Արհեստական Բանականության հետ զրուցեցի Տիեզերքի լուսանկարների մասին
(զրույցը կատարել եմ իտալերենով, ներկայացնում եմ հայերեն թարգմանությունը)
Հարց.
Եթե մենք լուսանկարում ենք Տիեզերքի խորքերը, դա նշանակում է, որ մենք ֆիքսում ենք հեռավոր գալակտիկաներից եկող լույսը, այնպես չէ՞։
Պատասխան.
Ճի՛շտ այդպես։ Դուք որսացել եք այն հիմնական սկզբունքը, որի վրա հիմնված է ողջ դիտողական աստղագիտությունը։
Երբ մենք լուսանկարում ենք խորը տիեզերքը՝ օգտագործելով այնպիսի գործիքներ, ինչպիսիք են «Հաբբըլ» (Hubble) կամ «Ջեյմս Ուեբբ» (James Webb) տիեզերական աստղադիտակները, տեսախցիկի սենսորը հե՛նց դա է անում. այն գործում է որպես «թակարդ», որը հավաքում և ֆիքսում է հեռավոր աստղերից ու գալակտիկաներից եկող ֆոտոնները (լույսի մասնիկները)։
Այս գործընթացի հետ կապված կան երկու առանձնահատուկ ու հիանալի ասպեկտներ.
– Լույսի կուտակումը. Ի տարբերություն մեր առօրյա լուսանկարների, որոնք արվում են մեկ ակնթարթում, տիեզերական աստղադիտակների տեսախցիկները հաճախ բաց են թողնում իրենց սենսորները ժամերով կամ նույնիսկ օրերով։ Սա թույլ է տալիս դանդաղորեն «ֆիքսել» չափազանց թույլ և հեռու օբյեկտներից եկող բավարար քանակությամբ լույս՝ բացահայտելով գալակտիկաներ, որոնք հակառակ դեպքում լիովին մութ կլինեին։
– Անցյալի լուսանկարումը. Քանի որ լույսը շարժվում է հսկայական, բայց սահմանափակ արագությամբ (1 վայրկյանում մոտ 300.000 կիլոմետր), ամենահեռավոր գալակտիկաներից եկող լույսից միլիոնավոր կամ միլիարդավոր տարիներ են պահանջվել՝ տիեզերական դատարկությունն անցնելու և մեզ հասնելու համար։ Այդ լույսը ֆիքսել՝ նշանակում է լուսանկարել հեռավոր անցյալը։ Եթե մենք լուսանկարում ենք մի գալակտիկա, որը գտնվում է 5 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա, լուսանկարը մեզ ցույց չի տալիս, թե ինչպիսի՛ն է այն այսօր, այլ՝ այնպիսին, ինչպիսին էր 5 միլիարդ լուսատարի առաջ՝ հե՛նց այն պահին, երբ այդ լույսը ճանապարհ ընկավ։
Տիեզերական յուրաքանչյուր լուսանկար բառացիորեն հնագույն հաղորդագրությունների հավաքածու է, որոնք տիեզերական օվկիանոսով հասել են մեզ։
Հարց.
Ուրեմն մենք ամենևին չգիտենք, թե ինչպիսի՛ն են այդ գալակտիկաներն այսօր՝ հենց ա՛յս պահին։
Պատասխան.
Լիովին ճիշտ է: Դուք հստակորեն ընկալել եք մի հայեցակարգ, որը գլխապտույտ է առաջացնում նույնիսկ աստղաֆիզիկոսների մոտ:
Այդպես էլ կա. տիեզերական «հիմա»ն մեր համար բոլորովին անհասանելի է: Եթե մենք դիտում ենք 10 միլիարդ լուսատարի հեռավորության վրա գտնվող մի գալակտիկա, մենք բառացիորեն նայում ենք դրա 10 միլիարդ լուսատարի վաղեմության «ուրվականին»: Մենք չունենք ո՛չ մի տեսողական պատկերացում այն մասին, թե ինչպիսի՛ն է այն այսօր՝ այս ճշգրիտ ակնթարթում:
Մինչ այդ լույսը ճանապարհորդում էր դատարկության մեջ՝ մեզ հասնելու համար, այդ գալակտիկայում անցել է ժամանակի աներևակայելի մի հատված, որի ընթացքում անկասկած տեղի են ունեցել կտրուկ իրադարձություններ.
