ХАР НҮХ ГЭЖ ЮУ ВЭ?

Нэрт физикч Стивен Хокингийг өөд болсны дараа дуусгасан “Том асуултын товч хариу” хэмээх номыг нь “Бомбора” хэвлэлийн газраас хэвлүүлжээ. Хар нүхний тухай хэсгээс ТАСС нийтэлсэн байна.

Стивен Хокинг өнөө цагийн агуу том нь биш юм гэхэд нэр суутай физикч байсан нь эргэлзээгүй. Янз бүрийн сэдвээр түүний санаа бодлыг асууж сонсдог байсан болохоор британи эрдэмтний нэр хүнд үнэхээр өндөр байсныг харуулж байна. Хокинг ч тэр бүхэнд татгалздаггүй байж. “Том асуултын товч хариу” номд бурхан байдаг эсэх, хиймэл оюун ухааны аюул занал, цаг хугацаагаар аялах гэх мэт сэтгэл хөдөлгөсөн асуудлаар эрдэмтний бодол эргэцүүллийг эмхэтгэжээ. Энэ хэдэн цөөн асуудлаас харсан ч олон асуудал Хокингийн өөрийнх нь хэр хэмжээ чадамжаас хальж гарсныг харуулах бөгөөд хариултууд ч асуултдаа дүйцсэн байж таарна. Түүнээс гадна энэ номыг зориуд зохиож бичээгүй, эрдэмтний лекц, нийтийн өмнө хэлж байсан үг, илтгэл, хэвлэл мэдээллийнхэнтэй уулзсан ярианаас бүрдсэн гэдгийг бодолцох учиртай. Физикч номоо хараахан дуусгаж амжаагүй бөгөөд “… товч хариулт”-ыг анд нөхөд, төрөл төрөгсөд нь гүйцээж дуусгажээ.Амьдралын замын төгсгөлд хүмүүст олонтаа тохиолддогийн нэг адил эрдэмтэн Хокинг шинжлэх ухааны гэхээсээ ёс зүйн асуудлыг, тэгэхдээ түүнийг шинжлэх ухаан талаас нь бодож эргэцүүлсэн ажээ. Британи эрдэмтэн хэлж ярьсан зүйлийнхээ талаар тэр бүр эцсийг нь гартал төгс ойлгож байгаагүй ч хүмүүсийн хийгээд та бидний ирээдүйн асуудлаар өөдрөг үзэлтэй нэгэн байсан. Үнэхээр тэр учир начрыг нь олж чадсан нэг зүйл бол хар нүхний тухай асуудал юм. Гайхаш төрүүлэх эдгээр обьектийн тухай санаа бодол хэзээнээс бий болсон, тэр нь тэгээд яг юу юм бэ гэдгийг британи эрдэмтэн тайлбарласныг дор сийрүүлсэн хэсэгт өгүүлсэн.

Баримт бол зохиомол зүйлээс хавьгүй сонирхол татдаг хэмээн ярьцгаадаг ч хар нүхнээс илүүгээр өөр хаана ч үүнийг зөвтгөөгүй. Хар нүх бол зөгнөлт зохиолчдын бодож санасан бүхнээс ч ер бусын, тэгэхдээ тэдний оршин байгааг шинжлэх ухаанаар нотолсон баримт.

Хар нүхний тухай анх эхэлж Кембрижийн эрдэмтэн Жон Мичелл 1783 онд ярьжээ. Түүний санаа дараах зүйлд оршиж байв. Хэрэв ямар нэг хэсэг биетийг, жишээлбэл, их бууны бөмбөлөгөн сумыг чанх дээш буудвал дэлхийн таталцал түүний хөдөлгөөнийг сааруулна. Аажмаар өнөөх жижиг биетийн эгц дээшээ цойлох хөдөлгөөн зогсож, буцаад унана. Гэхдээ эхний босоо хурд зугтах хурд хэмээн нэрлэдэг хурдны тодорхой утгаас илүү байх аваас таталцал жижиг биетийг зогсоон барьж чадахгүй, биет цааш нисэж одно. Зугтах хурд буюу сансрын хоёрдугаар хурд дэлхийн хувьд секундэд 11 км гаруй бол нарных ойролцоогоор секундэд 617 км. Аль аль нь жирийн их бууны бөмбөлөгөн сумны хурдаас хавьгүй илүү хурдан гэсэн үг. Гэхдээ секундэд 300 мянган км гэрлийн хурдтай харьцуулахад тэдний хурд тийм ч их биш. Тэгэхээр гэрэл бол нэг их хөдөлмөр зарцуулалгүйгээр дэлхийг ч, нарыг ч орхино. Гэхдээ нарнаас хавьгүй илүү масстай однууд байж болох бөгөөд тэдгээрийн зугтах хурд гэрлийнхээс илүү байж болно гэдгийг Мичелл онцолж тэмдэглэжээ. Бид тэдгээр одыг олж харах боломжгүй. Учир нь тэднээс цацрах гэрэл таталцлын нөлөөгөөр буцаж татагддаг. Тэдгээрийг харин Мичелл “хар однууд” хэмээн нэрлэжээ. Өнөөдөр бид тэдгээрийг хар нүх хэмээн нэрлэж байна.

