Ada sesuatu yang sangat menyerupai dari asal usul alam semesta kita, yang disebut inflasi kosmik, dan dalam pengembangan tenaga gelap yang dipercepat, yang akhirnya akan menentukan nasibnya. Ini menimbulkan kecurigaan bahawa fenomena ini mungkin saling berkaitan. Minggu ini, Andrew Gillett mengajukan pertanyaannya: jika teori inflasi abadi itu benar, maka mungkinkah tenaga gelap menjadi pertanda kembali ke keadaan primordial ini?
Bukan hanya mungkin. Ini bahkan tidak memerlukan teori itu betul. Mari mulakan perbincangan kita dengan tahap sebelum kelahiran Alam Semesta dalam bentuk yang diketahui oleh kita - dengan inflasi kosmik.
Ketika Alam Semesta yang kita ketahui, penuh dengan jirim dan radiasi dilahirkan, ia mempunyai beberapa sifat yang agak pelik: secara spasial ia rata, suhu yang sama di mana-mana, ia tidak mempunyai sisa-sisa tenaga superhigh, dan ia mempunyai corak yang sangat aneh dalam bentuk wilayah dengan lebihan dan berkurangnya ketumpatan. Ada kemungkinan bahawa Alam Semesta dilahirkan dengan syarat-syarat ini. Teori inflasi kosmik adalah seperti berikut: jika alam semesta dimulakan dengan masa pengembangan eksponensial, di mana terdapat sejumlah besar tenaga yang melekat di ruang angkasa, dan kemudian tempoh ini berakhir, maka Big Bang yang panas akan terjadi di hadapan semua keadaan ini. Perlu sedikit masa untuk memahami implikasinya dan memerlukan masa lebih lamauntuk mengesahkan teori dengan data mengenai turun naik latar belakang gelombang mikro kosmik. Tetapi sekarang inflasi kosmik dianggap yang pertama dan terpenting dari semua itu dalam sejarah Alam Semesta, yang dapat kita sahkan dengan bukti.
Inflasi kekal adalah akibat inflasi berdasarkan sifat yang jarang kita fikirkan. Biasanya, apabila terdapat peralihan di alam, katakanlah, periuk air mendidih, air yang mengalir dari cecair ke keadaan gas, proses peralihan ini bermula pada titik yang berbeza. Titik-titik ini mengembang dan bergabung, mencipta gelembung besar pada saat mereka mencapai permukaan. Apabila kita bercakap mengenai air, kita mengatakan bahawa ia mendidih. Semasa proses mendidih, gelembung kecil naik dan bergabung menjadi gelembung yang lebih besar pada saat mereka datang ke permukaan. Tetapi ada masalah dengan inflasi. Kawasan di mana inflasi tidak berakhir pada titik waktu tertentu terus berkembang secara eksponen, dan ini tidak memungkinkan kawasan di mana ia berakhir "mendidih". Oleh itu, Alam Semesta yang kita amati mesti berada dalam satu gelembung,di mana inflasi telah berakhir, dan bukan dalam banyak gelembung yang mendidih bersama.
Tetapi di hujung spektrum ini, kita melihat kenyataan bahawa pengembangan alam semesta kita nampaknya semakin cepat. Penjelasan terbaik untuk ini, berdasarkan pengukuran kami yang paling tepat, adalah bahawa ada komponen kecil tenaga yang wujud di angkasa, yang kita namakan tenaga gelap. Komponen tenaga ini ada di mana-mana dan sama rata di semua titik di ruang angkasa. Dan ia sangat kecil. Sekiranya kita mengubahnya menjadi jisim menurut formula Einstein E = mc2, itu akan sama dengan satu proton per meter padu Alam Semesta. Tetapi ruang tidak hanya besar, tetapi juga meluas! Dengan berlalunya masa, tenaga gelap ini menjadi semakin penting. Lama kelamaan, setelah kira-kira lapan bilion tahun, ia mempercepat pengembangan alam semesta, dan kemudian menjadi komponen tenaga yang dominan di alam semesta.
