ჩვენი გასაოცარი სამყარო შემთხვევითობის ნაყოფია?

ერთნი ამბობენ, სამყარო სრულიად შემთხვევით შეიქმნაო. მეორენი, განსაკუთრებით კი მორწმუნენი, ამ აზრს არ ეთანხმებიან. სხვებს კი უჭირთ დარწმუნებით რამის თქმა. თქვენ რას ფიქრობთ?

რა შეხედულებაც უნდა გქონდეთ, უდავოდ, დაეთანხმებით იმას, რომ ჩვენი სამყარო გასაოცარია. დავფიქრდეთ, მაგალითად, გალაქტიკებზე. ვარაუდობენ, რომ ხილვად სამყაროში 100 მილიარდამდე გალაქტიკა არსებობს. ყოველი მათგანი წარმოადგენს დაჯგუფებას, რომელიც მილიარდიდან ტრილიონამდე ვარსკვლავს შეიცავს.

გალაქტიკათა უმრავლესობა შეჯგუფებულია გროვებში, რომლებშიც რამდენიმე ათეულიდან რამდენიმე ათასამდე გალაქტიკაა. მაგალითად, ანდრომედეს გალაქტიკას, რომელიც ჩვენს მეზობლად მდებარეობს, გალაქტიკა ირმის ნახტომის ტყუპისცალს უწოდებენ. ვარსკვლავთა ეს ორი უზარმაზარი სისტემა ერთმანეთთან მიზიდულობის ძალით არის დაკავშირებული. რამდენიმე სხვა მეზობელ გალაქტიკასთან ერთად ისინი გალაქტიკათა გროვის მხოლოდ პატარა ნაწილს წარმოადგენენ.

სამყარო უამრავი ასეთი გროვისაგან შედგება. მიზიდულობის ძალით გალაქტიკათა ზოგი გროვა ერთმანეთს უკავშირდება და წარმოიქმნება ზეგროვები. მაგრამ ზეგროვების დონეზე მიზიდულობის ძალა კარგავს თავის გავლენას. მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ გალაქტიკათა ზეგროვები ერთმანეთს შორდება. სხვაგვარად რომ ვთქვათ, სამყარო ფართოვდება. ამ გასაოცარ აღმოჩენას იმ სავარაუდო დასკვნამდე მივყავართ, რომ სამყაროს დასაწყისი ჰქონდა, როდესაც ის ბევრად უფრო პატარა და მკვრივი იყო. სამყაროს წარმოქმნას ხშირად „დიდ აფეთქებასთან“ აკავშირებენ.

ზოგი მეცნიერი სერიოზულად ეჭვობს, შესძლებს თუ არა ადამიანი ოდესმე იმის დადგენას, როგორ წარმოიშვა სამყარო. სხვები იმის ახსნას ცდილობენ, როგორ შეიძლებოდა წარმოქმნილიყო ჩვენი სამყარო გონების ჩაურევლად. ჟურნალ „საიენტიფიკ ამერიკენის“ 1999 წლის იანვრის გამოცემაში განიხილებოდა თემა „როგორ წარმოიქმნა სამყარო?“. მეცნიერების მიერ წამოყენებული ზოგი ჰიპოთეზა უსაფუძვლო აღმოჩნდა. „სამწუხაროდ, — ნათქვამია ჟურნალში, — ასტრონომებს ძალიან გაუჭირდებოდათ ამ იდეებიდან ნებისმიერის შემოწმება“.

სამყაროს შემთხვევითი წარმოშობის იდეის მისაღებად ისიც უნდა დავუშვათ, რასაც მეცნიერები „იღბლიან შემთხვევითობას“ ანუ „დამთხვევებს“ უწოდებენ. მაგალითად, სამყარო შედგება წყალბადისა და ჰელიუმის უამრავი უმარტივესი ატომისგან. მაგრამ სიცოცხლის წარმოშობისთვის აუცილებელია არა მხოლოდ წყალბადი, არამედ უფრო რთული უამრავი ატომიც, განსაკუთრებით კი ნახშირბადისა და ჟანგბადის. მეცნიერებმა ვერ ახსნეს, თუ საიდან გაჩნდა ეს უმნიშვნელოვანესი ატომები.