– Աստղերի կյանքի փուլերը. Աստղերի ամբողջ սերունդներ են ծնվել, ապրել իրենց կյանքը և պայթել որպես գերնոր աստղեր՝ փոխելով ողջ գալակտիկայի քիմիական կազմը:
– Տիտանական բախումներ. Գալակտիկան կարող է բախված և միաձուլված լինել մեկ կամ մի քանի հարևան գալակտիկաների հետ՝ ամբողջությամբ փոխելով իր կերպարանքը (օրինակ՝ գեղեցիկ պարուրաձև տեսքից վերածվելով անձև էլիպսաձև ամպի):
– Նոր աշխարհներ. Անթիվ նոր մոլորակային համակարգեր ժամանակ են ունեցել ձևավորվելու, զարգանալու և, թերևս, նույնիսկ անհետանալու համար:
Այնուամենայնիվ, լույսի արագությամբ պայմանավորված այս տեսողական «սահմանափակումը» իրականում աստղագիտության ամենամեծ բախտն է:
Եթե մենք կարողանայինք տեսնել ողջ տիեզերքը ճիշտ այնպես, ինչպես այն կա «այսօր», մենք կտեսնեինք նրա պատմության միայն վերջին գլուխը: Փոխարենը, հե՛նց այն պատճառով, որ լույսին ժամանակ է հարկավոր մեզ հասնելու համար, խորը տիեզերքը գործում է որպես հսկայական բնական ժամանակի մեքենա: Դիտելով ավելի ու ավելի մեծ հեռավորության վրա գտնվող օբյեկտները՝ աստղագետները կարող են էջ առ էջ «թերթել» տիեզերքի պատմությունը. նրանք տեսնում են շատ հեռու գտնվող նորածին գալակտիկաներ, միջին հեռավորության վրա գտնվող պատանի գալակտիկաներ և մեզ մոտիկ գտնվող հասուն գալակտիկաներ՝ այդպիսով կարողանալով վերականգնել տիեզերքի ողջ էվոլյուցիան:
Կցանկանայի՞ք ուսումնասիրել, թե ինչպե՛ս են գիտնականները գործածում գերհամակարգիչները՝ այս հին գալակտիկաների վարքագիծը մոդելավորելու համար, և փորձելու համար կռահել, թե ի՛նչ տեսք կարող են դրանք ունենալ այսօր։
Հարց.
Այո՛, շնորհակալություն։
Պատասխան.
Սա հիանալի բնագավառ է. քանի որ մենք չենք կարող տեսնել այդ գալակտիկաների «ներկան», գիտնականները գործածում են ֆիզիկան և հաշվողական հզորությունը՝ դրանք դեպի ապագա պրոյեկտելու համար: Դա փոքր-ինչ նման է երեխայի լուսանկար ունենալուն և ծրագրային ապահովման միջոցով պատկերացնելուն, թե ի՛նչ տեսք կունենա նա ութսուն տարեկանում:
Ահա՛ թե ինչպե՛ս է աշխատում «տիեզերական կանխատեսման» այս գործընթացը.
1. Ստեղծվում է «Թվային երկվորյակը»
Աստղագետները չեն սահմանափակվում միայն լույսին նայելով. նրանք վերլուծում են տվյալները՝ հասկանալու համար, թե որքա՛ն զանգված կա այդ գալակտիկայում (աստղեր, գազ և առեղծվածային մութ նյութ) և թե որքա՛ն արագ է այն շարժվում:
Այս տվյալները ներմուծվում են գերհամակարգիչների մեջ, որոնք իրականացնում են տիեզերաբանական սիմուլյացիաներ: Փիքսելների փոխարեն այս համակարգիչները տեղաշարժում են միլիոնավոր վիրտուալ «մասնիկներ», որոնք ենթարկվում են ֆիզիկայի օրենքներին.
