To‘lqin kelyapi! Osmonga qarang!

Fiziklar gravitatsion to‘lqinlarning tabiatda haqiqatan ham mavjudligi ilmiy tasdiqlangani haqida xabarlar tarqatishdi. Gravitatsion to‘lqinlar — daho olim Albert Eynshteynning ilmiy taxminlari (bashoratlari) ichida tasdiqlanishi uzoq kutilgan eng muhim nazariyalardan biri edi. Bu to‘lqinlar fazo-vaqt (zamon va makon) uzviyligining qo‘zg‘alishidan yuzaga keladigan o‘ziga xos to‘liqinlar bo‘lib, ushbu kashfiyot Olam taraqqiyotining eng inju bosqichlari haqidagi hozircha kamtarona bilimlarimizni yanada boyitishga xizmat qiladi.

Muqaddma: avvaliga faqat matematika bo‘lgan xolos.

Gravitatsion to‘lqinlarnining mavjudligi Eynshteyn taxmin qilib ketganligini yuqorida ta’kidlab o‘tdik. Fizikadan yaxshi xabardor bo‘lgan insonlar, XIX-asrda elektromagnit to‘lqinlarning kashf etilishi ham shunga o‘xshash tarzda yuz berganligini yodga olgan bo‘lsalar ajab emas. Har ehtimolga qarshi o‘sha voqe’likni yana bir bor yodga olsak. Elektromagnit to‘lqinlarning tabiatda haqiqatan ham mavjudligi amalda isbotlanishidan ancha avval, aniqrog‘i, 1832-yilda o‘zi yetishgan olimlardan biri Maykl Faradey, Angliya Qirollik Jamiyati kotibiyatiga yozgan maktubida, tabiatda keng diapazonlarda tarqaluvchi elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligi haqida mahfiy xabar bildirgan. Xabar aynan nima uchun maxfiy bo‘lganligi bizga qorong‘u. Ehtimolki Faradey, o‘zining taxminlarida ishonqiramasdan, agar elektromagnit to‘liqnlar haqiqatan ham aniqlansagina o‘z nomini ularning kashfiyotchisi sifatida biriktirishni maqsad qilgandir. Biroq uning maktubi kotibiyat arxivida 1937-yilgacha ochilmay chang bosib qolib ketdi. Natijada elektromagnit to‘lqinlarni kashf etish borasidagi uloqni o‘zgalar ilib ketishdi.

Elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligi borasidagi navbatdagi, hamda, yanada mukammalroq ilmiy taxminni, Faradeydan deyarli 30 yil o‘tib boshqa bir daho olim Jeyms Klark Maksvell tomonidan ilgari surildi. Maksvell Faradeydan farqli o‘laroq, o‘z farazlarini kuchli matematik tasdiqlar bilan mukammallashtirib bayon etgan edi. Xususan u taklif qilgan tenglamalarda mazkur to‘lqinlarning tezliklarini ham hisoblash mumkin edi. o‘sha zamon olimlarining cheksiz hayratlariga sabab bo‘lib, Maksvell taxmin qilayotgan elektromagnit to‘lqinlarning tabiatda tarqalish tezligi, bungacha amaliy tajribalar orqali aniqlangan tezlik — yorug‘lik tezligi bilan juda yaqib bo‘lib chiqdi. Elektr va magnetizmning o‘zaro uyg‘unlashuvi hamda, elektromagnit to‘lqinlarning tabiatda mavjudligining aniqlanishi kabi olamshumul ilmiy ishlarni aynan Maksvell nomi bilan bog‘lanadi. Chunki Maksvell haqiqatan ham to‘g‘ri yondoshuv bilan bildirgan ilmiy farazlarining amaliy isboti o‘zini uzoq kuttirmadi. Elektromagnit to‘lqinlarning tabiatda mavjudligining amaliy isboti 1888-yili boshqa bir daho olim Genri Gers tomonida to‘laqonli namoyish etib berildi.

