Vieliskās pasaules rašanās un evolūcija Balstoties uz dažiem vienkāršiem principiem, ko atklājusi zinātne, šodien ar lielu pārliecību varam atbildēt uz tādiem fundamentāliem jautājumiem kā apkārtējās pasaules vieliskās formas izcelšanās un tās daudzveidības cēloņi. Šīs problēmas ir vienas no vissvarīgākajām, lai izprastu pasauli un savu vietu tajā.
Ievadam Apkārt esošo materiālo vidi un mūsu ķermeņus veido divas mērāmas realitātes - viela un lauki, ar kuru izpēti nodarbojas zinātne. Galvenokārt - eksaktās zinātnes. Un šie pētījumi rāda, ka vieliskā pasaule ir uzbūvēta no galīga skaita ķīmisko elementu, kuri, savstarpēji saistoties, rada visu šīs materiālās pasaules pārsteidzošo daudzveidību, sākot no visdažādākajiem Visuma objektiem un mūsu planētas minerāliem un beidzot ar dzīviem organismiem un cilvēku. Tas liecina, ka jautājums par šīs vieliskās pasaules un tās pamatelementu rašanos ir viens no fundamentālākajiem izziņas jautājumiem, uz kuru būtu jāprot atbildēt, ja gribam izprast gan apkārtējo pasauli, gan sevi šajā pasaulē. Pēdējo dažu desmitu gadu laikā zinātne, it īpaši pētījumi fizikā un astronomijā, ir devuši iespēju izskaidrot daudzas no tām neskaidrībām un problēmām, kas bija saistītas ar jautājumu par vieliskās pasaules un ķīmisko elementu rašanos. Šajā mācību materiālā centīsimies atspoguļot tās galvenās atziņas, kādas gūtas, izzinot pirmatnējās nukleosintēzes procesus karstā Visuma kosmoloģiskā modeļa ietvaros, un kuras ļauj pamatvilcienos izprast un izskaidrot vieglāko elementu rašanos tā sauktā Lielā Sprādziena (LS) pirmajos mirkļos, šo elementu izplatību un koncentrāciju Metagalaktikā1), smago elementu sintēzi zvaigžņu dzīlēs un starpzvaigžņu vides bagātināšanos ar šiem elementiem dažādu ar zvaigžņu aktivitāti saistītu eruptīvu un eksplozīvu procesu rezultātā. Īsi tiks skarti arī jautājumi par vieliskās pasaules iespējamo evolūciju mūsdienu mikrofizikā valdošo Apvienoto Sadarbju, Supergravitācijas jeb tā saukto VET - Visa Esošā teoriju (Theory of Everything) gaismā, kas paredz pat līdz šim par nesatricināmas stabilitātes etalonu uzskatītā protona sabrukšanu un līdz ar to visas vielas pārvēršanos neiedomājami retinātā elektronu-pozitronu plazmā un fotonu un neitrīno starojumā. Ceram, ka šīs populāri un sistemātiski apkopotās atziņas par vieliskās pasaules rašanos un evolūciju būs noderīgas ne tikai visiem tiem, kas interesējas par pasaules pirmsākumiem, tās daudzveidības cēloņiem un evolūcijas likumsakarībām, bet arī rosinās daudzus iesaistīties neparasti aizraujošajā šīs pasaules izpētes procesā, kas pēc šī materiāla autora dziļas pārliecības ir viens no pašiem svarīgākajiem mūsu materiālās eksistences uzdevumiem vai sūtībām. Nedaudz no problēmas vissenākās vēstures Jautājums par matērijas vieliskās formas izcelšanos un tās daudzveidības cēloņiem, jautājums par to, kā radusies un iekārtota apkārtējā pasaule, ir viens no mūžsenākākajiem un būtiskākajiem kā un kāpēc, uz kuriem cilvēki ir meklējuši atbildes kopš neatminamiem laikiem, cenzdamies izprast šo pasauli, savu saistību ar to un lomu tajā. Un, kā izriet no vēstures liecībām, kas saglabājušās un nonākušas līdz mūsu dienām, tad jau civilizācijas rītausmā nereti vien šajos pirmajos prātojumos un skaidrojumos ir pavidējušas domas par kaut kādu vienotu pirmsākumu un pamatelementiem, no kā viss ir sācies un pakāpenisku izmaiņu rezultātā izveidojies. Šajā sakarībā var atcerēties kaut vai senos grieķu filozofus, kuru darbos šī doma guvusi sevišķi reljefas izpausmes. Tā, piemēram, Taless, kas dzīvoja 6. gs. pirms Kristus (p.Kr.), par tādu pamatelementu, no kura viss apkārtējais radies, uzskatīja ūdeni, viņa laikabiedrs - Anaksimens - gaisu, bet viens no ievērojamākajiem sengrieķu filozofiem - Heraklits - par šādu pirmsākumu postulēja uguni. Interesanti ievērot, ka jau tad šajos pirmatnējos un no mūsdienu viedokļa šķietami panaivajos mēģinājumos izskaidrot apkārtējās daudzveidības rašanos labi saskatāma tendence, balstoties uz tīri filozofiskiem apsvērumiem, par pamatelementu izvēlēties arvien vieglāku, arvien kustīgāku un iespējamo pārvērtību potenču ziņā arvien bagātāku matērijas eksistences formu, resp., šķidrumu, gāzi un plazmu. Vēlākos laikos Empedokls šiem trim pamatelementiem jeb stihijām pievienoja arī zemi, bet šo mācību tālāk attīstīja viens no visslavenākajiem senatnes filozofiem - Aristotelis, un tā bija ļoti populāra viduslaikos, veidojot alķīmijas2) ideoloģisko pamatu. No mūsdienu zinātnes priekšstatu viedokļa vienu no visaugstākajiem lidojumiem vienotā matērijas uzbūves principa meklējumos antīkās pasaules filozofiskā doma sasniedza izcilā sengrieķu filozofa Leikipa no Milētas (5. gs. p.Kr.) un viņa skolnieka un drauga Dēmokrita (ap 460.-370. g. p.Kr.) darbos, kuri radīja atomistiku - mācību par matērijas diskrēto, t.i., pārtraukto struktūru. Leikips postulēja, ka visa matērija sastāv no bezgalīga skaita niecīgām un nedalāmām daļiņām - atomiem. Pēc viņa domām atomi ir mūžīgi un nemainīgi. Tie atšķiras cits no cita tikai pēc lieluma un formas, un, atomiem savienojoties, rodas visa apkārtējās pasaules lietu un parādību bezgalīgā daudzveidība, kas savukārt ir mūžam mainīga un pārejoša. Runājot par Dēmokritu, jāatzīmē arī tas, ka blakus matērijai, kas veido visa esošā pamatu, viņš uzsvēra arī tukšuma3), t.i., tukšas telpas objektīvas eksistences nepieciešamību, lai atomiem būtu vieta, kur kustēties, un tie, savstarpēji saduroties un savienojoties, varētu veidot saliktus ķermeņus. Tātad, Dēmokritu var uzskatīt par vienu pirmajiem, kas ievedis tukšuma - vakuuma - jēdzienu. Viens no ievērojamākajiem Dēmokrita uzskatu aizstāvjiem un izplatītājiem bija filozofs Epikūrs (341.-270. g. p.Kr.), kura atziņas savā poēmā Par lietu būtību brīnišķīgi apdzejojis Lukrēcijs Kars (99.-55. g. p.Kr.), taču, ja interese par atomisma attīstību ir dziļāka, tad jāieskatās zinātņu vēstures grāmatās. Bet iesākumam, piemēram, var noderēt (Eiduss, Zirnītis, 1978), kā arī nesen iznākusī (Rēvalds, 2001). Mūsdienu priekšstati par vieliskās pasaules daudzveidības cēloņiem Kā redzējām iepriekšējā nodaļā, tad sengrieķu domātāji tīri filozofisku apceru un prātojumu ceļā jau vairāk nekā pirms 2000 gadiem bija nonākuši ļoti tuvu tai vispārīgajai pasaules ainai, kādu to pazīstam un atzīstam šobrīd un kura ir uzkonstruēta, balstoties uz vismodernākajiem zinātnes un tehnikas sasniegumiem. Šodien jau vidusskolas fizikas un ķīmijas kursos tiek apgūtas zināšanas, ka visas tā sauktās vieliskās pasaules, tai skaitā dzīvības, milzīgās formu daudzveidības pamatā ir 89 dabā sastopamu ķīmisko elementu 276 stabilie izotopi4), kuru fizikālās un ķīmiskās īpašības mainās atkarībā no to atomsvara. Atcerēsimies, ka ar ķīmisku elementu saprot tādu matērijas vieliskās formas veidojumu, kuru ar ķīmiskiem (bet ne fizikāliem!) līdzekļiem nav iespējams tālāk sadalīt vienkāršākās sastāvdaļās5). Atoms, savukārt, ir ķīmiskā elementa vismazākā daļiņa, kurai vēl piemīt šī elementa īpašības. Viena elementa atomi ir pilnīgi identiski viens otram. Dažādu elementu atomi atšķiras viens no otra galvenokārt ar kodolu veidojošo elementārdaļiņu - protonu un neitronu - skaitu un līdz ar to ar kodolu aptverošo elektronu mākoņu jeb čaulu skaitu un konfigurāciju6) (skat. 1.att.). 
1.att. Ūdeņraža atoma kodola un to aptverošā elektrona, kas atrodas pamatlīmenī, veidotā mākoņa shematisks attēls. Šāds mākonis parādītos, ja, ilgstoši eksponējot, izdotos atomu nofotografēt. Nomelnējuma intensitāte katrā punktā ir proporcionāla elektrona atrašanās varbūtības blīvumam šajā punktā (no Eiduss un Zirnītis, 1978). Atoma masas lielākā, noteicošā daļa koncentrēta kodolā, kura izmēri ir ļoti niecīgi, salīdzinot ar paša atoma izmēriem, kurus, savukārt, nosaka atoma elektronu ārējās čaulas attālums no atoma kodola (skat. 2.att.). Tas liecina, ka materiālās pasaules raksturīgākais struktūrelements vismaz telpiski patiešām ir
tukšums, kā jau tas galvenos vilcienos ir iztirzāts 3) papildinājumā. 
2.att. Atoma kodola un atoma izmēri. Atoma kodols aizņem tikai 10-15 daļu no atoma tilpuma, kas liecina, ka atomu telpiski piepilda galvenokārt tukšums (no V.Fļorovs u.c., Fizikas rokasgrāmata, 1985). Parasti atoms ir elektriski neitrāls. Pozitīvo lādiņu, kuru nosaka pozitīvi lādēto protonu skaits, kas apvienoti kodolā, kompensē kodolu aptverošo elektronu kopējais negatīvais lādiņš, t.i., protonu skaits kodolā un elektronu skaits ap kodolu ir vienāds. Elektroni ap kodolu atrodas nepārtrauktā un ļoti ātrā kustībā, veidojot noteiktas konfigurācijas čaulas jeb mākoņus, kuru struktūru un telpisko orientāciju regulē un ļauj izprast specifiskie kvantu mehānikas likumi (skat. 3.att.). 
3.att.Elektrona atrašanās varbūtības blīvuma sadalījums ūdeņraža atoma dažādos kvantu stāvokļos (no Eiduss un Zirnītis, 1978, 66). Elektronu čaulas, sevišķi ārējās, pilnīgi nosaka atomu un līdz ar to elementu ķīmiskās īpašības un to valenci7), t.i., kādus savienojumus elementi savā starpā var veidot un kādas savukārt būs šo savienojumu īpašības (skat. 4.att.). Ņemot vērā lielo stabilo elementu un to izotopu daudzumu, nav grūti saprast, ka tie, noteiktos koncentrācijas, temperatūras, spiediena un citu apkārtējās vides nosacītu fizikālo parametru apstākļos dažādi kombinējoties, var veidot milzīgu, praktiski neaptveramu skaitu visdažādāko, ar atšķirīgām īpašībām apveltītu savienojumu, sakausējumu utt. 
4.att.Elektronu mākoņu pārklāšanās, veidojoties kovalentai saitei. Pārklāšanās rezultātā starpatomu attālums molekulā ir mazāks par abu atomu rādiusu summu (no Eiduss un Zirnītis, 1978, 216). Izmantojot vielu izpētē atklātās likumsakarības, šo savienojumu, sakausējumu utt. īpašības var lielā mērā pat iepriekš paredzēt jeb prognozēt. Viena no droši vien visplašāk pazīstamākajām tādā veida likumsakarībām ir Mendeļejeva atklātais ķīmisko elementu periodiskais likums. Šis fundamentālais likums atklāj ķīmisko elementu īpašību periodisku izmaiņu, t.i., zināmu šo īpašību atkārtošanos atkarībā no elementa atoma kodola lādiņa un līdz ar to svara jeb atomsvara palielināšanās (skat. 5.a) un 5.b) att.). Pamatojoties uz šo likumu par elementu īpašību periodisku izmaiņu, šķietami daudzveidīgo un no pirmā acu uzmetiena savstarpēji nesaistīto ķīmisko elementu kopu līdz ar atomsvara pieaugumu var sagrupēt noteiktā secībā, un šī secība jeb sistēma, kā parāda kvantu mehānika, nav nekas cits kā vielas atomistiskās uzbūves principa izpausme. 
5.a)att.Ķīmisko elementu periodiskā sistēma (no K.Zommers, Ķīmijas rokasgrāmata, 1981). 
5.b)att.Šīs tabulas pirmais variants, kuru 1872. gadā izveidoja D.Mendeļejevs (no Rēvalds, 2001). Tātad, balstoties uz atziņu par vielas atomistisko uzbūvi un zināšanām par šo atomu īpašībām, mūsdienu zinātne (fizika, ķīmija, bioloģija) spēj izskaidrot visas apkārtējās pasaules vielisko formu praktiski bezgalīgās daudzveidības izveidošanos ar iepriekš noteikta galīga skaita pamatelementu dažādu kombināciju, t.i., savienojumu, sakausējumu utt. palīdzību (skat. 6.att.). 
6.att.Apkārtējās pasaules vielisko formu milzīgās daudzveidības pamatā ir ķīmisko elementu spēja veidot dažādus savienojumus un to kombinācijas (no Zvaigžņotās Debess, 1984, 103). To noskaidrojuši, varam doties tālāk, lai meklētu atbildi uz jautājumiem, kā radušās pašas šīs jebkuras vieliskās formas uzbūves pamatvienības, šie ķīmiskie elementi, to atomi, kāda ir to izplatība kosmosā un uz Zemes, un kāpēc tā ir tāda, bet ne citāda, t.i., kas to nosaka vai ir noteicis. Izrādās, ka atbildes uz šiem sarežģītajiem jautājumiem zinātne ir guvusi tikai pēdējos gadu desmitos un, pateicoties galvenokārt fundamentāliem atklājumiem astronomijā un mikrofizikā. Astronomisko novērojumu dati par ķīmisko elementu izplatību kosmosā Astronomu un jo sevišķi astrofiziķu un kosmologu pētījumus visai atbilstīgi var salīdzināt ar arheologu un restauratoru darbu. No astronomiskajos izrakumos, t.i., novērojumos un pētījumos iegūtajiem stikliņiem - zinātniskajiem faktiem - tiek mēģināts salikt grandiozu mozaīku - apkārtējās pasaules uzbūves un attīstības ainu. Un droši var teikt, ka izveidot šo ainu, t.i., atrast katra stikliņa vietu un kopsakaru ar pārējiem ir viens no galvenajiem, ja ne pats galvenais cilvēces uzdevums, jo grūti iedomāties mūsu eksistencei citu pamatmisiju nekā Esamības izzināšanu. Informāciju jeb ziņas par dažādu kosmisko objektu ķīmisko sastāvu pa lielākai daļai8) iegūst no šo objektu spektrālajiem novērojumiem, balstoties uz faktu, ka katram ķīmiskajam elementam ir sava, tikai tam piemītoša un raksturīga spektrāllīniju (kā emisijas, tā absorbcijas līniju) sistēma. Šādi debess objektu spektrālnovērojumi un šo novērojumu datu analīze liecina, ka lielum lielais vairums zvaigžņu un starpzvaigžņu matērijas sastāv galvenokārt no ūdeņraža (H), t.i., šie novērojumi nepārprotami parāda, ka H ir pats izplatītākais elements kosmosā. Aptuveni 72% pēc masas (svara) vai 90% pēc atomu skaita no visas Metagalaktikā redzamās vielas veido H. Otrs šajā ziņā izplatītākais elements ir hēlijs (He) - apmēram 25% pēc masas vai 10% pēc He atomu skaita. Tālāk seko ogleklis (C) un skābeklis (O). Samērā daudz ir arī argona (Ar), slāpekļa (N), silīcija (Si) un dzelzs (Fe). Bet, kā liecina 6.att. redzamo datu analīze, visu šo par He smagāko elementu daudzums nepārsniedz (2÷3)% (skat. 7.att.). 
