Тэгшбаяр.Н 2016.02.26 | Сонин: Үндэсний Шуудан

Таталцал- нууцлаг үзэгдэл

Таталцал- нууцлаг үзэгдэл

МУИС-ийн докторант, / Монгол Улсын геологийн төв  лабораторийн захирал Н.Тэгшбаяр

Дээш шидсэн бүхэн буцаж буудаг нь дэлхийн татах хүчний нөлөө. Энэ энгийн мэт үзэгдлийн цаад нууцыг эрдэмтэд өнөө болтол гүйцэд тайлж чадаагүй л байна.

Бүх ертөнцийн таталцпын хуулийг 1682 онд Английн эрдэмтэн Исаак Ньютон нээж, татах хүчний томъёог анх бичсэн. Түүнийг нь 1798 онд бас нэгэн Англи эрдэмтэн Кэвиндиш туршлагаар баталсан байдаг.

Бүх ертөнцийн таталцлын хуулийг хэрэглэж сар, дэлхийн харилцан хамаарлаас эхлээд гараг эрхсийн хөдөлгөөн, орбитын байр, байршил, нар сарны хиртэлт зэрэг олон үзэгдлийг яв цав тайлбарлаж болдог. Гэхдээ Ньютоны нээсэн таталцлын хуулиар тайлбарлагддагтүй (улаан шилжилт, хар нүх г. м.) цөөнгүй хэдэн үзэгдэл галлактик хийгээд нарны системд ажиглагдаж байдаг. Эдгээр үзэгдлийг Эйнштейний Харьцангуйн Ерөнхий Онолоор (ХЕО) тайлбарладаг юм. ХЕО-оор огторгуй цаг хугацааны шинж чанарыг тодорхойлдог. Тухайлбал нар, сар, од, галлакгакууд оршин байгаа энэ хязгааргүй мэт орон зай, биес хоорондын таталцлын улмаас муруйдаг гэдгийг үзүүлдэг. Цаг хугацааны явц ч материйн нягтралаас хамааран өөрчлөгдөж байдаг хэмээн үзнэ. Эдгээр нь туршлагаар нотлогдсон зүйлс юм.

Харин нэг зүйл батлагдаж нотлогдолгүй яг 100 жил явж ирсэн. Энэ бол таталцлын долгион юм.

Харин нэг зүйл батлагдаж нотлогдолгүй яг 100 жил явж ирсэн. Энэ бол таталцлын долгион юм. ХЕО-оос ийм долгион үүссэж байдаг гэдэг нь мөрдөн гардаг бөгөөд түүнийг сүүлийн 50 гаруй жил маш эрчимтэй хайж ихээхэн санхүүжилт гаргасан боловч өнөөг хүртэл бүртгэж чадалгүй явж ирсэн билээ. Харин хэдхэн хоногийн өмнө таталцлын долгионыг нээсэн талаарх мэдээлэл гарч эрдэмтдийн хүрээлэлд төдийгүй жирийн хүмүүсийн ч сонирхлыг татаж, байгаа нь хүмүүсийн танин мэдэх, шинэ соргог бүхнийг эрж хайх төрөлх чанартай нь холбоотой биз.

Хэдийгээр хурдатгалтай хөдөлж байгаа биет болгоноос, жишээлбэл ширээнээс ойсон одон бөмбөгөөс юм уу эсвэл бид хуруу гараараа зангах төдийд ч таталцлын долгион үүсэж байх учиртай. Гэхдээ таталцлын хүчний тогтмол маш бага хэмжигдэхүүн учраас энэ долгион дэндүү сул, түүнийг бүртгэх мэдрэх чадвар өндөртэй багаж байхгүй учраас долгионыг илрүүлэх оролдлогууд амжилт олохгүй байсан. Харин 2015 оны есдүгээр сарын 14-ний өдрийн 9 цаг 45 минутад энэ долгионыг АНУ-ын Луизана мужид байрладаг тусгай лабораторид бүртгэснээ 2016 оны хоёрдугаар сарын 11 өдөр дуулиан шуугиантайгаар зарлалаа. Таталцлалын долгион 1.3 тэрбум гэрлийн жилийн тэртээх зайд орших хос хар нүх бие биедээ татагдан эргэлдэж, хурдлан хурдалсаар нэг нүх болж нийлэгжих процесст үүссэн байна.