Kedua-dua tempoh inflasi dan pengembangan yang dipercepat ini pada tahap kemudian mungkin kelihatan sangat berbeza. Perbezaan skala tenaga ini hanya besar, ia adalah 10 hingga ke-120! Tetapi kedua-dua tempoh mewakili tenaga yang wujud di angkasa, kedua-duanya menyebabkan jagat raya berkembang secara eksponen. Dan dengan adanya masa (pecahan detik untuk inflasi dan satu trilion tahun untuk bahan gelap), mereka akan mengambil semua yang tidak bersambung ke satu struktur tunggal di Alam Semesta dan menyebarkannya. Terdapat banyak model seperti itu, dan intinya, semuanya menggabungkan inflasi dan tenaga gelap.
Jadi, apakah kemungkinan alam semesta mula mengitar semula pembentukannya? Mereka besar
Video promosi:
1. Sekiranya tenaga gelap memang merupakan pemalar kosmologi, ia boleh menjadi sisa tenaga dari masa inflasi ketika semuanya bermula. Sekiranya demikian, ada alasan untuk mengatakan bahawa dengan adanya masa ia dapat melemahkan lebih banyak lagi, beralih ke keadaan tenaga baru yang jauh lebih rendah. Mungkin peralihan seperti itu akan memberi dorongan kepada kemunculan sebilangan besar zarah dengan jisim yang sangat rendah, seperti neutrino, paksi, atau sesuatu yang lebih eksotik. Zarah-zarah ini, pada gilirannya, akan bergabung dan membuat analog bintang, planet, dan mungkin manusia sendiri dalam skala masa yang cukup lama. Sekiranya kita tidak dapat melihat proses ini, ini sama sekali tidak bermaksud mustahil. Mungkin inilah nasib yang menanti Alam Semesta kita dalam masa yang sangat jauh, walaupun ia akan memakan masa bertahun-tahun.
2. Tenaga gelap mungkin bukan pemalar kosmologi, tetapi lama-kelamaan ia dapat meningkat. Sekiranya ini berlaku, maka ia akan tumbuh dan berkembang, yang boleh menyebabkan senario "robekan besar", apabila lama kelamaan semua struktur yang terhubung di Alam Semesta akan pecah. Tetapi dalam senario ini, yang dikembangkan oleh Eric Gawiser, ada kemungkinan bahawa pada saat terakhir, sebelum ruang hancur dan hilang menjadi terlupa, tenaga ruang yang wujud, yang tidak dapat dibezakan dari senario inflasi, akan membuat peralihan ke Big Bang! Senario "Alam Semesta yang dihidupkan kembali" seperti itu tidak hanya dapat menjadi kenyataan di masa depan kita yang jauh. Di dalamnya, Alam Semesta kita mungkin jauh lebih tua daripada yang sepertinya. Ada kemungkinan ia sudah tua.
Nah, sekarang bukti yang kita ada menunjukkan bahawa tenaga gelap sememangnya pemalar kosmologi. Ini bermaksud senario nombor 2 dikecualikan. Sekiranya tidak ada keadaan tenaga yang lebih rendah untuk peralihan, maka pilihan No. 1 juga dapat dikecualikan. Tetapi sekarang kami tidak mempunyai cukup data untuk menolak salah satu daripadanya. Sekiranya saya berpeluang meletakkan taruhan, saya akan mengatakan bahawa varian dengan keadaan tenaga yang lebih rendah kemungkinan besar. Tetapi idea bahawa tenaga gelap benar-benar berterusan dan wujud selama-lamanya lebih baik disokong oleh data yang ada. Sehingga kita tahu pasti, lebih baik kita tidak menolak kemungkinan ada pilihan. Kapal angkasa Euclid, teleskop tinjauan inframerah sudut lebar WFIRST NASA, dan akhirnyaTeleskop Penyelidikan Sinopik Besar LSST akan membantu kita mengukur tenaga gelap dengan lebih tepat, dan ini akan memberikan bukti baru untuk menyokong teori pertama atau kedua. Dan penemuan baru dalam fizik tenaga tinggi teoritis dapat memberitahu kita lebih banyak mengenai konsep pertama. Bagaimanapun, Andrew, jawapan untuk soalan anda adalah: tenaga gelap mungkin menandakan kembali ke Big Bang yang panas dari keadaan inflasi, tetapi itu tidak bergantung pada sifat kekal inflasi.tetapi tidak bergantung pada sifat inflasi yang kekal.tetapi tidak bergantung pada sifat inflasi yang kekal.
Ethan Siegel