7.att.Ķīmisko elementu izplatība Metagalaktikā pēc astronomisko novērojumu datiem. Uz ordinātu ass atlikta elementa koncentrācija (atomu skaits N tilpuma vienībā attiecināts uz 106 Si atomiem) logaritmiskā mērogā, uz abscisu ass - atbilstošā elementa atomsvars. Ar pārtraukto līniju iezīmēti apietie elementi (noФизикакосмоса.Маленькаяэнциклопедия,1976). Pat paviršs acu uzmetiens šim attēlam, kas parāda kosmosā astronomiskos novērojumos reģistrēto ķīmisko elementu un to izotopu daudzumu jeb koncentrāciju atkarībā no to atomsvara, atklāj vairākas likumsakarības. Tā, piemēram, līnija, kas savieno elementu izplatību raksturojošos punktus, ir dilstoša, turklāt līdz apmēram 45.-48. elementam līnija pazeminās ātri, resp., elementu skaita samazināšanās notiek ļoti strauji, bet pēc tam lēnāk, t.i., līnijas kritums kļūst lēzenāks. Līkne nav gluda, bet zobaina, proti, relatīvi vairāk izplatīti elementi periodiski mainās ar mazāk izplatītiem elementiem. Izrādās, ka vairāk izplatīti ir tie elementi, kuriem kārtas skaitlis un kodola lādiņa lielums ir pāru skaitlis, bet to kaimiņi, t.i., elementi, kuriem šie skaitļi ir nepāra, - ir izplatīti mazāk. Var teikt, ka palielināta izplatība ir visiem tiem elementiem, kuru stabilā pamatizotopa masas skaitlis bez atlikuma dalās ar 4. Kā šādu izotopu piemērus var minēt 4He, 12C, 16O, 20Ne (neonu), 24Mg (magniju), 28Si, 32S (sēru), 36Ar, 40Ca (kalciju), 48Ti (titānu) 9) u.c. Sevišķi izplatīti, protams, relatīvā nozīmē ir tie elementi, kuru atomu kodolos protonu un neitronu skaits atbilst tā sauktajiem maģiskajiem skaitļiem, t.i., 2, 8, 20, 50, 82, 126. Rekordi te pieder četriem izotopiem, kuriem kā kodolu veidojošo protonu, tā neitronu skaits vienlaicīgi atbilst maģiskajiem skaitļiem. Tie ir 4He, 16O, 40Ca un 208Pb (svins). Visus šos faktus un īpatnības samērā vienkārši izskaidro kvantu mehānika un uz to balstītā atomu kodolu teorija. Tiešām, kā zināms no vairākiem nukloniem10) sastāvošu atomu kodolu izveidošanai jeb sintēzei, t.i., šo nuklonu pietiekamai satuvināšanai, kuras rezultātā notiek to saķeršanās un apvienošanās, ir jāpatērē noteikta enerģija, kas nepieciešama, lai pārvarētu ārkārtīgi spēcīgos atgrūšanās spēkus, kādi pastāv starp elektriski lādētiem nukloniem tiem ļoti tuvos attālumos. Kvantu mehānikas aprēķini uzrāda, ka pāru kodoliem šī tā sauktā saites enerģija ir lielāka nekā kodoliem ar nepāra masas skaitli. Tādēļ arī šie kodoli ir stabilāki par nepāra masas skaitļu kodoliem. Bet tas nozīmē, ka nepāra kodoli ir vairāk pakļauti ārējām iedarbībām, piemēram, ar lielu enerģiju apveltītam starojumam, t.i., vieglāk sairst šo iedarbību rezultātā un līdz ar to mazāk saglabājas un uzkrājas. Anomāli maz kosmosā un arī dabā ir sastopami vieglie elementi - 7Li (litijs), 9Be (berilijs) un 11B (bors), kuriem sakarā ar to mazo masas skaitli vajadzētu būt izplatītiem samērā lielos daudzumos. Šī anomālija ir izskaidrojama ar to, ka Metagalaktikas evolūcijas sākuma stadijā šo elementu kodoli kalpoja kā sastāvdaļas smagāku elementu sintēzei pirmatnējo kodoltermisko reakciju gaitā, par ko detalizētāk būs runā turpmāk. Ņemot vērā visu iepriekš teikto par elementu izplatību kosmosā, var rasties zināma neizpratne sakarā ar to, ka Saules sistēmas tā sauktās Zemes tipa planētas - Merkurs, Venēra, Zeme un Marss - ķīmiskā sastāva ziņā, t.i., elementu izplatības ziņā it kā neseko augšminētajām likumsakarībām, proti, uz šīm planētām ir salīdzinoši maz sastopams 1H, bet ir daudz cieto iežu, kurus veido elementi ar lielu atomsvaru. Šī īpatnība un šķietamā neatbilstība ir izskaidrojama ar Saules sistēmas veidošanās savdabībām, proti, ar to, ka jaunās Saules intensīvais starojums, t.i., kā korpuskulārais (Saules vējš), tā elektromagnētiskais (ultravioletais, gaisma utt.), resp., šī starojuma spiediens burtiski aizpūta no savas tuvākās apkārtnes vieglos elementus, un tādēļ Saules tuvumā izveidojās planētas ar izteiktu vieglo elementu, sevišķi 1H deficītu. Taču Saules sistēmai kopumā 7.attēlā parādītā ķīmisko elementu izplatība Metagalaktikā pilnībā saglabājas. Ka tas ir tā, uz to norāda fakts, ka planētu īpatnējais svars, t.i., to veidojošo vielu vidējais blīvums līdz ar attālumu no Saules tuvākās apkārtnes samazinās, proti, attālākās planētas veido arvien vieglāku un vieglāku elementu savienojumi. Ja Merkura vidējais blīvums ir apmēram 5.4 g/cm3, Venēras - 5.2 g/cm3 un Zemes - 5.5 g/cm3, tad Marsam tas jau ir 3.9 g/cm3, Jupiteram - 1.3 g/cm3, Saturnam - 0.7 g/cm3, bet Urānam - 1.6 g/cm3, Neptunam - 1.7 g/cm3 un Plutonam - ap 0.7 g/cm3, taču šis pēdējais skaitlis nav uzskatāms par pietiekami precīzu, jo par Plutonu ir zināms ļoti maz, resp., jautājums par Plutona vidējo blīvumu vēl ir atklāts. Urāna vidējais blīvums, kas ir apmēram vienāds ar Saules vidējo blīvumu - 1.41 g/cm3, rāda, ka tālākās Saules sistēmas perifērās planētas ir veidojušās no protosolārā mākoņa vielas, kuru jau maz skārušas un iespaidojušas ar Saules dzimšanas procesu saistītās aktivitātes - Saules pulsācijas, uzliesmojumi un pastiprinātas radiācijas periodi. Arī tieša tālāko planētu - Jupitera, Saturna u.c. - ķīmiskā sastāva analīze, izmantojot spektrālanalīzes metodes, liecina, ka tās sastāv galvenokārt no vieglajiem elementiem, sevišķi no 1H un tā savienojumiem. Tātad, ja atceramies, ka Saule, kurā koncentrēti 99.866% no visas Saules sistēmas masas, sastāv galvenokārt no 1H (apmēram 73%) un 4He (apmēram 25%), bet par 4He smagāku elementu koncentrācija arī Saulē nepārsniedz (2÷3)%, tad visas Saules sistēmas mērogā ķīmisko elementu izplatība pilnīgi seko visā pārējā kosmosā konstatētajai likumsakarībai - visvairāk izplatītie elementi šeit tāpat ir 1H un 4He, bet neliela apjoma ķīmisko elementu izplatības atšķirības jeb fluktuācijas, kā jau iepriekš uzrādītās novirzes planētu ķīmiskajā sastāvā, vai līdzīgi arī dažādu zvaigžņu ķīmiskā sastāva anomālijas, kā, piemēram, oglekļa, skābekļa u.c. zvaigznes, kas raksturīgas ar palielinātu šo elementu koncentrāciju šo zvaigžņu atmosfērās, vienmēr ir izskaidrojamas ar lokāla, t.i., dotajai vietai vai objektam piemītošu procesu un apstākļu īpatnībām. Lielos mērogos Metagalaktikas ķīmiskais sastāvs, resp., elementu izplatība uzrāda apbrīnojami universālo 7.att. grafiski parādīto likumsakarību, var pat teikt vienveidību, kas burtiski spiež izvirzīt jautājumu par to, kāpēc tas ir tā, t.i., kāpēc ķīmiskie elementi kosmosā ir izplatīti tieši tādos, bet ne citādos daudzumos. Lielais Sprādziens jeb ieskats pasaules pirmsākumos Izrādās, ka mūsdienu zinātne ir spējīga dot atbildi uz šo fundamentālo iepriekšējā nodaļā izvirzīto jautājumu. Un, īsi formulējot, šī atbilde skan tā: tas ir pirmatnējā atomkatla darbības rezultāts jeb sekas, kuru izraisīja LS, kas noticis pirms apmēram (15 ± 2)·109 gadiem. Mūsdienās valdošie kosmoloģiskie priekšstati, t.i., uzskati par pasaules, par Visuma jeb precīzāk - par Metagalaktikas - izcelšanos bāzējas galvenokārt uz divām atziņām, kas izveidojušās astronomisko novērojumu datu interpretācijas rezultātā. Tās ir, - pirmkārt, atziņa par Visuma nestacionaritāti, resp., par pašreiz novērojamo Metagalaktikas izplešanos, par ko liecina sarkanā nobīde11) tālo kosmisko objektu (galaktiku, kvazāru u.c.) spektros un, otrkārt, uz relikto starojumu - viendabīga kosmiska elektromagnētiskā starojuma fona pastāvēšanu, kas piepilda visu pasaules telpu. Abu šo eksperimentālo (novērojumu) datu vienlaicīgs skaidrojums ir novedis pie tā saucamā nestacionārā un karstā Visuma kosmoloģiskā modeļa izstrādes, t.i., pie nepieciešamības pieņemt, ka pirms daudziem miljardiem gadu pasaulē nebija ne zvaigžņu, ne galaktiku, ne galaktiku kopu, resp., Metagalaktikā nepastāvēja visa tā objektu un strukturālā daudzveidība, kāda novērojama šobrīd. Pašreizējie, daudzos miljardos gaismas gadu mērojamie milzīgie Metagalaktikas izmēri pirms šī tikpat miljardos gadu mērāmā laika bija ārkārtīgi niecīgi. Visu Metagalaktiku tad varēja iedomāties kā ar neparastām īpašībām apveltītu materiālu punktu - singularitāti, kas kaut kādu kvantu fizikas likumos sakņotu cēloņu dēļ pēkšņi palielināja savus apjomus, izplešoties ar ātrumu, kas bija tuvs dabā maksimāli iespējamam ātrumam, t.i., gaismas izplatīšanās ātrumam c, kas vakuumā ir apmēram 300 000 km/s. Šādu izplešanos ar pilnām tiesībām var salīdzināt ar sprādzienu jeb eksploziju (sīkāk var skatīt Новиков, 1988, kā arī Hokings, 1997 un Balklavs, 1999/2000). To, kas bija pirms šīs eksplozijas, ko, tātad, parasti dēvē par LS, pašu eksplozijas momentu un tās cēloņus pašlaik spējam iztēloties visai neskaidri un vairāk hipotēžu nekā teoriju līmenī, lai gan pēdējā laikā šajā jomā jau minēto VET izveides ietvaros, kuru nolūks ir apvienot vienā universālā sadarbē visas četras šobrīd zināmās fundamentālās sadarbes - vājo, stipro, elektromagnētisko un gravitācijas - ir izvirzītas un tiek izstrādātas vairākas ļoti interesantas un daudzsološas idejas12) (skat., piemēram, Siliņš, 1999 vai Девис, 1989). Uz pašreiz zināmiem, praksē skrupulozi pārbaudītiem fizikas likumiem balstīti un, tātad, labi pamatoti apsvērumi attiecībā uz LS attiecas uz laiku, kas ir lielāks par tā saukto Planka laiku - mazāko tālāk nedalāmo laika vienību, kura ir izsakāma ar skaitli apmēram 10-43 s pēc LS, kad Metagalaktikas izmēri nedaudz pārsniedza 3·10-33 cm, kas apmēram atbilst mūsdienās pazīstamo elementārdaļiņu strukturējošo kvarku apjomiem. Izplešanās rezultātā, kurā starp citu telpas apjomi pieauga daudz ātrāk par gaismas ātrumu13), pasaules telpa strauji paplašinājās. Plazmas jeb precīzāk būtu teikt protoplazmas14) blīvums, kas sākumā miljardiem miljardu reižu pārsniedza atomu kodolu blīvumu15), tikpat strauji samazinājās, jo masa nemainījās, bet telpas apjomi izplešanās dēļ nepārtraukti pieauga. Metagalaktika šajā laika posmā sastāvēja no nemitīgā un ārkārtīgi intensīvā mijiedarbībā esošām, momentāni dzimstošām un tikpat momentāni šīs intensīvās mijiedarbības, resp., sadursmju dēļ sabrūkošām un izzūdošām elementārdaļiņām - elektroniem un pozitroniem, visu veidu neitrīno un antineitrīno, fotoniem, kvarkiem un antikvarkiem, smagajām X jeb Higsa un vēl citām ar visai neparastām īpašībām apveltītām elementārdaļiņām. Vispārīgos vilcienos šo ainu var iedomāties tā: kad telpas izmēri pārsniedza kvarku izmērus, no šīs protoplazmas sāka izdalīties kvarki un antikvarki. Kamēr kvarki bija ļoti saspiesti, tie viens ar otru mijiedarbojās vāji, jo stiprās sadarbes spēki jeb kodolspēki, kam ir pakļauti kvarki, ir ar tādu īpašību, ka šo spēku stiprums jeb intensitāte atšķirībā no elektromagnētiskajiem un gravitācijas spēkiem samazinās, attālumiem starp daļiņām samazinoties. Līdz ar to šajā mazajā sākuma telpas apjomā blīvi kopā saspiestie kvarki kustējas gandrīz brīvi, kā daļiņas šķidrumā, veidojot, kā to nosaukuši daži fiziķi, savdabīgu kvarku zupu. Telpas apjomiem un līdz ar to attālumiem starp kvarkiem palielinoties, stiprās sadarbes spēku intensitāte pieauga un kvarkiem radās iespēja grupēties un veidot saliktas daļiņas. Ekstremālajos apstākļos, kādi pastāvēja pirmajos mirkļos pēc eksplozijas sākuma, t.i., pie milzīgajām gan vielas, gan starojuma blīvuma vērtībām, kā pirmās veidojās ļoti smagās X daļiņas. Šīs eksotiskās un nestabilās daļiņas dzīvoja pavisam īsu laika sprīdi, jo varēja pastāvēt tikai ļoti ierobežotos temperatūras un blīvuma apstākļos. Kad vides temperatūra T, resp., daļiņu enerģija E ≈ kT kļuva mazāka par X daļiņu miera masas enerģētisko ekvivalentu mXc2, kur k - Bolcmaņa konstante ~ 1.3807·10-23 J.K-1 (J - Džouls), bet c - jau minētais gaismas izplatīšanās ātrums vakuumā ~ 3·1010 cm/s, jaunu X daļiņu veidošanās vairs nevarēja notikt16). Telpas apjomiem pieaugot un līdz ar to blīvumiem un temperatūrai krītoties, šīs smagās nestabilās daļiņas sabruka vieglākās elementārdaļiņās un, kā rāda atbilstoši aprēķini, jau apmēram 10-35 s pēc LS sākuma tās visas bija beigušas eksistēt. Taču ar savu, lai arī ārkārtīgi īso pastāvēšanu tās atstāja neizdzēšamu, paliekošu iespaidu uz visu tālāko Metagalaktikas attīstības gaitu, jo pastāv norādījumi un apsvērumi, ka šīs smagās X daļiņas varēja sabrukt nesimetriski, proti, kvarku, kas vēlāk veidoja protonus un neitronus, resp., vielu, šīm daļiņām sabrūkot, izveidojās nedaudz vairāk (attiecībā apmēram 1:1010) nekā antikvarku, resp., antivielas. Kvarki un antikvarki, nepārtraukti saduroties, anihilēja, pārvērsdamies elektromagnētiskā starojuma fotonos ar ļoti lielu enerģiju, t.i., ļoti cietos g (gamma) kvantos. Šī starojums, kā jau atzīmēts, bija ļoti blīvs - salīdzināms pat ar kodola vielas blīvumu (!). Taču izanihilēt varēja ne visi kvarki un antikvarki, bet tikai tie, kam pārī gadījās (izdevās sastapt, saskrieties jeb sadurties) attiecīgā daļiņa vai antidaļiņa. Nelielais, var pat teikt niecīgais kvarku ekscess vai pārpalikums, kas bija radies X daļiņu nesimetriskās sabrukšanas dēļ, saglabājās, dodot materiālu vieliskās pasaules izveidošanai17). Ar to tad arī rod izskaidrojumu tas no novērojumiem izrietošais fakts, ka Metagalaktika sastāv galvenokārt no vielas, kas, tātad, ir pavisam niecīgu laika sprīdi eksistējušo X daļiņu nesimetriskas sabrukšanas rezultāts. 