Энэ долгион бол гэрлийн долгион шиг фотон биш, ямар нэг бөөм биш, бас рентгэн туяа шиг цацаргалт биш.

Тэгвэл юу байж таарах вэ? Энэ бол хос хар нүх нэгдэн нийлэгжих үед ялгарсан асар их энерги, муруйлттай огторгуйг деформацлаж огторгуй- цаг хугацааны метрик өөрчлөгдсөнийг нотлон харуулсан үйл явдал боллоо. Өөрөөр хэлбэл, физик ямар ч холбоогүй 2  цэгиин / туршлаганд лазерийн туяа буцаж ойсон 2 толь\ хоорондох зай хэлбэлзэн өөрчлөгдсөнийг батгай ажигласан учир холбогдол нь ийм юм.

Энэхүү хэлбэлзлийн цаана чухамдаа юу нуугдаж байгаа нь одоохондоо тодорхойгүй байна. Тухайлбал орон зай цаг- хугацааны муруйлтын өөрчлөлт гэдэг маань орчин үеийн Супер утасны онолоор бол таталцлыг зөөгч бөөм буюу гравитон үүссэн байж болно. Эсвэл 10 хэмжээст огторгуйд мушгиран хөдөлж буй “утас”, гравитацын долгион үүсгэсэн байх ч боломжтой. Чухам аль нь вэ гэдгийг шинжлэх ухаан яваандаа харуулах биз ээ.

Таталцлын хүч бол байгаль дээр байгаа дөрвөн төрлийн хүчний нэг юм. Таталцлын хүчээс гадна Цахилгаан сорогоон хүч, Сул хүч, Цөмийн хүч гэж байна. Эдгээрээс сүүлийн гурав нь үндсэндээ нэг гарал үүсэлтэй болох нь орчин үеийн физикийн онолоор тогтоогдоод байна. Харамсалгай энэ том хүрээнд таталцлын хүч багтаж орж ирдэггүй. Уул нь энэ хүч хүн төрөлхтөнд хамгийн эхэлж танигдсан, бидний амьдралын алхам тутамд тааралдаж байдаг боловч өнөөг хүртэл оньсого таавар хэюэр байгаа нь гайхалтай.

Таталцлын хүчний онол- Эйнштейний ХЕО-ын айхтар нэг адармаа нь физикийн бас нэгэн ноён оргил - Квантьш механикгай холбогдож өгөхгүй байгаад оршино. Физикт өнгөрөгч XX зуунд ойролцоо цаг хугацаанд хоёр гайхамшигтай онол буй болсон нь Эйнштейний ХЕО хийгээд Квангын механик хоёр юм.

Квант механикийн онолоос физик хэмжигдэхүүн тасралтгай утга авна. Үүнд харгалзаад квант физикт харилцан үйлчлэлийг дамжуулдаг аливаа орон, ус агаар шиг нэл тасралтгүй орчин биш орныг зөөгч бөөмсөөс тогтох дискрет бүтэцтэй байдаг. Жишээлбэл, цахилгаан соронзон орныг бүтээгч нь фотон,гаммаквантбайдагбол цөмийн хүчтэй харилцан үйлчлэлийг зөөгч нь ппоон, сул харилцан үйлчлэлийг орны квант нь завсрын бозонууд байдаг.

Тэгвэл таталцлын орон ямар бөөмөөс тогтсон байх ёстой вэ? Энэхүү бөөмийг гаргаж ирэхийн тулд Эйнштейний ХЕО-д квантлалыг оруулах ёстой болсон. Таталцлын орныг квантчилах нь асар их бэрхшээлтэй учирдаг. Энэ нь XX зууны физикийн хоёр ноён оргил болох ХЕО, Квант механик хоёрын зааг ялгаанаас үүдэлтэй юм. Юу гэвэл, Квант механикт огторгуй, цаг хугацаа гаднаас өгөгдөх ба түүн дотор оршинн байдаггүй, хөдлөгч масстайгаа барьцалдсан байна. Ингэснээр огторгуй, цаг хугацаа хоёр хувьсан өөрчлөгддөг динамик хэмжигдэхүүн мэт болчихно.