Тэдгээр нүхийг ойлгохын тулд таталцлаас эхлэх хэрэгтэй. Таталцлын талаар орон зай, цаг хугацааны онол хэмээн тооцогддог Эйнштейнийн харьцангуйн ерөнхий онолд ч бас дэлгэрэнгүй тайлбарласан. Орон зай, цаг хугацааны учир шалтгааныг 1915 онд Эйнштейнийн бодож гаргасан хэд хэдэн тэгшитгэлээр тодорхойлдог. Тэр цаг мөчөөс эхлэн тэдгээрийг Эйнштейнийн тэгшитгэлүүд хэмээн нэрлэх болсон. Байгаль дахь бүх хүчнээс хамгийн сулханд тооцогддог таталцалд бусдаас илүү хоёр давуу шинж чанар бий. Нэгүгээрт, тэрээр маш хол зайд үйлчилдэг. Дэлхий 150 сая км-ийн зайд тойрог замаар нарыг тойрон эргэдэг. Нар ойролцоогоор 25мянган гэрлийн жилийн зайд Галактикийн төвийг тойрон эргэдэг. Эерэг, сөрөг байж болдог цахилгаан эрчим хүчийг бодвол таталцал дандаа эерэг байдаг нь түүний хоёр дахь давуу тал. Харьцангуй томоохон одны жижиг хэсгүүдийн өөр хоорондын таталцлын хүч бусад хүчнээс илүү чадалтай байснаас таталцлын огцом агшилтад (коллапс) хүргэдэг. Энэ бүх баримт байсан хэдий ч масс ихтэй однууд өөрийнхөө таталцлын нөлөөгөөр дотогшоо агшиж болох бөгөөд үүний үр дүнд үүсэх обьект ямар аяг гаргахыг төсөөлж чадахгүй хэмээх ойлголтод хүрэхийн тулд шинжлэх ухааны нийгэмлэгийнхэн нэлээд цаг хугацаа зарсан. Альберт Эйнштейн матери тодорхой байж болох хэмжээнээс илүү агшиж чадахгүй болохоор таталцал одны агшилтад (коллапс) хүргэж чадахгүй гэсэн дүгнэлт хийсэн өгүүллээ 1939 онд нийтүүлсэн. Олон эрдэмтэн Эйнштейнийн зөн билгийн таавартай санал нийлж байв. Харин америкийн эрдэмтэн Жон Уилер огт өөр санал дэвшүүлсэн. Түүнийг хар нүхний түүхийн гол баатар хэмээн олон зүйлээр холбон тооцож болно. 1950-1960-аад оны бүтээлүүддээ тэрээр олон од цаг хугацааны эрхээр агших ёстой хэмээн нотолж, үүнтэй холбоотойгоор онолын физикийн хувьд үүсч болох асуудлыг судалж байсан. Мөн тэрээр таталцлын агшилтын дараа однууд хувирч өөрчлөгдөх обьектуудын буюу өөрөөр хэлбэл, хар нүхний олон шинж чанарын талаар урьдчилж хэлдэг байсан.

Устөрөгч гели болж хувирдаг цөмийн дулаан ялгаруулах үйл явцын үр дүнд бий болдог дулааны даралтын ачаар ердийн од өөрийнхөө оршихуйн олон сая жил үргэлжлэх үндсэн хугацааны туршид өөрийнхөө таталцлын эсрэг зогсдог. Гэвч яваандаа одны цөмийн түлш дуусна. Од агшиж эхэлнэ. Зарим тохиолдолд одны цөмийн нягт үлдэгдлүүд цагаан одой мэт хадгалагдах боломжтой. Гэхдээ 1930 онд тэрхүү цагаан одой одны массын дээд хэмжээ нарны массаас 1,4 дахинаас илүү байж болохгүй гэдгийг Субраманьян Чандрасекар нотолсон. Нейтрон одны массын хувьд үүнтэй адил дээд хэмжээг Зөвлөлтийн физикч Лев Ландау ч мөн тооцоолж гаргасан байдаг.