So‘nggi yillarda fizika fani, yangidan-yangi olamshumul kashfiyotlar bilan o‘z ixlosmandlarini xursand etishda davom etmoqda. Xususan, 2013-yil Xiggs bozonining mavjudligi isbotlangan edi. Mana, 2014-yilda Eynshteynning eng mahshur va uzoq kuttirgan taxminlaridan bir tasdiqlandi: gravitatsion to‘lqinlar haqiqatan ham mavjud ekan! Astronomlar olam yaralishi haqidagi ilmiy farazalardan bir bo‘lmish Ulkan Portlashning gravitasion aks-sado‘ni tinglashga muvaffaq bo‘lishdi. Mazkur farazga ko‘ra, Ulkan Portlashdan keyingi soniyaning mingdan bir ulushlarida olam yorug‘lik tezligidan ham ancha katta tezlik bilan kengaygan. Keyinroq kengayish tezligi pasaygan bo‘lsa hamki, lekin u hozirgacha davom etib kelmoqda. Bunday modelning tasdiqlanishi, olam tuzilishining eng asosiy fundamental tushunchalari: kvant mexanikasi, gravitasiya, fazo va vaqt tabiati kabilarni yana chuqurroq anglashda navbatdagi ulkan qadam sifatida baholanadi. Gravitasion aks-sado‘ni kashf qilgan olimlar va uni tadqiq qilgan shahslar kelajakda Nobel mukofotiga sazovor bo‘lishi ehtimoli juda yuqori.

Bu borada ish olib borayotgan xalqaro tadqiqotchilar guruhi, Antarktidada joylashgan BICEP2 xalqaro radioteleksopdan foydalanishgan. Bu radioteleskop, janubiy qutbdan uncha uzoq bo‘lmagan masofaga joylashtirilgan. Bu radioteleskop yordamida ilmiy guruh, ikki yil mobaynida «moziy nurlanishi»ni tinglashdi va uning xossalarini tahlil qilib borishdi.

Tahlil jarayonida ilmiy nuqtai nazardan o‘ta aniq tarzda olingan ma’lumotlar olimlarga bundan 13.8 milliard yil muqaddam sodir bo‘lgan ulkan portlash keltirib chiqargan gravitatsion maydonning to‘lqinsimon tebranishlarini aniqlash imkonini berdi.

Gravitatsion to‘lqinlarning mavjudligining o‘zi — fizika uchun o‘ta muhim kashfiyotlardan biridir. Fazo-vaqt bo‘ylab to‘rt o‘lchamli yo‘nalishda tarqaluvchi elektromagnit to‘lqinlardan farqli o‘laroq, gravitatsiya to‘lqinlari zamon va makon strukturasining o‘zining to‘g‘ri chiziqli qo‘zg‘alishi hisoblanadi. Bu haqida allaqachon Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasida ilmiy taxminlar bayon qilingan edi. Lekin gravitasion to‘lqinlarni aniqlash o‘ta mushkul vazifa. Fan-texnika asrining o‘ta zakovatli olimlariga ham buning uchun bir asrdan ortiq vaqt kerak bo‘ldi. Shunda ham, hozircha bu tasdiq, ya’ni, gravitatsion to‘lqinlarning haqiqatda mavjudligining isboti to‘g‘ridan-to‘g‘ri tajriba orqali o‘rnatilgan emas. Ya’ni, gravitatsion to‘liqinni bevosita o‘zini olimlar haligacha tutishgani yo‘q. Unda nega uning mavjudligini bunday ishonch bilan aytishmoqda?! — degan savol miyangizda charx urgan bo‘lsa ajabmas. Gap shundaki, ilmiy guruh, mazkur to‘lqinlarning haqiqatda mavjudligini, bilvosita ravishda, aniqrog‘i, ularning boshqa bir to‘lqinlarga berayotgan ta’siri orqali aniqlashdi. Boshqa bir to‘lqin deganda, bu o‘rinda Relikt nurlanishlar (relict radiation, primeval fireball radiation) nazarda tutilmoqda.