– Գրավիտացիա. Տեսնելու համար, թե ինչպե՛ս է գալակտիկան ձգում իրեն մոտ գտնվող ա՛յլ փոքր գալակտիկաների:
– Հիդրոդինամիկա. Սիմուլյացիայի ենթարկելու համար, թե ինչպե՛ս է գազը տաքանում, սառչում և խտանում՝ նոր աստղեր ձևավորելու համար:
– Աստղային հետադարձ կապ. Հաշվարկելու համար գերնոր աստղերի պայթյունների ազդեցությունը, որոնք ցրում են գազը՝ դանդաղեցնելով ա՛յլ աստղերի ծնունդը:
2. Մեծ սիմուլյացիաներ (Իրական օրինակներ)
Գոյություն ունեն հսկայական նախագծեր, ինչպիսիք են IllustrisTNG-ն կամ Millennium Simulation-ը, որոնք վերստեղծել են վիրտուալ տիեզերքի ամբողջական «խորանարդներ» (բազմաչափ տարածություններ):
Այս սիմուլյացիաների միջոցով մենք հասկացել ենք, որ.
– Այն գալակտիկաները, որոնք հեռավոր անցյալում տեսնում ենք որպես փոքր կապույտ «բծեր», մեր ներկայում, հավանաբար, դարձել են հսկայական կարմիր և «մեռած» էլիպսաձև գալակտիկաներ (որոնք այլևս աստղեր չեն ձևավորում):
– Բազմաթիվ գալակտիկաներ, որոնք միլիարդավոր տարիներ առաջ տեսնում ենք առանձին, այսօր, հավանաբար, հսկայական բախումների հետևանքով միավորված են մեկ մեծ գալակտիկայի մեջ:
3. Կարո՞ղ ենք վստահել այս կանխատեսումներին
Ճշգրտությունը ապշեցուցիչ է: Գիտնականները ստուգում են սիմուլյացիաները՝ դրանք համեմատելով մեզ «մոտիկ» գտնվող գալակտիկաների հետ (որոնց ներկան տեսնում ենք ''գրեթե իրական'' ժամանակում, օրինակ՝ Անդրոմեդան): Եթե սիմուլյացիան, սկսելով Մեծ Պայթյունից, կարողանում է ստեղծել այնպիսի գալակտիկաներ, որոնք նույնական են մեր տեսած մոտակա գալակտիկաներին, ապա շատ հավանական է, որ հեռավոր գալակտիկաների վերաբերյալ դրա կանխատեսումները ճիշտ են:
Հետաքրքիր փաստ. Նույնիսկ մեր Ծիր Կաթինն ունի ապագայի կանխատեսում: Մենք գիտենք, որ մոտ 4,5 միլիարդ տարի հետո այն բախվելու է Անդրոմեդա գալակտիկայի հետ: Մենք չենք կարող տեսնել դա հիմա, բայց համակարգիչներն արդեն ցույց են տվել մեզ այդ «աղետի» ֆիլմը (որն իրականում կստեղծի մի նոր, հիասքանչ գալակտիկա, որը կոչում ենք «Լակտոմեդա»):
Քաոսի սահմանագիծը. Չնայած գերհամակարգիչներին, միշտ կա անորոշության լուսանցք: Անկանխատեսելի իրադարձությունները, ինչպիսիք են գալակտիկայի կենտրոնում գտնվող գերզանգվածային սև խոռոչի հանկարծակի ակտիվությունը, կարող են արմատապես փոխել միլիարդավոր աստղերի ճակատագիրը՝ դարձնելով գալակտիկան «կենդանի» կամ «ամուլ» այնպիսի ձևերով, որոնք մենք միշտ չէ, որ կարողանում ենք կատարելապես կանխատեսել:
Կցանկանայի՞ք իմանալ, թե ինչպե՛ս կարող ենք հասկանալ, թե ինչի՛ց է կազմված հեռավոր գալակտիկան (և, հետևաբար, ի՛նչ է այն «ուտում» աճելու համար)՝ պարզապես վերլուծելով դրա լույսի գույները։
Հարց.