8.att.X daļiņu nesimetriskas sabrukšanas rezultātā, turklāt nesimetriski sabruka tikai apmēram 1 no katrām 1010 X daļiņām, radās pašreiz pastāvošais pavisam nelielais daļiņu (protonu) ekscess, kas veido visas vieliskās pasaules pamatu. Visa pārējā simetriski sabrukusī viela un antiviela anihilēja un pārvērtās starojumā. Tādēļ Metagalaktikā fotonu, galvenokārt reliktā starojuma fotonu skaits ir daudzkārt (apmēram, 109 reizes) lielāks par barionu skaitu (skat. arī 17) papildinājumu; att. no Zvaigžņotās Debess, 1984, 104). Cietie karstie g-kvanti kādu laiku kavēja sarežģītāku kodolsistēmu veidošanos, jo sagrāva šīs sistēmas jau gandrīz pašā to rašanās sākumā. Taču jāpatur vērā, ka Metagalaktikas izmēri ļoti strauji - ar ātrumu c - palielinājās, un vielas un starojuma blīvums, un vides temperatūra tikpat strauji samazinājās. Šajos, sevišķi sākotnēji ļoti ātri mainīgajos apstākļos ritēja sarežģīti un dinamiski mijiedarbības procesi, kurus jau pilnā mērā apraksta mūsdienu fizika, un kuru rezultātā, apmēram 1 s pēc izplešanās sākuma, t.i., kad Metagalaktikas izmēri sasniedza ap 300 000 km, aizņemot nedaudz mazāku sfēru par to, ko ierobežo pašreizējā Mēness orbīta, matērija sastāvēja galvenokārt no stabilajām elementārdaļiņām - fotoniem, neitrīno, antineitrīno un neliela nuklonu un elektronu piemaisījuma. Pirmatnējā nukleosintēze Kad, no vienas puses, izplešanas dēļ starojuma temperatūra bija pietiekami samazinājusies, lai netraucētu sarežģītāku daļiņu, resp., kodolsistēmu veidošanos, bet, no otras puses, vielas blīvums un temperatūra jeb daļiņu kinētiskā enerģija vēl bija pietiekami liela, lai pārvarētu savstarpējās atgrūšanās spēkus starp elektriski vienādi lādētām daļiņām (elektrostatiskie Kulona spēki jeb tā sauktā Kulona barjera)18), kas pieaug, attālumiem starp daļiņām samazinoties, sāka rasties un saglabāties sarežģītākas nukleosistēmas, jo, kā jau atzīmēts, g-kvantu enerģija ar laiku bija kļuvusi mazāka par šādu sistēmu saites enerģiju un vairs nespēja šīs sistēmas sagraut. Šajos apstākļos notika pirmatnējā jeb kosmoloģiskā nukleosintēze - termokodolu reakcijas, kurās, vieglāko elementu kodoliem saplūstot, veidojās smagāku elementu kodoli. Lai būtu saprotamāk, nedaudz detalizētāk apskatīsim to būtisko periodu starp 10-6 un 1000 s pēc LS sākuma, jo tieši šajā periodā norisinājās tie fundamentālie un noteicošie procesi, kā rezultātā galu galā izveidojās tieši tāda pasaule, kādā mēs pašlaik dzīvojam un kuru izzinām. Tātad, kā rāda attiecīgi aprēķini, 10-6s pēc izplešanās sākuma Metagalaktikas temperatūra bija ap 1013K, kas atbilst protona miera masai, t.i., kT= mpc2, kur mpir protona miera masa gramos (~ 1.6727·10-24 g). Laika momentāt = 1 s temperatūra bija ap 1010 K, kas atbilst elektrona mieramasai, t.i., kT = mec2, kur me ir elektrona miera masa gramos (~ 9.1095*10-28g). Laika momentā t = 1000 s temperatūra bija ap 3·108K (kT = 30 keV, 1eV (elektronvolts) ~1.6022·10-19J), un pirmatnējā starojuma γ-kvantu enerģija jaubija kļuvusi mazāka par vienkāršāko salikto kodolu, piemēram d (deitrona, t.i., deitērija 2D kodola) saites enerģiju. Pēc 10-6 s, kad jau pilnīgi bija izzudušas eksotiskās X daļiņas un palikuši tikai protoni, neitroni, elektroni u.c., intensīvi ritēja procesi, kuros neitroni un protoni pārvērtās viens otrā: p + e-« n + ν un ν-+ p « n + e+, kur p, n, e-, e+, n un n- ir attiecīgi protons, neitrons, elektrons, pozitrons, elektronu neitrīno un antineitrīno. Temperatūrai un blīvumam19) pazeminoties, šie procesi pamazām izbeidzās. Pie augstas temperatūras p un n radās vienādos daudzumos, bet, temperatūrai krītot, šī attiecība izmainījās un, kā rāda šo procesu aprakstoši aprēķini, tad šī perioda beigās p daudzums bija apmēram 85%, bet n - 15%. Pēc tam sākās pirmatnējās nukleosintēzes reakcijas, un galvenā no tām ir: p + p ® d + e+ + ν +2.2 MeV, kas rāda, ka katrs šis ūdeņraža izotopa deitērija (2H jeb 2D) kodola deitrona sintēzes reakcijas akts norit ar ievērojamas - ap 1.442 MeV lielas enerģijas izdalīšanos (1 MeV = 106 eV = 1.6022·10-13 J)20). Nelielos daudzumos rit arī d sintēze n + p ® d reakcijas gaitā, bet nozīmīgākie d daudzumi tiek sintezēti (p + p) reakcijā, jo protonu ir daudz vairāk, kā arī jāatceras, ka n ir samērā nestabila daļiņa - nesaistītā, brīvā stāvoklī tā sabrūk protonā, elektronā un antineitrīno (tā sauktajā b-sabrukšanas procesā) pēc shēmas n ® p + e- + n- ar pussabrukšanas periodu, t.i., laika sprīdi, kurā sabrūk puse no nestabilo daļiņu daudzuma, apmēram 15.3 min. (p + p) reakcijā izveidojušies pozitroni gandrīz momentāni saduras ar daudzajiem brīvajiem elektroniem, rezultātā pārvēršoties divos g-kvantos (e+ + e- ® 2 g), kuri aiznes anihilācijā atbrīvoto apmēram 2 MeV lielo enerģiju. Nākošā nozīmīgākā reakcija ir: p + d ® t + g + 5.49 MeV, kur t ir tritons - smagā ūdeņraža izotopa tritija (3H vai 3T) kodols. Šī reakcija jau norit ar stiprās mijiedarbības spēku līdzdalību, un tās vidējais ilgums ir tikai 5.7 s. Tālāk ar dažādu varbūtību un līdz ar to dažādu gala produktu iznākumu varēja ritēt reakcijas, kuru gaitā sintezējās visai lielie pirmatnējā 4He daudzumi: p + t ® 4He + g + 19.7 MeV, d + d ® t + p + 4.0 MeV, d + d ® t + n + 3.3 MeV, d + d ® 4He +g + 24.0 MeV, d + t ® 4He + n + 17.6 MeV, d + t ® 4He + p + 18.4 MeV, t + t ® 4He + 2n + 11.3 MeV. Ar nelielu varbūtību un, tātad, mazu produkcijas, tostarp enerģijas iznākumu ritēja arī reakcijas: 3He + D ®4He + n, 3He + 4He®6Li + p, 3He + 4He ® 7Be + g, kur 6Li un 7Be ir litija un berilija izotopi. Ar to tad arī faktiski pirmatnējā nukleosintēze beidzās, un tās rezultātā izveidojās (25÷30)% 4He, neliels daudzums D un 3He un pavisam neliels daudzums 6Li un 7Be. Neizreaģējuši un brīvi palika (70÷75)% protonu21), kuri vēlāk, vielai atdziestot, satvēra brīvos elektronus un izveidoja lielos pirmatnējā 1H krājumus. Tālāk pirmatnējā nukleosintēze vairs nevarēja turpināties, jo, kā izrādās, tad, pirmkārt, nekādos apstākļos nevar izveidoties stabili kodoli ar atomsvaru 5, kas ļautu tajā ļoti īsajā laika sprīdī starp 1 un 1000 s, kad temperatūra un blīvums vēl bija pietiekami lieli, pakāpeniski pievienojoties n un p, sintezēties par 7Be smagāku elementu kodoliem, un, otrkārt, pēc 15 min ~ 1000 s temperatūra un blīvums jau bija par maziem, lai noritētu tālāka nukleosintēze ar 3He, 4He, 6Li un 7Be piedalīšanos. Iepriekš atzīmētās reakcijas ir visbūtiskākās, jo, kā rāda pētījumi, ne visi kodoli principā var pastāvēt. Tā, piemēram, divi nukloni - p un n var saistīties viens ar otru, bet diviem n, nemaz jau nerunājot par diviem p, kuru sākotnējai tuvināšanai intensīvi pretojas arī elektrostatiskie Kulona atgrūšanās spēki, pievilkšanās spēki ir par maziem, lai tie noturētos kopā. Sastopoties vienā telpas punktā, tie pēc apmēram 10-20 s atraujas un aizlido viens no otra. Kombinācijas ar p un diviem n, t.i., 3H jeb 3T vai diviem p un n, t.i., 3He jau var pastāvēt, kaut arī tās ir mazāk stabilas. 3T ir radioaktīvs ar visai īsu pussabrukšanas periodu (12.26 gadi) un tādēļ dabā gandrīz nav sastopams22), bet 3He izplatība ir ļoti maza, apmēram 10-5 no 4He. Divi p un divi n veido ļoti stabilu kombināciju 4He, kuru sagraut jau ir daudz grūtāk, un tādēļ 4He izplatība ir lielāka. Kā jau atzīmēts, nekāda piecnuklonu kombinācija nevar veidot stabilu kodolstruktūru, tādēļ smagāku elementu pirmatnējā sintēze pie nuklonu skaita 5 ir traucēta, t.i., pakāpeniska atomskaitļa 5 robežas šķērsošana ierobežotos temperatūras, blīvuma, vajadzīgajām reakcijām nepieciešamo daļiņu koncentrāciju un laika apstākļos nav iespējama, var pat teikt, ir aizliegta. Tas nozīmē, ka smagāku elementu veidošanās, kas var notikt tikai savstarpējās 2D, 3He un 4He reakcijās, bet tās pirmszvaigžņu pasaules apstākļos, kad vielas temperatūra un blīvums strauji samazinājās, kā arī šo elementu nelielo koncentrāciju dēļ ir ļoti mazvarbūtīgas, un tādēļ šādu par 4He smagāku, pirmatnēji sintezētu elementu izplatība ir ārkārtīgi niecīga. Taču jāatzīmē, ka šādu pirmatnējās nukleosintēzes apstākļos izveidojušos smagāku elementu meklēšana ir ļoti svarīgs, lai arī neparasti sarežģīts zinātnes uzdevums, jo tā atrisināšana ļautu daudz detalizētāk ieskatīties un izprast tos neparastos apstākļus un procesus, kādi risinājās īsi ap 1 s pēc Visuma izplešanās sākuma. Maz ir arī pirmatnējā deitērija, jo tas, kā redzams no iepriekš atzīmētajām reakcijām, tikko radies, intensīvi iesaistās tālākos nukleosintēzes procesos un, var sacīt, lielos daudzumos izreaģē jeb izdeg. Šajā sakarībā interesanti atzīmēt, ka 2D augstāk pieminēto apstākļu dēļ var kalpot par savdabīgu Visuma sākuma momentu vielas blīvuma indikatoru, jo, kā viegli saprast, šim blīvumam pieaugot, 2D izdeg intensīvāk un līdz ar to mazāk saglabājas un ir sastopams. Pašreiz novērojumos konstatētais 2D daudzums liecina, ka Metagalaktikā vielas daudzums vienmēr ir bijis un ir neliels, un kā secinājums tam ir atziņa, ka parastā viela viena pati Metagalaktiku gravitacionāli noslēgt nevar. Tātad, cēlonis tam, ka pasaule sastāv galvenokārt no ūdeņraža, ir ļoti karsta perioda pastāvēšana Metagalaktikas evolūcijas sākuma stadijā, kad nevarēja saglabāties nekādi kodoli un, tikai temperatūrai pazeminoties, ar 2D starpniecību varēja sintezēties noteikts daudzums 4He un pavisam nelieli daudzumi 6Li un 7Be. Šo secinājumu pamato kvantu mehānikas ietvaros veiktie kodolreakciju aprēķini, kas izdarīti, ņemot vērā tos apstākļus, kādi pastāvēja ļoti īsajā pirmatnējās nukleosintēzes laikā. Un tas nozīmē, ka tā sauktā karstā Visuma koncepcija var izskaidrot kosmosā un dabā novērojamo 1H un 4He daudzumu attiecību, un to var vērtēt kā ļoti izcilu mūsdienu zinātnes vispār un kosmoloģijas jo sevišķi sasniegumu(sīkāk var skatītВайнберг, 1981 unФаулер, 1985). Sekundārā nukleosintēze. Zvaigžņu eksplozijas un starpzvaigžņu vides piesārņošana Skaidrs, ka, kosmiskās vides temperatūrai un blīvumam nepārtraukti samazinoties, tālākais smagāko elementu kodolu sintēzes process jau var noritēt tikai apstākļos, kad šie parametri kaut kādu iemeslu dēļ atkal sasniedz tam nepieciešamās vērtības. Šādi apstākļi rodas zvaigznēs, kas sāk veidoties, pirmatnējiem - no 1H un 4He sastāvošiem - gāzu mākoņiem pamazām kondensējoties un saraujoties pašu masas radītās gravitācijas iespaidā. Šīs saraušanās, ko dēvē arī par kontrakciju jeb kolapsu, rezultātā, kā rāda pētījumi, notiek mākonī sākotnēji izkliedētās gāzu masas gravitācijas potenciālās enerģijās transformācija jeb pārvēršanās šo gāzu masu siltuma enerģijā, jo, krītot uz mākoņa centru, pieaug krītošo daļiņu ātrums, t.i., to kinētiskā enerģija un līdz ar to vides temperatūra un blīvums. Temperatūrai un blīvumam topošās zvaigznes dzīlēs arvien pieaugot, tajās pamazām un pie noteiktiem nosacījumiem, no kuriem galvenais ir gāzu mākoņu sākotnējā masa, atkal var rasties kodolreakciju norisei nepieciešamie apstākļi, kad sintezējas jaunu elementu kodoli un izdalās lieli starojuma enerģijas daudzumi, kurus novērojam kā zvaigznes spīdēšanu. Procesi un reakcijas, kuras norisinās šādās protozvaigznēs un zvaigznēs ir ļoti komplicēti un interesanti, un mūsdienu zinātnei par tiem pagājušajā gadsimtā ir izdevies iegūt visai pilnīgus priekšstatus un zināšanas. Šajā materiālā apskatīsim tikai galvenos šo sarežģīto procesu etapus, bet interesentiem varam ieteikt (Dzērvītis, 1964), kur tie iztirzāti detalizētāk. Kā pirmās, kuras norit pie samērā zemām temperatūrām - dažiem desmitiem miljoniem grādu - rit jau apskatītās ūdeņraža cikla (p + p) reakcijas, kuru rezultātā izveidojās a-daļiņas jeb 4He kodoli23). Šīm reakcijām notiekot, starp to starpproduktiem izveidojas zināms līdzsvars attiecībā uz to koncentrāciju, kas raksturo arī šo izotopu izplatību Metagalaktikā, ja tie radušies šo reakciju rezultātā. Aprēķini uzrāda, ka uz 1 svara daļu 1H sintezējas 10-4 svara daļas 3He un tikai ap 3.10-71 svara daļas 2D. Tas arī izskaidro, kāpēc smagais ūdeņradis - deitērijs - kosmosā ir tik maz izplatīts. Temperatūrai zvaigznes kodolā paaugstinoties un pārsniedzot apmēram 13·106 K, sāk ritēt reakcija 3He + 4He ® 7Be + g, kur g-kvants aiznes reakcijā izdalīto enerģiju. 