Lekin mazkur kashfiyotning asl mohiyati faqatgina Relikt nurlanishlarning yangi xossalarining (aytaylik, ularning qutblanishidagi B-mod xususiyatlari kabi) aniqlanishi ham, va hatto undan kelib chiquvchi muhim xulosa bo‘lmish — gravitatsion to‘lqinlarning haqiqatda mavjudligi ham emas. Olimlarning birinchi navbatda BICEP2 dan olingan tahlillarning boshqa bir natijasi qiziqtirmoqda. Bu tahlil natijalariga ko‘ra, olimlar Olam yaralishining ilk lahzalarida nimalar sodir bo‘lgani haqida anchayin ishonchli ma’lumotlarga ega bo‘lishlari mumkin.

Relikt nurlanish.

Barchasi 1964-yilda boshlandi. Shu yili ikki yosh astronom-olimlar Robert Uilson va Arno Penzias, o‘z zamonasi uchun eng zamonaviy va o‘ta sezgir sanalgan antenna yordamida, Kassiopeya yulduz turkumidan kelayotgan radiosignallarni o‘rganishayotgan edi. Bu yosh olimlarning g‘ashiga tegib, qabul qiligich asboblarda, radisignalga doimiy xalaqit beruvchi shovqin uyg‘onar edi. Ushbu shovqin, radiosignal qabul qilish uchun antennani qaysi tarafga yo‘naltirilsa ham, baribir bir xilda kelaverar edi. Bu omilga ko‘ra yosh olimlar, o‘zlari ishlatayotgan antennaning nuqsoni bo‘lsa kerak degan fikrga kelishdi. Oqibatda, ular antennani yaxshilab ko‘zdan kechirishdi va unda yig‘ilib qolgan qush axlatini ko‘rishganda, uni tozalab tashlash orqali hammasi joyiga tushadi degan xursandchilik o‘ylariga borishgan. Lekin antennani tozlash ham, ko‘rilgan boshqa choralar singari, hech qanday ijobiy samara bermadi. Shovqin baribir harorat yerda va har tarafdan kelaverar edi.

Hozir biz yaxshi bilamizki, o‘sha xalaqit shovqinlarga qushlarning hech qanday aloqasi bo‘lmagan va bu shovqinlarning o‘zi aslida xalaqit bo‘lmagan.

Aslida Uilson va Pensiaz olam yaralishining ilk lahzalaridan qolgan nurlanishlar bilan to‘qnash kelishgan edi.

Ulkan portlashdan keyin taxminan 379 ming yil o‘tib, Olam shu darajada sovidiki, elektronlar protonlar bilan birlashib, turli atomlarni hosil qila boshlashdi va bu jarayonda nurlanish taratilar edi. Leik ayni paytda, Olamning o‘zi ulkan portlashning natijasi o‘laroq kengayishda davom etayotgan bo‘lgan. Oxir oqibatda, Butun Olam tarkibida mittigaina Yer sayyorasi va unda yashaydigan aqlli fiziklar va astronomlar paydo bo‘lib, olam yaralishi tarixiga o‘z nuqtai nazarlari bilan nigoh tashlashgan zamonlarga kelib, o‘sha o‘ta qadimiy nurlanishlarning to‘lqinlari, juda cho‘zinchoq holga kelib qoldi. Hozirda ular bizlarga mikroto‘lqinlar ko‘rinishida yetib kelmoqda (mikroto‘lqinlar mohiyatan amalda cho‘zinchoq yorug‘lik nurlaridir). Penzias va Uilson, o‘zlari bilmagan holda aynan o‘sha qadimiy nurlanishlarning hozirgi aks-sadosiga to‘qmash kelishgan edi. Bu ikki olim o‘z kashfiyotlari uchun 1978-yilgi Nobel mukofotiga sazovor bo‘lishgan. Bu ikki astronom kashf etgan kosmik mikroto‘lqinli nurlanishlar, Relikt nurlanishlar, ya’ni, aynan tarjimada, qadimiy nurlanishlar deb nomlanish olgan. Olam yaralishining hozirgi zamon nazariyasi aynan ushbu nurlanishning xossalariga asoslangan.

Yulduzlardan tezkor yordam.

