Filosofiyada inson idrokidan mustaqil tarzda mavjud bo’lgan ob’ektiv reallikni ifodalash uchun materiya kategoriyasi orqali moddaning barcha tur mavjudlik kategoriyasi mavjud. Fizikada materiya tushunchasi orqali moddaning barcha tur mavjudlik ko’rinishlari tushuniladi. Ma’lumki, modda turli agregat (qattiq, suyuq, gazsimon va plazma) holatlarda bo’lishi mumkin.

Moddaning turli agregat holatlardagi xossalarini o’rganish bilan qattiq jism fizikasi, suyuqliklar va gazlar fizikasi, plazma fizikasi shug’ullanadi. Mikroskopik darajadagi materiyaning xossalari va strukturasini atom fizikasi, yadro fizikasi, elementar zarralar fizikasi o’rganadi. Materiyaning Koinotdagi taqsimoti va strukturasini astrofizika o’rganadi.

Hozirgi zamon fizikasi materiyaning mikroskopik darajadagi xossalarini tadqiq qilishda ulkan muvaffaqiyatlarga erishdi. Hozir materiya strukturasi l≃10^-16si darajadagi kichik masshtablargacha ma’lum. Bu kattalik qanchalik kichik ekanligini yaqqol tasavvur qilish uchun atomlarning o’lchamlari l₀ dan yuz millionlarcha marta va hatto, atom yadrosining o’lchami undan minglarcha marta katta ekanligini eslatib o’tamiz. Biroq l₀ dan kichik masshtablarda materiyaning strukturasi qanday ekanligi fanga hozircha ma’lum emas. Bu savolga javob berish uchun zarralar strukturasini juda yuqori energiyalarda o’rganish imkonini beruvchi yanada qudratli zaryadlangan zarralar tezlatgichlari qurish lozim.

Koinotda hozirgi davrda materiya qanday taqsimlangan? Bie massasn taqriban M≃6•10₂₇ radiusi R⊕≃6400 km hamda, demak, o’rtacha zichligi ρ⊕≃5,5 g/sm³ bo’lgan yerda yashayotirmiz. Quyosh sistemasidagi to’qqizta sayyoradan biridir. Bizning yulduz - Quyosh - M_®≃2•10^ZE g massaga, R_®∼6,9•10⁵ km radiusga, ρ⊕≃1,4 g/sm³ o’rtacha zichlikka ega bo’lib, yerdan taqriban 1,5•10¹³ sm masofada turadi. Bu masofani yorug’lik 499 s = 0,0058 sutkada o’tadi. Bu masofaga astronomik birlik deyiladi va uni qisqacha a.b. ko’rinishda belgilanadi. Quyoshdan eng uzoq bo’lgan Pluton sayyorasi undan taqriban 39,75 a.b. masofada turadi.

Quyosh o’zining sayyoralar sistemasi bilan birga - bizning Galaktika yulduzlaridan biridir. Bizning yulduz sistemamiz taqriban 2•10¹¹ yulduzdan tashkil topgan. Agar biz unga tashqaridan qaraganimizda, bizning Galaktika markaziga tomon qalinlashib boruvchi disksimon tuzilmadan iborat ekanligini ko’rgan bo’lardik. Bu disk bir jinsli emas: u spiral strukturaga ega bo’lib, diskning markaziy sohalarida katta, uning chekkalarida kichik bo’lgan o’zgaruvchan burchak tezlik bilan aylanadi. Bizning Galaktikamiz va boshqa galaktikalarda masofalar odatda parseklar bilan o’lchanadi: 1 parsek(1ps)≃3×10¹⁸sm≃3,2 yorug’lik yili =206265 a.b. Galaktikaning Quyosh yaqinidagi qalinligi taqriban 2000ps ga, uning diski diametri 30000ps ga teng. Quyosh o’zining sayyoralar sistemasi bilan Ga­laktika chetiga yaqin, uning markazidan 10000ps da joylashgan. Galaktikada yulduzlardan tashqari nateriyaning boshqa turlari (chang, yulduzdararo gaz, kosmik nurlar) ham mavjud bo’lsa-da, ular ozdir. Ular Galaktika to’la massasining bir necha protsentini tashkil qiladi, xolos.