Тэгэхээр Эйнштейний ХЕО-д квант механикийн үзэл санааг оруулна гэдэг маань огторгуй цаг хугацааг квантчилна гэсэн үг. Цаг хугацаа, оггоргуйг бид тасралтгүй үргэлжилсэн зүйл гэж сэтгэж ирсэн. Үүнийг тасралтгай, өөрөөр хэлбэл дискрет болно гэдэг маань зүйрлэвэл, огторгуйг зөгийн үүр шиг бүтэцтэй болгож “хэрчинэ” гэсэн үг. Хугацаа нь бас нэгээс нөгөөд тасралтгүй урсан орохгүй үсэрч дэгдэж явна гэсэн үг. Ийм онол байгуулах нь ихээхэн бэрхшээлтэй тулгарах нь ойлгомжтой.

Гэсэн хэдий ч янз бүрийн оролдлогууд гарсаар байна. Орчин үеийн шинэ онолуудад ганцхан шаардлага тавигддаг. Энэ нь юу бэ гэвэл ямар ч онол байсан Эйнштейний ХЕО болон Квант механикийн аль алиных нь үндсэн зарчмуудыг өвлөн авч шингээсэн байх ёстой гэдэг шаардлага юм.

Энэ чиглэлээр амжилттай хөгжиж байгаа онол бол Утасны онол буюу сүүлийн үеийн нэршлээр М-онол юм. М-онолд бөөмийг цэг гэж үзэхийн оронд төгсгөлөг урттай угас гэж үзнэ. Энхүү утасны хоёр үзүүр нь сул байж болно, эсвэл битүүрсэн байж болно. М-онолд Утасны хэлбэлзэл, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлээс өмнө дурьдсан дөрвөн төрлийн хүч бүгдийг гарган авч болно гэж үзэж байна. Учир нь зөвхөн утасны онол Эйнштейний ХЕО болон квант механикийг хоёрыг зөрчилдүүлэхгүй авч үзэх боломжийг олгож байгаа юм.

М-онолд физик хэмжигдхүүний квантчлалыг амжилттай нэвтрүүлж чадсанаар 1974 онд Д.Шварц, Ж.Шерк таталцлын долгионы квант - гравитон бөөм байж болохыг үзүүлжээ. Өөрөөр хэлбэл, Ньютон нээж Эйнштейн онолыг нь боловсруулсан бүх ертөнцийн таталцал гравитон гэдэг бөөмөөр үүсдэг гэсэн үг.

Таталцлын долгионыг бүрггэсэн дээрхи нээлт нь цаашид гравитон өөрийг нь шууд бүртгэхэд чиглэсэн эрэл хайгуул хийх нь дамжигтүй юм. 

Таталцлын долгионыг бүрггэсэн дээрхи нээлт нь цаашид гравитон өөрийг нь шууд бүртгэхэд чиглэсэн эрэл хайгуул хийх нь дамжигтүй юм. Таталцлын долгион нь бидний орон зайг дайрч өнгөрөхдөө манай дэлхийг өчүүхэн бага хэмжээгээр устай гүзээ шиг цэлцгэнүүлээд өнгөрсөн ажээ. Энэхүү өөрчлөлтөөс нэг бол гравитан

төрөн гарсан эсвэл 10 хэмжээст огторгуйд утас хэлбэлзсэн байна. Физикийн шинжлэх ухааны өнөөгийн түвшнээс харахад өөр боломж харащахгүй байгаа юм.

