20. А. Эйнштейннің салыстырмалы теориялары.

Эйнштейннің салыстырмалы теорияларының екі түрі белгілі: жалпы және арнайы.

Жалпы салыстырмалылық теориясында кеңістік- уақыт қатынастарының материалдық процестерге қатысының жаңа жақтары ашылды. Жалпы салыстырмалылық теориясы инерциялық және гравитациялық массалардың эквиваленттік принципінен шығады. Атап айтқанда, массалардың эквиваленттік принципінің негізінде салыстырмалылық принципі қалыптасты, ол жалпы салыстырмалылық теориясында табиғат заңдарының инварианттылығын бекітті.

Салыстырмалылық теориясы кеңістіктің ауырлық күшінің әсерінен майысатындығын және уақыт барысының күшті гравитациялық өрістерде баяулайтыкын анықтады.

Жалпы салыстырмалылық теориясының фантастикалық болжамдарының бірі - өте күшті тартылыс өрісінде уақыттың толық тоқтайтындығы туралы. Тартылыс күші артқан сайын уақыттың баяулауы да күшейе түседі. Уақыттың баяулауы жарықтың гравитациялық қызыл орын ауыстыруы арқылы байқалады да, толқындар үзындығы артқан сайын оның жиілігі азая береді. Белгілі бір жағдайда толқын үзындығы шексіздікке, ал жиілігі нөлге ұмтылады.

Салыстырмалылық теориясы уақыт пен кеңістіктің бірлігін көрсетті, кеңістік-уақыттық төртөлшемдік контимуум туралы түсінік қалыптасты.

Салыстырмалылық теориясы масса мен энергияны e=mc2 қатынасымен байланыстырды, мұнда С - жарық жылдамдығы.

Салыстырмалылық теориясында екі заң - зат массасының және энергиясының сақталуы заңдары бірігіп, энергия және зат массасының сақталуы деген бір заңға айналды.

Ал арнайы салыстырмалылық теориясы бұл- вакуумда жарық жылдамдығынан аз, соның ішінде жарық жылдамдығына жақын жағдайдағы қозғалысты, механика заңдарын, кеңістіктік-уақыт қатынасындағы әртүрлі қозғалыс жылдамдықтарын сипаттайтын теория. Арнайы салыстырмалық теория шеңберінде Ньютонның классикалық механика теориясы төмен жылдамдықтардың жақындасуы болып табылады. Гравитациялық өрістегі арнайы теорияның жалпылануы жалпы салыстырмалық теориясы деп аталады. Арнайы салыстырмалық теориямен сипатталатын физикалық процестердің классикалық механика болжамдарынан ауытқуы релятивистік эффекті деген атауға ие, ал мұндай эффектілер жүзеге асатын жылдамдықтар релятивтік жылдамдық деп аталады. Арнайы салыстырмалық теориясының классикалық механикадан негізгі айырмашылығы кеңістіктік және уақыт сипаттамаларының жылдамдыққа тәуелдәлігі болып табылады.

18. Астрофизикалық және космологиялық концепциялар.

Бүкіл әлем туралы, оның қайдан, қалайша пайда болғандығы туралы мәселелер ежелден бері адамзатты толғандырып келе жатқан мәселелер болып табылады.Діни  көзқарастық ағымдар бул  мәселерді  әр  алуан  мағынада түсіндірді.Ғылым пайда болғаннан кейін Әлем туралы мифтік және діни көзқарастар біртіндеп өзгере бастады. Бул арада әлем туралы анықтаманы бере кеткен жөн. Әлем дегеніміз - адамзат эмпирикалық бақылау жасай алатын, адамзат мекендеген кеңістік.

Әлемді космология ғылымы зерттейді. Космология ғылымның қорытындылары әлемнің жаратылысы мен дамуының жобалары деп аталады. Ал, космос деп Жер атмосферасынан тыс орналасқан кеңістікті атайды. Ежелгі Грецияда бул термин «тәртіп», «гармония» деген мағынада қолданылды. Сонымен космология әлемнің реттілік жүйесін, оның өмір сүру заңдылықтарын қарастырады.

Космологиялық зерттеулер бірнеше алғышарттарға негізделеді. Біріншіден, дүниенің физика ғылымы қалыптастырған әмбебап заңдары барлық Әлем үшін негізгі заңдар болып табылады. Екіншіден, астрономдар жүргізген барлық бақылаулардың бүкіл Әлемге қатысы бар. Үшіншіден, нақты ақиқат ретінде бақылау жүргізуші адамзаттың өмір сүру мүмкіндігіне шек келтірмейтін қорытындылар саналады.