ნუთუ უბრალო დამთხვევაა ის, რომ სიცოცხლისთვის აუცილებელი რთული ატომები წარმოიქმნება ზოგიერთი გიგანტური ვარსკვლავის წიაღში? და ნუთუ მხოლოდ შემთხვევითობის წყალობით ფეთქდება ზოგი გიგანტური ვარსკვლავი და ზეახალ ვარსკვლავებად იქცევა, რის შედეგადაც მათი საგანძურიდან იფრქვევა იშვიათი ატომები? სერ ფრედ ჰოილმა, რომელსაც წვლილი მიუძღვის ამ აღმოჩენებში, თქვა: „ჩემი აზრით, ნებისმიერი მეცნიერი, ვინც კი ეს ფაქტები გამოიკვლია, აუცილებლად მივა იმ დასკვნამდე, რომ ბირთვული ფიზიკის კანონები განზრახ იქნა ჩამოყალიბებული“.

მაშ, მოდი კარგად გამოვიკვლიოთ მასალა, რომლისგანაც ჩვენი სამყარო შედგება.

[ჩარჩო⁄სურათი 4 გვერდზე]

გაბერვის თეორია

ზოგ მეცნიერს მიაჩნია, რომ პირვანდელი სამყაროს ზოგიერთი თავისებურება, მაგალითად, გაფართოების სტაბილური ტემპი, შეიძლება ადვილად აიხსნას და აუცილებელი არ არის, ამის მიზეზი გონიერ არსებას მივაწეროთ. ისინი იშველიებენ თეორიათა ნაირსახეობას, რომელთაც გაბერვის თეორიის სახელით აერთიანებენ. მაგრამ სამყაროს გაბერვის თეორია ნათელს არ ჰფენს სამყაროს წარმოშობის საკითხს. ამ თეორიის თანახმად, უნდა გვჯეროდეს, რომ თითქოს სამყაროს წარმოშობამდეც არსებობდა რაღაც, რისგანაც შემთხვევით გაჩნდა ჩვენი სამყარო.

გაბერვის თეორიის თანახმად, ერთ წამზე ნაკლები დროის მონაკვეთში სამყარო ატომზე მცირე ზომიდან გაიზარდა ჩვენს გალაქტიკაზე უფრო დიდ ზომამდე. ამბობენ, რომ იმ მომენტიდან სამყარო ფართოვდება უფრო ნელი, სტაბილური ტემპით. დღეს ხილვადი სამყარო მიაჩნიათ უფრო დიდი სამყაროს შემადგენელ მცირე ნაწილად. გაბერვის თეორიის მხარდამჭერები ირწმუნებიან, რომ ხილვად სამყაროში არსებული წესრიგი, რომელიც ყველა მიმართულებით შეინიშნება, შემთხვევითობის წყალობით ჩამოყალიბდა. ისინი ამბობენ, რომ სამყაროს უფრო დიდი, უხილავი ნაწილი შეიძლება სხვანაირი — ქაოსურიც კი — იყოს. „გაბერვის თეორიის დასამტკიცებლად ცდის ჩატარება შეუძლებელია“, — განაცხადა ასტროფიზიკოსმა ჯეფრი ბერბიჯმა. სინამდვილეში, გაბერვის თეორია ეწინააღმდეგება ახალ დაკვირვებებს. დღევანდელი ცოდნის თანახმად, თუ ეს თეორია სწორია, მაშინ საჭირო ხდება ახალი ვარაუდის წამოყენება, რომ არსებობს ანტიგრავიტაციული ძალა. ჰარვარდის უნივერსიტეტის მეცნიერი, ჰოვარდ ჯორჯი, გაბერვის თეორიას უწოდებს ‘შესანიშნავ მეცნიერულ მითს, რომელიც თითქმის არაფრით განსხვავდება მის მიერ ოდესღაც მოსმენილი შექმნასთან დაკავშირებული სხვა ნებისმიერი მითისგან’.