Galaktik masshtablarga nisbatan yulduzlarning o’lchamlari g’oyat kichikligini ko’rib turganimiz sababli, Galaktikani molekulalar rolini yulduzlar o’ynaydigan juda siyrak gaz sifatida tasavvur qilsak bo’ladi. Bu gaz shunchalik siyrakki, uning molekulalari» orasida to’qnashuvlar sodir bo’lmaydi yoki odatda aytishlaricha, u to’qnashmaydigan gazdir. Tabiiyki, u biror idish devori bilan cheklanmagan. Nima uchun u tarqalib ketmaydi? Javob shundaki, butun bu sistemani xususiy tortishish kuchlari tutib turadi. Agar xayolan yulduzlarda jamlangan moddani butun Galaktika hajmi bo’yicha tekis yoyib chiqilsa, u holda undagi materiyaning o’rtacha zichligi taqriban ρ_g≃5•10^-24g/sm³ bo’ladi. Galaktik materiyaning siyraklik darajasi haqida quyidagi oddiy hisob asosida mulohaza yuritsa bo’ladi: agar qo’pol tarzda Galaktikadagi barcha modda vodoroddan tashkil topgan deb hisoblasak hamda rg ni vodorod atomi massasi m_n=1,6×10-24 g ga bo’lsak, u holda Galaktikadagi atomlarning o’rtacha kontsentratsiyasini topish mumkin. U taqriban 1 sm3 da uchta atomga to’g’ri keladi. Taqqoslash uchun normal sharoitda 1 sm gazda 2,6×1019 molekula bo’lishini eslatib o’tamiz.

Koinotda galaktika dunyosi g’oyat xilma-xildir. Bizniki kabi (spiral) galaktikalar taqriban 80%. Bulardan tashqari, boshqa tip galaktikalar, masalan, nomuntazam, ya’ni yetarlicha ixtiyoriy geometrik ko’rinishdagilari va shakli jihatdan turlicha cho’ziqlikdagi ellipsoidlarga yaqin elliptiklari ham uchraydi. Yulduzlar soni u galaktikadan bu galaktikaga o’tgan sari ancha ko’p o’zgarishi mumkin. Mitti galaktikalar taqriban 10⁹ yulduzga, gigantlari esa 10¹⁴ yulduzga egadir. Ko’pchilik galaktikalar biznikiga o’xshash bo’lib, taqriban 10¹¹÷10¹² yulduzga ega.

Galaktika o’lchamlaridan ancha katta bo’lgan masshtablarda materiya qanday taqsimlangan? Savolni boshqacha qo’ysa ham bo’ladi: Koinotda materiya hosil qilgan strukturalar iyerarxiyasi umuman qanday?

Ma’lum bo’lishicha, yakka galaktikalar g’oyat kam uchraydi. Ularning aksariyati yuzlab va minglab a’zolari bo’lgan to’dalar hosil qiladi. Galaktikalar qay sabab tufayli ayrim yulduzlarga «sochilib» ketmagan bo’lsa, xuddi shu sababdak to’dalar ham ayrim galaktikalarga «sochilib» ketmaydi. Ularni ham, boshqalarini ham xususiy tortishish kuchlari ushlab turadi yoki gravitatsion bog’langan ob’ektlar hisoblanadi. Galaktika to’dalarining o’lchamlari megaparseklarda (Mps), ya’ni million parseklarda hisoblanadi. Galaktika to’dalari, o’z navbatida, o’nlab a’zolari bo’lgan o’tato’dalar hosil qiladi. Balki, bizning kosmik strukturalar masshtablari pog’onasi bo’yicha yuqoriga harakatimizning cheki yo’qdir? Masalan, o’tato’dalar o’tato’dalarga uyushishi kerak va h. k? Ma’lum bo’lishicha, bunday emas ekan. Hozirgi zamon astronomik kuzatishlarga ko’ra, o’tato’dalanishlar Metagalaktikada - Koinotning kuzatiladigan qismida eng yirik strukturaviy uyushmalar ekan. Galaktika, ularning to’dalari, o’tato’dalari - bular hujayrali struktura elementlaridir. Hujayralarning o’lchamlari yuzlab megaparsekni, ular devorlarning qalinligi 2-4 Mps ni tashkil qiladi. Yirik to’dalar hujayralarning tugunlarida joylashgan. O’tato’dalar shu hujayrali strukturaning zlementlarini tashkil etadi. Ming megaparsekdan ortiq bo’lgan masshtablarda Koinot strukturasizdir. Bundan tashqari, bunday masshtablarda u umuman bir jinsli va izotrop, ya’ni uning xossalari hamma yerda birday, deb hisoblash mumkin. Kichik masshtablarda {sayyoralar, yulduzlar, galaktikalar va ularning to’dalari o’lchamlari bilan taqqoslanardi) bunday bo’lmaydi degan ziddiyatlar bu yerda yo’q. Xuddi shuningdek, ayrim-ayrim molekula o’lchamlari bilan taqqoslanarli kichik masshtablarda birjinslik, albatta, keskin buzilsa-da, idishdagi gaz zichligining bir jinsli taqsimlanishi haqida gapirish ham mumkin.

