’S e teòiridh atmhorachd chosmach aon de mhòran barailean saidheansail a tha ag amas air aon de na ceistean mòra ann an cosmology a mhìneachadh: ciamar a leasaich ar cruinne-cè mhòr bho staid thùsail cho beag agus cho dùmhail? Air a thoirt a-steach leis an neach-fiosaig Alan Guth ann an 1980, tha a’ bhun-bheachd seo air cuideachadh le bhith a’ fuasgladh grunn thòimhseachain a bha teòiridh thraidiseanta a’ “Big Bang” air a bhith duilich a mhìneachadh roimhe seo.
Ach, mus dèan sinn sgrùdadh nas doimhne air teòiridh atmhorachd chosmach, is e deagh bheachd a th’ ann tuigsinn an toiseach carson a tha feum air an teòiridh seo.
Duilgheadasan ann an Teòiridh a’ Bhrag Mhòir
Tha teòiridh a’ Bhrag Mhòir air a bhith na phrìomh mhìneachadh air tùs na cruinne-cè o chionn fhada. A rèir na teòiridh seo, thòisich an cruinne-cè mar phuing glè dhlùth is teth a spreadh agus a leudaich an uairsin. Ged a tha teòiridh a’ Bhrag Mhòir air a bhith gu math soirbheachail ann a bhith a’ mìneachadh diofar iongantasan cosmach, leithid cùl-raon meanbh-thonn cosmach (CMB) agus sgaoileadh reul-chriosan, tha grunn dhuilgheadasan ann nach urrainn don teòiridh a mhìneachadh, nam measg:
1. Duilgheadas na Còmhnardachd: Tha beachdan a’ sealltainn gu bheil an cruinne-cè glè rèidh (cha mhòr coltach ri geoimeatraidh Euclidean). Leis gum bu chòir don chruinne-cè fàs nas lùbte thar ùine, tha seo ag iarraidh suidheachaidhean tòiseachaidh glè shònraichte.
2. Duilgheadas na Fàire: Air feadh na cruinne-cè faicsinneach, tha teòthachd rèididheachd CMB cha mhòr co-ionnan. Tha luchd-saidheans troimh-chèile carson a tha an aon teòthachd aig pàirtean den chruinne-cè nach bi a-riamh a’ conaltradh ri chèile (air sgàth astar an t-solais).
3. Duilgheadas a’ Mhonapola: Tha teòiridhean fiosaig a’ moladh gum bu chòir monopolan magnetach troma a bhith air an cruthachadh ann an àireamhan mòra anns a’ chruinne-cè tràth. Ach, tha beachdan a’ sealltainn nach fhaic sinn na mìrean sin ann an àireamhan mòra.
Dè a th' ann an Teòiridh Atmhorachd Cosmach?
’S e oidhirp a th’ ann an teòiridh atmhorachd chosmach air na cùisean seo fhuasgladh le bhith a’ moladh gun robh ìre de leudachadh eas-chruthach glè luath ann an roinn thràth eachdraidh na cruinne-cè, bho mu 10⁻⁶ gu 10⁻⁶ diogan an dèidh a’ Bhrag Mhòir.
Ciamar a tha Atmhorachd ag Obrachadh?
Gu bunaiteach, tha atmhorachd a’ toirt cunntas air ùine anns an do leudaich an cruinne-cè le factar de \(10^{26}\) nas luaithe na leudachadh àbhaisteach. Tha an ìre leudachaidh seo mòran nas luaithe na astar an t-solais, ged a tha e fhathast a rèir coibhneasachd choitcheann leis gu bheil an fhànais fhèin a’ leudachadh, chan e nithean a tha a’ gluasad troimhe.
A rèir na teòiridh seo, b’ e raon sgalar ris an canar an “atmhorachd” a dh’adhbharaich atmhorachd. Bha lùth comasach an raoin atmhorachd a’ faighinn làmh an uachdair air dùmhlachd lùtha iomlan na cruinne-cè na ìrean tràtha, ag adhbhrachadh leudachadh luath. Nuair a thàinig crìoch air atmhorachd, chaidh an lùth anns an raon atmhorachd a thionndadh gu na mìrean a tha an làthair an-diugh, agus chaidh an cruinne-cè a-steach do ìre nas slaodaiche, nas co-chòrdail ris na beachdan againn an-dràsta.
