Evren neden tamamen pürüzsüz değil?
[Boke Park-Science Popularization (Daha fazlasını görmek için "Boke Park" ı takip edin)] Gezegenlere, yıldızlara, galaksilere ve devasa kozmik boşluklara baktığımızda akla gelen ilk kelime "pürüzsüz" değildir. Devasa kozmik ağ, evrendeki en büyük yapıdır ve Dünya gibi gezegenler ortalamadan 10 ^ 30 kat daha yoğun. Bununla birlikte, evren her zaman bu kadar kümelenmiş değildir, aksi takdirde bugün gördüklerimize dönüşmeyecektir.
Efsane: Bugün gördüğümüz yıldızlar ve galaksiler her zaman mevcut değildir, ne kadar uzaklaşırsak, evren mükemmelliğe o kadar yakındır, ancak elde edebileceği pürüzsüzlük derecesi sınırlıdır, aksi takdirde evren bugün herhangi bir yapıya sahip olmayacaktır. Tüm bunları açıklayabilmek için Büyük Patlama'nın düzeltilmesi gerekiyor - evrenin genişlemesi. Görüntü bilgileri ve telif hakkı: NASA, ESA ve A. Feild (STScI)
Evren, yüz binde birinden daha az kusurlarla neredeyse kusursuz bir şekilde doğdu, aksi takdirde evrenin ilk galaksiyi oluşturması yüz milyonlarca yıl almazdı. Ancak bu küçük kusurlar çok önemlidir, aksi takdirde bugünün yapısı oluşmayacaktır! Yüzyıllar süren cehaletten sonra, kozmolojideki en tartışmalı teorilerden biri: Evrenin genişlemesi cevabı sağlıyor. Ve şimdi ölçüm eşi görülmemiş bir doğruluğa ulaştı ve tahmini çok şaşırtıcı.
Efsane: Evrenin genişlemesinin görsel tarihi, Büyük Patlama olarak adlandırılan ısı yoğun durumu ve daha sonra yapıların evrimini ve oluşumunu içerir. Ancak bugün görülen yapıyı elde edebilmek için evren çok düzgün doğamaz. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: NASA / CXC / M. Weiss
Kozmik genişleme teorisine göre, termal büyük patlama uzay ve zamanın başlangıcı değil, sıcak, yoğun ve hızla genişleyen erken bir durumdur. Bu, evrenin genişlemesidir.Evren, madde ve radyasyonun hakim olduğu bir aşama değil, uzayın kendi içsel enerjisinden oluşan büyük bir patlamadır. Bu genişleme aşamasının özelliği uzayın üstel genişlemesidir.Evren zamanla ikiye katlanır, sonra dörde katlanır ve sonra sekiz katına (vb.) Eksi 33 kuvvetine 10 saniye kaldıktan sonra, sicim kuramındaki teorik bir dizi boyutu alanı, bugün gözlemlenebilir evrenden daha büyük bir orana genişletilecektir. Başka bir deyişle, evrenin genişlemesi önceden var olan her şeyi çekip çıkaracak ve onu çok, gerçek ve mükemmel bir şekilde uzatacaktır.
Efsane: Evrenin genişlemesi, uzayın katlanarak büyümesine neden olur, bu da önceden var olan herhangi bir eğimli veya düz olmayan alanın hızla düz görünmesine neden olur. Evrende herhangi bir eğrilik varsa, eğrilik yarıçapı gözlenenden yüzlerce kat daha büyüktür. Görüntü bilgileri ve telif hakkı: E. Siegel (L); Ned Wrightın kozmoloji eğiticisi (R)
İlk bakışta bu çok büyük bir sorun gibi görünüyor. Genişletilmiş uzay düz, tek tip ve pürüzsüzse, mükemmel bir bakış açısından bugün renkli bir evrene nasıl ulaştınız? Hem Newton hem de Einstein'ın yerçekimi teorisi kusurlar açısından istikrarsızdır; bu, neredeyse kusurlu olan pürüzsüz bir evrenle başlarsanız, bu kusurların zamanla büyüyeceği ve yapılandırılacağı anlamına gelir. Ancak mükemmel bir pürüzsüzlükle başlarsanız, hiçbir eksiklik yoktur ve her zaman pürüzsüz kalacaktır. Ancak bu gözlemlediğimiz evrenle uyuşmuyor, madde yoğunluğu bakımından kusurlu olmalı.
Efsane: Bugünün evrenimizdeki galaksi toplama / kümeleme simülasyon diyagramı, madde / enerji yoğunluğunda başlangıç kusurlarına sahip olmalıdır. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: Greg Bacon / STScI / NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Bu nedenle, bu genişleme açıklaması eksik olmalıdır. Bu kusurları üretmenin bir yolu olmalı, aksi takdirde evren bizim gördüğümüz gibi var olmayacak. Ancak evrenin önemli bir özelliği ve evrenin genişlemesi bizi en şaşırtıcı şekilde kurtardı; uzayın kendisi tamamen düz ve pürüzsüz değildir, ancak en küçük ölçekte kuantum dalgalanmaları sergiler.