[სურათი 3 გვერდზე]

ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპით მიღებულ ამ გამოსახულებაზე თითქმის ყველა ობიექტი გალაქტიკაა.

[საავტორო უფლება]

Pages 3 and 4 (blurred): Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) and NASA

[სურათები 4 გვერდზე]

„ბირთვული ფიზიკის კანონები განზრახ იქნა ჩამოყალიბებული“. სერ ფრედ ჰოილი ზეახალი ვარსკვლავის, 1987A-ის, ფონზე

[საავტორო უფლებები]

Dr. Christopher Burrows, ESA/STScI and NASA

Photo courtesy of N. C. Wickramasinghe

ნუთუ ქიმიური ელემენტები შემთხვევით გაჩნდა?

„სამყაროში ყოველი სხეული, თვით ყველაზე შორეული ვარსკვლავი, ატომებისგან შედგება“, — ნათქვამია ერთ-ერთ ენციკლოპედიაში („The Encyclopedia of Stars & Atoms“). ცალკეული ატომების დანახვა შეუძლებელია მათი სიმცირის გამო, მაგრამ ერთად ეს ატომები ჩვენთვის ცნობილ ქიმიურ ელემენტებს წარმოქმნიან. ამ ელემენტთაგან ზოგი მყარი და ხილვადია, ზოგი კი უხილავი აირია. შეიძლება თუ არა ამ ქიმიური ელემენტების არსებობა შემთხვევითობას მივაწეროთ?

ელემენტები 1-დან 92-მდე

წყალბადის ატომი უმარტივესია, მაგრამ ის საწვავის როლს ასრულებს ჩვენი მზის მსგავს ვარსკვლავებში და აუცილებელია სიცოცხლისთვის. წყალბადის ატომის ბირთვში ერთი პროტონია, ხოლო ამ ბირთვის გარშემო ერთი ელექტრონი მოძრაობს. სხვა ქიმიური ელემენტები, მაგალითად ნახშირბადი, ჟანგბადი, ოქრო, ვერცხლისწყალი, შედგება ისეთი ატომებისგან, რომლებიც აგებულია მრავალი პროტონისა და ნეიტრონისგან შემდგარი ბირთვისა და მის გარშემო მოძრავი მრავალი ელექტრონისგან.

დაახლოებით 450 წლის წინათ მხოლოდ 12 ელემენტი იყო ცნობილი. რაც უფრო მეტ ელემენტს პოულობდნენ, მეცნიერები მით უფრო რწმუნდებოდნენ, რომ ისინი გარკვეულ წესრიგს ემორჩილებოდნენ. ხოლო როცა ელემენტები ცხრილში განალაგეს მწკრივებად და სვეტებად, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ერთ სვეტში მოთავსებულ ელემენტებს ერთნაირი თვისებები ჰქონდათ. მაგრამ ცხრილში უცნობი ელემენტებისთვის ცარიელი ადგილებიც იყო დარჩენილი. აქედან გამომდინარე, რუსმა მეცნიერმა დიმიტრი მენდელეევმა იწინასწარმეტყველა ერთი ქიმიური ელემენტის, გერმანიუმის, არსებობა, რომლის ატომური ნომერია 32; მან აგრეთვე იწინასწარმეტყველა მისი ფერი, წონა, სიმკვრივე და დნობის წერტილიც. მენდელეევის „წინასწარმეტყველება გალიუმისა და სკანდიუმის შესახებ, იმ სხვა ელემენტების შესახებ, რომლებიც ცხრილს აკლდა, ასევე ძალიან ზუსტი აღმოჩნდა“, — შენიშნულია 1995 წელს გამოცემულ მეცნიერულ სახელმძღვანელოში, სახელწოდებით „ქიმია“ („Chemistry“).