7Be kodols var satvert (piesaistīt) gan elektronu, gan protonu, transformējoties gan litijā, gan borā: 7Be + e- ® 7Li + n + g un 7Be + p ® 8B + g. Savukārt 7Li un 8B var iesaistīties reakcijās, kuru gala rezultāts atkal ir stabilais 4He. Tas notiek šādi: 7Li + p ® 24He; 8B ® 8Be + e+ + n un 8Be ® 24He. Kad zvaigznes kodolā (p + p) un sazarotajās reakcijās 1H ir izdedzis un pārvērties 4He, ģenerētais siltuma daudzums24) un ar to saistītā temperatūra un spiediens vairs nevar kompensēt virs kodola esošo gāzu masu svara radīto milzīgo spiedienu, kodols zaudē līdzsvaru un zvaigznes apkārtējo gāzu masu spiests saraujas. Tā rezultātā notiek tālāka zvaigznes gravitācijas potenciālās enerģijas transformācija siltuma enerģijā un temperatūra zvaigznes centrā pieaug. Ar to zvaigznes atšķiras no parastām kurtuvēm, kurās, izbeidzoties degvielai, izbeidzas arī degšanas process un temperatūra krītas. Zvaigzne šajā gadījumā saraujas, un saraujoties temperatūra tās dzīlēs paaugstinās, jo smaguma spēks veic darbu, kas ir lielāks par to enerģijas daudzumu, ko zvaigzne zaudē kā apkārtējā telpā izkliedēto siltuma starojumu. Laika intervāls, kurā zvaigznes kodolā esošais ūdeņradis pārdeg hēlijā, ir atkarīgs no zvaigznes masas. Jo šī masa ir lielāka, jo lielāka ir enerģija, kura, zvaigznei saraujoties, izdalās, un jo lielāka ir temperatūra un spiediens zvaigznes centrā, kas savukārt veicina intensīvāku, straujāku ūdeņraža degšanu un hēlija uzkrāšanos. Zvaigžņu evolūcijas procesa pētījumiem atbilstoši sastādīto vienādojumu risinājumi rāda, ka zvaigznēm ar lielām masām, kas sasniedz vai pārsniedz desmit Saules masas, ūdeņradis zvaigznes centrā izdeg ļoti ātri - 107 un 106 gados, Saules masas25) zvaigznēm tas notiek jau ap (1011÷1012) gadu ilgi, bet, ja zvaigžņu masa ir mazāka par Saules masu, tad ūdeņraža degšana rit ļoti lēni un var pārsniegt pašreizējo Galaktikas vecumu. Ir masas robeža ~ 10-2M¤,pie kuras ūdeņraža degšana vispār nevar sākties un šādi masas sabiezinājumi, izstarojuši sākotnējās kontrakcijas gaitā atbrīvotos un transformētos nelielos savas masas gravitācijas potenciālās enerģijas krājumus26), kā sarkani, brūni un melni punduri klīst kosmosa plašumos. Kad zvaigznes kodolā viss ūdeņradis ir izdedzis un pārvērties hēlijā, pie noteiktām temperatūras un blīvuma vērtībām sākas trīskāršais a-process, kuru rezultātā, trim a-daļiņām vienlaicīgi sastopoties (saduroties) vienā telpas punktā un saplūstot, izveidojas oglekļa izotopa 12C kodols. Tas, kā jau atzīmēts, var notikt tikai pie pietiekami lielām blīvuma vērtībām, kas sasniedz apmēram 106 g/cm3, jo tikai šādos apstākļos ar pietiekami lielu varbūtību (pietiekami bieži) vienlaicīgi var saskrieties trīs a-daļiņas. Tādi apstākļi valda, piemēram, tā saukto sarkano milžu dzīlēs, un to kodolos rit intensīva hēlija degšana un 12C sintēze. Tālāk, 12C satverot a-daļiņu, rodas skābeklis 16O, tad silīcijs un tā joprojām līdz dzelzs tipa elementiem. Taču pirms apskatām šos zvaigznes evolūciju virzošos procesus nedaudz pieskarsimies stabilā oglekļa izotopa 12C nozīmei, kam ir ļoti svarīga loma daudzu pietiekami masīvu zvaigžņu evolūcijā, jo tas kalpo par savdabīgu katalizatoru vai izejmateriālu vairāku citu elementu sintēzei tā sauktā oglekļa cikla gaitā. Oglekļa cikls sastāv no sekojošām reakcijām: p + 12C ® 13N + g + 1.95 MeV (1.3·107 gadi), 13N ® 13C + e+ + n + 1.5 MeV (7 min), p + 13C ® 14N + g + 7.54 MeV (2.7·106 gadi), p + 14N ® 15O + g + 7.35 MeV (3.3·108 gadi), 15O ® 15N + e+ + n + 1.73 MeV (82 s), p + 15N ® 12C + 4He + 4.96 MeV (1.1·105 gadi). Līdz ar to kopsavelkot redzam, ka oglekļa ciklā, tāpat kā ūdeņraža ciklā no četriem p sintezējas viens 4He kodols, producējot tostarp g-kvantu veidā ap 25.03 MeV lielu summāro enerģiju un divus neitrīno, kuri papildus aiznes 1.7 MeV lielu enerģijas daudzumu. Cikla sākumā reakcijās iesaistītais 12C kodols pēc vairāku pārvērtību virknes cikla beigās atkal neskarts atgriežas apritē un var turpināt kalpot reakciju norisēm. Oglekļa cikla šaurākā vieta ir (p + 14N) reakcija, kas notiek ļoti reti - tikai reizi 3.3·108 gados, taču atkal ir jāņem vērā milzīgais protonu skaits, ko satur zvaignes masa. Protams, jāņem vērā arī tas, ka zvaigznēs, kas sākumā sastāv no tīra ūdeņraža, oglekļa cikla darbība nav iespējama, jo kodola centrā, kur rodas 12C, ūdeņradis ir izdedzis. Taču zvaigznēs, kas satur nelielu 12C piejaukumu jau pirmszvaigžņu vielā, apstākļi ir citādi un oglekļa cikls var funkcionēt jau no zvaigznes dzimšanas paša sākuma, par ko būs runa nedaudz vēlāk. Kad zvaigznes dzīlēs temperatūra, blīvums un sintezētie 12C daudzumi ir pietiekami lieli, zvaigznes kodolā sāk degt 12C. Šī reakcija rit ļoti strauji, un arī tās gaitā izdalās lieli enerģijas daudzumi. Tas noved pie tā, ka temperatūra un spiediens zvaigznes dzīlēs pieaug katastrofāli ātri, un zvaigzne eksplodē, izmetot starpzvaigžņu telpā visus savus sintezētos smagāko elementu krājumus. Aprēķini par sintezēto elementu sastāvu un to attiecībām (koncentrāciju), kas balstās uz šiem priekšstatiem, ļoti labi saskan ar starpzvaigžņu matērijas ķīmiskā sastāva spektrālnovērojumiem. Pirms eksplozijas zvaigzne šķērsgriezumā ir līdzīga sīpolam - tā sastāv no vairākām čaulām, kurās dominē tikai dotajiem apstākļiem un čaulai raksturīgās kodolreakcijas. Zvaigznes virskārtā ir koncentrējies vēl neizdegušais ūdeņradis un hēlijs. Zem tās esošajā kārtā deg ūdeņradis un sintezējas hēlijs. Pēc šīs kārtas nāk hēlija slānis. Tālāk atrodas ogleklis, skābeklis un silīcijs. Vēl dziļāk izvietojusies dzelzs un tai radniecīgie elementi, piemēram, niķelis. Ar ko ir ievērojama dzelzs, resp., kāpēc šī kodolsintēzes ķēde, kas raksturojas ar arvien smagāku kodolu veidošanos, pakāpeniski piesaistot a-daļiņas, noslēdzas ar dzelzi? Tas izrādās ir tāpēc, ka dzelzs un niķeļa kodoli ir visstabilāk būvēti - tiem ir vislielākā saites enerģija, t.i., no ūdeņraža sintezējoties dzelzij, izdalās vislielākie kodolenerģijas daudzumi. Kā rāda aprēķini, un tos apstiprina arī novērojumi, zvaigžņu eksplozijas ir ne sevišķi izplatītas parādības, t.i., ne katra zvaigzne savu evolūciju, savu dzīvi nobeidz ar eksploziju. Noteicošais faktors šajā notikumu attīstībā atkal ir zvaigznes masa. Eksplodē un sasprāgst tikai pietiekami masīvas, t.i., par Sauli daudz (desmitiem reižu) masīvākas zvaigznes. Tādās zvaigznēs ūdeņradis kodolā, piemēram, izdeg dažu miljonu gadu laikā, kamēr Saules masas zvaigznēs šis process ilgst vairāk nekā 10 miljardus gadu. Un jo masīvāka ir zvaigzne, jo ātrāk tā ne tikai izdedzina savus kodolenerģijas degvielas krājumus, t.i., jo ātrāk tā evolucionē, bet jo nestabilāka tā arī kļūst šī procesa beigu posmā. Saules masas zvaigznēs ūdeņradis deg ļoti lēnām. Šī degšana Saulē rit jau gandrīz 5 miljardus gadu un turpināsies vēl apmēram tik pat ilgi. Saule neuzsprāgst ne jau tāpēc, ka šādam sprādzienam nepietiktu enerģijas. Vēl neizmantotās kodoldegvielas Saulē ir tik daudz, ka, momentāni to sadedzinot, Saule eksplodētu, izmetot savu vielu apkārtējā telpā ar ātrumu apmēram 30 000 km/s. Taču kodolsintēze uz Saules notiek mierīgi, pašregulējošā un stabilā režīmā. Masīvākām zvaigznēm līdz ar temperatūras un blīvuma celšanos zvaigznes kodolā sintēzes pašregulācija tiek izjaukta, kas tad arī beigu beigās noved pie zvaigznes eksplozijas. Izrādās, ka tieši šajās kodoltermiskas dabas eksplozijās, kurās, pateicoties ļoti augstajām temperatūrām, rodas milzīgs daudzums brīvu neitronu, šo neitronu pakāpeniskas un pietiekami ātras piesaistes ceļā notiek par dzelzi smagāku elementu kodolu veidošanās. Katra elementa kodols, jeb precīzāk, noteikta šī elementa izotopa kodols pie zināmiem nosacījumiem var satvert neitronu un transformēties par smagāku šī elementa izotopu. Šis process var turpināties. Taču, ja neitronu skaits elementa kodolā stipri pārsniedz protonu skaitu, tad viens no neitroniem ar arvien lielāku varbūtību var realizēt savu radioaktivitāti un, kā jau iepriekš parādīts, pārvērsties protonā, izstarojot elektronu un antineitrīno. Līdz ar to protonu skaits elementa kodolā palielinās par 1, un elements pārvēršas par elementu periodiskās sistēmas tabulas blakus elementu. Ja vidē ir pietiekami daudz brīvu neitronu, tad šādā veidā var sintezēties arvien smagāki un smagāki elementi. Turklāt, kā izrādās, jo elementa kodols ir smagāks, jo jaunu neitronu piesaistīšana notiek arvien vieglāk. Tātad, galvenos vilcienos par dzelzi smagāku elementu veidošanās procesu var aprakstīt tā: kad pietiekami masīvas zvaigznes dzīlēs evolūcijas gaitā ir izdedzināti kodoldegvielas resursi, zvaigzne zaudē savu stabilitāti un eksplodē. Šādā eksplozijā, kurā var saskatīt zināmu līdzību ar LS, rodas ļoti daudz brīvu neitronu un saglabājas nedaudz dzelzs atomu kodolu. Sprādzienā saraustītās zvaigznes viela izplešoties pamazām atdziest, un brīvie neitroni it kā kondensējas un nosēžas uz dzelzs atomu kodoliem, kuri tos satver un ievelk sevī. Kad elementa kodols tādā veidā paliek pietiekami masīvs, tas kļūst radioaktīvs un pārvēršas kobalta atoma kodolā. Tas līdzīgā veidā transformējas nākošajā elementā utt. līdz pat periodiskās sistēmas pašiem smagākajiem elementiem. Skaidrs, ka šim neitronu piesaistīšanas procesam ir jābūt pietiekami ātram, jo, pirmkārt, radioaktīvi ir paši brīvie neitroni, un to skaits līdz ar laiku strauji samazinās un, otrkārt, līdz ar neitronu skaita pieaugumu elementu kodolos, arvien radioaktīvāki kļūst, resp., arvien īsāku laika sprīdi dzīvo arī masīvākie izotopi. Ja neitroni uz elementa kodola nosēžas viens pēc otra pēc ilga laika sprīža, tad izotops var sabrukt, un smagāku elementu veidošanās nenotiks. Ķēde aprausies. No šiem apsvērumiem tad arī ir radusies ideja par zvaigžņu eksplozijām kā par dzelzi smagāku elementu sintēzes cēloni, un augstāk minētie secinājumi un novērojumu dati par ķīmisko elementu izplatību kosmosā tos pilnībā apstiprina, t.i., teorētisko modeļu aprēķini, kas balstās uz šo koncepciju, rezultātā dod tieši tādus elementu daudzumus un to attiecības, kādus tos arī faktiski kosmosā novērojam. Apietie elementi un vēlreiz zvaigžņu eksplozijas Ja papētām ķīmisko elementu periodisko sistēmu, tad redzam, ka ir rinda elementu vai to izotopu, piemēram, 180W (stabils volframa izotops), kas dabā sastopams jeb izplatīts 500 reižu retāk par pārējiem volframa izotopiem 182W, 184W un 186W, kuri radušies elementu sintēzes maģistrālājā ceļā. 180W kodolā ir izteikts neitronu deficīts, t.i., protonu šajā kodolā ir vairāk nekā neitronu, kas liecina par to, ka šādi elementi nevar rasties iepriekšējā nodaļā aprakstītajā neitronu lavīnā, tiem pakāpeniski, bet pietiekami ātri piesaistoties kodoliem un tad tālāk pārvēršoties protonos b-sabrukšanas rezultātā. Kā rāda detalizēti pētījumi, šie tā sauktie apietie elementi var rasties, vai nu pietiekami enerģiskam g-kvantam izsitot no kodola liekos neitronus, vai arī intensīvā neitrīno starojuma laukā, jo neitrīno, kā zināms, var izraisīt neitrona pārvēršanos protonā. Izrādās, ka apieto elementu veidošanos un to ļoti niecīgo izplatību var izskaidrot tieši ar šī otrā mehānisma palīdzību, t.i., ar intensīvu, lai arī reaģēt tik ļoti negribīgo neitrīno plūsmu, kura, kā rāda pētījumi, ģenerējas noteikta tipa pārnovu eksploziju procesā. Tas liek secināt, ka, acīmredzot, ir divu veidu zvaigžņu eksplozijas. Pirmā ir jau aprakstītā pilnīgā zvaigznes eksplozija, kurā visas zvaigznes viela tiek saraustīta gabalos un izkliedēta starpzvaigžņu telpā. Taču var būt arī nepilnīgs sprādziens, kura rezultātā tiek uzspridzināts jeb nomests tikai zvaigznes apvalks, bet pati zvaigzne pārvēršas par neitronu zvaigzni, ko pie noteiktiem nosacījumiem (intensīvs zvaigznes magnētiskais lauks, zvaigznes rotācijas ass labvēlīga orientācija attiecībā pret novērotāju uz Zemes u.c.), var novērot kā pulsāru. Neitronu zvaigžņu kodolos gravitācijas spēka radītais spiediens saspiež zvaigznes vielu līdz tādiem blīvumiem (simtiem miljonu tonnu/cm3), ka brīvie elektroni tiek iespiesti protonos un tie pārvēršas neitronos. No šī secinājuma tad arī ir atvasināts to nosaukums - neitronu zvaigznes. No ķīmisko elementu sintēzes viedokļa neitronu zvaigznes piesaista astrofiziķu uzmanību ar to, ka to veidošanos pavada vēl lielāku enerģijas daudzumu izdalīšanās nekā jau pieminētajā termokodolu reakcijā izraisītajā pilnīgajā zvaigznes eksplozijā. Tas notiek uz zvaigznes gravitācijas potenciālās enerģijas transformācijas rēķina, zvaigznes kodola vielai saraujoties līdz dažu desmitu kilometru lieliem izmēriem, bet ne tas ir galvenais. Galvenais ir tas, ka šādā eksplozijā rodas milzīgs daudzums neitrīno, kuri, kā izrādās, aiznes lielāko daļu no sprādzienā atbrīvotās enerģijas, un šie neitrīno tad arī ir tie, kas veido apietos elementus. Kā neitrīno niecīgā reaģētspēja, tā arī neitronu zvaigžņu nelielais skaits labi izskaidro apieto elementu reto izplatību kosmosā un dabā. Kā rāda jaunākie pētījumi, neitronu zvaigznes ir interesantas arī no tā viedokļa, ka tajos ekstremālajos apstākļos, kādi izveidojas to dzīlēs un uz to virsmām, rodas un dinamisku elektromagnētisku procesu rezultātā kosmiskajā telpā tiek izmesti arī tie ārkārtīgi niecīgie ļoti masīvo ķīmisko elementu kodoli, kuru tikko manāmas pēdas reizēm pavid atsevišķos astrofizikālajos novērojumos. Vieliskās pasaules evolūcija. Īss kopsavilkums Kā redzējām, mūsdienu zinātne ir spējusi uzzīmēt apbrīnu izraisošu un harmonisku apkārtējās materiālās pasaules rašanās, uzbūves un evolūcijas ainu, sākot ar ķīmisko elementu izcelšanās un beidzot ar sarežģītāko vielisko struktūru un formu eksistences cēloņu izskaidrojumiem, kas labi pamatoti gan empīriski, t.i., ar daudzveidīgos novērojumos iegūtajiem datiem, gan ar teorētiskos pētījumos konstruētajiem atbilstošajiem modeļiem un scenārijiem. Pašlaik šī pasaule vislielākos ar novērojumiem aptvertajos mērogos sastāv galvenokārt no ūdeņraža, un tas ir Metagalaktikas evolūcijas karstās sākuma stadijas pirmo mirkļu - Lielā Sprādziena - ļoti augstās temperatūras sekas. Metagalaktikai strauji izplešoties un šī iemesla dēļ atdziestot, jo izplešanās notiek adiabātiski, t.i., bez papildus enerģijas pievadīšanas un tās noplūdes, jau pēc dažām sekundēm sarežģītu, bet ārkārtīgi ātri ritošu elementārdaļiņu pārvērtību rezultātā esošie neitroni apvienojās ar protoniem, radot deitēriju. Lielākā daļa šī pirmatnējā deitērija savukārt pārvērtās hēlijā, un pirmszvaigžņu vielas izveidošanās pamatvilcienos bija noslēgusies. Metagalaktikai turpinot izplesties un līdz ar to temperatūrai nepārtraukti krītoties, pakāpeniski radās apstākļi šīs vielas kondensācijai. Šī kondensācijas procesa dzinējspēks bija gravitācijas nestabilitāte, kas saistīta ar sākotnējām vielas blīvuma neviendabībām jeb fluktuācijām27). Aizdegās pirmās zvaigznes. Masīvākās no tām evolucionēja ļoti straujā tempā, ātri izdedzinot savus kodolenerģijas pamatresursus - ūdeņradi un pirmatnējo hēliju. Šo zvaigžņu trakulīgā dzīve bieži vien noslēdzās ar grandiozām eksplozijām, kuru rezultātā pasaules telpā tika izmesti un līdz ar to starpzvaigžņu vide tika bagātināta ar zvaigžņu dzīlēs sintezētajiem smagajiem ķīmiskajiem elementiem. No šīs, var teikt arī, piesārņotās starpzvaigžņu vides vielas un jau pieminētās gravitācijas nestabilitātes dēļ, kuru zvaigžņu eksplozijas un to laikā ģenerētie triecienviļņi tikai pastiprina, veidojās apstākļi jaunas - otrās paaudzes zvaigžņu dzimšanai, kāda ir arī Saule - mūsu planētu sistēmas centrālais spīdeklis. Otrās paaudzes zvaigžņu evolūcija jau rit nedaudz savādāk - straujāk, jo to iespaido šie smago elementu, sevišķi, oglekļa piemaisījumi, kas paātrina kodolreakciju gaitu, darbodamies līdzīgi katalizatoriem ķīmiskajās reakcijās. No apkārtējās Saulē neiesaistītās gāzu-putekļu mākoņa vielas tā paša cēloņa, kas izraisīja Saules rašanos, t.i., gravitācijas nestabilitātes dēļ, atsevišķām neviendabībām-kondensācijām augot, izveidojās planētu sistēma un starp tām arī Zeme ar tās daudzveidīgo dažādās ķīmiskajās reakcijās sintezēto iežu un citu saliktu vielu sastāvu. Šos jaunu zvaigžņu un planētu sistēmu dzimšanas procesus, kas kosmosā notiek arī mūsdienās, var vērot un pētīt daudzos astrouzņēmumos, kuri iegūti gan ar modernajiem uz Zemes bāzētajās astronomiskajās observatorijās izvietotajiem, gan arī ar ārpus atmosfēras paceltajās kosmiskajās observatorijās iemontētajiem teleskopiem un citiem instrumentiem (skat. 9.-18.att.).  