Koinotdagi «yorug‘lik nurlarining cho‘zilishi» — XX asr astrofizikasining eng ulkan kashfiyotlaridan biridir. Vesto Slayfer, Edvin Xabbl va boshqa astronomlarning olib borgan ilmiy izlanishlari natijalariga ko‘ra ma’lum bo‘lishicha, Yerdan ko‘rinadiga olis yuldizlarning nurlari, bizga yetib kelgunicha koinotning cheksiz sarhadlaridan o‘tib borar ekan, spektrning qizil qismi tomon siljib, cho‘zilib borar ekan. Bu hodisa, Doppler effekti va vaqtning relyatvistik sekinlashuvi bilan tushuntiriladi: agar manbda kuzatuvchidan katta tezlik bilan uzoqlashayotgan bo‘lsa, undan kuzatuvchi tomon kelayotgan elektromagnit to‘lqinlari, aytaylik, yorug‘lik nurlari, uzunroq holda yetib keladi. Bunda cho‘zilish, yorug‘likni (elektromagnit maydon tebranish to‘lqinlarini) qizilga tomon sijitadi, tovushni (havoning tebranishi) esa, quyiroq darajaga tushiradi. Odatda Dopler effekti tez tibbiy yordam mashinasining sirenasi tovushi misolida tushuntiriladi: agar sirena bilan tez yordam mashinasi eshituvchi yaqinidan katta tezlikda o‘tsa, uning tovushlari eshituvchiga o‘zgarib-o‘zgarib eshitilgandek tuyuladi (aslida mashina sirena tovushini doimiy maromda chiqaradi). Olis yulduzlar nurlarining qizilga tomon siljishining aniqlanishi, olimlarning bu yulduzlarning bizdan beto‘xtov uzoqlashayotganligi haqida xuloda chiqarishlariga asos bo‘ldi. Bu xulosa esa o‘z navbatida, Butun Olamning kengayishda davom etayotganligini isbotlab berdi.

Uilson va Penziasning qush axlati bilan bog‘liq boshog‘riqlari va undan keyingi tantanavor ilmiy benifisi yuz bergan o‘sha olis 70-yillardan keyin ma’lum bo‘lishicha, Relikt nurlanishlar nihoyatda va o‘ta bir jinsli ekan. Tadqiqotchilar o‘z qabul qilgich asboblarini fazoning qaysi tomoniga yo‘naltirishmasin, ular har safar mutlaq bir xil xosslardagi mikroto‘lqinlarni qabul qilishgan. Chunonchi o‘sha xalaqit shovqinlari, detektorning qanday burchak ostida joylashtirilishiga umuman bog‘liq bo‘lmagan. U kecha va kunduzga ham, Yer sharining turli tomonlariga ham bepisand edi. Xulosa qilindiki, Ulkan portlashning mikroto‘lqinli aks-sadosi, hozirda bizga ma’lum Butun Olamning istalgan nuqtasida mutlaqo bir xil va bir jinsli ekan.

Bunday bir jinslik, biz kutganimizdan ham yanada kattaroq jumboqlarni taqdim etadi. Jumoq relkitiv nurlanishning o‘zigagina taaluqli emas. Eng katta miqyoslarda olib qaralganda, Butun Olamning o‘zi ham bir jinslidek bo‘lib tuyuladi: unda galaktikalar bilan zich to‘lgan qism ham, yoki umuman hech qanday moddiyot mavjud bo‘lmagan mutlaq bo‘shliq qismlar ham yo‘q.

Matematik hisob-kitoblari ko‘rsatib turibdi: agar Ulkan Portlash, energiya va materiyaning turli tomonlarga tasodifiy yo‘nalishlarda tarqaydigan oddiy portlashlar singari kechganida, hozirda xilma-xilliklar (bir jinsli emaslik xossalari) ancha ko‘proq bo‘lishi kerak ekan. Boshqacha holatda, Ulkan Portlashning boshlang‘ich konfiguratsiyasi, bir jinslilikni bu darajada mukammal ta’minlaydigan bo‘lib chiqishi uchun faqat va faqat mo‘jiza kerak bo‘lar ekan. Nahotki bizlar yashayotgan Olam uchun bu borada shunchaki omad kelgan bo‘lsa?…