დროთა განმავლობაში, მეცნიერებმა იწინასწარმეტყველეს სხვა უცნობი ელემენტების არსებობა და მათი ზოგი თავისებურება. საბოლოოდ, აღმოაჩინეს ყველა ელემენტი, რომლებიც ცხრილს აკლდა. ამჟამად ცხრილში აღარ არის ცარიელი ადგილი. ელემენტების ბუნებრივი თანამიმდევრობა ემყარება მათი ატომების ბირთვში არსებული პროტონების რაოდენობას და იწყება №1 ქიმიური ელემენტით, წყალბადით, და მთავრდება №92 ელემენტით, ურანით; ეს ის ელემენტებია, რომლებიც ბუნებრივად მოიპოვება დედამიწაზე. ნუთუ ეს მხოლოდ დამთხვევაა?

დავფიქრდეთ ქიმიური ელემენტების მრავალფეროვნებაზეც. ოქრო და ვერცხლისწყალი ის ელემენტებია, რომლებიც თავიანთი ბზინვარებით გამოირჩევიან. ერთი მყარია, მეორე კი — თხევადი. მაგრამ ელემენტთა პერიოდულ სისტემაში ისინი გვერდიგვერდ დგანან — ერთის ნომერია 79, მეორესი კი — 80. ოქროს ატომს აქვს 79 ელექტრონი, 79 პროტონი და 118 ნეიტრონი. ვერცხლისწყლის ატომში კი ერთი ელექტრონითა და ერთი პროტონით მეტია, ხოლო ნეიტრონების რაოდენობა დაახლოებით იგივეა.

ნუთუ შემთხვევითობამ განაპირობა ის, რომ ატომის ნაწილაკების აგებულებაში მცირე ცვლილება ქიმიური ელემენტების ასეთ დიდ მრავალფეროვნებას იწვევს? ატომის ნაწილაკების ერთმანეთთან დამაკავშირებელ ძალებზე რაღას ვიტყვით? „სამყაროში ყველაფერი — უმცირესი ნაწილაკიდან უდიდეს გალაქტიკამდე — ემორჩილება წესებს, რომლებიც ფიზიკის კანონებში გამოიხატება“, — ნათქვამია ზემოხსენებულ ენციკლოპედიაში („The Encyclopedia of Stars & Atoms“). წარმოიდგინეთ, რა შეიძლებოდა მომხდარიყო, ამ წესებიდან რომელიმე რომ შეცვლილიყო. დავუშვათ, შეიცვალა ძალა, რომელიც ელექტრონს ატომის ბირთვის გარშემო აკავებს — რას გამოიწვევდა ეს?

ზუსტად დარეგულირებული ფიზიკური ძალები

ყურადღება მიაქციეთ, რა მოხდებოდა, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება რომ შესუსტებულიყო. „ელექტრონები ატომებში ვეღარ გაჩერდებოდნენ“, — შენიშნავს დ-რი დეივიდ ბლოკი თავის წიგნში („Star Watch“). რას ნიშნავს ეს? „სამყაროში აღარ მოხდებოდა ქიმიური რეაქციები!“ — დასძენს ის. რა მადლიერნი ვართ იმ დადგენილი კანონებისთვის, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ქიმიურ რეაქციებს! მაგალითად, წყალბადის ორი ატომი ჟანგბადის ატომთან შეერთებით ჩვენთვის ძვირფას წყლის მოლეკულას წარმოქმნის.

ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება თითქმის 100-ჯერ სუსტია ძლიერ ურთიერთქმედებაზე, რომელიც ატომების ბირთვებს ურთიერთშეკავებაში უწყობს ხელს. რა მოხდებოდა, ეს პროპორცია რომ შეცვლილიყო? მეცნიერები ჯონ ბაროუ და ფრენკ ტიპლერი ამბობენ: „ბირთვულ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებათა ფარდობითი სიძლიერე ოდნავ განსხვავებული რომ ყოფილიყო, ნახშირბადის ატომები ვერ იარსებებდნენ“. ნახშირბადის გარეშე ვერ იარსებებდა სიცოცხლე. ცოცხალი ორგანიზმების მასის 20%-ს ნახშირბადის ატომები შეადგენს.