Цөмийн түлш нь дуусч байгаа цагаан одой эсвэл нейтрон одны массын дээд хязгаарыг давсан масс бүхий тоо томшгүй олон одны хувь заяа тэгэхээр ямар байх бол. “Атомын бөмбөгийн эцэг” хэмээн гол төлөв нэрлэдэг Роберт Оппенгеймер энэ асуудлыг судалж байсан. Өөрийн шавь Жорж Волков, Хартленд Снайдер нартай хамтарч 1939 онд бичсэн хоёр өгүүлэлдээ Оппенгеймер тийм однууд шаардлагатай даралтыг хадгалж чадахгүй гэдгийг харуулсан. Даралтгүй тохиолдолд нэг төрлөөс бүрдсэн бөөрөнхий симметр од хязгааргүй нягтрал бүхий цэг болтлоо агших ёстой. Энэ цэгийг сингулярность (дахин давтагдашгүй, цорын ганц) хэмээн нэрлэдэг. Бидний баримталдаг орон зайн бүх онолууд орон зай, цаг хугацаа тэгш, үндсэндээ хавтгай, тиймээс муруй шугам хязгааргүй болдог сингулярностийн цэгт орон зай, цаг хугацаа тасардаг хэмээх төсөөлөлд үндэслэдэг. Өөрөөр хэлбэл, сингулярность гэдэг бол орон зай, цаг хугацааны төгсгөл. Үүнийг Эйнштейн хүчтэй эсэргүүцсэн.

Дараа нь Дэлхийн II дайн эхэлсэн. Роберт Оппенгеймер болон ихэнх эрдэмтэн цөмийн физикт анхаарлаа шилжүүлснээр таталцлын агшилтын сэдэв үндсэндээ эзэнгүй хаягдсан. Квазарууд хэмээн нэрлэсэн алс холын обьектүүдийг нээснээр обьектийг судлах сонирхол буцаж сэргэсэн. 3С 273 дугаар авсан анхны квазарыг 1963 онд нээсэн. Удалгүй өөр олныг нээсэн. Тэд Дэлхийгээс асар хол оршдог хэдий ч маш хурц тод гэрэлтдэг байжээ. Ийнхүү гэрэлтэж байгааг цөмийн үйл явцаар тайлбарлаж болохгүй байсан. Учир нь тэдгээрт эрчим хүч ялгаруулахад тайван массын өчүүхэн хэсэг л зарцуулагддаг. Таталцлын агшилтын үр дүнд гарч байгаа таталцлын эрчим хүч гэдэг цорын ганц өөр хувилбараар үүнийг тайлбарлах л үлдсэн.

Ийнхүү таталцлын агшилтыг дахин хоёр дахь удаагаа авч үзэх болсон. Ийм зүйл болж байгаа үед эргэн тойронд байгаа бүх материйг таталцлын хүч обьект рүү татдаг. Бөөрөнхий од хязгааргүй нягтралын цэг буюу сингулярность болтлоо агших ёстой гэдэг нь ойлгомжтой байсан. Харин од нэг төрлийн биш, бөөрөнхий биш бол яах вэ. Одны бодис жигд бус хуваарилагдахаар нэг төрлийн бус агшилт болох шалтгаан нь болж, улмаар сингулярность болохгүй байх уу. Гравитац бол таталцлын хүч гэсэн баримтад тулгуурлан ийм тохиолдолд ч сингулярность үүснэ гэдгийг 1965 онд бичсэн гайхалтай өгүүлэлдээ Рожер Пенроуз харуулсан.