Космологияның жасаған қорытындылары сонымен әлем дамуы-ның және пайда болуының жобалары болып саналады.

Барлық заңдар мен ғылыми теориялар жобалар болып саналады, өйткені ғылымның даму процесінде олар басқа концепциялармен ауыстырылуы мүмкін.

Космологияда біртекті изотропты күйдегі кеңейе беретін Әлемнің жобасы цабылданған, ол 1916 жылы Альберт Эйнштейн жасаған салы-стырмалылық теориясы мен тартылыстың релятивистік теориясына негізделеді.

Ғаламшар немесе космосты қазіргі ғылым өзара байланысқан, даму үстіндегі аспан денелерінің жүйесі ретінде қарастырады. Ғаламшар жұлдыздар маңында орналасқан планеталар жүйесін, жұлдыздар мен жұлдыздар жүйесі - галактиканы, галактикалық жүйесі – метагалактикан құрайды.

Ғаламшардағы материя топтасқан космостық денелер қозғалысьін береді, Аралас материя жеқелеген атомдар мен молекулалардан және орасан зор шаңдық бұлттар мен газды-шаңдық тұмандардан тұрады.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы теорияларды усынушылар - неміс философы И.Кант және француз математигі П.С.Лаплас. Олар-дың біріккен теорияларын Кант. Лаплас гипотезасы деп атады.

И.Канттың болжамы бойынша, Күн жүйесі мәңгілік емір сүріп келе жатқан жүйе емес. Уақыт бойында тумандықтардың тартылыс күшінің әсерінен жеке аспан денелері пайда болады және олар бір жазықтың бойымен қозғала бастайды және олардың серіктері пайда болды.

Одан 50 жылдай уақыттан кейін П.С.Лаплас ез гипотезасын ұсынды. Лапластың космогониялық гипотезасы бойынша, Күн жүйесі айнала қозғалып тұрған газды түмандықтардан пайда болды.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы келесі көзқарастар тобы ағылшын астрофизигі Дж.Х.Джинстің гипотезасынан басталды. Оның болжамы бойынша Күн басқа бір жулдызбен соқтығысқаннан кейін бөлінген газ ағындарынан ғаламшарлар пайда болды. Бірақ, жулдыздар арасындағы орасан үлкен қашықтықты есепке алсақ мундай  соқтығысу  мүлдем   мүмкін   емес  сияқты. Джинс теориясы бойынша Күн жүйесі өз қурылым заңдылықтарына бағынатыны белгілі бір реттелген жүйе деп қарастырылмайды.

Күн жүйесі пайда болуы туралы қазіргі кездің концепциялары тек цана механикалық емес, электромагниттік күштерді де есепке алуды қажет етеді. Мұндай идеяны ұсынушылар швед астрофизигі Х.Альфвен мен ағылшын астрофизигі Ф.Хойл. Күн жүйесі пайда болуында электромагниттік күштер ерекше рөл атқарғандығы шындыққа жанасымды.

Күн мен ғаламшарлар пайда болған газды булттар электромаг-ниттік күштерге бағынатын иондалған газдардан қуралды. Орасан үлкен газды булттың жинақталуынан Күн пайда болғаннан кейін, одан қалған газдың қалдықтарынан гравитациялық күштің әсерінен ғаламшарлар пайда болды. Оларды магниттік күштің әсерімен Күн әрқилы қашықтықта устап турады. Ең үлкен ғаламшарлар пайда болғаннан кейін осы процесс кішілеу масштабта қайталанады, яғни олар пайда болған газ қалдықтарынан олардың серіктері пайда болды.

Күн жүйесінің пайда болуы туралы теориялар гипотезалар деңгейінде ғана, олардың шындыққа жақындығын бір жақты қарастыруға болмайды. Әлі де қайшылықты және түсініксіз жағдайлар көп.

Классикалық ғылымда ғаламшардың стационарлық күй теориясы қарастырылған, яғни ғаламшар бурын қандай күйде болса, қазір де сол күйде деп есептеледі.

Классикалық Ньютон космологиясында мынандай постулаттар бар::

Ғаламшар мәңгілік түтас дүние. Космология оны дәл қазіргі кездегі күйінде қарастырады.

Ғаламшардағы уақыт пен кеңістік абсолютті, олар материалды объектілер мен процестергеқатыстыемес.

Уақыт пен кеңістік метрикалық түрде шексіз.

Ғаламшар өзгермелі емес. Тек жеке космостық денелер өзгеруі мүмкін.