აგრეთვე მნიშვნელოვანია ელექტრომაგნიტურ და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებათა სიძლიერის ურთიერთშეფარდება. ჟურნალ „ნიუ საიენტისტში“ ნათქვამია: „ძალიან უმნიშვნელო ცვლილებაც კი გრავიტაციულ და ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებათა ფარდობით სიძლიერეში მზისმაგვარ ვარსკვლავებს გადააქცევდა ცისფერ გიგანტებად [სიცოცხლისთვის მეტად არასასურველ ცხელ ვარსკვლავებად] ან წითელ ჯუჯებად [სიცოცხლის შესანარჩუნებლად არასაკმარისად ცხელ ვარსკვლავებად]“.

კიდევ სხვა ძალა, რომელსაც სუსტი ურთიერთქმედება ეწოდება, აკონტროლებს მზეში მიმდინარე ბირთვული რეაქციების სიჩქარეს. ფიზიკოსი ფრიმენ დაისონი ამბობს: „ის ზუსტად იმდენად სუსტია, რომ წყალბადი მზეში ნელი და მუდმივი ტემპით იწვის“. სხვა მრავალი მაგალითის მოყვანაც შეიძლება იმის დასანახავად, რომ ჩვენი სიცოცხლე დამოკიდებულია სამყაროში არსებულ კანონებსა და კარგად გაწონასწორებულ პირობებზე. სამეცნიერო ნაშრომების ავტორმა, პროფესორმა პოლ დეივისმა სამყაროს კანონები და პირობები აპარატურის ბერკეტებს შეადარა და თქვა: „ჩანს, რომ თითოეული ბერკეტი უდიდესი სიზუსტით უნდა იყოს მომართული, რათა სამყაროში შესაძლებელი იყოს სიცოცხლე“.

სანამ სერ ისააკ ნიუტონი მიზიდულობის კანონს აღმოაჩენდა, დიდი ხნით ადრე, ბიბლია უკვე მოიხსენიებდა დადგენილ წესებსა და კანონებს. ერთ კაცს, სახელად იობს, ჰკითხეს: „შენ გამოაცხადე წესები, რომლებიც ცას მართავს, ან შენ დაადგინე ბუნების კანონები დედამიწაზე?“ (იობი 38:33, „ახალი ინგლისური ბიბლია“). მოწიწების მომგვრელი სხვა კითხვები ასეთი იყო: „სად იყავი, როცა დედამიწას ვაფუძნებდი?“, „ვინ დასაზღვრა მისი ზომები, თუ იცი?“ (იობი 38:4, 5).

[ჩარჩო 6 გვერდზე]

მნიშვნელოვანი ელემენტები

ქიმიური ელემენტები: წყალბადი, ჟანგბადი და ნახშირბადი, ჩვენი სხეულის ატომების 98%-ს შეადგენს. მათ მოჰყვება აზოტი, რომლის შემცველობა სხეულში 1,4%-ს შეადგენს. სხვა ქიმიური ელემენტები ძალიან მცირე რაოდენობით გვხვდება ორგანიზმში, მაგრამ ისინიც არანაკლებ მნიშვნელოვანია სიცოცხლისთვის.

[ცხრილი⁄დიაგრამა 6, 7 გვერდებზე]

(სრულად გაფორმებული ტექსტი იხილეთ პუბლიკაციაში)

ამ ტაბულის გამოქვეყნების მომენტამდე მეცნიერებმა შეძლეს 93-დან 118-ის ჩათვლით ქიმიური ელემენტების მიღება. როგორც მოსალოდნელი იყო, ეს ქიმიური ელემენტებიც შეესაბამებიან პერიოდულ სისტემას (წყარო ლოს-ალამოსის ეროვნული ლაბორატორიიდან).