Buannachdan Teòiridh Atmhorachd Cosmach
1. A’ Fuasgladh na Duilgheadais Cothromachd: Thug atmhorachd an cruinne-cè nas fhaisge air staid rèidh gu tur. Nuair a thachair atmhorachd, chaidh lùbadh sam bith ann an ùine-fànais a dhèanamh rèidh leis an leudachadh luath. Tha seo a’ mìneachadh carson a chì sinn cruinne-cè cha mhòr Euclidean an-diugh.
2. A’ Mìneachadh Duilgheadas na Fàire: Tha atmhorachd a’ gabhail ris, mus tàinig an ùine atmhorachd, gu robh an cruinne-cè gu lèir san aon staid (aonghnèitheach agus isotropic) air sgèilean glè bheag. An uairsin leudaich an ùine atmhorachd an roinn aonghnèitheach seo gu na sgèilean cosmach a chì sinn an-diugh, a’ mìneachadh cunbhalachd teòthachd CMB air feadh na speuran.
3. A’ dèiligeadh ris an duilgheadas monopole: Bidh atmhorachd a’ cur casg air cruthachadh àireamhan mòra de monopoles. Nuair a thachras atmhorachd, thèid mìrean monopole sam bith a tha ann a ghiùlan fada seachad air ar fàire amhairc, gan dèanamh gu math tearc anns a’ chruinne-cè a ghabhas amhairc againn.
Builean Amharcach is Deuchainneach
Is e aon de na prìomh ro-innsean ann an teòiridh atmhorachd pàtran speactram rèididheachd cùl-raoin cosmach. Tha beachdan bho na saidealan COBE, WMAP, agus Planck air fianais làidir a thoirt seachad a tha a’ toirt taic do atmhorachd, a tha a rèir luaineachdan cuantamach a bha ann mus do thachair atmhorachd. Tha an dàta seo a’ toirt taic don bheachd gu bheil structar mòr-sgèile na cruinne-cè a’ tighinn bho luaineachdan cuantamach.
A bharrachd air sin, tha atmhorachd a’ ro-innse pàtran sònraichte anns a’ CMB ris an canar “polarachadh modh-B.” Tha oidhirpean amharc gus an comharra seo a lorg a’ dol air adhart a’ cleachdadh teileasgopan adhartach leithid BICEP2 agus Teileasgop a’ Phòla a Deas.
Càineadh agus Dùbhlain
Ged a tha teòiridh atmhorachd chosmach glè tharraingeach agus a’ tabhann fuasglaidhean do ghrunn dhuilgheadasan leis an teòiridh Big Bang traidiseanta, tha càineadh ga dhèanamh oirre cuideachd. Is e aon de na prìomh chàineadh dìth tuigse shoilleir air meacanaig an raoin atmhorachd fhèin. Gu ruige seo, chan eil mìrean no raon sam bith ann am Modail Coitcheann fiosaig mìrean a tha a’ freagairt ri feartan an raoin atmhorachd a tha air a mholadh le teòiridh atmhorachd.
Tha cuid de luchd-saidheans cuideachd den bheachd gu bheil teòiridh atmhorachd ro shùbailte agus ag atharrachadh a rèir diofar sheòrsaichean de bheachdan, agus mar sin a’ lughdachadh a cumhachd ro-innseach. Gu dearbh, tha cuid de sgrùdaidhean a’ ceasnachadh an gabh atmhorachd fhèin a dhearbhadh gu earbsach tro bheachdan.
Co-dhùnadh
’S e clach-mhìle mhòr ann an cosmology an latha an-diugh teòiridh atmhorachd chosmach, a’ toirt seachad fuasgladh eireachdail do ghrunn dhuilgheadasan leis an teòiridh Big Bang traidiseanta. A dh’aindeoin iomadh dùbhlan agus càineadh, tha a’ mhòr-chuid de fhianais amharc a’ toirt taic don bheachd seo. Tha rannsachadh agus leasachadh a’ dol air adhart gus ar tuigse air atmhorachd a leasachadh, a dh’ fhaodadh uinneagan ùra fhosgladh a-steach do fhiosaig bhunasach agus tùs ar cruinne-cè.
Coltach ri saidheans san fharsaingeachd, tha teòiridh atmhorachd chosmach an-còmhnaidh ag atharrachadh, agus tha coltas ann gun nochd an àm ri teachd barrachd de dhìomhaireachdan na cruinne-cè iongantach seo. ’S e obair luchd-saidheans, a’ cleachdadh innealan amharc is deuchainneach a tha a’ sìor fhàs nas sofaistigichte, dèiligeadh ris na dùbhlain sin agus ar tuigse a dhoimhneachadh air na thachair dha-rìribh anns na ciad mhionaidean den chruinne-cè.
