2020/05/20

311. Хуурмаг цаг хугацаан дахь орчлон ертөнцийн түүх

Их Тэсрэлт болсон онцгой цэгийг халхалж байсан хэн ч ойртож зүрхлээгүй Планкийн цаг хугацааны хязгаарыг Стивен Хокинг бүрэн саажсан байх тэр үедээ математикийн уран нарийн арга хэрэглэн давж эрдэм чадлаа нэгэнтээ гайхуулжээ.


Фейнман нь эгэл бөөмсийн орон-цагаар дамжин өнгөрөх бүх замыг тооцсоноор квант механикийн магадлалтай ижил дүнг гаргах боломжтойг харуулсан байдаг. Квант механикийн уламжлалт бус энэ аргыг Стивен Хокинг ашиглан орчлон ертөнцийн түүхийг тооцоолон гаргажээ. Орчлон ертөнцийн бүх түүхийг нэмнэ гээд бодохоор түүний сэтгэлгээний цараа хир өргөн байсныг харуулдаг.


Гэхдээ эгэл бөөмсийн түүхийг тэрээр одоо цагт бус хуурмаг цаг хугацаанд нэмэх ёстой гэснээрээ тэрээр асуудлыг нэлээд хялбаршуулжээ. Өөрөөр бодит цаг хугацааны түүхийн нийлбэрийг хуурмаг цаг хугацаанд авч үзсэнээр ижил үр дүнд хүрнэ хэмээн үзсэн байна.


Хуурмаг цаг хугацаа нь ойлгоход нэлээд төвөгтэй ойлголт. Зарим үүнийг математикийн заль мэх гэж үздэг бол зарим хуурмаг цаг хугацаа бодит ертөнцтэй хэрхэн холбогдох вэ хэмээн асуудаг. Эдгээр хүмүүс дэлхий зүгээр нэг бөөрөнхий нарыг тойрон эргэж байдаг гэдгээс түүх хир зэрэг урагшилсан бэ гэдгийг анзаардаггүй, яг л Галилей, Коперникийн үед амьдарч буй шигээр сэтгэдэг.


Орчлон ертөнц цорын ганц түүхтэй хэмээх үзэл аль хэдийн квант механик нээгдэх үед үгүй болж Орчлон ертөнц боломжит бүх түүхтэй хэмээн үзэх хэрэгтэй болсныг харуулдаг. Олон хүмүүс цаг хугацааг өнгөрсөн, одоо, ирээдүй гэсэн нэгэн шулууны дагуу үргэлжилдэг хэмээн ойлгодог. Гэвч бүх зүйл заавал энэ шулууны дагуу байх албагүй, дээшээ доошоо хазайсан түүхүүд байдаг. Эдгээрийг л хуурмаг цаг хугацаа хэмээн ойлгоно.


Зүгээр л хуурмаг цаг хугацаа нь бодит цаг хугацаатай тэгш өнцөг үүсгэн байрладаг цаг хугацааны чиглэл юм. Гэхдээ хуурмаг цаг хугацааны чиглэл нь хязгааргүй биш өөрийгөө бүсэлсэн шинжтэй буюу яг л дэлхийн гадарга мэт эхлэл ба төгсгөл гэхээр цэггүй байна.


1983 онд Хокинг Жим Хартл-тэй хамтран бодит цаг хугацаанд Ертөнцийн түүхийг авахгүйгээр дэлхийн гадаргатай төсөөтэй бүслэгдсэн хуурмаг цаг хугацаанд Ертөнцийн түүхүүдийг нэмэхийг санал болгожээ. Эдгээр түүх нь ямар ч онцгой цэггүй, эхлэл төгсгөл байхгүй учраас тэнд байгаа бүх зүйлс физикийн хуулиар бүрэн тайлагдана. Энэ нь хуурмаг цаг хугацаанд явагдаж буй бүх зүйлийг тайлбарлаж болно гэсэн үг. Ингэвэл ертөнцийн түүхэнд тайлбарлагдахгүй нууц хэсэг байхгүй байхнээ.


Энд нэг зүйлийг анхаарвал Стивен Хокинг энэхүү ажлаараа 1960 онд Рожер Пенроузтой баталсан Их тэсрэлтийн алдарт сингуляр онолынхоо яг эсрэг чигт явсан байгаа юм. Их тэсрэлт болсон цэг нь сингуляр (физикийн хууль огт биелдэггүй онцгой цэг) байсан гэж баталсан мөртлөө энэ удаад Ертөнцийн түүхэнд сингуляр цэг огт байгаагүй хэмээн явжээ.


Ердөө 14 жилийн дараа өөрийн нээсэн онолын эсрэг, бүр өөрийн онолтой зөрчилдсөн онолын эсрэг судалгааг хийжээ. Их Тэсрэлтийн онцгой цэг байсан хэмээн нотолсон их онолч хэдхэн жилийн дараа ямар ч онцгой цэг байгаагүй хэмээн ярих юм гэж хэн ингэхэд саналаа даа.