[საავტორო უფლება]

Source: Los Alamos National Laboratory

წყალბადი H 1

ჰელიუმი He 2

ლითიუმი Li 3

ბერილიუმი Be 4

ბორი B 5

ნახშირბადი C 6

აზოტი N 7

ჟანგბადი O 8

ფთორი F 9

ნეონი Ne 10

ნატრიუმი Na 11

მაგნიუმი Mg 12

ალუმინი Al 13

სილიციუმი Si 14

ფოსფორი P 15

გოგირდი S 16

ქლორი Cl 17

არგონი Ar 18

კალიუმი K 19

კალციუმი Ca 20

სკანდიუმი Sc 21

ტიტანი Ti 22

ვანადიუმი V 23

ქრომი Cr 24

მანგანუმი Mn 25

რკინა Fe 26

კობალტი Co 27

ნიკელი Ni 28

სპილენძი Cu 29

თუთია Zn 30

გალიუმი Ga 31

გერმანიუმი Ge 32

დარიშხანი As 33

სელენი Se 34

ბრომი Br 35

კრიპტონი Kr 36

რუბიდიუმი Rb 37

სტრონციუმი Sr 38

იტრიუმი Y 39

ცირკონიუმი Zr 40

ნობიუმი Nb 41

მოლიბდენი Mo 42

ტექნეციუმი Tc 43

რუთენიუმი Ru 44

როდიუმი Rh 45

პალადიუმი Pd 46

ვერცხლი Ag 47

კადმიუმი Cd 48

ინდიუმი In 49

კალა Sn 50

სტიბიუმი Sb 51

ტელური Te 52

იოდი I 53

ქსენონი Xe 54

ცეზიუმი Cs 55

ბარიუმი Ba 56

ლანთანი La 57

ცერიუმი Ce 58

პრაზეოდიმი Pr 59

ნეოდიმი Nd 60

პრომეთიუმი Pm 61

სამარიუმი Sm 62

ევროპიუმი Eu 63

გადოლინიუმი Gd 64

ტერბიუმი Tb 65

დისპროზიუმი Dy 66

ჰოლმიუმი Ho 67

ერბიუმი Er 68

თულიუმი Tm 69

იტერბიუმი Yb 70

ლუტეციუმი Lu 71

ჰაფნიუმი Hf 72

ტანტალი Ta 73

ვოლფრამი W 74

რენიუმი Re 75

ოსმიუმი OS 76

ირიდიუმი IR 77

პლატინა Pt 78

ოქრო Au 79

ვერცხლისწყალი Hg 80

თალიუმი Tl 81

ტყვია Pb 82

ბისმუთი Bi 83

პოლონიუმი Po 84

ასტატი At 85

რადონი Rn 86

ფრანციუმი Fr 87

რადიუმი Ra 88

აქტინიუმი Ac 89

თორიუმი Th 90

პროტაქტინიუმი Pa 91

ურანი U 92

ნეპტუნიუმი Np 93

პლუტონიუმი Pu 94

ამერიციუმი Am 95

კიურიუმი Cm 96

ბერკლიუმი Bk 97

კალიფორნიუმი Cf 98

აინშტაინიუმი Es 99

ფერმიუმი Fm 100

მენდელევიუმი Md 101

ნობელიუმი No 102

ლოურენსიუმი Lr 103

რეზერფორდიუმი Rf 104

დუბნიუმი Db 105

სიბორგიუმი Sg 106

ბორიუმი Bh 107

ჰასიუმი Hs 108

მეიტნერიუმი Mt 109

110

111

112

114

116

118

[დიაგრამა]

(სრული ტექსტი იხილეთ პუბლიკაციაში)

რაზე მოწმობს ელემენტთა ჰარმონია და წესრიგი პერიოდულ სისტემაში — შემთხვევითობაზე თუ გონივრულ ჩანაფიქრზე?

ჰელიუმის ატომი

ელექტრონი

პროტონი

ნეიტრონი

[დიაგრამა⁄სურათი 7 გვერდზე]

(სრული ტექსტი იხილეთ პუბლიკაციაში)

რას მივაწეროთ ამ ოთხი ფიზიკური ძალის ზუსტი დარეგულირება?

ელექტრომაგნეტიზმი

ძლიერი ურთიერთქმედება

გრავიტაცია

სუსტი ურთიერთქმედება

წყლის მოლეკულა

ატომის ბირთვი

ცისფერი გიგანტი

წითელი ჯუჯა

მზე