Таталцал – нууцлаг үзэгдэл

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 таталцлын 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 тайлбарлагддагүй  \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, галлактикууд оршин байгаа энэ хязгааргүй мэт орон зай, биес хоорондын таталцалын 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. 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 бөмбөгнөөс 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 9-р сарын 14-ны өдрийн 9 цаг 45 минутад энэ долгионыг АНУ-ын Луизана мужид байрладаг тусгай лабораторид бүртгэснээ 2016 оны 2-р сарын 11 өдөр дуулиан шуугиантайгаар зарлалаа.

Таталцлалын долгион 1,3 тэрбум гэрлийн жилийн тэртээх зайд  орших  хос хар нүх бие биедээ татагдан эргэлдэж, хурдлан худассаар 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 цэгийн \туршлаганд лазерийн туяа буцаж ойсон 2 толь\ хоорондох зай хэлбэлзэн өөрчлөгдсөнийг баттай 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. Таталцалын хүч бол байгаль дээр байгаа 4 төрлийн хүчний нэг юм. Таталцалын хүчээс гадна Цахилгаан соронзон хүч, Сул хүч, Цөмийн хүч гэж байна. Эдгээрээс сүүлийн гурав нь үндсэндээ нэг гарал үүсэлтэй болох нь орчин үеийн физикийн онолоор тогтоогдоод байна. Харамсалтай энэ том хүрээнд таталцалын хүч багтаж орж ирдэггүй. Уул нь энэ хүч хүн төрөлхтөнд хамгийн эхэлж  танигдсан,  бидний амьдралын алхам тутамд тааралдаж байдаг боловч өнөөг хүртэл оньсого  таавар хэвээр  байгаа нь гайхалтай. Таталцлын хүчний онол- Эйнштейны ХЕО-ын айхтар нэг адармаа нь физикийн бас нэгэн ноён оргил – Квантын механиктай холбогдож өгөхгүй байгаад оршино. Физикт өнгөрөгч  20-р зуунд ойролцоо цаг хугацаанд хоёр  гайхамшигтай онол буй болсон нь Эйнштейны ХЕО хийгээд Квантын механик хоёр юм. Квант механикийн онолоор физик хэмжигдэхүүн тасралттай 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, гамма квант байдаг бол  цөмийн хүчтэй харилцан үйлчлэлийг зөөгч нь глюон, сул харилцан үйлчлэлийг орны квант нь завсрын бозонууд байдаг. Тэгвэл таталцлын орон ямар бөөмөөс тогтсон байх ёстой вэ? Энэхүү бөөмийг гаргаж ирэхийн тулд Эйнштейны ХЕО-д квантлалыг оруулах ёстой болсон. Таталцлын орныг квантчилах нь асар их бэрхшээлтэй учирдаг. Энэ нь 20-р зууны физикийн 2 ноён оргил болох ХЕО, Квант механик хоёрын зааг ялгаанаас үүдэлтэй юм. Юу гэвэл, Квант механикт огторгуй, цаг хугацаа гаднаас өгөгдөх ба түүн дотор хөдөлж байгаа бөөмийг судалдаг.

Гэтэл ХЕО-д огторгуй-хугацаа тусдаа оршин байдаггүй, хөдлөгч масстайгаа барьцалдсан байна. Ингэснээр огторгуй, цаг хугацаа хоёр хувьсан өөрчлөгддөг динамик хэмжигдэхүүн мэт болчихно. Тэгэхээр  Эйнштейны ХЕО-д квант механикийн үзэл санааг оруулна гэдэг маань огторгуй цаг хугацааг квантчилна гэсэн үг. Цаг хугацаа, огторгуйг бид тасралтгүй үргэлжилсэн зүйл гэж сэтгэж ирсэн. Үүнийг тасралттай өөрөөр хэлбэл дискрет болгоно 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 Эйнштейны 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 утас гэж үзнэ. Энхүү утасны 2 үзүүр нь сул байж болно, эсвэл битүүрсэн байж болно. М-онолд Утасны хэлбэлзэл, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлээс өмнө дурьдсан 4 төрлийн хүч  бүгдийг гарган авч болно гэж үзэж байна. Учир нь зөвхөн утасны онол Эйнштейны 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.  Таталцлалын долгионыг бүртгэсэн дээрхи  нээлт нь цаашид гравитон өөрийг нь шууд бүртгэхэд чиглэсэн эрэл хайгуул хийх нь дамжиггүй юм. Таталцалын долгион нь бидний орон зайг дайрч өнгөрөхдөө манай дэлхийг өчүүхэн бага хэмжээгээр устай гүзээ шиг цэлцгэнүүлээд өнгөрсөн ажээ. Энэхүү өөрчлөлтөөс нэг бол гравитон төрөн гарсан эсвэл 10 хэмжээст огторгуйд утас хэлбэлзсэн байна. Физикийн шинжлэх ухааны өнөөгийн түвшнээс харахад өөр боломж харагдахгүй байгаа юм. М-онол А. Эйнштейны оруулж ирсэн 4 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 хэмжээст огторгуйд л амжилттай тодорхойлогдох нь нэгэнт илэрхий болжээ. Тэгэхлээр зах хязгааргүй энэ ертөнц, хүн төрөлхтөн бид олон хэмжээст огторгуйд оршин байгаа бус уу? гэдэг асуудал урган гарч байна.

Энэ бол маш буурь суурьтай, авч үзэх асуудал юм. Хэрэв ертөнц 10 буюу 26 хэмжээст байдаг юм бол бидэнд яагаад зөвхөн 4 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 ажиглагдаж байгаа хэсэг нь ердөө л 4 хэмжээст тусгал дээр нь оршин байна гэж үзэхэд хүргэж байна. Гурван хэмжээст огторгуйд 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 бөөмс оршин байна гэсэн үг. Энэ бол ажиглагдаж мэдрэгдэх ертөнц болой. Хүмүүс бидний зохион бүтээсэн багаж техник, атом, молекул, бүгд л ердийн бөөмөөс тогтох тул 4 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 гэж 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 ч 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 хачины 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 эсвэл хар нүх зэрэг объектууд 4 хэмжээст хуудаснаас цааш гарч огторгуйн бусад хэмжээс рүү гулсах явдал юм. Энэ тохиолдолд 4 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, хйи хоосон зөгнөл гэж үзэж ирсэн бол  Утасны онол хөгжиж  олон хэмжээст огторгуйг шаардах болсноор  боломжгүй гэж үзэж байсан эрдэмтдын тоо огцом буурсан байдаг. Гравитацын гайхамшигтай чанар үүнд орших ба таталцал байгаагүй бол Ертөнц 4 хэмжээст хуудсандаа мөнх орших байлаа хэмээн хэлэхэд хилсдэхгүй байхаа. 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 ертөнцийн зүй тогтлыг тайлахад ихээхэн амжилт олов. Эдгээртэй харьцуулахад гравитацын долгионыг өдөр тутмын амьдрал ахуйд ашиглахад ихээхэн хол байгаа гэж бодож сууна. Яагаад гэвэл таталцал 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 төрөлхтөний 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  таталцалын долгион нээгдсэнээр анхдагч үйл явцаар нь харах боломж бүрдлээ. Тэгэхлээр юуны өмнө танин мэдэхүйд ихээхэн дэвшил гарна. Өнөөгийн орчлон ертөнц одоогоос 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- Бурхныг таньж мэдэж байгаатай адил юм.

МУИС-ийн Докторант Норовын Тэгшбаяр

Монгол Улсын геологийн төв лабораторийн захирал

Эх сурвалж:  “Тойм” сэтгүүл, “Үндэсний шуудан” сонин