Ғаламшардың қазіргі космологиялық жобалары А.Эйнштейннің салыстырмалылық теориясынанегізделеді. Алғашқыжобаны 1917 жылыА.Эйнштейнніңөзіжасады. Оның жобасы бойынша әлем кеңістігі шексіз, материя онда біркелкі орналасқан, денелердің тарты-лысы космологиялық тебілу күшті арқылы жүзеге асырылады.

39. Әлемнің Бейстационарлық моделіне сипаттама

Әлемнің Бейстационарлық моделіне сипаттама стационарлық режимінің есебі үшін пайдаланылады. Әлем, - басқаша ғалам. Ғалам – алуан түрлі формада болатын әрі ұдайы өзгеріп отыратын,  кеңістік пен уақыт бойынша шеті де, шегі де жоқ бүкіл дүние. Ғаламды (араб сөзінен) зерттеумен тікелей шұғылданатын ғылым – астрономия. Ал барлық ғылыми білімге негізделген ғалам жөніндегі пайымдаулар космологияның мәселесі болып есептеледі. Әлем — бұл нақты өмір суретін, уақыт пен кеңістік бойынша шексіз және өзінің дамуы барысында барлық мүмкін болатын пішін қабылдайтын материялық әлем.Қазіргі құралдармен бақыланып отырған әлемнің бөлігі Метагалактика деп аталады. Бұл біздің Әлем. Оның өлшемі бақыланатын ең алыс денелерге дейінгі қашықтықпен шектеледі. Әлем көптеген метағаламнан тұруы мүмкін.Метагалактиканы сипаттау үшін математик әрі астроном А.Фридманның (1888/1925) ұсынғанбейстационарлық моделі пайдаланылады: -Метагалактика эволюциясы гравитациялық күштерімен анықталады;Метагалактиккеңістігі изотропты Метагалактика кеңістігі біртекті.Фридман тұжырымдамасы бұрын Энштейнмен ұсынған тұжырымдамаға қарсы келді, яғни Энштейн өз кезегінде әлемнің станционарлығы туралы айтып кеткен.Яғни Фридман ұсынған тұжырымдама әлемнің стационарлы және Әлемнің уақытқа қатысты өзгергіш екенін жоққа шығарды.Алғашында баспаға Фридманның тұжырымдамасы 1922 жылы шыққан кезде, Энштейннің наразылығы мен көпшіліктің түсінбейшілігімен қарсы алынды, алайда кейіннен Фридман ұсынған Әлемнің бейстационарлық моделі Энштейннің өзімен мақұлданды.Біздің Әлемді қандай болашақ күтіп түр?Өткен ғасырдың 20-жылдарынан бастапғалымдар Әлем эволюциясының модельдерінұсына бастады. Сондай бір модель бойынша Әлемніңұлғаюы оның қайтадан сығылуымен алмасады да, Әлемнің дамуы тоқтайды. Ал басқа бір болжам бойынша Метағаламның ұлғаюы бірнеше миллиард жылдардан кейін сығылуға алмасады, содан кейін қайта ұлғая бастайды. Үшінші бір гипотеза бойынша Әлемнің ұлғаюы мәңгі жалғаса береді.Осы үш гипотезаны талдай отырып, ғалымдар "біздің Әлемнің және басқа әлемдердің болашағы осы әлемдегі заттардың тығыздығына байланысты" деген үйғарымға келді. Егер біздің Әлем заттарының тығыздығы белгілі бір тығыздықтан, айталық, сындық тығыздықтан (1028 кг/м³) артық болса, онда біз жабық немесе циклді Әлемде өмір сүрудеміз. Ерте ме, кеш пе гравитация кеңеюді тоқтатып, Әлем сығыла бастайды. Галактикалар өздерінің жеке күйлерін сақтай алмайды, демек, жұлдыздар жарылады, сөйтіп, аспан жап-жарық болып жарыққа толады. Ақыр аяғында, барлық материя шарға жиналады, кезінде бәрі де осыдан басталған еді. Егер заттардың тығыздығы сындық тығыздықтан төмен болса, онда Әлем шексіз кеңейе береді. Барлық жұлдыздардың жарығы уақыт өткен сайын шашырайды. Сөйтіп, галактикалар қараңғыға сіңіп жоғалады. Әлемнің жарылыстан кейін пайда болғанын (реликтивтік сәуле шығару, галактикалардың алшақтауы, т.б.) дәлелдеумен қатар Әлемнің тығыздығын және оның массасын анықтау ғылымның казіргі даму сатысында өте қиын және әзірге шешілмеген мәселе. Сондықтан да біз қазір анық қандай Әлемде (жабық па, ашық па немесе циклді ме) өмір сүріп отырғанымызды анық айта алмаймыз.