9.att. Boka globula (B68) - klasisks Piena Ceļa tumšais miglājs, kas atrodas Čūskneša zvaigznājā (dienvidu puslodē) ap 410 gaismas gadu attālumā. Globulas diametrs ir ap 12.5 tūkstoši a.v. (a.v. - astronomiskā vienība jeb Zemes vidējais attālums līdz Saulei ~ 150·106 km = 1.5·1013 cm, precīzāk - 1.49597870·1013 cm), masa ap 3 Saules masām. Labās puses attēls veidots no globulas attēliem, kas iegūti redzamajā un tuvajā infrasarkanajā gaismā, kuros globula ir pilnīgi necaurredzama. Kreisās puses attēls sintezēts no globulas attēliem, kas iegūti redzamajā gaismā (parādīts ar zilu krāsu), tuvajā infrasarkanajā gaismā (parādīts ar zaļu krāsu) un infrasarkanajā gaismā (parādīts ar sarkanu krāsu). Infrasarkanajā gaismā kļūst redzamas globulas aizmugurē atrodošās zvaigznes, kas izskatās sarkanas. Ja putekļu slānis, ko aptver Boka globula, atrastos starp Sauli un Zemi, uz Zemes valdītu pilnīga tumsa. Iegūto attēlu detalizēta analīze liecina, ka B68 viela atrodas vai nu uz gravitatīvas pašsabrukšanas jeb kolapsa robežas, vai arī šis kolapss jau ir sācies, un ka ne vēlāk kā pēc apmēram 100000 gadiem te iedegsies viena liela vai vairākas mazākas masas jaunas karstas zvaigznes. ESO attēls 
10.att. Oriona miglājs - Zemei tuvākais jaunu zvaigžņu šūpulis mūsu Galaktikā. Miglāju krāšņi izgaismo dažas masīvas ļoti jaunas un karstas O un B tipa zvaigznes. ESO attēls 
11.att. NGC 3603 - jaunu zvaigžņu dzimšanas vieta Kuģa Ķīļa zvaigznājā (redzams dienvidu puslodē). ESO attēls 
12.att. Jaunu zvaigžņu dzimšanas uzliesmojums ap Riteņa galaktikas kodolu. Iespējams, ka to izsaukusi kāda spēcīga eksplozija galaktikas kodolā, kas radījusi sfērisku triecienvilni, kurš izplatoties savukārt iniciējis galaktikas plaknē koncentrētās difūzās starpzvaigžņu vielas sākotnējo saspiešanos un līdz ar to strauju šīs saspiešanās progresu (kolapsu) vielas masas pašgravitācijas dēļ. NASA attēls 
13.att. Spirāliska galaktika NGC 4314. Arī šeit redzams milzīga apjoma zvaigžņuzliesmojums - jaunu zvaigžņu dzimšana riņķī, kas aptver galaktikas kodolu. Pētījumi rāda, ka šis riņķis ir vienīgā vieta šajā galaktikā, kurā pēdējos piecos miljonos gadu ir dzimušas jaunas zvaigznes. NASA attēls 
14.att. Protoplanetārie diski ap jaunām vēl kolapsa procesā esošām zvaigznēm Oriona miglājā. Diski redzami dažādos rakursos - gan no sāniem (kreisais augšējais un apakšējais attēls), gan no virsas (labējais augšējais attēls), gan ieslīpi (labējais apakšējais attēls). Diskus uzkarsē un tiem liek spīdēt topošo zvaigžņu intensīvais ultraviolētais starojums. Diskos saskatāmi sabiezinājumi - topošo planētu aizmetņi. NASA attēls 
15.att. Dīvainas, neparastas formas, acīmredzot ļoti jauni, vēl nenoformējušies gāzu-putekļu diski ap jaunām zvaigznēm. Attēliem apakšējā kreisajā stūrī uzrādīti mēroga nogriezņi, kas vienādi ar 200 a.v. NASA attēls 
16.att. Ar Habla kosmisko teleskopu (HKT) iegūti ļoti pārliecinoši protoplanetāro disku attēli ap zvaigznēm HD 141569 un HR 4796A, kas dabūti, aizklājot centrālās zvaigznes ar masku, lai izslēgtu to nomācošo spožumu un varētu reģistrēt protoplanetāro disku daudz vājāko starojumu. Zvaigzne HD 141569 atrodas ap 320 g.g. tālu Svaru zvaigznājā. Redzams ap 120 miljardu km plašs protoplanetārais disks, kas sastāv no divām daļām, kuras atdala tumša josla, kas atgādina līdzīgu lielāko tukšumu (pārtraukumu) Saturna riņķos, tikai daudz lielākos mērogos. Līdzīga aina vērojama arī zvaigznes HR 4796A attēlā. Mērogu salīdzināšanai attēlos uzrādīts Neptuna orbītas izmērs. NASA attēls 
17.att. Ar Havaju salas observatorijas un HKT iegūtie zvaigzni AB Aurigae ieskaujošā protoplanetārā diska attēli. Lietota maska. Arī labi redzami diska sabiezinājumi - topošo planētu veidošanās vietas. NASA attēls 
18.att. Ar HKT iegūts nesen dzimušas dubultzvaigznes attēls (centrā). Gara plāna miglāja aste centrālo objektu savieno ar neliela izmēra vāju komponenti, kas varētu būt pirmais tiešais ārpussaules sistēmas novērotas planētas attēls. NASA attēls Tas, kāpēc uz Zemes ir tik daudz smago ķīmisko elementu un tik maz ūdeņraža, ir Zemes karstās jaunības un tās tuvuma Saulei sekas. Tajos temperatūras apstākļos, kādos attiecībā pret Sauli atradās Zeme, kā arī tās samērā nelielā masa un līdz ar to vājais gravitācijas lauks nespēja noturēt vieglos gāzveidīgos elementus - ūdeņradi un hēliju, un tie lielos daudzumos tika izkliedēti starpplanētu telpā un aizpūsti perifērijā. Tāds pats liktenis piemeklēja arī visas citas Zemes tipa planētas - Merkuru, Venēru un Marsu. Tās visas sastāv galvenokārt no smagajiem ķīmiskajiem elementiem, kuru daudzums un savstarpējās attiecības pilnībā apstiprina iepriekš aprakstīto shēmu par pārnovas eksploziju netālu no protosaules sistēmas gāzu mākoņa pirms vairāk nekā 5 miljardiem gadu kā šīs Saules sistēmas izveidošanās cēloni, gan ienesot šajā mākonī lielu daudzumu smago ķīmisko elementu, gan ar triecienvilni stimulējot šī, nu jau piesārņotā, t.i., gāzu-putekļu mākoņa sablīvēšanos un līdz ar to tā sākotnējo saraušanos. Lielās un tālākās Saules sistēmas planētas, kā jau atzīmēts, vēl joprojām sastāv galvenokārt no ūdeņraža un hēlija, un to daudzumi ir attiecībās, kādas paredz un izskaidro šī teorija. No iepriekš pieminētajiem vielas ķīmiskajai evolūcijai labvēlīgajiem apstākļiem kā galvenais ir jāmin tāds (optimāls) attālums no Saules, kas nodrošina šķidra ūdens rezervuāru (okeānu, jūru, ezeru, upju u.c.) pastāvēšanu uz planētas virsmas. Šķidrs ūdens, kā zināms, ir viens no labākajiem šķīdinātājiem, un tas veicina dažādu ķīmisku reakciju norisi. Kā otrs svarīgākais parametrs ir jāmin planētas masa. Tai jābūt pietiekami lielai, lai noturētu savu gāzveida apvalku - atmosfēru, kura intensīvi veidojās planētas agrīnajā attīstības stadijā, kas bija ļoti karsta. Ķīmiskajiem savienojumiem attiecīgos labvēlīgos apstākļos arvien vairāk komplicējoties, veidojās priekšnoteikumi šobrīd zināmo vissarežģītāko matērijas eksistences formu - dzīvības un beidzot arī saprāta - izcelsmei, t.i., veidojās priekšnoteikumi Zemes bioloģiskās evolūcijas28) norisei un tās vainagojuma - saprāta - attīstībai. Tā saprāta, kas spēj visu šo grandiozo un ļoti sarežģīto procesu aptvert un izskaidrot (sīkāk par dzīvības rašanos var lasīt Siliņš, 1999, 152.-164.lpp.). Ļoti interesanta materiālās pasaules evolūcijas īpatnība ir tā, kā šī evolūcija notiek paātrināti. Sevišķi spilgti tas atklājas, izsekojot un fiksējot noteiktus Zemes bioloģiskās evolūcijas posmus sekojošā tabulā (par dažu izvēlēto notikumu laika momentiem vai to precizitāti, protams, var diskutēt, jo neatkarīgi veiktu pētījumu autoru darbos tie var nedaudz atšķirties jeb variēt). 
Pēdējie trīs tabulā iekļautie notikumi gan vairāk attiecas uz civilizācijas attīstību un raksturo tās tempu (sīkāk var skatīt Vilks, 2002). Taču šī paātrinātās attīstības likumsakarība ir izsekojama arī citos materiālās pasaules organizācijas vai struktūru līmeņos, kā, piemēram, jau pieminētajā par otrās paaudzes zvaigžņu ātrāku attīstību sakarā ar to, ka pirmās paaudzes zvaigznes savas darbības gaitā bagātina (piesārņo) starpzvaigžņu vidi ar smagākiem elementiem, un tie darbojas kā savdabīgi otrās paaudzes zvaigžņu kodoltermisko reakciju katalizatori, veicinot un paātrinot šo reakciju norisi. Hronoloģiski visu vieliskās pasaules rašanās un evolūcijas galvenos etapus var sarindot 19.att. parādītajā secībā. 
19.att. LS un vieliskās pasaules evolūcijas galveno etapu aptuvens atainojums. Kreisajā pusē dotie skaitļi uzrāda Visuma vecumu un matērijas aizņemtās telpas izmērus (rādiusu), pieņemot, ka LS noticis pirms 15 miljardiem gadu un matērijas izplešanās notiek ar ātrumu, kas nepārsniedz gaismas izplatīšanās ātrumu c. Jautājuma zīme simbolizē, ka LS sākuma momenta fizika vēl lielā mērā ir neatminēta mīkla (no Zvaigžņotās Debess, 1981, 93). Vieliskās pasaules turpmākās evolūcijas iespējamie scenāriji Viss iepriekš izklāstītais ļauj saprast, kāpēc šī pasaule ir tāda, kādu to redzam un uztveram, - kādu cēloņu un likumsakarību dēļ tā ir izveidojusies tāda un ne citāda. Taču laiks nestāv uz vietas. Tas rit, un nekas nav mūžīgs. Šī fundamentālā atziņa pamato jautājumu par to, kas notiks tālāk. Kā turpināsies mums tagad jau daudzmaz pazīstamās vieliskās pasaules un Metagalaktikas evolūcija? Vai varam jau šajā sakarā izteikt pietiekami argumentētas prognozes? Izrādās - jā! Mūsdienu zinātnes, it īpaši elementārdaļiņu fizikas un astronomijas jeb precīzāk kosmoloģijas priekšstati un atziņas par jau zināmiem fundamentāliem likumiem un nestacionāro jeb relatīvistisko Visuma (kas izplešas!) modeli ļauj asimptotiski novērtēt Metagalaktikas matērijas un ķermeņu turpmāko attīstības gaitu un prognozēt to galīgo likteni. Taču te ir jāuzsver, ka šie novērtējumi un prognozes ir ar varbūtīgu raksturu, jo pēc būtības tās ir ekstrapolācijas ar visām no tā izrietošām sekām un ierobežojumiem, un var izrādīties, ka gan precizējumi un izmaiņas mūsu jau izveidotajās atziņās, gan jaunu atziņu parādīšanās var visai nopietni mainīt priekšstatus par procesu gaitu un to gala iznākumu. Bet tas arī ir saprotams, jo pagātnes un nākotnes izpēte ir principiāli atšķirīgas procedūras. Pagātne parasti atstāj kaut kādas pēdas jeb liecības un līdz ar to visus spriedumus un secinājumus par to iespējams pārbaudīt, salīdzinot ar šīm liecībām. Attiecībā uz vieliskās pasaules rašanos LS šādas liecības ir gan sarkanā nobīde tālo galaktiku spektros, gan reliktais starojums, gan ūdeņraža un hēlija un citu ķīmisko elementu izplatība pasaules telpā un debess ķermeņos, kuras, kā redzējām, mūsdienu zinātne spēj visai spīdoši izskaidrot un uzburt grandiozu Metagalaktikas dzimšanas un attīstības ainu. Nākotne turpretim nekādas pēdas neatstāj. Tas nozīmē, ka tieša nākotnes pārbaude nav iespējama. Un tomēr nav arī tā, ka šādā situācijā ir iespējama neierobežota un pilnīgai patvaļai atbrīvota spekulācija. Fundamentālie fizikas likumi ļauj iezīmēt tikai noteiktu un ierobežotu skaitu matērijas evolūcijas variantu jeb tā saukto Visuma attīstības scenāriju, kurus ir vērts nopietni izanalizēt. No visiem šiem loģiski iespējamiem scenārijiem šī mācību materiāla ierobežotā apjoma dēļ, kā arī visai vienkāršoti, t.i., neiedziļinoties daudzās specifiskās detaļās, apskatīsim tikai divus - tā saukto slēgto jeb oscilējošo un atvērto Visuma modeli. Šie modeļi seko no vispārīgās relativitātes teorijas vienādojumu risinājumiem, un tas, kurš no šiem modeļiem ir spēkā, resp., atbilst reālajai pasaulei, reālajai Metagalaktikai, ir atkarīgs no reālā matērijas vidējā blīvuma Metagalaktikā. Aprēķini rāda, ka gadījumā, ja pašreizējā momentā, t.i., ap 15 miljardiem gadu pēc LS šis blīvums visā Metagalaktikā kopumā ņemot jeb vidēji ir lielāks par tā saukto kritisko blīvumu r krit ~ 10-29g/cm3, tad pasaule ir slēgta. Tas nozīmē, ka pašreiz novērojamā Metagalaktikas izplešanās pēc kāda laika - daudziem miljardiem gadu - apstāsies31), un sāksies pretējs process - saraušanās, t.i., Metagalaktika, sasniegusi maksimālos izmērus, sāks sarukt jeb kolapsēt. Novērojumi uzrādīs, ka šobrīd tālo galaktiku spektros reģistrējamo sarkano nobīdi nomainīs violetā nobīde. Saraušanās notiks arvien straujākā tempā. Kosmiskās vides temperatūra un blīvums nepārtraukti un neatturami pieaugs. Un apgrieztā secībā norisināsies visi tie procesi, ko apskatījām šī raksta sākumā, resp., matērija kolapsēs jeb sabruks singularitātē, t.i., sasniegs bezgala lielas blīvuma un citu fizikālo parametru vērtības, lai pēc tam sāktu jaunu attīstības, jaunu izplešanās-saraušanās ciklu, kas būs līdzīgs (bet, domājams, ne identisks!) iepriekšējam utt., proti, Metagalaktika it kā pulsēs jeb oscilēs ar daudzu miljardu gadu garu periodu. Vai šī atgriešanās pirmatnējā visu sadedzinošajā un pārkausējošā atomkatlā notiks, kad vēl eksistēs galaktikas un zvaigznes, vai arī tad, kad matērijas vieliskā eksistences forma kā viss materiālais būs beigusi pastāvēt, par ko būs runa turpmāk, uz šo jautājumu mūsdienu zinātne konkrētu atbildi vēl sniegt nevar. Vai tas notiks, un kad tas notiks - uz to jāatbild turpmākiem pētījumiem. Un vispirms jau jāatrod atbilde uz vienu no visbūtiskākajiem, visfundamentālākajiem jautājumiem par Metagalaktikas matērijas vidējā blīvuma patieso vērtību. Te izšķirošu lomu var nospēlēt gan neitrīno miera masa (skat., piemēram, Balklavs, 1981), gan citas tā sauktās slēptās, neredzamās vai tumšās matērijas formas, par kuru pastāvēšanu ir visai pārliecinošas norādes un liecības un kuru meklēšana arī ir viens no aktuālākajiem mūsdienu astronomijas uzdevumiem, jo pietiekami lielu šo masu gadījumā tās var noslēgt Metagalaktiku, bet tas jau ir temats citam stāstījumam. Ja reālais matērijas vidējais blīvums Metagalaktikā ir mazāks par kritisko blīvumu, tad mūsu pasaule ir atvērta, un tās izplešanās turpināsies mūžīgi. Kas varētu notikt šajā gadījumā? Nav šaubu, ka ar laiku, izsmēlušas savus kodoldegvielu resursus, nodzisīs gan pašreizējās zvaigznes, gan arī tās, kuras vēl tikai dzimst un dzims uz vēl neizmantoto starpzvaigžņu gāzu un putekļu krājumu rēķina, pārvērsdamās, atkarībā no to sākotnējās masas vai nu par baltajiem punduriem, vai neitronu zvaigznēm, vai melnajiem caurumiem u.c. optisko starojumu neģenerējošiem kosmiskiem objektiem vai veidojumiem, t.i., reiz, lai arī pēc ļoti ilga laika beigsies Metagalaktikas zvaigžņu ēra. Kā rāda aprēķini, tas varētu notikt pēc apmēram 1014 gadiem. Šis laika sprīdis, protams, ir milzīgs, ap 10000 reižu lielāks par to, kas atdala mūs no izplešanās sākuma - LS. Taču tajā pašā laikā nenovēršami ir tas, ka šis sprīdis, salīdzinājumā ar laika bezgalību, ir galīgs. Mūžīgi nepastāvēs arī galaktikas. Pirmkārt, notiks to disipācija, t.i., tās pakāpeniski zaudēs jeb izkaisīs starpgalaktiskā telpā savā sastāvā ietilpstošās zvaigznes. Praktiski tas notiek jau šobrīd un notiek tādēļ, ka šādā no daudziem miljardiem zvaigžņu sastāvošā