Koinotda materiyaning taqsimlanishi har doim shunday bo’lgan va hozirdagidek bo’lib qolaveradimi? Javob salbiydir, chunki Koinot doimiy evolyutsiyada. Hozirgi davrda u kengayib bormoqda (Kosmologiya). Masalan, bir-biridan 1 Mps masofada turgan galaktika to’dalari 75 km/s ga yaqin nisbiy tezlik bilan bir-biridan uzoklashmoqda. Kengayish protsessida Koinotda materiya zichligi ρ kamaya boradi. Agar ρ biror kritik qiymat ρ_krit≃10^-29 g/sm³ dan kichik (yoki teng) bo’lsa, bu protsess cheksiz uzoq davom etaveradi. Aks holda kengayish 20-30 mlrd. yildan keyin siqilish bilan almashadi hamda materiyaning Koinotdagi o’rtacha zichligi o’saboshlaydi. ρ kattalik haqida nima deyish mumkin? Galaktikaga kiruvchi materiyaning o’rtacha zichligi butun Koinot bo’yicha, astronomik kuzatishlarga ko’ra, ρ=0,038ρ_krit kabi baholanadi. Agar yana qo’polroq qilib butun modda vodoroddan iborat deb qaralsa va ρ₁ ni t_n ga bo’linsa, Koinot fazosining 1m³ da o’rtacha taxminan 1 vodorod atomi borligi ma’lum bo’ladi. Koinot kentayishining boshidayoq mavjud bo’lgan relikt fotonlar - elektromagnit nurlanish kvantlari ancha ko’p miqdorda bo’ladi. Fazoning o’sha 1m³da bunday fotonlar yuz millionlabdir, ya’ni butun Koinotda nurlanish zarralari odatdagi modda atomlariga nisbatan ancha ortiqdir. Biroq ρ kattalikka qo’shgan g/sm³ da hisoblangan hissasi ρ₁ ga nisbatan minglarcha marta kichik.

Shu bilan birga, Koinotda materiya, balki qandaydir boshqa, kuzatishlar qiyin bo’lgan shakllarda mavjud bo’lishi mumkin. Masalan, Koinotda juda ko’p neytrino mavjud, deb hisoblashga asos bor. Bu zarralar modda bilan shunchalik zaif o’zaro ta’sirlashadiki, agar hatto, kpityutda neytrino zichligi ρ_n>ρ_krit bo’lganida ham, texnikaning hozirgi zamon taraqqiyoti darajasida bevosita fizika usullari bilan ularni oshkor qilib bo’lmaydi. Shuning uchun, Koinotning kelajagi masalasi hozirgi kunda ochiqligicha qolmoqda.

Uning o’tmishi qanday bo’lgan? Koinot taxminan 15-20 mlrd. yillardan buyon kengaya bormoqda. Kengayish boshlangandan 0,0001 s o’tgandan keyin Koinotda materiyaning o’rtacha zichligi taqriban ρ≃ρ_ryad≃10¹⁴ g/sm³ (ρ_ryad-faqat atom yadrolaridangina tashkil topgan va shuning uchun shunday zich suyuqlik zichligi)ga tengdir.

Kengayish boshlanganidan 0,0001s o’tgandan keyin materiya temperaturasi 10^12K tartibida bo’lgan hamda u nurlanish va plazmadan zaryadlangan va neytral elementar zarralar hamda antizarralardan (Antimodda) iborat bo’lgan. Bu plazmada zarralardan antizarralar nihoyatda ozgina ortiq bo’lgan (taxminan 10⁸÷10⁹ juftga bitta ortiqcha zarra). Zarra - antizarra juftlarning annigilyatsiyasidan so’ng Koinotda o’zining kelib chiqishi jihatdan ana shu ozgina ortiqchalik bilan bog’liq bo’lgan nurlanish va modda qolgan. Kengayish boshlangandan keyin dastlabki bir necha minutda termoyadro reaktsiyalarda (Termoyadro sintezi) eng yengil ximiyaviy elementlar - vodorod va geliy izotoplari sintezlangan. Keyinchalik kengayish jarayonida modda va nurlanish temperaturalari hamda ularning zichligi kamaya bordi.

Nihoyat, Koinotda yuqorida aytilgan strukturalar iyerarxiyasi vujudga keldi.