Сингулярность байх тохиолдолд Эйнштейнийн тэгшитгэлүүд үйлчлэхээ болино. Энэ бол хязгааргүй нягтралын цэгт ирээдүйг урьдчилж хэлэх боломжгүй гэсэн үг юм. Оддын агшилтын үед ямар нэг гайхмаар содон зүйл болох ёстой гэсэн санаа үүнээс гарч байна. Хэрэв сингулярность гаднаасаа хамгаалалтгүй бол юу болохыг урьдчилж хэлэх боломжгүй нь бидэнд юугаар ч нөлөөлөх боломжгүй. Оддын болон бусад обьектийн агшилтын үр дүнд үүссэн бүх сингулярность хар нүхний доторхыг ажиглагчаас далд байдаг гэсэн сансар огторгуйн хориг хаалтын зарчмыг Пенроуз дэвшүүлсэн. Хар нүх гэдэг бол гэрэл нэвтлэн гарч чадахааргүй таталцлын хүч бүхий муж (хэсэг) юм. Үгүйсгэх өчнөөн оролдлого амжилт олоогүй болохоор сансар огторгуйн хориг хаалтын зарчим бараг үнэн зөв биз ээ.

Жон Уилер 1967 онд өмнө нь хэрэглэж байсан “царцсан од” хэмээх нэр томъёоны оронд “хар нүх” хэмээх нэр томъёог санал болгосон. Агшсан одны үлдэгдлүүд анх яаж бүрэлдсэнээсээ үл хамааран өөрийнхөө зөнгөөр оршиж үлдэнэ гэдгийг Уилерын илэрхийлсэн санаа  онцолж байна. Шинэ нэр томъёо ч амархан дасал болсон.

Хар нүхний дотоодод юу болж байгааг гаднаас нь тайлбарлах боломжгүй. Хар нүхэнд юу орсон, тэрээр хэрхэн ямар байдлаар бүрэлдсэн ч хар нүх бүгд адилхан харагдана. Энэ талаар Жон Уилер “Хар нүхэнд үс байдаггүй” гэсэн байдаг.

Хар нүх хил хязгаартай бөгөөд түүнийг үйл явдлын хаяа хэмээн нэрлэдэг. Энэ хэсэгт таталцлын хүч гэрлийг хар нүхнээс гарч чадахааргүйгээр барих тийм хэмжээний их хүчтэй байна. Гэрлээс илүү хурдан өөр ямар ч зүйл хөдөлж чадахгүй болохоор бусад бүх зүйл мөн нэг адил буцаж дотогшоо сорогдон татагтаж, түүнийг гадагшаа орхин гарч чадахгүй. Үйл явдлын хаяаг нэвтлэн унахыг Ниагарын хүрхрээнээс завьтай гулсаж унахтай зүйрлэж болох юм. Хэрэв та хаяа ирмэгээс харьцангуй хол байгаа бол буцаж маш хурдан сэлүүрдэж чадвал ангал ирмэгээс холдож чадна. Эрэгт ойртсон тохиолдолд танд юу ч тусалж чадахгүй. Урсгал хурдасна. Завьны хошуу их биеэс илүү урагш тэмүүлнэ. Завийг урсгал аваад явчих аюул бий. Хар нүх үүнтэй адил. Хэрэв та хар нүх рүү хөлөөрөө унах аваас таталцал таны толгойноос илүү хөлд чинь хүчтэй үйлчилнэ. Учир нь хар нүхэнд хөл ойрхон байгаа учраас. Үүний үр дүнд таныг хоёр хажуугаас чинь шахаж уртааш нь сунгана. Хэрэв одны масс нарныхаас хэд дахин их бол үйл явдлын хаяа хүрэхээс өмнө таныг хэдэн хэсэг тасалж спагетти болгож хувиргана. Харин хар нүх нарныхаас хэдэн сая дахин их масстай бол таталцлын хүч таны бүх биеэр жигд үйлчилж үйл явдлын хаяанд та зовлонгүй хүрч чадна. Тийм болохоор хар нүхний дотор талыг судлах гэж байгаа бол аль болох том обьект сонгохыг хичээгээрэй. Жишээлбэл, манай Галактикийн төвд нарны массаас дөрвөн сая дахин илүү масс бүхий хар нүх бий.

Хар нүх рүү унангаа та юуг ч анзаарч мэдрэхгүй. Хөндлөнгөөс ажиглаж байгаа хэн нэгэнд таны бие үйл явдлын хаяа руу нэвтрэн орж байгааг харах боломж олдохгүй. Уналт аажмаар саарах бөгөөд бие гадна талаасаа зүүгдэнэ. Биеийн сүүдэр дүрс улам бүдгэрсээр улаан өнгөтэй болсноо удалгүй бүрмөсөн харагдахаа болино. Гадаад ертөнцийн үүднээс авч үзвэл та нэгмөсөн алга болж байгаа хэрэг юм.

Эх сурвалж: ЗУУНЫ МЭДЭЭ