ansamblī laiku pa laikam savstarpējo kustību un sadursmju jeb, precīzāk - mijiedarbību un, it sevišķi, tuvu satuvošanos rezultātā kāda no zvaigznēm iegūst ātrumu, kas pārsniedz otro kosmisko ātrumu dotajai galaktikai, un zvaigzne aizlido no galaktikas. Dramatisku iespaidu šī savstarpējā mijiedarbība atstāj uz zvaigžņu planētu sistēmām, jo planētas gravitatīvi ar zvaigznēm ir vājāk saistītas par pašu zvaigžņu vielu. Attiecīgi veikti modeļaprēķini rāda, ka jau apmēram pēc 1017 gadiem visas zvaigznes būs zaudējušas savas planētas. Disipācijas procesam pakļautas galvenokārt galaktiku perifērijā atrodošās zvaigznes. Centrālā daļa šī procesa rezultātā pakāpeniski sarauksies un beigu beigās kolapsēs, t.i., pārvērtīsies melnajā caurumā. Šis galaktiku sairšanas process noslēgsies pēc apmēram 1019 gadiem. Tālākā vielas evolūcijā dominējošo lomu sāks spēlēt tie procesi, kurus paredz mūsdienu elementārdaļiņu fizika, proti, iespējamā protonu sabrukšana. Pēdējos gados intensīvi veiktie eksperimenti un pētījumi, kas turklāt izrādījušies visai rezultatīvi, visus četrus pašlaik pazīstamos fundamentālos dabas spēkus jeb sadarbes, t.i., gravitācijas, vājo, elektromagnētisko un stipro mijiedarbību aprakstīt kā viena visfundamentālākā spēka dažādas izpausmes formas, kas realizējas noteiktos apstākļos, ir pavēruši visai daudzsološas iespējas ķerties pie jau minēto tā saukto VET izstrādāšanas mēģinājumiem32). Vissvarīgākais šajā ziņā ir tas, kas visas šīs teorijas paredz, ka līdz šim par pilnīgi stabilu uzskatītai un atzītai elementārdaļiņai - protonam, kas ir visas matērijas vieliskās eksistences formas pamatu pamats, ir jābūt ... nestabilam, lai arī ar ļoti ilgu vidējās dzīves laiku. Dažādie šo teoriju varianti protona vidējo dzīves ilgumu vērtē ap 1031-1033 gadu. Pēc šāda laika protonam ir neizbēgami jāsabrūk pozitronā, neitrīno un gamma kvantos un, iespējams, vienā vai vairākos elektronu-pozitronu pāros. Jāsabrūk, ja vien šīs teorijas ir pareizas, bet šobrīd šo teoriju pareizību neapšauba gandrīz neviens fiziķis, it sevišķi jau ņemot vērā arī tās patiesi dramatiskās sekas, kas draud fizikai kopumā, ja šīs teorijas izrādītos neadekvātas fizikālajai realitātei (sīkāk skat., piemēram, Девис, 1989.). Šis protonu sabrukšanas process ilgu laiku spēlēs galveno lomu kosmisko objektu temperatūras bilancē, jo sabrukšanā izdalītā enerģija, izņemot neitrīno, kas brīvi atstās debess ķermeņus, aiznesdamas līdzi ap 30% no sabrukšanā izdalītās enerģijas mpc2, uzturēs mirušo planētu un zvaigžņu temperatūru uz zemām, bet tomēr atšķirīgām no absolūtās nulles robežām. Tā, piemēram, baltie punduri, 1017 gadu laikā atdzisdami līdz apmēram 5 K, pēc tam šo temperatūru saglabās savas vielas protonu sabrukšanas dēļ līdz vielas krājumu pilnīgam izsīkumam. Līdzīgi neitronu zvaigznēm šī temperatūra pēc 1019 gadiem turēsies 100 K robežās, protams, kamēr vien visa neitronu zvaigznes viela nebūs sabrukusi. Tātad, apmēram pēc 1032-1033 gadiem visa viela Metagalaktikā būs pilnīgi sabrukusi un Metagalaktiku veidos fotonu un neitrīno starojums, elektronu-pozitronu plazma un masīvi melnie caurumi. Bet, kā atkal rāda aprēķini, pēc 10100 gadiem iztvaikos, resp., zaudēs savu masu un līdz ar to beigs eksistēt arī vismasīvākie melnie caurumi33), un Metagalaktika sastāvēs tikai no ārkārtīgi retinātas elektronu-pozitronu plazmas un fotonu un neitrīno starojuma34), kas arvien vairāk un vairāk izkliedēsies un atdzisīs. Vai šo stāvokli var uzskatīt par matērijas eksistences beigu stadiju, par tās fizisko formu aktīvo kustību un procesu pilnīgu pamiršanu? Domājams, ka tomēr nē. Šāds secinājums runātu pretim ne tikai fundamentālajām filozofiskajām atziņām par matērijas un kustības neiznīcību, bet arī uz pieredzi balstītai intuīcijai par matērijas eksistences formu bezgalīgo daudzveidību. Tādēļ pastāv zināma iespēja, zināma varbūtība, ka arī šajā stadijā nav izslēgta sarežģītu sistēmu un pat neparastas izpausmes saprāta formu eksistence. Kā izteicies pazīstamais amerikāņu fiziķis F.Daisons - dzīves pulss sitīs arvien lēnāk, bet neapstāsies nekad. Tas, ka no mūsdienu redzes viedokļa visi procesi būs ļoti palēnināti un notiks daudz lielākos telpiskos mērogos, nedrīkst mulsināt. Atcerēsimies, ka arī no Metagalaktikas izplešanās sākuma mirkļu viedokļa, kad temperatūra bija ap 1028 K un vairāk kā zibenīgās reakcijās (ap 10-35 s) un bezgala mazos telpas apgabalos (ap 10-25 cm) notika vielas dzimšana, mūsdienās vērojamie procesi Metagalaktikā un tās daudzveidīgajos objektos, un pat mūsu pašu dzīve var tikt vērtētas kā kaut kādas bezgala lēnas un telpiski ārkārtīgi izplūdušas parādības35). Un, nobeidzot šo nodaļu, jāpievērš uzmanību vēl vienai iespējamībai. Runa ir par to, ka līdz šim mēs analizējām parādības un procesus, kas seko ikdienas pieredzē daudz un daudzkārt pārbaudītiem un līdz ar to varam uzskatīt, ka stingri pamatotiem fizikas likumiem. Taču nav izslēgts, ka nākotnē, izmainoties matērijas eksistences apstākļiem, kad tiks sasniegtas neiedomājami mazas blīvuma un absolūtajai nullei tuvas temperatūras vērtības, kuras nav iespējams reproducēt ar mūsdienu eksperimentālajām iekārtām apgādātajās laboratorijās, var parādīties mums pagaidām nepazīstamu un pat nenojaušamu spēku darbības izpausmes, un to iespaidā noritēt procesi, kuri varētu radikāli izmainīt visu augstāk aprakstīto situāciju. Kā vienu no tādu procesu piemēriem var minēt fizikālā vakuuma sabrukšanas iespēju - problēmu, kuru tikai pēdējā laikā uztaustījusi un sāk pētīt mūsdienu fizika. Šīs parādības pastāvēšanas varbūtība vai iespējamība seko no to ļoti sarežģīto un vēl mazpazīstamo procesu analīzes, kuri dominē mikropasaules dzīlēs. Nav izslēgts, ka, vakuumam sabrūkot, Visumā, kas izplešas, rodas reāla jauna viela. Ļoti iespējams, ka šāds process reiz jau ir noticis ap 10-35 s pēc LS, kad radās milzīgs daudzums daļiņu un antidaļiņu, kuru enerģija bija ekvivalenta ap 1028 K, un blīvums sasniedza ap 1075 g/cm3. Šīs atziņas seko no tiem pētījumiem, kas liecina, ka fizikālajam vakuumam piemīt noteikts, kaut arī niecīgs enerģijas blīvums un tajā mudž no virtuālajām daļiņām. Teorētiskas konstrukcijas paredz jeb, precīzāk būtu teikt, nenoliedz varbūtību, ka ļoti tālā nākotnē, tad, kad vielas blīvums, Metagalaktikai izplešoties, tuvosies vai sasniegs vakuuma enerģijai atbilstošo masas blīvumu, vakuums plīsīs jeb sabruks, notiks fāzu pāreja (skat., piemēram, Киржниц,Линде, 1982), kurā radīsies reālas daļiņas un antidaļiņas, dodot sākumu jauniem fizikāliem procesiem. Lai arī šī jaunradītā viela, iespējams, būs ļoti retināta, tā tomēr būs blīvāka par apkārtējo veco vielu un nav izslēgts, ka tā var apstādināt tālāko Metagalaktikas izplešanos un nomainīt to ar saraušanos. Skaidrs, ka līdz ar to visa iepriekš aprakstītā Metagalaktikas evolūcijas aina radikāli izmainīsies (sīkāk var skatīt arī, piemēram,Дайкус, Литоу,Теплиц&Теплиц,1983 un Новиков,Переводчикова,1983). Taču vēlreiz jāuzsver, ka visi šie prātojumi un apsvērumi par laika momentiem, kas mazāki par apmēram 10-35 s un lielāki par apmēram 1030 gadiem, pagaidām lielā mērā ir vairāk tīri teorētisku konstrukciju un drosmīgu ekstrapolāciju augļi, kaut arī to, tēlaini izsakoties, vidusdaļa balstās uz mūsdienu fizikas visai solīdā un korektā novērojumu datu un labi aprobētu teoriju fundamenta. Nobeigums Un vēl pēdējais jautājums. Kā radusies matērija? Uz šo jautājumu, ko sauc arī par filozofijas pamatjautājumu, kā to jau sen ir apzinājuši filozofi, iespējamas divas atbildes, kuras abas nav pierādamas, bet ir līdzvērtīgi argumentējamas. Pirmā atbilde - nekā , t.i., matērija ir primāra, tā nekad nav radusies, tā ir pastāvējusi mūžīgi, un tā arī mūžīgi pastāvēs, nemitīgi mainoties un pārveidojoties savās konkrētajās izpausmēs un eksistences formās. Cēlonis tam ir tas, ka šajā nemitīgajā kustībā un pārvērtībās nepārtraukti izmainās apstākļi un līdz ar to izbeidzas priekšnosacījumi vienu procesu un eksistences formu pastāvēšanai un rodas priekšnosacījumi jaunu procesu un eksistences formu pastāvēšanai, kas savukārt izmaina apstākļus utt. utt. Vecais atmirst, jaunais rodas. Viss plūst, viss mainās. Šīs patiesības nojautuši jau senie filozofi-materiālisti, un mūsdienu zinātne daudzas no tām apstiprina ar savu dzelžaino pierādījumu spēku kā vislielāko, tā vismazāko izmēru pasaulēs. Laika gaitā, veidojoties arvien sarežģītākām un sarežģītākām materiālām sistēmām, rodas formas, kas spēj atspoguļot un izprast notiekošo, t.i., rodas dzīvība un saprāts. Respektīvi, pie labvēlīgas apstākļu sakritības var rasties gars - kā matērijas evolūcijas augstākais, bet, ar matēriju salīdzinot - sekundārs tās produkts. Otrā atbilde - matēriju ir radījis kāds ārpus matērijas pastāvošs transcendents36) spēks - Gars. Šādā skatījumā Gars37) ir primārs, bet matērija - sekundāra, taču nozīmīgi ir tas, ka šāds skatījums, šāda nostādne ļauj sniegt atbildes uz daudziem ļoti svarīgiem jautājumiem gan attiecībā uz dzīvības un saprāta rašanos, gan arī uz tādiem, kā, piemēram, gandrīz katram cilvēkam būtisko eksistenciālo jautājumu par dzīves jēgu, par morāles normām un to autoritāti u.c., kuras materiālistiskā pasaules uzskata atbalstītājiem ir vai nu grūti formulējamas, vai arī, šīs atbildes formulējot, matērija faktiski tiek slēptā veidā apgarota (sīkāk par šiem jautājumiem var lasīt, piemēram: Hokings, 1997; Siliņš, 1999, kā arī Balklavs, 1998, 2000/2001 un 2001). Izvēle starp šīm atbildēm, resp., vienas vai otras pieņemšana pēc būtības ir vairāk ticības nekā prāta jautājums. Taču interesanti ir tas, ka lielākā daļa Nobela prēmijas laureātu ir ticīgi cilvēki, t.i., atzīst ārpusmateriālas jeb nemateriālas dabas informācijas primaritāti pasaules - kā materiālās, tā garīgās - radīšanā un attīstībā. Paskaidrojumi un papildinājumi 1) Metagalaktika - novērojumiem pieejamā Visuma daļa. Šāds precizējums nepieciešams, jo eksistē tā sauktais novērošanas horizonts - iedomājama sfēras virsma, kuras centrs ir novērotājs uz Zemes, līdz kurai ir iespējams novērot, t.i., saskatīt kosmiskos objektus un līdz ar to iegūt datus par šiem objektiem, par to īpašībām. Izrādās, ka novērošanas horizonta tuvumā esošie kosmiskie objekti attālinās no mums ar gandrīz gaismas izplatīšanās ātrumu, kas nozīmē, ka to izstarotā gaisma līdz mums gandrīz vairs nenonāk, lai arī cik spožs būtu pats objekts, t.i., šie objekti kļūst nenovērojami. Līdz ar to nav absolūti korekts pamats kategoriskiem apgalvojumiem, ka kosmiskie objekti un to īpašības visur jeb visā Visumā, t.i., arī aiz novērošanas horizonta robežām ir pilnīgi tādas pašas kā novērojamā Visuma daļā - Metagalaktikā. Balstoties uz pašreiz astronomu rīcībā esošajiem novērojumu datiem un šo datu zināmu ekstrapolāciju, Metagalaktika sastāv no apmēram 1010 galaktikām, kas katra savukārt sastāv no apmēram 1010 zvaigznēm. Bieži vien Metagalaktikas vietā lietojot jēdzienu - Visums, tātad, neesam īsti precīzi. Fizikāli pamatoti, t.i., uz novērojumu datiem balstīti spriedumi zinātnei šobrīd faktiski ir tikai par Metagalaktiku. 2) Alķīmijas pamatā, kā zināms, bija ideja par iespējamām elementu savstarpējām pārvērtībām dažādu ķīmisku iedarbību (reakciju) ceļā. Vadošo centienu virziens alķīmijā bija mēģinājumi pārvērst nepilnvērtīgos metālus, galvenokārt varu un svinu, cēlmetālos - zeltā un sudrabā. Šī kārdinošā ideja noteica alķīmijas dzīvīgumu līdz pat 19.-20. gs. sākumam, kad ķīmijas un sevišķi jau atomfizikas attīstība deva galīgu triecienu šīm absurdajām pretenzijām un pamatoja pārtraukt bezcerīgos mēģinājumus. 3) Ir jāatzīst, ka sengrieķu filozofu doma par tukšumu un tā lomu materiālās pasaules uzbūvē bija pārsteidzoši ģeniāla, jo, kā rāda pētījumi, vieliskā pasaule vismaz telpiski, sākot no atomiem un beidzot ar kosmosu, patiešām sastāv galvenokārt no tukšuma. Par to viegli pārliecināties, aplūkojot kaut vai šādus skaitļus: atomu kodolu, kuros koncentrēta noteicošā daļa atomu masas, lineārie izmēri ir ap (10-12÷10-13) cm, bet pašu atomu izmēri, kurus nosaka elektronu čaulu attālumi no atoma kodola, ir ap 10-8 cm (vienkāršākā, t.i., ūdeņraža atoma elektrons neierosinātā (pamatstāvoklī) atrodas pirmās Bora orbītas tuvumā, kuras rādiuss jeb attālums no kodola ir rB = 0.53·10-8 cm, bet ierosinātā stāvoklī šo orbītu rādiusi ir izsakāmi kā rn = rB·n2, kur n ir galvenais kvantu skaitlis). Tas nozīmē, ka atoma masa koncentrēta galvenokārt kodolā, kura tilpums ir tikai ap 10-15 no atoma tilpuma un pārējo, t.i., lielāko atoma tilpuma daļu, tātad, veido ... tukšums. Līdzīga aina ir vērojama arī kosmosā: piemēram, Saules, kurā koncentrēta galvenā Saules sistēmas masas daļa, rādiuss ir 6.96·1010 cm, bet Merkura - Saulei tuvākās planētas orbītas vidējais rādiuss jeb šīs planētas vidējais attālums līdz Saulei ir 0.387 a.v. Attālums līdz tuvākajām zvaigznēm ir apmēram (4÷5) g.g. (g.g. - gaismas gads - attālums, ko gaisma, izplatoties ar ātrumu 300 000 km/s, veic gada laikā = 9.460530·1017 cm ~ 63236 a.v.). Attālums līdz tuvākajām galaktikām, piemēram, Lielajam Magelāna Mākonim ir ap 50 kps (kps - kiloparseks = 103 ps, bet 1 parseks = 3.085678·1018 cm = 3.26 g.g.) utt. 4) Šobrīd ķīmisko elementu jeb vienkāršo vielu skaits, kopā ar mākslīgi sintezētajiem, jau tuvojas 110, un pasaules lielākajos kodolpētniecības centros notiek neatlaidīgi mēģinājumi sintezēt arvien jaunus un smagākus transurāna elementus. Bet radioaktīvo izotopu skaits pārsniedz 1500. 5) Ar fizikālām metodēm, piemēram, izmantojot lādēto daļiņu paātrinātājus, kas ļauj piešķirt daļiņām tik lielas enerģijas, lai tās iespiestos atomu kodolos, kā zināms, var izraisīt tādas atomu kodolu izmaiņas, ka viens elements pārvēršas citā. 6) Šeit der pievērst uzmanību tam, ka vēl samērā plaši izplatītais vienkāršotais uzskats par elektronu kustību ap atomu kodolu pa noteiktām orbītām, tā sauktais planetārais modelis, ir neprecīzs, lai neteiktu - nepareizs. Priekšstats par elektronu mākoņiem jeb čaulām daudz adekvātāk atspoguļo elektronu specifiski kvantu mehānisko kustību vai izturēšanos atoma kodola spēka laukā. 