Orijinal evren - "büyük patlama" dan önceki evren
"Büyük patlama kozmolojisinin" ana noktası, evrenin sıcaktan soğuğa bir evrim geçmişine sahip olmasıdır. Bu dönemde, kozmik sistem sürekli genişliyor ve maddenin yoğunluğunun büyük bir patlama gibi yoğundan seyrekleşmesine neden oluyor.
Big Bang, bilim camiasında bir sağduyu haline geldi, ancak Big Bang'den önce orijinal evrende olanlar sonuçsuz kaldı. Fizikçiler, ağır parçacıklardan oluşan orijinal standart saatin, orijinal evrenin şeklini görmemize yardımcı olabileceğini keşfettiler.
Orijinal evrende sabit bir frekansta titreşen ağır parçacıklar, sabit bir frekansta sallanan bir sarkaç gibidir. Sarkacın altına bir kağıt bant yerleştiriyoruz ve genişleyen veya daralan evreni temsil etmek için sarkacın salınımına dik yönde hareket etmesini sağlıyoruz.
Ağır parçacıklar ile uzay-zaman arasındaki etkileşimi simüle etmek için sarkaç içine mürekkep enjekte edebiliriz, böylece hareket eden kağıt bant üzerine işaretler çizilebilir. Şimdi, kağıt bandı bir uca çekerseniz (Şekil X'teki mavi ok), sallanan sarkaç salınımlı bir yörünge çizecektir. Kağıt bant bir tarafa daha hızlı ve daha hızlı hareket ederse, kağıt bant üzerindeki sarkaç izlerinin daha seyrek hale geleceğini, aksine kağıt bant yavaşlarsa sarkacın çizdiği izlerin giderek daha seyrekleşeceğini anlamak zor değildir. Yoğun. Bu nedenle, kağıt bant üzerindeki yolun şekli sayesinde kağıt bant hareketinin hızını tahmin edebiliriz.
Bu tam olarak orijinal standart saatin çalışma prensibidir: bir tür etkileşim yoluyla, ağır parçacıklar sabit frekanslı salınımını uzay-zamanın kendisinin bozulmasına damgalar.
Fizikçiler bize, evrenin yaklaşık 13.7 milyar yıl önce büyük bir patlama yaşadığını söylüyor. "Büyük Patlama" kadınlar ve çocuklar tarafından iyi bilinir, peki ya Büyük Patlama'dan önce?
Bu soru ilk bakışta saçma görünebilir, ancak son yıllarda fizikçiler bu soruya cevap vermek için ipuçları aramaya başladılar. Gelecek nesil kozmolojik gözlemlerin bize cevaplar sağlayabileceğini buldular.
Geçen yüzyılın başından beri, gözlemlerin ve teorilerin birikimi, fizikçilerin evrenin durağan ve sabit bir aşama olmadığını, sürekli genişlediğini yavaş yavaş fark etmelerini sağlamıştır. Evrende yüzen galaksiler birbirinden çok uzaktadır.
Fizik yasalarının yönlendirdiği mevcut gözlemsel gerçeklerden başlayarak, uzun zaman nehri boyunca akış yukarı seyahat edebilir ve evrenin evriminin tarihini öğrenebiliriz. Çeşitli kozmolojik gözlem ve teorilerin karşılıklı haritalandırılmasıyla, evrenin "inanç tarihini" on milyar yıl öncesine kadar izleyebiliriz. O sırada evren yoğun ve sıcaktı, tıpkı yanan bir gökyüzü ateşi gibi. Ne kadar erken olursa alevin sıcaklığı o kadar yüksek olur.
Yaklaşık 13.7 milyar yıl önceki belirli bir ana kadar, bu yukarı havza gezisi sonsuz yüksek sıcaklık ve sonsuz yoğunluk durumuyla karşılaşacaktı. Bugünün fizik yasalarının hepsi şu anda başarısız oluyor ve fizikçiler buna "büyük patlama tekilliği" diyor. Doğal olarak, Büyük Patlama, Büyük Patlama'nın tekilliği olarak anlaşılırsa, "Büyük Patlama'dan önce" konuşmak anlamsızdır.
Ancak fizikçiler kesinlikle bu kadar basit bir dış değerleme ile elde edilen sonuçların tamamen doğru olmadığını biliyorlar. Evrenin evriminin çok erken bir noktada bu basitleştirilmiş ekstrapolasyondan sapması mümkündür. Bu andan sonra, evren hala standart termal genleşme görüntüsüne göre evrim geçiriyor. Fizikçiler, gözlemlerle az çok doğrulanan bu evrimsel tarihi "sıcak büyük patlama" aşaması olarak adlandırıyorlar ve bu andan önce, evrenin sıcak büyük patlamadan sapmasını açıklamak için yeni teorilere ihtiyaç var. Bu süre zarfında fizikçiler ona "orijinal evren" adını verdiler. Bu nedenle, "Büyük Patlamadan önce" dediğimizde, orijinal evrene atıfta bulunuyoruz.
