бий болно гэж үздэг ба энэ утсыг ажиглах нь ямар ч боломжгүй зүйл болдог. Хэрвээ та электроныг дэлхий шиг хэмжээтэй гэж үзвэл утас нь түүн дээр ургадаг мод шиг асар жижиг хэмжээтэй байх бөгөөд технологийн ямар ч дэвшил нь ийм хэмжээний асар жижгийг судлах боломжгүй юм. Учир нь Хейзенбергийн тодорхойгүйн зарчим ёсоор илүү жижгийг харахад шаардагдах энергийн авч болох хамгийн бага утга нь өөрөө нэг утасны энергиэс хамаагүй их хэмжээтэй. Гэвч физикч нар утасны онолыг шалгаж болох өөр өөр аргуудыг эрж хайсаар байна.



9

/10
Үнэлгээ өгөх

Холбоотой мэдээ



Сэтгэгдэл (5)


АНХААРУУЛГА: Уншигчдын бичсэн сэтгэгдэлд ARAV.mn хариуцлага хүлээхгүй болно. Манай сайт ХХЗХ-ны журмын дагуу зүй зохисгүй зарим хэллэгийг хязгаарласан тул Та сэтгэгдэл бичихдээ бусдын эрх ашгийг хүндэтгэн үзнэ үү.


Сайхан нийтлэл байна. Орчуулгын нийтлэлүүдээ эх сурвалжийг нь бичиж байвал сайн шүү. Бас туршлага бус туршилт гэж орчуулах нь зөв шүү
шинжлэх ухааны хувьд яалтгүй том нууц
+5
сайн бна
+2
goy medeelel bn
+18
толгой хагарах гэж байна
Quiz game - Start
Үгийн сүлжээ - Start