7) Valence - elementa atoma spēja veidot ķīmiskās saites. Kvantitatīvi valenci raksturo ar skaitli, kurš izsaka ārējā čaulā atrodošos nesapāroto elektronu skaitu. No kvantu mehānikas viedokļa valenci var uzskatīt par atoma spēju atdot vai pievienot sev noteiktu elektronu (tā saukto valences elektronu) skaitu ārējām elektronu čaulām. Jonu saites gadījumā valence nosaka atdoto vai pievienoto elektronu skaitu, kovalentas saites gadījumā tā ir kopīgajā čaulā iesaistīto elektronu skaits. 8) Daļu (lai arī nelielu) informācijas par kosmisko objektu ķīmisko sastāvu iegūst arī tiešā ceļā, piemēram, analizējot uz Zemi nokritušos meteorītus, kā arī, balstoties uz kosmonautikas sasniegumiem, ir bijusi iespēja laboratoriski pētīt no Mēness atgādātos iežu paraugus. 9) Skaitlis pie elementa simbola labā augšējā pusē apzīmē šī elementa masas skaitli, t.i., elementa kodolā ietverto nuklonu skaitu. 10) Nukloni - kopējs nosaukums galvenajām atomu kodolu daļiņām, t.i., protoniem un neitroniem. 11) Novērojumi rāda, ka galaktiku spektros spektrāllīnijas ir nobīdītas uz spektra sarkano galu, salīdzinot ar šo pašu spektrāllīniju stāvokli laboratorijas apstākļos iegūtajos spektros. Turklāt izrādās, ka šī nobīde ir jo lielāka, jo tālāk novērojamā galaktika no mums atrodas. Šo nobīdi, ko sauc par sarkano nobīdi jeb novirzi, var izskaidrot ar fizikā pazīstamā Doplera efekta palīdzību, t.i., ja izstarojumu ģenerējošs objekts kustas, tad atkarībā no šī objekta ātruma lieluma un virziena, kādā notiek šī kustība attiecībā pret mums jeb pret novērotāju, tā raidītā starojuma frekvence izmainās, proti, vai nu samazinās, resp., nobīdās uz spektra sarkano galu, ja objekts attālinās no mums, vai palielinās, resp., nobīdās uz spektra violeto galu, ja objekts mums tuvojas. Visu tālāko galaktiku spektros novērotā sarkanā nobīde rāda, ka visas galaktikas no mums attālinās, it kā bēg, t.i., ka Metagalaktika izplešas. Jo galaktika ir tālāka, jo tās attālināšanās ātrums ir lielāks, un jo lielāka ir to spektros novērojamā spektrāllīniju sarkanā nobīde. Pirmo reizi šo parādību konstatēja amerikāņu astronoms E.Habls 1929. gadā un noformulēja likuma veidā, proti, ka galaktikas no mums attālinās ar ātrumiem, kas proporcionāli to attālumiem. Vēlāk šis likums ieguva Habla likuma nosaukumu. Visuma novērojamības horizonta jeb Metagalaktikas robežu tuvumā šis galaktiku attālināšanās ātrums sasniedz gaismas izplatīšanās ātrumu - 300 000 km/s - un nekādi signāli, tostarp gaisma no tām vairs mūs nesasniedz. 12) Šeit jāatzīmē un jāprecizē, ka mūsdienu kosmoloģijā ir izstrādāti daudzi tā sauktie Visuma kosmoloģiskie modeļi vai, kā tos bieži mēdz dēvēt - Visuma rašanās un evolūcijas scenāriji, kuri cenšas aprakstīt un izskaidrot pašreiz novērojamo pasaules ainu un ļauj izdarīt apsvērumus par šīs ainas pagātni un attīstību nākotnē. Daži no tiem, tā sauktie stacionārā vai kvazistacionārā Visuma kosmoloģiskie modeļi vispār iztiek bez LS postulēšanas.Taču saprotams, ka visu šo scenāriju apraksts un analīze nav ietilpināma šajā apjoma ziņā ierobežota mācību materiāla ietvaros, tādēļ autors ir pievērsies un pieturējies tikai pie pašreiz populārāko Visuma kosmoloģisko modeļu apraksta, kas balstās uz LS koncepciju. LS koncepcijas pirmsākumi rodami apmēram pirms 80 gadiem, kad A.Einšteins noformulēja vispārīgās relativitātes teorijas jeb gravitācijas lauka vienādojumus (1915-1916), Krievijas matemātiķis A.Frīdmans parādīja, ka šiem vienādojumiem ir arī nestacionāri, t.i., no laika atkarīgi, atrisinājumi (1922), un ASV astronoms E.Habls atklāja, ka tālo galaktiku starojumā spektrāllīnijas ir sistemātiski novirzītas uz spektra sarkano galu. Šo sarkano nobīdi visdabiskāk izdevās izskaidrot ar Doplera efekta palīdzību (skat. iepriekšējo, 11) paskaidrojumu). Izdarot vienkāršu ekstrapolāciju, varēja secināt, ka kaut kad - pirms apmēram 15 miljardiem gadu - visa Metagalaktikas matērija, vienkārši izsakoties, ir bijusi sakoncentrāta vienā superblīvā punktā, kas eksplodējis, sadaloties neskaitāmās šķembās (vēlākajās galaktiku superkopās, kopās, galaktikās utt.), kuras aizlidojušas pasaules telpā, radīdamas tagad novērojamo vispārējo Metagalaktikas izplešanās ainu. Vēlākie pētījumi arvien vairāk nostiprināja pārliecību, ka LS koncepcija, ļaujot ar vienotu pieejas izskaidrot visus tobrīd zināmos eksperimentālos datus, ir pareiza, un uz šīs koncepcijas pamata tika izveidots pašlaik valdošais kosmoloģiskais modelis - tā sauktais standartmodelis. Dažas būtiskas grūtības, ar kurām šis standartmodelis tā tapšanas gaitā sastapās, novērsa tā dēvētā inflācijas teorija (skat. nākošo, 13) paskaidrojumu), kas postulēja, ka LS pašā sākumā Metagalaktika, faktiski tās telpa, izpletās ar ātrumu, kas bija daudzkārt lielāks par gaismas ātrumu c. Diemžēl, kā eksperimentāli, tā teorētiski visai labi argumentēto Metagalaktikas attīstības un struktūras ainu, kas tika veidota, balstoties uz standartmodeli, pēdējos gados arvien vairāk aptumšoja mazs, bet ļoti draudīgs mākonītis, proti, neparko neizdevās novērot, ka reliktstarojuma temperatūra fluktuētu, un tas savukārt spieda domāt, ka visagrākajās Metagalaktikas attīstības stadijās matērija telpā ir bijusi izkliedēta ideāli vai, var pat teikt, - nedabiski vienmērīgi. Ja tas tā tiešām būtu, visa šī lieliskā Metagalaktikas rašanās un attīstības ainas rekonstrukcija nebūtu pieņemama, jo trūktu cēloņa, un galvenais, - nebūtu laika, lai matērija spētu sakoncentrēties milzīgajās vēl milzīgāku tukšumu atdalītajās kondensācijās, no kurām, kā liecināja teorētiski pētījumi, gravitatīvās nestabilitātes dēļ laika gaitā varēja izveidoties galaktiku kopu kopas, galaktiku kopas, galaktikas, zvaigznes un viss pārējais, kas raksturīgs tagadējai Metagalaktikai. Par laimi teorijai, 1989. gadā ASV kosmiskā aģentūra NASA (National Aeronautics and Space Administration) orbītā ap Zemi ievadīja specializētu pētniecības satelītu COBE (COsmic Background Explorer). Ar šo pavadoni bija paredzēts pētīt kosmiskā elektromagnētiskā fona jeb reliktstarojuma neregularitātes, kurām vajadzēja izpausties kā ļoti niecīgām šā starojuma temperatūras fluktuācijām. Uz Zemes, izmantojot pat vislielākos radioteleskopus un modernākos radiometrus, šādas temperatūras fluktuācijas dažādu lielu blakus trokšņu avotu dēļ nebija izdevies reģistrēt, un tas, kā jau minēts, nopietni apdraudēja uz LS koncepciju balstītās kosmoloģiskās teorijas un pašu LS koncepciju. 1989. gadā COBE superjutīgie radiometri ieguva vairāk nekā 300 miljonus mērījumu, kuru apstrāde pēc speciālām programmām ar visjaudīgākajiem datoriem ilga vairāk nekā gadu. Visu šo sarežģīto aprēķinu rezultāti apstiprināja, ka reliktstarojuma temperatūra patiešām fluktuē. Lai arī fluktuācijas ir ārkārtīgi niecīgas - tikai apmēram par vienu trīsdesmitmiljono grāda daļu - tās novāca vienu no lielākajiem piedauzības akmeņiem LS koncepcijas ceļā un vēl vairāk nostiprināja šīs koncepcijas pozīcijas. Šīs fluktuācijas ir saistītas ar tikpat niecīgām pirmatnējās plazmas blīvuma neviendabībām. Pētījuma rezultātu analīze liecināja, ka pat mazākie šajos novērojumos reģistrētie telpas apgabali, kuros parādās šīs fluktuācijas, plešas ap 500 miljoniem gaismas gadu, tātad krietni pārsniedz lielāko līdz šim pazīstamo Metagalaktikas veidojumu - 1990. gadā atklāto Lielo Sienu, kas sastāv no neskaitāmām galaktikām un, domājams, sniedzas apmēram 200 miljonu gaismas gadu garumā. Šis atklājums tiek uzskatīts par pēdējo divdesmit gadu lielāko atklājumu kosmoloģijā. Atklājuma cena, kurā lauvas tiesu veido pavadonis COBE, ir vairāk nekā 400 miljoni USD. 13) Šo parādību skaidro tā sauktā inflācijas teorija, kuras pamatideja pieder amerikāņu fiziķim M.Husam. Mēģināsim iedomāties fizikālā laika sākumu - pēc pēdējiem novērtējumiem ap 15 miljardu gadu tālu pagātni. Telpas apgabalā, kurš, iespējams, ir daudz mazāks par jebkuru zināmo elementārdaļiņu un kuru fiziķi dēvē par singularitāti, ir koncentrēts neaptverami daudz enerģijas. Matērijas blīvums šajā punktveida objektā pārsniedz kolosālu lielumu - tā saukto Planka blīvumu 1093 g/cm3, kas ir lielākais fizikā līdz šim zināmais blīvums. Kaut kādu iekšēju, fizikai daļēji vēl nezināmu kvantu nestabilitāšu rezultātā šis punktveida objekts eksplodē, un pasaules pulkstenis sāk tikšķēt. Zināms ir vienīgi tas, ka šajā supermikroskopiski īsajā eksplozijas sākuma momentā Visums ir augstākā mērā viendabīgs - jebkurā fizikālajā aspektā viscaur vienāds. Taču svarīgi ir tas, ka sākummomenta procesu un likumsakarību izpēte, lai arī cik fantastisks šis uzdevums šķistu, nebūt nav teorētiskās domāšanas un hipotēžu patvaļa - Visuma evolūcijas tālākā gaita, kuras izpausmes ir jau visai labi izzinātas, visu to būtiski ierobežo. Turklāt ļoti būtiski ir tas, ka galīgā vai daļējā neziņa neattiecas uz ilgu periodu. Tā beidzas jau ar mirkli pēc 10-43 s jeb pēc tā sauktā Planka laika, kas ir mazākā, tālāk nedalāmā laika vienība, savdabīgs laika atoms. Matērijas blīvums tad jau ir ap 1093 g/cm3, temperatūra - ap 1032 K. Sistematizējot līdzšinējās zināšanas, mūsdienu fizika jau spēj apsvērt, kāds šajā mirklī varētu būt bijis matērijas stāvokļa vienādojums, kas tad arī nosacīja visu tālāko Visuma evolūciju. Inflācijas periods ir hipotētiska teorija par Visuma fizikālo stāvokli un tā izplešanās likumu ļoti agrā un īsā periodā - apmēram no 10-35 līdz 10-33 s pēc LS sākuma. Vielas stāvokļa vienādojums šajā periodā ir ļoti vienkāršs: p = 3-1r, kur p ir spiediens, bet r - enerģijas blīvums. Visuma apmēri ļoti strauji (eksponenciāli) pieaug. Tā diametrs šajā īsajā laika sprīdī pieaug no 10-33 cm līdz 10 cm. Turklāt svarīgi, ka eksponenciāli pieaug tikai Visuma apmēri, t.i., telpa. Pati matērija izplešas ar ātrumu, kas nepārsniedz c. Process, tātad, atgādina ainu, kurā, lai matērijai izplešoties nebūtu it kā jāpārvar papildus pretestība, izplešot telpu, telpa izplešas daudz ātrāk. Inflācijas perioda postulēšanas iemesls bija nepieciešamība izskaidrot, kāpēc Metagalaktikai piemīt tādas globālas īpašības kā, piemēram, lielā mērogā novērojamais viendabīgums (homogenitāte un izotropums), Metagalaktikas matērijas blīvuma aptuvenā vienādība ar tā saukto kritisko blīvumu, kas šobrīd ir apmēram 10-29 g/cm3 u.c. Veicot šos pētījums atklājās ļoti dziļas sakarības starp mikro- un makropasaules īpašībām. Tā, piemēram, ar novērojumiem pamatotā atziņa, ka Metagalaktika lielos mērogos ir pārsteidzoši viendabīga, tātad apgabalos, kuri agrāk nav bijuši cēloniski savā starpā saistīti, ir pastāvējuši pilnīgi vienādi izplešanās apstākļi, inflācijas teorijas ietvaros ir izskaidrojama ļoti vienkārši: visi Metagalaktikas apgabali ir radušies, eksponenciāli strauji izplešoties vienam mazam un cēloniski vienotam apgabalam. No inflācijas teorijas izriet arī secinājums, ka viss, ko mēs redzam, - zvaigznes, zvaigžņu kopas, miglāji, galaktikas utt. - ir tikai 1% no Metagalaktikas matērijas. Pārējā masa ir tumša - neredzama. Šās tā sauktās slēptās masas fizikālā daba pagaidām vēl nav noskaidrota. Ar inflācijas teoriju sāk iezīmēties tā sauktās jaunās fizikas kontūras. Nākas operēt ar tādiem neikdienišķiem jēdzieniem kā, piemēram, negatīvs spiediens, kas var parādīties skalāram laukam. Šis negatīvs spiediens ir vienlīdzīgs matērijas blīvuma reizinājumam ar c2 un LS sākumā var sasniegt gigantiskas vērtības. Tas nozīmē, ka LS sākumā ir antigravitācijas stadija, kuras laikā Visums iegūst pirmo grūdienu, kas ir tālākās izplešanās cēlonis. Šī stadija ir ļoti, ļoti īsa, un visi izmēri tajā pieaug eksponenciāli - Visums uzpūšas (inflation - uzpūšanās). Kad Metagalaktikas matērijas izmēri jau aizņem tilpumu, kura diametrs ir vismaz 3.10-33 cm, kas aptuveni atbilst kvarku apmēriem, sākas pirmo elementārdaļiņu veidošanās. Taču ārkārtīgi augstajā temperatūrā, kas nozīmē, ka starojuma kvantiem piemīt milzīga enerģija, visas izveidojušās daļiņas, sadurdamās gan ar šiem kvantiem, gan savā starpā, gandrīz momentāni sabrūk, nemaz nerunājot par to, ka lielākā daļa šo daļiņu jau pēc savas dabas ir netabilas. (Sīkāk par šo teoriju var lasīt Девис,1989, kā arī Физикакосмоса.Маленькаяэнциклопедия.) 14) Šī protoplazma vai protoviela, domājams, sastāvēja galvenokārt no brīviem, elementārdaļiņas vēl neveidojušiem kvarkiem. 15) Atomu kodolu blīvums ir apmēram 1014 g/cm3. 16) Kā zināms no elementārdaļiņu fizikas, lai sadursmē izveidotos jauna daļiņa, mijiedarbībā iesaistītajām daļiņām ir jābūt apveltītām ar enerģijam, kas kopsumā pārsniedz ar jaunveidojamās daļiņas miera masu mo saistīto enerģētisko ekvivalentu E = moc2. 17) Interesanti atzīmēt, ka gadījumā, ja ņem vērā tikai daļiņu skaitu, tad var apgalvot, ka mums apkārt esošā materiālā pasaule sastāv galvenokārt no starojuma, t.i., no elektromagnētiskā starojuma fotoniem, jo barionu skaita un fotonu skaita attiecība tajā ir apmēram 10-9, proti, fotonu ir apmēram miljards reižu vairāk nekā barionu (barioni - smago elementārdaļiņu saime, kurām spins ir ½ un masa ne mazāka par protona masu. Pie barioniem pieder protons, neitrons, hiperoni, daļa rezonanšu u.c. elementārdaļiņas). Šis milzīgais fotonu skaita ekscess, tātad, ir intensīvās kvarku un antikvarku anihilācijas jeb vielas un antivielas izdegšanas sekas Metagalaktikas veidošanās pirmajos mirkļos. Līdz mūsdienām šī tālās pagātnes karstā mirkļa atbalss ir atnākusi kā jau iepriekš vairākkārt minētais tā sauktais reliktais jeb kosmiskā elektromagnētiskā fona starojums, kura šībrīža temperatūra ir noslīdējusi jau līdz apmēram 2.7 K un pakāpeniski turpina kristies Metagalaktikas izplešanās dēļ. 18) Lai notiktu kodolsintēzes pamatreakcija, kurā piedalās divi protoni, tie ir jāsatuvina līdz ļoti mazam, apmēram 10-13 cm lielam attālumam, jo tikai tad sāk darboties stiprās mijiedarbības jeb kodolspēki, kas ir pievilkšanās spēki, bet kuriem raksturīgs šis ļoti niecīgais, t.i., tikai ap 10-13 cm lielais darbības rādiuss. Šāda satuvināšana ir iespējama tikai ļoti karstā un blīvā plazmā. Stiprā mijiedarbība pastāv starp kodoldaļiņām - protoniem, neitroniem un citām elementārdaļiņām, kurām ir bariona lādiņš. Kodolspēki ir aptuveni 100 reižu spēcīgāki par elektrostatiskajiem Kulona atgrūšanās spēkiem, kādi pastāv starp elektriski vienādi lādētiem protoniem, bet, kā jau atzīmēts, tie sāk darboties tikai ļoti mazos attālumos un, lai tiktu līdz tādiem, protoniem (kā arī citām elektriski lādētām daļiņām) ir jāpiešķir milzīgas enerģijas Kulona spēku radītās barjeras pārvarēšanai. 