Efsane: Kuantum alan teorik hesaplamalarının görselleştirilmesi, kuantum boşlukta sanal parçacıkları gösterir Boş bir uzayda bile, bu vakum enerjisi sıfır değildir. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: Derek Leinweber
Bu birçok açıdan görülebilir: uzayın kendi enerjisinin doğasında var olan belirsizlik; bir vakum dalgası veya bir grup parçacık / karşı parçacık çifti olarak. Ama ona nasıl bakarsanız bakın, bir şey açıktır: Evrenin enerji yoğunluğunu haritalamak ve onu çok küçük bir parçacık ölçeğinde gözlemlemek isterseniz, hepsini alsanız bile uzayda düzensiz ve sabit olduğunu göreceksiniz. Madde ve radyasyon, uzayın kendi yapısının doğasında bulunan kuantum dalgalanmaları ortadan kaldırılır.
Efsane: Erken evren, kuantum dalgalanmalarının büyük, değişikliklerin büyük ve en küçük ölçekte önemli olduğu kuantum baloncuklarından oluşuyor. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: NASA / CXC / M.Weiss
Normal koşullar altında, bu dalgalanmalar ortalama olarak birbirlerini iptal eder ve ortalama olarak, uzayın kendisinin doğasında var olan pozitif enerjisi olan küçük bir sıfır noktası enerjisi elde edilir. Ancak enflasyon sırasında, bu kuantum dalgalanmalarının ortalamasını alma şansı yoktur, çünkü uzayın kendisi üstel bir oranda genişlemektedir! Bunun yerine, bu dalgalanmaların evrenin her yerine yayılmasıdır, bu nedenle kuantum dalgalanmaları kavramı artık çok küçük bir aralıkla sınırlı değildir. Zaman ölçeğinde yalnızca kısa bir süre vardır Bu kuantum etkileri, yıldızlar, Samanyolu ve hatta evren ölçeğindeki enerji dalgalanmalarına yayılabilir!
Efsane: Genişleme işlemi sırasında meydana gelen kuantum dalgalanmaları gerçekten de evrenin her yerine yayılacak, ancak aynı zamanda toplam enerji yoğunluğunda dalgalanmalara da neden olacak ve bugün evrende sıfır olmayan bazı uzaysal eğrilikler bırakacaklar. Bu alanların dalgalanmaları, erken evrenin eksik yoğunluğuna yol açtı ve bu da kozmik mikrodalga arka plan altında sıcaklık dalgalanmalarına yol açtı. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: E. Siegel / Galaksinin Ötesinde
Evrenin genişlemesi devam ederken, yeni kuantum ölçekli dalgalanmalar da oluşmaya başladı ve daha büyük ölçekli dalgalanmaların daha büyük ölçekli dalgalanmalara bindirilmesine neden oldu. Genişleme devam ettiği sürece bu durum devam edecek, bir dalga paterni oluşturacak ve çeşitli boyutlarda rastgele alanlar oluşturacak, bu alanların enerji yoğunluğu artacak ve azalacaktır. Sonra, belirsiz bir süre sonra genişleme sona erer Bu gerçekleştiğinde, uzayın kendisinde bulunan tüm enerji madde, antimadde ve radyasyona dönüşür. Genişlemenin sona ermesiyle birlikte, sıcak büyük patlama başlar ve evren madde ile dolar.
Efsane: Bir kürenin yüzeyinde kaymanın benzetmesi, genişlemenin devam ettiği zamandır ve yapısal çökme ve enerji salınımı, enerjinin parçacıklara dönüşümünü temsil eder. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: E. Siegel
Fakat başlangıçta enerji ile başlayan bölgelerde, genişleme sırasındaki kuantum dalgalanmaları nedeniyle, bu yerlerdeki ortalamadan biraz daha fazla madde, antimadde ve radyasyon olacaktır. Düşük yoğunluklu alanlarda, ortalamanın altında bazı madde, antimadde ve radyasyon seviyeleri olacaktır. Ve bu aşırı yoğunluk ve düşük yoğunluk spektrumu, evrende daha düşük ve daha düşük sıcaklıklara veya daha sıcak bölgelere yol açmalıdır.
Açıklama: Ortalama yoğunluktan biraz daha büyük olan uzaysal bölgeler, daha büyük yerçekimi potansiyeli kuyuları üretecektir, bu da bu bölgelerde üretilen ışığın zamanla daha soğuk olacağı ve bunun tersi, düşük yoğunluklu bölgelerin görüneceği anlamına gelir. Sıcak noktalar gibi, tamamen ortalama yoğunluğa sahip alanlar mükemmel bir ortalama sıcaklığa sahip olacaktır. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: E. Siegel / Galaksinin Ötesinde
Evren bir süre var olduktan sonra genişledikten ve soğuduktan sonra yerçekimi devreye girmiştir. Bu, ortalama yönden sapan herhangi bir dalgalanma yaratır. Daha yüksek sıcaklığa sahip alanlar daha düşük yoğunluğa sahiptir ve maddeleri daha yüksek yoğunluklu alanlara daha kolay bırakacaktır. Soğuk alanlar çok yoğundur ve düşük veya ortalama yoğunluğa sahip alanlara göre maddeleri daha kolay çeker. Yukarıdaki mantığa göre her şeyi çekebilen yerçekimi arasında karmaşık bir denge vardır, radyasyon ise çok yoğun olan alanları sıkıştıracaktır. Bu kuvvetler arasındaki etkileşimdir.Kütleçekimi, radyasyon ve ilk şişirme dalgalanmaları arasında, kozmik mikrodalga fonunda görülen çarpışmalar, salınımlar ve kusurlar yaratılır.
