کیهان شناسی استاندارد ، دلایلی به نفع و علیه آن

کیهان شناسی استاندارد ، دلایلی به نفع و علیه آن

دلایل به نفع کیهان شناسی استاندارد¹

١- این مدلها بر مبنای نسبیت عام اینشتین است. تا جایی که آزمون این نظریه امکان پذیر بوده است، پیش بینی های آن را همواره مشاهدات تأیید کرده است. بنابراین، اطمینان داریم که چارچوب مدلهای ما بر مبنای نظریه ای موثق است.

۲- مدلهای استاندارد ساده ترین جوابهای معادلات اینشتین هستند. از این رو، جالب توجه است که آنها می توانند مشاهده عمیقی چون قانون هابل را باز تولید کنند. به علاوه، این قانون فکر بعدی این مدلها نیست، بلکه آن را پیش بینی کرده است. یعنی ابتدا کشف نشده و سپس نظریه پردازی شود، بلکه برعکس ابتدا نظریه مطرح شده و سپس مشاهدات آن پیش بینی ها را تایید کرده اند. بنابراین روشن است که ما در جهت درست کار میکنیم.

٣- تاکنون شق رضایت بخش دیگری برای نظریه سنتز هسته های آغازین برای توجیه فراوانی هسته های سبک، مخصوصا ²H , ⁴He وجود نداشته است. سازگاری میان فراوانی های مشاهده شده و مقادیر نظری برای ایجاد اطمینان درباره بیگ بنگ داغ به اندازه کافی مناسب است.

۴- مشاهده تابش زمینه ریزموج و طیف پلانکی آن تأیید چشمگیری برای فاز اولیه داغ در تاریخ کیهان است. باز هم، مانند مورد (۲)، به نفع این تصویر است که نظریه این مشاهده را پیش بینی کرده است.

۵- موفقیت اخیر نظریه های وحدت بزرگ(GUTs) در اعمال به مراحل ابتدایی عالم نشان میدهد که این مدل تاییدی از واقعیت را در خود دارد. به عنوان مثال، این انتظار که با توجه به سنتز هسته های آغازین نباید بیش از سه نوع نوترینو داشته باشیم را شتاب دهنده های ذرات تأیید کرده اند. به هر حال، وجود شرایط فیزیکی که در آن سه نیروی بنیادی طبیعت وحدت می یابند فقط در مراحل بسیار اولیه عالم امکان پذیر بوده است. چون بر این باوریم که قانونهای زائد در طبیعت وجود ندارد، وضعیتی که به مدل GUT می انجامد باید زمانی در کار بوده باشد؛ در نتیجه عالم بسیار اولیه یک انتخاب منطقی برای مرحله ای است که در آن قانون های وحدت نقش خود را ایفا می کردند.

۶- یک پیامد منطقی فاز GUT “تورم” است که به ورودی پرثمری برای کیهان شناسی بیگ بنگ داغ استاندارد تبدیل شده است و این نوید را میدهد که برخی از مسائل بارز آن را حل کند. از جمله فراهم ساختن شرایط اولیه مناسب که از آن ساختار بزرگ مقیاس تکامل یافت.

۷- شمارش تعداد و اندازه های زاویه ای چشمه های رادیویی و کوازارها تحول برحسب دوره را در مقیاس زمانی مشخصه ی انبساط عالم نشان میدهد. مدلهای تکاملی به چگالی فزاینده در گذشته نیاز دارند، که با پیشبینی های مدلهای استاندارد که عالم در گذشته چگالتر از حال بوده سازگار است.

۸- موفقیت در آشکارسازی ناهمگنی های مختصر در زمینه ی ریز موج به کوشش قابل ملاحظه ای در جهت شناخت تکامل ساختار بزرگ مقیاس بر حسب برهم کنش آن با تابش انجامیده است.این کار به شناخت فیزیک عالم در عصرهای مختلف در گذشته ، حتی پیش از عصری که در آن چشمه های گسسته قابل مشاهده بودند ، کمک می کند.

شواهدی علیه کیهان شناسی استاندارد

۱- نسبیت عام فقط در تقریب میدان ضعیف آزموده شده است. ما هیچ دلیل تجربی بر چگونگی رفتار آن در شرایط میدان قوی کیهان شناسی نداریم. بنابراین، به مدلهای استاندارد فقط باید به عنوان برونیابی هایی به ناحیه های حدسی نگاه کرد.

٢- کیهان شناسی نسبیتی به طور اعم و مدلهای استاندارد به طور اخص دارای ویژگی عجیب و ناخوشایند تکینگی فضا-زمان هستند. ظاهر شدن بینهایت ها در هر نظریه فیزیکی فاجعه آمیز است. در نسبیت عام وضعیت بدتر است، چون تکینگی به ساختار فضا-زمان و محتوای خود عالم مربوط می شود. به علاوه، گاهی می کوشند با خارج کردن آن از دسترس فیزیک به این عیب شأن بیشتری بدهند. از این رو نباید نگران آن بود که بیگ بنگ تمام قانون های پایستگی فیزیک، مانند قانون پایستگی ماده و انرژی، را نقض میکند. بلکه می خواهند که این رویداد را چیزی فراتر از دیدگاه علم در نظر بگیریم.

٣- برآوردهای سن اخترفیزیکی و سن هابل از مدلهای استاندارد با هم اختلاف دارند. این ناسازگاری اگر °h به جای1/2 نزدیک به 1، و اگر به جای 1~ q داشته باشیم 1/2 < °q بدتر میشود. احیای ثابت کیهان شناختی نشانه این مسئله است. ۴- نسبت باریون به فوتون 10 ~ به توان 8 را مدل استاندارد توجیه نمیکند و دمای زمینه 3k~ را باید از استدلالهای کاملا نظری به دست آورد. اگرچه GUT راهی برای توجیه Ny/ NB دارد، اما توجیه فعلی هنوز از روش برازش پارامتر و دیکته کردن نتیجه استفاده میکند. ۵- به رغم کوششهای فراوان متخصصان این رشته، تشکیل ساختار بزرگ مقیاس در عالم، به ویژه هموار بودن خارق العاده زمینه ریزموج از یک طرف و حرکتهای جریانی بزرگ مقياس نسبت به جریان هابلی که امروز مشاهده می شود از طرف دیگر، به خوبی فهمیده نشده است. پ.ن: 1-کیهان شناسی استاندارد به نظریاتی که در کیهان‌شناسی که مورد اجماع عمومی جامعه علمی قرار دارند اطلاق می‌شود و همچنین از این واژه برای اشاره به نظریه‌هایی که بیگ بنگ را پذیرفته‌اند اما در مورد جزئیات پیدایش و تکامل کیهان با آن اختلاف نظر دارند نیز به کار می‌رود. از انجا که استفاده از این واژه به اجماع عمومی وابسته است، ممکن است در گذر زمان معنی آن تغییر کند. این متن کمی به شناخت قبلی از مباحث کیهانشناسی نیاز دارد. #arian_x آدرس کانال تلگرام : @arian_xboy