Поставити Ethan #10: Чому Всесвіт є однаковим скрізь

Однією з найбільш трагійних людських рис є схильність до перенесеного життя. Ми мріємо про чарівний рожевий сад над горизонтом, замість того, щоб насолоджуватися трояндами, квітучими зовні нашого вікна.

Дале Карнегі.

Зчитувач просить:
Я не розумію космічну інфляцію та задачу горизонту. Я думаю, що ви сказали про це до, але я хотів би почути більше деталей. Повернемося до початку.



Це ваш Всесвіт. Подовжується, оскільки найпотужніші телескопи можуть виглядати в усіх напрямках. На відстані десятки мільярдів світлових років ми бачимо десятки тисяч галактик. На великому масштабі все про те ж саме – щільності, температури, види зірок і галактик, металічність зірок (відносна концентрація елементів, що важче гелю) і т.д. Всі ми бачимо, що далеко ми дивимося, молодші речі, які ми бачимо, і швидше вони відходять від нас.



Це все про розширення і еволюції Всесвіту. Наші три основні докази в контексті загальної релатності:

Hubble Universe Expansion - Redshift Пов'язані до Відстань до Galaxy
Наявність і властивості космічної мікрохвильової фонової радіації (CMFI) – це майже ідеально однорідне море випромінювання чорної маси в усіх напрямках, з температурою лише над абсолютним нульовим.
велика кількість світлих елементів – водень, деутерій, гелій (гелій 3 і 4) і літію в юному Всесвіті, перед формуванням зірок

Вони розповідають нам, що Всесвіт перетворився і розширився від гарячого і щільного стану, і це було в своєму поточному стані близько 13.8 млрд років. Довгий, але не нескінченний. Цей парадигм відомий як великий bang.



Але є проблема. Для 13.8 мільярдів років Всесвіт розширився відповідно до законів загальної релятиви, тобто темп розширення простору визначався набором початкових умов і енергетичним змістом Всесвіту (звичайна матерія, темна матерія, радіаційна, неутинос, темна енергія, просторова кривизня тощо). Проблема полягає в тому, що Всесвіт є рівномірним і має грубо однакові властивості в кожному напрямку ми розглянемо.



Знімки і властивості галактикових кластерів з одного боку Всесвіту ідентичні тим з іншого, незалежно від того, як ви розділяєте Всесвіт. Чи не так?

Оскільки Великий вибух, інформація не може подорожувати швидше, ніж швидкість світла. Ми можемо бачити пам'ятник Всесвіту 46 мільярдів світлових років тому, що світло у Всесвіті розширюється, що відстань за останні 13.8 мільярди років. Так, якщо ми подивимося один спосіб на 23 млрд світлових років, а потім, навпаки, ми можемо очікувати двох регіонів, щоб бути відключені.

Наскільки незрозуміло? Я даю вам аналогію.



Уявіть окропу в горщику. Ви нагріваєте його знизу, а вода кипить в усіх місцях одночасно. Не існує різниці температур між верхнім і дном води. Чому це?

Нагріваємо каструлю знизу, але вода нагрівається всюди. Це тому, що його молекули рухаються навколо, зв'язуються між собою і діляться їх енергією. Вода з нижчеобмінної енергії та інформації з водою з вище, і час, який займає для цього обміну, набагато менше часу, що потрібно кип'ятити.

Але це не завжди справа.



На цій картині Лава протікає від активного вулкана в океан. Коли ламва нагрівається вище 1000 ° С, надходить в контакт з водою, він відразу відварюється. Але океан великий, і швидкість пропагації тепла скінченна. Не дуже далеко від цього місця, температура води навряд чи змінюється через lava. З практичної точки зору ці регіони відокремлені один від одного, вони не обмінюються інформацією або властивостями.

Якщо регіони відокремилися один від одного, які не вводять контакт між собою і не обмінюються інформацією, мали однакову температуру. Але це саме те, що відбувається в Всесвіті.



Космічна мікрохвильова фонова радіація (CMFI) була видана, коли Всесвіт був тільки 380 000 років, і в той час світло може не більше мільйона світлових років в будь-якому напрямку. Якщо ви заповнили мікрохвильове небо з кілами мільйона світлових років в радіусі, це займе понад десять мільярдів незалежних регіонів, щоб заповнити все, що ми бачимо. І все ж, ці не пов'язані регіони мають однакову температуру, спектр і щільність з точністю 99,99%.



Ця проблема, коли регіони, які не контактували один з одним з яких причин мають ідентичні властивості, називається задачою горизонту.

Розчин є те, що ці регіони не встигли спілкуватися один з одним, але що якщо вони вже мали однакові властивості після Великого Bang?



В цілому, це розширення: що сталося до Великого Bang, який не тільки його приготував, але і приготував початкові умови, що наш Всесвіт має. Ми приймали крихітну область (можливо нескінченний, розширивши його доцільно, і вона розтягнула на розмір більше, ніж спостережний Всесвіт, встановивши наступні правила:

будь-яка справа, частинки, енергія або топологічні дефекти, які існували в цій області, перш ніж розширення, так знижуються в щільності, що не буде більше однієї такої частинки в всьому Всесвіті (вирішить проблему монополів).
Що б викривлення простору може бути перед розширенням, розширення розтягує його так, щоб він стає нерозумним від плоского простору (проблема плоского Всесвіту вирішується).
Що стосується температури і щільності в різних регіонах космосу існував перед розширенням, наш спостережний Всесвіт походить від однієї невеликої області. Тому всесвіт має однакову температуру і щільність скрізь (розчиняє задачу горизонту).
Квантові коливання, що відбувалися під час розширення, призвели до чіткого набору прогнозів коливань температури та щільності в обмеженій частині Всесвіту.



Якщо ви дискардіографію інфляції, вам доведеться заковтнути інші три проблеми (монополіти, плоский Всесвіт і горизонт) і одне прогнозування (про спектр коливань температури і щільності Всесвіту) під ковроліном і сказати: «Це просто початкові умови Великого Bang», щоб зробити вашу модельну роботу.

Або ми можемо розпізнати інфляційну модель як простий, елегантний і простий спосіб вирішення всіх цих проблем.

Р

Ось чому наш Всесвіт, наскільки ми знаємо, є однаковими і в усіх напрямках.

Джерело: geektimes.ru/post/252970/