М-онол А.Эйнштейний оруулж ирсэн дөрвөн хэмжээст (огторгуйн 3 хэмжээс, цаг хугацааны 1 хэмжээс) огторгуйд хөгжих боломжгүй нь харагдсан байдаг. Утасны онол буюу түүний өргөтгөл М-онол нь 26 хэмжээст, хамгийн багадаа 10 юмжээст оггоргуйд л амжилттай тодорхойлогдох нь нэгэнт илэрхий болжээ. Тэгэхлээр зах хязгааргүй энэ ертөнц, хүн төрөлхтөн бид олон хэмжээст огторгуйд оршин байгаа бус уу? гэдэг асууцал урган гарч байна. Энэ бол маш буурь суурьтай, авч үзэх асуудал юм. Хэрэв ертөнц 10 буюу 26 хэмжээст байдаг юм бол бидэнд яагаад зөвхөн дөрвөн хэмжээс нь мэдрэгдэж бусад нь мэдрэгдэхгүй байна вэ? Тав ба зургаа дахь хэмжээсийг мэдрэх боломж байна уу?

Физикийн шинжлэх ухааны өнөөгийн төвшнөөс харахад Ертөнц олон хэмжээстэй нь үнэн, харин хүмүүс бидэнд ажигаагдаж байгаа хэсэг нь ердөө л дөрвөн хэмжээст тусгал дээр нь оршин байна гэж үзэхэд хүргэж байна. Гурван хэмжээст оггоргуйд зүсэлт хийхэд 2 хэмжээст хавтгай үүсдэгтэй адил 10 хэмжээст огторгуйгаас 4 хэмжээст “хуудас” огтлон авч болно. Зөвхөн энэ хуудас дээр нар, сар, од, Гараг, галактик, манай дэлхий, хүмүүс бид, химийн элементүүд, физикчдийн илрүүлж туршлагаар тогтоосон бүх бөөм оршин байна гэсэн үг. Энэ бол ажишагдаж мэдрэгдэх ертөнц болой. Хүмүүс бидний зохион бүтээсэн багаж техник, атом, молекул, бүгд л ердийн бөөмөөс тогтох тул дөрвөн хэмжээст хуудаснаас цааш гарч чадахгүй юм.

Энэ нь жишээлбэл, зөвхөн хавтгай дээр хөдөлдөг, ямагт тонгойж явдаг хорхой байна гэвэл тэрээ хэзээ ч дээшээ харахгүй ба тэнгэрт юу байгааг олж мэдэхгүйтэй адил байна. Үнэндээ хүн төрөлхтөн бид дэлхий хавтгай гэдгийг саяхан л мэдэж дэлхий бөөрөнхий хэмээсэн нэгнээ чулуугаар цохиж байсан нь саяхан.

Нэмэлт хэмжээс байгааг илрүүлэх ганц боломж нь таталцалд байна гзж үздэг. Учир нь хүчтэй таталцлын улмаас огторгуй их муруйж, нөгөө 4 хэмжээст хуудаснаас гарч хорвоогийн бусад хэмжээс рүү өнгийх боломж байгааг онол нотолж байна. Хаа сайгүй түгээмэл үйлчлэлтэй, юунд хэзээ ч халхлагддаггүй бараг л цэцэрлэгийн жаалууд таталцал гэж ярих дөхсөн гравитацын хүчний цаана ямар их нууц, эрдэнэ оршиж байгааг үүнээс мэдэж авч болно. Гравитацын долгионыг бүртгэж авсан явдал бол эдгээр сонин хачны үүд хаалгыг нээж өгч байгаа явдал гэж ойлгож болно.

Орчлон ертөнц үнэхээр олон хэмжээст байгаад тэр нь илрэн гардаг юмаа гэхэд 4 хэмжээст  “хуудас” дээр физикийн хадгалагдах хуулиуд зөрчигдөж харагдах явдал юм. Учир юу хэмээвээс хүчтэй таталцлын улмаас огторгуйн цаг хугацаа их муруйж гравитон эсюл хар нүх зэрэг   обьектууд дөрвөн хэмжээст хуудаснаас цааш гарч огторгуйн бусад хэмжээс рүү гулсах явдал юм.