Гэхдээ Хокинг нэгэнтээ орчлон ертөнц хумигдах үед цаг хугацаа ухрах болно гэсэн онол гаргаж түүнээсээ ухарч байсныг санах хэрэгтэй. Орчлон ертөнцийн түүхийг дэлхийн бөмбөрцөгтэй дүйцүүлбэл сингуляр бус эхлэх цэгийг (Их Тэсрэлт) хойд тулд таарсан гэж үзвэл экваторын бүсэд тэлэлт оргилдоо хүрч улмаар хумигдан өмнөд туйлд нэгдэж нэг цэгт төгсөнө. Эхлэл ба төгсгөлийн цэгт Евклидийн дөрвөн хэмжээст орон зай хумигдаж тэг болох хэдий ч эдгээр үйл явц нь төсөөлж буй хуурмаг цаг хугацаанд явагдах тул эхлэл ба төгсгөлд байгалийн хууль үйлчлэхгүй сингуляр цэг байхгүй.


Орчлон ертөнцийг дэлхийн бөмбөрцөгтэй дүйцүүлбэл тэлэлт, хумигдалт нь тэгш хэмтэй мэт эрхгүй санагдана. Тэгвэл термодинамикийн цагийн зүү хумигдаж эхлэхэд чиглэлээ өөрчлөх эсэх нь эрхгүй нэгийг бодогдуулна. Нэгэнтээ Хокинг цагийн зүү чиглэлээ өөрчилнө гэснийг санаарай. Учир нь энэ тийм ч их гаж буруу бодол ч бас биш юм.


1975 онд Калифорнийн техникийн их сургуулийн эрдэмтэн Дон Пэйж, Стивений шавь оюутан Раймон Ляфлам нар орчлон ертөнц хумигдах үед термодинамикийн чиглэл огт өөрчлөгдөхгүй, ямагт нэг чигтэй байхыг баталжээ.


Энд цухас дурдахад термодинамикийн чигийг термодинамикийн 1-р хуулиар зааж өгсөн бөгөөд битүү системийн хувьд энтропи (эмх замбараагүй) өсөх тэр чиглэл юм. Чухам энэхүү термодинамикийн энэ чиглэлийн улмаас хагарсан аяга хэзээ ч эргэж бүтэн болдоггүйг тайлбарладаг. Аяга хагарах заавал албагүй л дээ, гэхдээ л унаад хагарсан бол тэгээд ахиж хэзээ ч эвлэхгүй буюу энтроп хадгалагдана эсвэл өснө гэсэн хууль.


Энтроп буюу эмх цэгцгүй өсөх хууль нь угтаа нь эмх цэгцгүй байдал мөнхөд эмх цэгтэй тогтвортой байдлыг ноёлно гэсэн хууль юм. Стивен Хокинг Цаг хугацааны бодит түүх номоо хэрэв та үүнийг уншаад ойлговол таны тархин дэх эмх цэгц хоёр сая орчим нэгжээр нэмэгдэх боловч таны биед эмх цэгцтэй байсан мянгаад калор дулаан гадна орчинд ялгарах болно. Ингэснээр орчлонгийн эмх цэгцгүй байдал хорин сая живаа дахин өснө хэмээн тайлбарласан байдаг.


Стивен Хокинг Цаг хугацааны бодит түүх номоо хэвлэснээс 13н жилийн дараа хэвлүүлсэн “Самрын ясан доторх орчлон” номдоо “хэрэв орчлон ертөнц хуурмаг цаг хугацаанд төгс бөмбөлөг хэлбэртэй байсан бол бодит цаг хугацаанд мөнхөд тэлэн хувьсах биет байна. Ингэж тэлэх орчлонд хэзээ ч матери бөөгнөрч галактик, оддыг үүсгэхгүй, иймээс амьдрал тэр тусмаа ухамсарт амьдрал үүсэхгүй” хэмээжээ.


Ингээд Фейнманы түүхийн нийлбэрийг авч үзэхдээ орчлон эхэндээ бөмбөлөг мэт өөгүй биш, материуд бөөгнөрч, од, галактик үүсгэхүйц таталцал буй болгох хэмжээний хотойж гэдийсэн байна хэмээн үзжээ.


Хэрэв Стивен Хокингийн Орчлон Ертөнцийн түүхийг хуурмаг цаг хугацаанд нэмэх ажил амжилттай дуусах юм бол Орчлон Ертөнцийн түүх бидний өмнө нээгдэхийг ч хэн байг гэхэв. Ямартай ч тэрээр онцгой цэгийг математикийн аргаар тун уран яруу тойрон гарч буйг нь үнэлэхгүй байхын аргагүй билээ.