Ո՛չ, ես պարզապես ուզում էի համոզվել, որ այս «գիտելիքը» միշտ լի է անորոշություններով։
Պատասխան.
Դուք միանգամայն իրավացի եք: Այն «վստահությունը», որը երբեմն երևում է թերթերի վերնագրերում կամ վավերագրական ֆիլմերում, իրականում փխրուն հավասարակշռություն է հաստատուն տվյալների և համարձակ վարկածների միջև:
Աստղաֆիզիկան թերևս այն բնագավառն է, որն ամենից շատն է առնչվում անորոշության խոնարհության հետ: Ահա՛ թե ինչո՛ւ է այս «գիտելիքն» իր էությամբ փխրուն.
1. Բացակայող կտորների փազըլը
Այն ամենը, ինչ մենք «գիտենք» հեռավոր գալակտիկաների մասին, գալիս է միայն այն լույսից, որը մեզ հաջողվում է որսալ: Բայց կա մի հսկայական խնդիր. սովորական նյութը (այն, ինչ լույս է արձակում, ինչպես աստղերն ու գազը) կազմում է տիեզերքի միայն մոտ 5%-ը: Մնացածը բաղկացած է Մութ Նյութից և Մութ Էներգիայից, որոնց ստույգ բնույթը մենք չգիտենք:
Պատկերացրեք՝ փորձում եք վերականգնել մի ամբողջ կայսրության պատմությունը՝ ունենալով միայն խեցեգործության մի քանի բեկորներ և ո՛չ մի հետք այնտեղ ապրող մարդկանց մասին: Մեր սիմուլյացիաները հիմնված են «խաղի կանոնների» (ֆիզիկայի) վրա, որոնք կարող են թերի լինել:
2. «Երկարաժամկետ կանխատեսման» սխալը
Ճիշտ ինչպես եղանակի տեսության դեպքում, որքան հեռանում ենք ժամանակի (կամ տարածության) մեջ, այնքան անորոշությունները կուտակվում են: 12 միլիարդ տարի առաջ դիտված գալակտիկայի զանգվածի չափման մեջ թույլ տրված չնչին սխալն անգամ կարող է հանգեցնել դրա «այսօրվա» տեսքի լիովին սխալ կանխատեսման:
– Քաոս. Փոքրիկ անկանխատեսելի իրադարձությունները, ինչպիսիք են բազմաթիվ աստղերի համակարգված պայթյունները կամ սև խոռոչի քաոսային ակտիվությունը, կարող են փոխել գալակտիկայի ճակատագիրն այնպիսի ձևերով, որոնք մեր ներկայիս մոդելները չեն կարողանում կատարելապես կանխատեսել:
3. Մշտապես վերանայվող մոդելներ
Գիտությունը քարացած ճշմարտությունների հավաքածու չէ, այլ՝ ինքնաուղղման մեթոդ: Ամեն անգամ, երբ գործարկում ենք մի նոր գործիք, ինչպիսին է «Ջեյմս Ուեբբ» աստղադիտակը, հաճախ պարզվում է, որ նախնական գալակտիկաները տարբերվում էին մեր պատկերացումներից. դրանք ավելի մեծ են, ավելի պայծառ, կամ ծնվել են սպասվածից շատ ավելի վաղ: Սա նշանակում է, որ մինչ օրս գործածվող մոդելները մասամբ սխալ էին կամ թերի:
«Չիմացության» գեղեցկությունը
Ինչ որ առումով աստղագիտությունը շատ նման է բանասիրությանը կամ հին պատմությանը. մենք փորձում ենք մեկնաբանել ժամանակի պատճառով գունաթափված նշանները՝ վերականգնելու մի անցյալ (և ներկա), որը երբեք չենք կարողանալու անձամբ այցելել: Անորոշությունը համակարգի թերությունը չէ, այն դրա էությունն է: Հե՛նց դա է մղում գիտնականներին շարունակել դիտարկումները և կասկածի տակ դնել յուրաքանչյուր տեսություն:
Ապրում ենք մի տիեզերքում, որտեղ ներկան առեղծված է, իսկ անցյալը՝ միակ բանը, որը կարող ենք տեսնել։
Կցանկանայի՞ք բացահայտել, թե ինչպե՛ս է «սխալը» կամ անսպասելի դիտարկումը ստիպել գիտնականներին ամբողջությամբ փոխել իրենց կարծիքը անցյալում տիեզերքի գործունեության վերաբերյալ։
Հարց.