Açıklama: SPK dalgalanmaları, genişlemenin neden olduğu orijinal dalgalanmalara dayanmaktadır. Özellikle, büyük ölçekli "düz kısım" (solda) genişleme olmadan bir açıklamaya sahip değildir ve dalgalanmanın genliği, Planck ölçeği standardının çok altında olan genişlemenin sonunda evrenin ulaştığı maksimum enerji ölçeğini sınırlar. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: NASA / WMAP Bilim Ekibi
Ortalama olarak, ilk dalgalanmaların ortalama değeri 1-part3-30,000 olmalıdır Bu, Big Bang'in sonrasındaki parlamada gözlemlediğimiz dalgalanmadır. Evren nötr hale geldikten ve radyasyon elektronlardan saçılmayı durdurduktan sonra, bu dalgalanmalar bugün evrende gördüğümüz büyük ölçekli yapıları üretmek için büyüdü. Zamanla bu, çekim kuvvetinin yıldızlardan, galaksilerden, yıldız kümelerinden ve devasa evrenden ayrılmasına neden olacaktır.
Efsane: Evren üzerine yapılan detaylı bir çalışma, evrenin antimaddeden çok maddeden oluştuğunu ortaya çıkarır.Karanlık madde ve karanlık enerji gereklidir.Bunların gizemli kökenlerini bilmiyoruz. Bununla birlikte, SPK dalgalanması, büyük ölçekli yapıların oluşumu ve korelasyonu ve modern gözlemin kütleçekim merceği, hepsi aynı resme, evrenin genişlemesine işaret ediyor. Görüntü bilgisi ve telif hakkı: Chris Blake ve Sam Moorfield
Evren pürüzsüz doğmuş olsaydı, evrenimizin bugün sahip olduğu büyük ölçekli veya küçük ölçekli yapının detaylarını elde etmek mümkün olmazdı. Bizim gözlemimiz, bir dereceye kadar, tüm ölçeklerde aynı büyüklükte dalgalanmalar olmasını ve evrenin bu şekilde doğması gerektiğini gerektirir. Kozmik genişleme teorisi ilk olarak 1970'lerin sonlarında ve 1980'lerin başlarında önerildiğinde, bu dalgalanmaların nasıl meydana geldiğini bilmenin bir yolu yoktu; bu, on yıllardır doğrulanmamış olan enflasyon tarafından yapılan bir tahmindir! Bununla birlikte, buradaki doğrulama muhteşemdir, çünkü bu dalgalanmaları yaratmanın, evrenin gözlemlenen genişlemesine mükemmel bir şekilde uyan bir yolu olan başka bir teori yoktur ve COBE, WMAP ve son Planck uydu dönüşü gibi verileri tahmin etmek tartışılmazdır.
Efsane: Evrenin genişlemesi sırasında meydana gelen kuantum dalgalanmaları tüm evrene yayılır ve genişleme sona erdiğinde yoğunluk dalgalanmalarına dönüşür. Zamanla bugün evrenin büyük ölçekli yapısına ve SPK'da gözlemlenen sıcaklık dalgalanmalarına yol açtı. Resim bilgisi ve telif hakkı: E. Siegel, ESA / Planck ve DoE / NASA / NSF'den resimler Kurumlar arası CMB Research Group
Sonuç çok ilgi çekici bir hikaye ve verilerle tutarlı, birkaç seçenek daha var. Evrenin genişlemesi sadece Büyük Patlama'nın meydana gelmesi ya da önceden bildiğimiz bir dizi problemi çözme ile ilgili değil, erken dönemden modern zamanlara kadar evrende var olabileceklerimiz hakkında nicel tahminler yapıyor, gözlemler bunu doğruladı. Evrenin genişlemesi ve kuantum doğası, bugün evrenin kusurlu olmasının sebepleridir ki bu çok iyi bir şeydir. Onsuz evren ve biz asla var olamayacağız!
-
Bilgi: Sınırsız Bilim, Boko Park-Bilim Yaygınlaştırma
-
Yazar: Ethan Siegel (astrofizikçi)
-
İçerik: "Boke Garden" tarafından mevcut ana akım bilimi karşılamak için belirlendi
-
Gönderen: Forbes Science
-
Derleme: Genç Usta Shi Wushuang
-
İnceleme: Brocade Garden
-
Cevap: Bu makalenin bilgisi ile ilgili sorularınız için yorum alanına mesaj bırakabilirsiniz.
-
Yayılmış: Brocade Bahçesi