Энэ тохиолдолд дөрвөн хэмжээст хуудас дээр энерги, импульс, импульсын момент гэнэт ямар нэг шалтгаангүйгээр алга болох хачирхалтай үзэгдэл явагдах болно. Учир нь таталцлын долгион -гравитон, микро хар нүх зэрэг нь 5-ба 6 дахь хэмжээс рүү гулсахад тэдгээрээр зөөгдөж байсан энерги, импульс, момент гэнэт алга болно.

Хар нүхний ойролцоо цаг хугацааны машин ажиллаж өнөөдрийг өнгөрсөн болон ирээдүйтэй холбох боломж ч байж болох юм. Ийм зүйлийг өнгөрсөн зууны 70-аад он хүртэл уран зохиолын хэтрүүлэг, хий хоосон зөгнөл гэж үзэж ирсэн бол Утасны онол хөгжиж олон хэмжээст огторгуйг шаардах болсноор боломжгүй гэж үзэж байсан эрдэмтдийн тоо огцом буурсан байдаг. Гравитацын гайхамшигтай чанар үүнд орших ба таталцал байгаагүй бол Ертөнц дөрвөн хэмжээст хууцсандаа мөнх орших байлаа хэмээн хэлэхэд хилсдэхгүй байх аа.

Цахилгаан соронзон долгионыг нээнгүүт радио зохион бүтээж, морз харилцаа холбоо хөгжиж өнөөдрийн телевиз, гар утас, интернэтэд хүрч ирлээ

Гравитацийн долгионыг бүртгэсэн явдал хүмүүн төрөлхтөнд юу өгөх вэ? Цахилгаан соронзон долгионыг нээнгүүт радио зохион бүтээж, морз харилцаа холбоо хөгжиж өнөөдрийн телевиз, гар утас, интернэтэд хүрч ирлээ. Хүчтэй харилцан үйлчлэлийг нээснээр цөмийн энергийг ашиглах болов. Сул харилцан үйлчлэлийг нээснээр ахуйн шинжтэй хэрэглээ үгүй боловч бичиж ертөниийн зүй тогтлыг тайлахад ихээхэн амжилт олов. Эдгээртэй харьцуулахад гравитацын долгионыг өдөр тутмын байгаа гэж бодож сууна, Яагаад гэвэл, тагалцал бол хүн төрөлхтөний оршин буй ахуй, өлгий нь юм. Самар цөмөөд дээр нь сууж буй модоо сармагчин оролддоггүй, хөрөөддөггүй биз дээ.

Гэхдээ гравитацын долгионыг бүртгэснээр хүн төрөлхтний танин мэдэхүй цоо шинэ багажтай болж байгааг баталгаатай хэлж чадна. Галактикууд, галактикийн системд явагдаж байгаа просцессууд (их тэсрэлт, хэт шинэ од үүсэх, мөхөх, орчлонгийн томоохон сүйрэл, хар нүх гэх мэт)-ыг физикчид зөвхөн хоёрдогч бүтээгдэхүүн болох цацаргалт болон үүссэн бөөмсөөр нь дам замаар ажиглаж хэмжиж ирсэн бол таталцлын долгион нээгдсэнээр анхдагч үйл явцаар нь харах боломж бүрдлээ.

Тэгэхлээр, юуны өмнө танин мэдэхүйд ихээхэн дэвшил гарна. Өнөөгийн орчлон ертөнц одооноос 13.5 тэрбум гэрлийн жилийн өмнө явагдсан Их тэсрэлтээс үүсэлтэй гэдэг. Харин Их тэсрэлтээс өмнө юу байсан, яагаад тэсэрсэн талаар физикчид юу ч дуугардаггүй ба С.Хокингийн мэдэгдсэнээр бол энэ нь шашны асуудал хэмээн үзнэ. Таталцлын долгионыг найдвартай бүртгэдэг болсон цагт Хокинг зэмлэх цаг ирэх ба энэ нь аугаа их бүтээгч- Бурханыг таньж мэдэж байгаатай адил юм.