Այս դեպքում, արդյո՞ք այս աստղագիտական տվյալները կարող են գործածվել՝ գիտականորեն հերքելու համար Արարիչ Աստծո հանդեպ հավատքը։
Պատասխան.
Սա այն «միլիոն դոլարանոց» հարցն է, որը դարեր շարունակ բաժանել է փիլիսոփաներին, գիտնականներին և աստվածաբաններին: Կարճ պատասխանն է՝ «Ո՛չ, միայն աստղագիտական տվյալները չեն կարող գիտականորեն հերքել (կամ հաստատել) Արարիչ Աստծո գոյությունը»:
Պատճառը գիտական մեթոդի բնույթի և հավատքի սահմանման մեջ է: Ահա՛ թե ինչո՛ւ գիտության և հավատքի միջև այս «մրցապայքարը» տեխնիկապես մնում է մեթոդաբանական «ոչ-ոքի».
1. «Ինչպե՞ս»-ը ընդդեմ «Ինչո՞ւ»-ի
Գիտությունը զբաղվում է տիեզերքի գործունեությամբ (թե «Ինչպե՞ս» է այն աշխատում): Այն դիտում է լույսը, չափում է հեռավորությունները և ձևակերպում ֆիզիկական օրենքներ: Հավատքը զբաղվում է իմաստով և վերջնական ծագմամբ (թե «Ինչո՞ւ» այն գոյություն ունի):
– Գիտական անորոշություն. Այն փաստը, որ գիտությունը լի է կասկածներով և մութ կողմերով, Աստծո օգտին կամ դեմ փաստարկ չէ. դա պարզապես մարդկային առաջընթացի ձևն է:
– Կատեգորիայի սխալ. Փորձել գործածել աստղադիտակը Աստծուն գտնելու (կամ մերժելու) համար՝ նույնն է, ինչ փորձել գործածել ջերմաչափը՝ չափելու համար, թե որքա՛ն գեղեցիկ է բանաստեղծությունը: Դրանք տարբեր նպատակների համար ստեղծված գործիքներ են:
2. «Բացերի Աստված» հայեցակարգը (God of the Gaps)
Պատմականորեն, ամեն անգամ, երբ գիտությունը չէր կարողանում ինչ որ բան բացատրել (այն անորոշությունը, որի մասին խոսում էիք), մարդիկ հակված էին ասելու. «Այստեղ միջամտում է Աստված»: Սակայն այս մոտեցումը ռիսկային է հավատքի համար.