19) Elementārdaļiņu mijiedarbības procesos ir svarīga ne tikai temperatūra, kas raksturo daļiņu kinētisko enerģiju, bet arī blīvums, jo, ja vides blīvums ir mazs, resp., daļiņu skaits tilpuma vienībā ir niecīgs, tad arī sadursmju varbūtība ir niecīga un dažādas mijiedarbības reakcijas, kaut arī enerģētiski ir iespējamas, tomēr notiek reti vai pat nenotiek nemaz šī lielā retinājuma dēļ. 20) Skaitļi, kas atbilst kodolreakcijas aktos producētās jeb atbrīvotās enerģijas daudzumiem, ir ņemti no ФЭС, 1984. Interesanti atzīmēt, ka (p + p) reakcija atšķirībā no lielākās daļas citu termokodolu reakcijām, kurās darbojas stiprās mijiedarbības spēki, notiek ar vājās mijiedarbības spēku līdzdalību, un tādēļ šai reakcijai ir ļoti maza reakcijas varbūtība jeb tā sauktais reakcijas šķērsgriezums. Tas atstāj iespaidu uz reakcijas laiku, resp., laika intervāls, kurā vidēji noreaģē divi protoni, izveidojot deitronu, ir iespaidīgi liels - 1.4·1010 gadi (!). Tomēr, ņemot vērā vēl iespaidīgākos pirmatnējo protonu daudzumus, visai neilgajā pirmatnējās nukleosintēzes laikā paspēj izveidoties pietiekami lieli deitronu un līdz ar to arī hēlija daudzumi (sīkāk var skatīt, piemēram, Вaйнберг,1981). 21) Nedrīkst aizmirst, ka Visums nepārtraukti un strauji izpletās un līdz ar to strauji kā 1/t2 (t - laiks) samazinājās vielas blīvums, tātad, daļiņu sadursmju, resp., dažādu kodoltermisko reakciju iespējamība vai varbūtība (skat. arī 19) paskaidrojumu). 22) Šeit var vērst uzmanību uz to, ka tritijs dabā rodas ļoti nelielos daudzumos, arī kosmisko staru neitroniem mijiedarbojoties ar Zemes atmosfēras slāpekli reakcijā 14N + n ® 3T + 12C un vēl citās kodolreakcijās, kas norit augstas enerģijas kosmisko staru daļiņu bombardēšanas rezultātā. Vidējais tritija saturs ūdenī ir apmēram viens 3T atoms (vai T2O) uz 1018 1H atomiem (vai H2O). 23) Precīzāk šo temperatūru var aprēķināt, zinot, ka divi pozitīvi lādēti protoni var sasaistīties viens ar otru tikai tādā gadījumā, ja tie tiek satuvināti līdz apmēram 10-11 cm lielam attālumam, jo tikai šādos attālumos pievilkšanās jeb kodolspēki, kuriem ir mazs darbības rādiuss, starp tiem var kļūt lielāki par Kulona spēkiem. Tātad, to (protonu) siltumkustības enerģijai (kT) ir jābūt pietiekami lielai, lai pārvarētu elektrostatiskos atgrūšanās spēkus pie attāluma r ~ 10-11 cm. Kodolreakcijas, lai arī nenotiek momentāni, tomēr rit ļoti ātri - ap 10-23 s ilgā (īsā) laika sprīdī. 24) (p + p) reakcija ir tā sauktā ūdeņraža cikla pamatreakcija. Šis cikls sastāv no jau iepriekš apskatītajām četrām reakcijām, t.i., p + p ® d + e+ + n + 2.2 MeV; e+ + e- ® 2 g (2·0.511 MeV); p + d ® 3He + g + 5.5 MeV un 3He + 3He ® 4He + 2p + 12.85 MeV. Pirmās trīs reakcijas pilnā ciklā ietilpst divas reizes. Tātad, summāri, ūdeņraža ciklā četriem protoniem saplūstot un izveidojot hēlija atoma kodolu, izdalās ļoti liela - vairāk nekā 25 MeV enerģija jeb, precīzāk, 4p ® 4He + 2e+ + 2n + 26.21 MeV, jo daļu enerģijas (0.514 MeV jeb apmēram 2%) aiznes arī ciklā atbrīvotie neitrīno. Šo enerģijas daudzumu aptuveni var aprēķināt arī, zinot viena p masu mp, atrodot starpību Δm = 4mp - mHe un tai atbilstošo enerģijas ekvivalentu E = Δm·c2. Der ievērot, ka kodolastrofizikā reakciju apzīmēšanai bieži lieto arī īso pieraksta veidu, piemēram, ūdeņraža cikla reakcijas var attēlot arī tā: 1H(p,e+n)2D(p,g)3He(3He,2p)4He, t.i., lietojot iekavas, pirms kurām stāv sākotnējā jeb izejas ķīmiskā elementa simbols, aiz iekavām - reakcijas produkta jeb iznākuma elementa simbols, bet iekavās ir uzrādītas ar komatu atdalītas daļiņas, kuras attiecīgi ņem dalību reakcijas sākumā un parādās reakcijas akta beigās. Aprēķini rāda, ka plazmas temperatūrai, lai kodoltermiskā reakcija notiktu, ir jābūt vismaz 108 K, bet blīvumam tādam, lai parametrs not ≥ 1014 s/cm3, kur no ir daļiņu skaits cm3, bet t - laiks, kurā šādi nosacījumi pastāv. 25) Saules masa M¤ = 1.989*1033 g, un pēc šī parametra Saule ir ļoti parasta, lielākam vairumam zvaigžņu līdzīga zvaigzne. 26) Nelielu ieguldījumu šī starojuma ģenerēšanā var dot arī pirmatnējā deitērija izdegšana 2D(p,g)3He procesā, ja vien sākotnējās saraušanās gaitā protozvaigznes centrā izveidojas šai reakcijai nepieciešamie temperatūras un blīvuma apstākļi, kuru rašanās ir atkarīga no protozvaigznes kontrakcijā iesaistītās sākotnējās masas. 27) Gravitācijas nestabilitāte raksturo gravitācijas spēku darbības dēļ izsaukto jeb ierosināto vides blīvuma un daļiņu kustības ātruma fluktuāciju (t.i., mazu noviržu no attiecīgo lielumu vidējās vērtības) pastiprināšanos. Kvantitatīvi kaut kādas vielas daudzuma gravitācijas nestabilitāti var izteikt ar tā saukto Džinsa garumu lDž ~ vsk(p/Gr)1/2, kur vsk ir skaņas izplatīšanās ātrums dotajā vidē, p - skaitlis pij (3.14...), G - gravitācijas konstante (= 6.6720.10-11 Ņ.m2.kg-2), bet r - vielas blīvums. Gravitācijas nestabilitātes cēlonis ir tas, ka gravitācijas spēku ierosinātai vielas saspiešanai pretojas vielas elastības spēki, turklāt gravitācijas spēki ir proporcionāli vielas sabiezinājuma izmēram l, bet elastības spēki, kas saistīti ar spiediena gradientu, ir proporcionāli 1/l (spiediena gradients ir jo lielāks, jo mazākā attālumā notiek spiediena izmaiņa par doto lielumu). Tādēļ pie lieliem l gravitācijas spēki ir lieli un, parasti pārspējot elastības spēkus, noved pie sabiezinājuma kontrakcijas. Pie maziem l, turpretīm, elastības spēki, kas cenšas vielu izplest, var līdzsvarot gravitācijas spēkus un vielas sabiezinājuma saraušanos, ja tāda vispār sākusies, apstādināt. Tātad, ja l < lDž, vielas sabiezinājums ir stabils tajā nozīmē, ka tas nesaraujas, bet, ja l > lDž, tad notiek vielas saraušanās. 28) Zemes bioloģiskā evolūcija sākās ar Saules starojuma (galvenokārt, Saules ultravioletās radiācijas) ierosinātām fotoķīmiskām un intensīvo atmosfēras dinamisko procesu rezultātā ģenerēto zibens izlāžu izsauktām reakcijām, kuru gaitā, kā tagad laboratorijas eksperimentos modelēts un izpētīts, veidojās daudzas sarežģītas organiskās molekulas, tostarp aminoskābes un nukleīnskābju bāzes - pirimidīni un purīni. Izšķiroša nozīme, lai šādā ceļā producētos bioorganiskas molekulas - aminoskābes un nukleotīdi - bija, kā izrādās, Zemes pirmatnējās atmosfēras sastāvam. Tā nedrīkstēja (un arī nevarēja) saturēt brīvu skābekli, kas ir aktīvs oksidants, bet šai atmosfērai bija jāsatur tvana gāze (CO), ogļskābā gāze (CO2), ūdens tvaiki (H2O), amonjaks (NH3), metāns (CH4), zilskābe (HCN) u.c., kas ir ļoti iespējami pirmatnējās atmosfēras komponenti, jo ir novēroti lielo planētu - Jupitera un Saturna un to pavadoņu - atmosfērās, kuras nav pārdzīvojušas šo planētu pirmatnējās atmosfēras transformāciju, galvenokārt, piesātinājumu ar skābekli (O2), kādu uz Zemes izsauca vēlāk radušos aerobo organismu darbība, kuri savu vielmaiņas procesu laikā ražoja brīvu skābekli un iepludināja to atmosfērā. 29) Viens no diviem zinātnei pazīstamajiem šūnu tipiem - šūnas ar kodolu. Tās izveidojās pēc prokariotiem - vienkāršākām baktēriju šūnām, kas bija bez kodoliem. Par šo pirmatnējo baktēriju prototipu var uzskatīt labi pazīstamo un bioloģiskos eksperimentos bieži izmantoto zarnu nūjiņu E. coli (Escherichia coli). Visa prokariotu ģenētiskā informācija ir iekodēta vienā DNS molekulas dubultspirālē, var teikt - vienā hromosomā, kas atrodas šūnas protoplazmā. Kā rāda pētījumi, pirmie primitīvākie vienšūnas organismi ir izveidojušies pirms apmēram 3.5·109 gadu, t.i., apmēram ap 500 miljonu gadu pēc Zemes ķīmiskās evolūcijas sākuma. Eikarioti ir sarežģītākas šūnas. To ģenētisko informāciju nesošās DNS molekulas ir sagrupētas hromosomās, kas izvietotas šūnas kodolā. Bez kodola eikariotu šūnas satur arī citus sarežģītas organizācijas struktūrelementus - organellas, t.i., hloroplastus, kuros notiek fotosintēze un mitohondrijas, kuras ražo adenozīntrifosfātus (ATF), kas ir dzīvo organismu universālā degviela. Tādēļ arī mitohondrijas mēdz dēvēt par šūnu enerģētiskajām centrālēm. Pirmie eikariotiskie vienšūnas organismi, domājams, vienšūnas zilalģēs, parādījās pirms apmēram 1.4·109 gadu, tātad, vairāk nekā puse no Zemes bioloģiskās evolūcijas laika tika patērēta pārejai no prokariotiem uz eikariotiem (sīkāk var lasīt jau pieminētajā Siliņš, 1999). 30) Zooloģiska suga, kurā ietilpst arheoloģiskajos izrakumos atrastais pirmatnējais un pašreizējais cilvēks. 31) Pēc cik ilga laika tas notiks, ir atkarīgs no tā, cik daudz Metagalaktikas matērijas reālais vidējais blīvums pārsniedz kritisko blīvumu. 32) Pirmais solis šo apvienošanu virzienā tika sperts jau pagājušā gadsimta septiņdesmitajos gados, kad trim fiziķiem - S.Glešousam, S.Vainbergam un A.Salamam - izdevās izstrādāt elektromagnētiskās un vājās mijiedarbības apvietotu, tā saukto elektrovājo sadarbes teoriju. Par šo sasniegumu viņi 1979.gadā tika apbalvoti ar Nobela prēmiju. 33) Melno caurumu tuvumā, īpatnēja kvantu mehaniska procesa rezultātā to ekstremāli intensīvajā gravitācijas laukā, kā rāda pētījumi, ir jānotiek spontānai kvantu vakuuma virtuālo daļiņu pārvērtībai reālos elektronu-pozitronu pāros, kas aizlido izplatījumā. Šo pāru ģenerēšanās notiek uz melnā cauruma masas rēķina, kura līdz ar to pakāpeniski samazinās jeb, kā saka, iztvaiko. Lielu masu melnajiem caurumiem šis iztvaikošanas process rit ļoti lēni, taču, masai samazinoties, tas arvien vairāk paātrinās un beigu beigās noved pie melnā cauruma eksplozijas (sīkāk var lasīt Hokings, 1997). 34) Šīs plazmas blīvums būs fantastiski niecīgs - viens elektrons vai pozitrons tilpumā, kas 10185 reižu pārsniegs pašreiz novērojamo Metagalaktikas tilpumu. Tādus skaitļus kā 10185 un arī jau daudz mazākus, kuriem pakāpes rādītājā parādās par 50-60 lielāki skaitļi, sauc par skaitļiem-monstriem, un tie liecina par kaut ko ārkārtīgi lielu (prātam grūti aptveramu) vai - tiem apgrieztie skaitļi - par kaut ko praktiski neiespējamu, mazvarbūtīgu. 35) Salīdzināsim 0.1 s - normālu cilvēka reakcijas laiku un 1 m = 100 cm - normālu 5-6 gadu veca bērna garumu ar 10-35 s un 10-25 cm - mērogiem, kas bija raksturīgi pirmajos mirkļos pēc LS. Atšķirība ir attiecīgi par 1034 un 1027 kārtām! 36) Transcendents - prātam neaptverams. 37) Attiecībā uz Garu tiek lietoti ļoti daudzi, bet pēc būtības lielā mērā līdzvērtīgi, sinonīmi nosaukumi, kā, piemēram, Kosmiskais Informatīvais Lauks, Visuma Saprāts, Pasaules Dvēsele, Lielais Konstruktors, Radītājs u.c., taču faktiski tos visus var aptvert ar vienu - Dievs. Atšķirība ir tā, vai tiek pieļauta Gara personifikācija, t.i., vai konkrētais cilvēks, zinātnieks utt. atzīst, ka Gars ir persona, kā tas ir Pasaules Dvēseles, Lielā Konstruktora, Radītāja utt., resp., Dieva gadījumā, vai arī Gars tiek uztverts tikai kā kaut kas formā nenoteikts, difūzs, kā tas ir Kosmiskā Informatīvā Lauka, Visuma Saprāta utt. gadījumā. Avoti* Balklavs A. Pasaules radīšana - Bībele un zinātne. - Žurn. "Zvaigžņotā Debess", 2001.gada pavasaris, nr.171, 84.-88.lpp. Balklavs A. Esamības būtība. - "Zvaigžņotā Debess", 2000./2001.gada ziema, nr.170, 39.-43.lpp. Balklavs A. Kosmoloģija pie jaunās tūkstošgades sliekšņa. - "Zvaigžņotā Debess", 1999./2000.gada ziema, nr.166, 3.-13.lpp. Balklavs A. S.Hokings par Visumu un Dievu. - "Zvaigžņotā Debess", 1998.gada vasara, nr.160, 63.-68.lpp. Balklavs A. Signāli no sākotnes. Epohāls atklājums. - "Zvaigžņotā Debess", 1993.gada pavasaris, nr.139, 16.-21.lpp. Balklavs A. Neitrīno un Visums. - Zvaigžņotā Debess, 1981.gada rudens, nr.93, 8.-23.lpp. Dzērvītis U. Zvaigžņu dzīļu ķīmija. - Zvaigžņotā Debess, 1964.gada vasara, nr.24, 1.-19.lpp. Eiduss J., Zirnītis U. Atomfizika. - R.: Zvaigzne, 1978. Hokings S. Īsi par laika vēsturi. No Lielā Sprādziena līdz melnajiem caurumiem. - R: Madris, 1997. Rēvalds V. Optika no senatnes līdz mūsdienām. - R.: Mācību grāmata, 2001. Siliņš E.I. Lielo patiesību meklējumi. - R: Jumava, 1999. Vilks I. Evolūcijas trajektorija. - Zvaigžņotā Debess, 2002.gada rudens, nr. 177, 39.-44.lpp. ВайнбергС. Первыетри минуты. - М.:Энергоатомиздат, 1981 ДайкусД.А., Дж.Р.Литоу,Теплиц Д.К.,Теплиц В.Л. БудущееВселенной. - Журн. В мире науки (Scientific American), 1983, № 5, стр. 50-61. ДевисП. Суперсила.- М.: Мир, 1989. КиржницД.А.,Линде А.Д. Фазовыепревращенияв физикеэлементарных частиц икосмология. - В кн. Наукаичеловечество, M.:Знание, 1982, стр.165-177. НовиковИ.Д. КаквзорваласьВселенная. - М.: Наука, 1988. НовиковИ.,ПереводчиковаТ. ДалекоебудущееВселенной. -Журн. Наукаи жизнь, 1983, № 4, стр.33-55. ФаулерУ.А. Экспериментальнаяитеоретическаяядернаяастрофизика u поиски происхожденияэлементов (Нобелевскаялекция пофизике 1983 года). -журн. Успехифизическихнаук, 1985,том 145,вып. 3, стр.441-489. Физикакосмоса.Маленькаяэнциклопедия (ФК.МЭ). -М.: Советскаяэнциклопедия,1976, 1986. Физическийэнциклопедическийсловарь (ФЭС). - М.: Советскаяэнциклопедия,1984. *) Mācību materiālu papildinošajā literatūras sarakstā ir iekļauti tikai tie literatūras avoti, kas ir pieejami Latvijā, piemēram, Akadēmiskajā bibliotēkā. Literatūras saraksts sakārtots alfabētiskā secībā un vispirms tajā uzrādīti latviešu valodā pieejamie avoti.
© Arturs Balklavs-Grīnhofs, 2002. © LIIS, 2002. Pēdējās izmaiņas 01.09.2002. |