Son birkaç on yılda, fizikçiler orijinal evrenin evrimini tanımlayan çeşitli teoriler öne sürdüler, bunlardan bazıları Büyük Patlama'nın birkaç teorik problemini de çözebilir - örneğin, evrenimizin neden şu anda son derece düz olduğunu açıklayabilir.
Bununla birlikte, günümüzün fizikçileri için, orijinal evren teorilerinin en büyüleyici yanı, kendi varlığımızı açıklamak için gerekli olmalarıdır. Görünür evrendeki madde dağılımının oldukça tekdüze olduğunu, ancak tamamen aynı olmadığını biliyoruz. Evren tarihinin ilk günlerinde, zaman ve uzayın eşitsizliği oldukça zayıftı. Daha sonra, evrensel çekim eylemi altında, homojen olmayanlık yavaş yavaş genişledi, maddenin dağılımı yavaş yavaş bloklar halinde toplandı, galaksiler ve yıldızlar yavaş yavaş ortaya çıktı ve sonunda oradaydık.
Erken evrendeki küçük homojensizlikler nereden geldi? Orijinal evren teorisinin cevaplaması gereken soru tam olarak budur. Bu teoriler arasında kabulü en yüksek olana enflasyon teorisi denir. Teori, Büyük Patlama'dan önce evrenin çok kısa ve çılgınca hızlı bir genişleme yaşadığına inanıyor .. Saniyenin trilyon trilyonda biri kadar olan bu dönemde, evren yaklaşık yüz kat üssel bir hızla genişledi. Milyar milyar milyar kez. Bu hızlı genişlemeyi sağlayan enerji son derece büyük olduğundan, uzay-zamanın kendisi de bariz kuantum dalgalanmaları hissedecek. Bu kuantum dalgalanmaları, hızlı genişleme tarafından hızla büyük bir mesafeye yayılır ve nihayetinde büyük ölçekte evrenin heterojenliğinin tohumları haline gelir.
Kozmik mikrodalga arka planını veya galaksilerin dağılımını ölçerek, artık orijinal evrenin homojen olmaması (orijinal bozulma olarak da bilinir) hakkında çok şey biliyoruz ve bunları farklı şişirme teorilerini doğrulamak veya tahrif etmek için kullanıyoruz. Bu nedenle, Big Bang'den önce evreni tartışmak bir kurgu değil, gerçek bir fiziksel sorundur.
Bununla birlikte, enflasyon teorisi sabit bir teori değil, bir grup teorik model için genel bir terimdir: Evrenin üstel genişlemesini yürütmenin yolları çeşitlidir ve bunların her biri, orijinal bozulma homojenliğinin belirli bir modelini tahmin edebilir. Ek olarak, fizikçiler, Büyük Patlama'dan önce evrenin evrimini açıklamak için çeşitli enflasyonist olmayan modeller de önerdiler. Bu modellerde, orijinal evren küçülür veya geri döner ve birçok farklı model vardır. Bu modellerin çoğu, evrenin eşitsizliğini ve anizotropisini de büyük ölçekte açıklayabilir. Hala birçok teorik zorlukları olsa da, bu girişimler bize enflasyonun orijinal evrenin tek olasılığı olmayabileceğini hatırlatıyor.
Prensip olarak, evrenin büyük ölçekli homojenliğinin dikkatli bir şekilde ölçülmesiyle, belirli bir enflasyon modeli belirlenebilir. Gerçekte ise enflasyon modelinin yapısı oldukça esnektir. Öyle görünüyor ki, fizikçiler tarafından ne tür bir homojenlik örüntüsü gözlemlense de, teorisyenler bu kalıbı açıklamak için her zaman bir enflasyon modeli oluşturabilirler. Yani bazı insanlar, bilimsel bir teori olarak enflasyonun tahrif edilebileceğinden şüphe ediyor mu? Daha spesifik olmak gerekirse, orijinal evrenin evrimi bir fırtına mı, büyük bir toparlanma mı, yoksa başka modeller mi? Big Bang'den önceki evrim hakkında fikir edinmenin bir yolu var mı?
Genişleme veya daralma bir sorudur. Bununla birlikte, fiziksel bir problem olarak, karar vermek için meditasyonu değil, astronomik gözlemleri kullanıyoruz.