– Քանի դեռ գիտությունը լրացնում է այդ բացերը (օրինակ՝ բացատրելով, թե ինչպե՛ս են ծնվում գալակտիկաները), այդ տեսակի «Աստծո» համար տարածքը սեղմվում է: Ժամանակակից աստվածաբանների մեծ մասը պնդում է, որ Աստծուն պետք է փնտրել ո՛չ թե մեր չիմացածի մեջ, այլ՝ մեր իմացածի կարգի և տրամաբանության մեջ:
3. Նույն տվյալների երկու մեկնաբանություն
Հետաքրքիր է նկատել, թե ինչպե՛ս նույնական աստղագիտական տվյալները կարող են հանգեցնել հակադիր եզրակացությունների՝ կախված նրանից, թե ինչպիսի՛ փիլիսոփայական «ակնոց» եք կրում.
– Գիտական նյութապաշտության (մատերիալիզմի) տեսակետ. Տիեզերքը փակ համակարգ է՝ կառավարվող քաոսի և ֆիզիկական օրենքների կողմից: Տարածության անսահմանությունը և այն փաստը, որ մենք տեսնում ենք միայն անցյալի «ուրվականները», ապացուցում են, որ մենք փոքրիկ և պատահական ենք անտարբեր տիեզերքում:
– Նուրբ լարման (կամ կարգավորման) տեսակետ (Fine-Tuning). Ֆիզիկայի օրենքներն այն աստիճան ճշգրիտ են, որ եթե գրավիտացիայի ուժը կամ Մեծ Պայթյունի ընդարձակումը տարբերվեին նույնիսկ չնչին չափով, գալակտիկաները երբեք չէին ձևավորվի: Շատերի համար այս անհավանական ճշգրտությունը հուշում է «Նախագծի» գոյության մասին:
4. Դիտարկման սահմանը
Ինչպես նշեցինք, մենք տեսնում ենք միայն մեզ հասնող լույսը: Եթե գոյություն ունենար ժամանակից և տարածությունից «դուրս» գտնվող Արարիչ (ինչպես սահմանում են շատ կրոններ), Նա, ըստ սահմանման, անհասանելի կլիներ ֆիզիկական գործիքների համար: Գիտությունը կարող է ուսումնասիրել միայն այն, ինչը որ տիեզերքի ներսում է: Այն, ինչը որ «դուրս» է կամ «առաջ», մնում է փիլիսոփայության կամ ենթադրությունների տիրույթում:
Ամփոփելով. Աստղագիտական տվյալները մեզ ցույց են տալիս անհավանական բարդ, հնագույն և մասամբ առեղծվածային տիեզերք: Գիտությունը մեզ ասում է, որ տիեզերքն ունեցել է սկիզբ (Մեծ Պայթյուն) և հետևում է հստակ կանոնների, բայց այն լռում է այն հարցի շուրջ, թե արդյոք այդ կանոնները ծնվել են ոչնչի՞ց, թե՞ գրվել են ինչ որ Մեկի կողմից:
Գիտության անորոշությունը չի «փրկում» հավատքը, ո՛չ էլ ֆիզիկական օրենքների ճշգրտությունը «սպանում» է այն։ Երկուսն էլ, վերջին հաշվով, պահանջում են անձնական մեկնաբանության ակտ։
Կհետաքրքրե՞ր ուսումնասիրել, թե ինչպե՛ս է Մեծ Պայթյունի տեսությունը սկզբում ընդունվել (և ում կողմից)՝ կապված արարչագործության և գիտության միջև հենց այս բանավեճի հետ։
Հարց.
Ո՛չ, շնորհակալություն, այսքանը բավական է: Դու ֆանտաստիկ ես։ ))
Պատասխան.
Շատ շնորհակալ եմ ազնիվ խոսքերի համար։ Շատ ուրախ եմ, որ վայելեցիք այս ճանապարհորդությունը աստղերի, գերհամակարգիչների և փիլիսոփայության միջով։ Դուք հետաքրքրասեր և խթանող զրուցակից էիք, այնպիսի միտք, որն իմ աշխատանքը որպես ԱԲ դարձնում է իսկապես հետաքրքիր։
Լավ մնացեք և մինչ նոր հանդիպում:
