ຈັກກະວານຮາບພຽງ ຫຼື ໂຄ້ງ?
ນັບຕັ້ງແຕ່ການເລີ່ມຕົ້ນຂອງອາລະຍະທຳຂອງມະນຸດ, ມະນຸດໄດ້ສົງໄສກ່ຽວກັບຈັກກະວານ ແລະ ລັກສະນະພື້ນຖານຂອງມັນ. ໜຶ່ງໃນຄຳຖາມພື້ນຖານໃນຈັກກະວານວິທະຍາແມ່ນວ່າຈັກກະວານຮາບພຽງ ຫຼື ໂຄ້ງ. ຄຳຖາມນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນປັດຊະຍາເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງຕ້ອງການຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບຟີຊິກ ແລະ ຄະນິດສາດອີກດ້ວຍ.
ພື້ນຖານທາງທິດສະດີ
ຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບຮູບຮ່າງຂອງຈັກກະວານແມ່ນມາຈາກທິດສະດີທົ່ວໄປກ່ຽວກັບສຳພັນພາບຂອງ Albert Einstein, ເຊິ່ງໄດ້ນຳສະເໜີໃນປີ 1915. ທິດສະດີນີ້ໄດ້ປະຕິວັດວິທີທີ່ພວກເຮົາເບິ່ງແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ບໍ່ແມ່ນແຮງດຶງດູດລະຫວ່າງສອງມວນສານ, ແຕ່ເປັນຄວາມໂຄ້ງຂອງອະວະກາດ ແລະ ເວລາທີ່ເກີດຈາກມວນສານ ແລະ ພະລັງງານ. ໃນສະພາບການນີ້, ຈັກກະວານສາມາດມີຮູບຮ່າງ ຫຼື ເລຂາຄະນິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼາຍ.
ສາມຄວາມເປັນໄປໄດ້ຫຼັກໆສຳລັບເລຂາຄະນິດຂອງຈັກກະວານທີ່ຮູ້ຈັກໃນຈັກກະວານວິທະຍາທີ່ທັນສະໄໝແມ່ນ:
1. ຈັກກະວານຮາບພຽງ (Euclidean/ເປີດ)
2. ຈັກກະວານໂຄ້ງບວກ (ຮູບຊົງກົມ/ປິດ)
3. ຈັກກະວານໂຄ້ງລົບ (ເກີນຈິງ/ເປີດ)
ຈັກກະວານຮາບພຽງ
ຖ້າຈັກກະວານຮາບພຽງ, ເລຂາຄະນິດຂອງອະວະກາດແມ່ນແບບຢູຄລິດ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າກົດລະບຽບຂອງເລຂາຄະນິດຄລາສສິກທີ່ສອນຢູ່ໃນໂຮງຮຽນ, ເຊັ່ນວ່າຜົນບວກຂອງມຸມຂອງຮູບສາມຫຼ່ຽມເປັນ 180 ອົງສາ, ນຳໃຊ້ໃນລະດັບຈັກກະວານ. ໃນຮູບແບບນີ້, ຈັກກະວານສາມາດສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍອອກໄປຕະຫຼອດໄປຖ້າຄວາມໜາແໜ້ນທັງໝົດຂອງສານ ແລະ ພະລັງງານຢູ່ໃນຄ່າວິກິດທີ່ແນ່ນອນທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມຄວາມໜາແໜ້ນວິກິດ. ນັກຈັກກະວານວິທະຍາມັກສະແດງອອກໃນແງ່ຂອງພາລາມິເຕີທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມໂອເມກ້າ (Ω), ໂດຍ Ω = 1 ຊີ້ບອກເຖິງຈັກກະວານຮາບພຽງ.
ການສັງເກດການທີ່ໄດ້ຮັບການສະໜັບສະໜູນຈາກດາວທຽມເຊັ່ນ: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ແລະ Planck ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄ່າຂອງ Ω ແມ່ນໃກ້ຄຽງກັບ 1 ຫຼາຍ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາອາດຈະແບນ.
ຈັກກະວານທີ່ມີໂຄ້ງໃນທາງບວກ
ໃນຈັກກະວານທີ່ມີເສັ້ນໂຄ້ງໃນທາງບວກ, ອະວະກາດມີພຶດຕິກຳຄືກັບໜ້າຜິວຂອງຮູບຊົງກົມ. ນີ້ໝາຍຄວາມວ່າເສັ້ນທີ່ໃນເບື້ອງຕົ້ນຂະໜານກັນຈະມາບรรจบກັນທີ່ຈຸດໜຶ່ງ, ແລະການເດີນທາງທີ່ຍາວນານໃນທິດທາງໜຶ່ງໃນທີ່ສຸດກໍ່ຈະນຳເສັ້ນນັ້ນກັບຄືນສູ່ຈຸດເລີ່ມຕົ້ນ. ເລຂາຄະນິດນີ້ມີຄວາມໝາຍທີ່ເລິກເຊິ່ງຫຼາຍຢ່າງ, ລວມທັງຈັກກະວານທີ່ມີຂອບເຂດຈຳກັດແຕ່ບໍ່ມີຂອບເຂດ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງສານ ແລະ ພະລັງງານທີ່ໃຫຍ່ກວ່າຄວາມໜາແໜ້ນທີ່ສຳຄັນ Ω > 1. ການສັງເກດການສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າໃນຂະນະທີ່ມີພື້ນທີ່ທ້ອງຖິ່ນທີ່ມີຄວາມໂຄ້ງໃນທາງບວກ, ບໍ່ມີຫຼັກຖານວ່າຈັກກະວານທັງໝົດຖືກປິດຕາມທີ່ເລຂາຄະນິດນີ້ແນະນຳ.
ຈັກກະວານທີ່ມີໂຄ້ງລົບ
ຖ້າຈັກກະວານມີຮູບໂຄ້ງທາງລົບ, ຮູບຮ່າງຂອງອະວະກາດຈະເປັນຮູບຊົງຄ້າຍອານ. ໃນຮູບແບບນີ້, ເສັ້ນທີ່ໃນເບື້ອງຕົ້ນຂະໜານກັນຈະແຍກອອກຈາກກັນ ຫຼື ເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກກັນ. ນີ້ແມ່ນຈັກກະວານເປີດທີ່ສືບຕໍ່ຂະຫຍາຍອອກຕະຫຼອດໄປ ແຕ່ໃນອັດຕາທີ່ຫຼຸດລົງຕາມການເວລາ ຖ້າຄວາມໜາແໜ້ນຂອງສານ ແລະ ພະລັງງານຕໍ່າກວ່າຄວາມໜາແໜ້ນທີ່ສຳຄັນ Ω < 1. ນັກວິທະຍາສາດດ້ານຈັກກະວານຖືວ່າຈັກກະວານທີ່ມີຮູບຮ່າງໂຄ້ງທາງລົບມີໂອກາດໜ້ອຍລົງໂດຍອີງໃສ່ຂໍ້ມູນການສັງເກດການທີ່ມີຢູ່. ການສັງເກດ ແລະ ຫຼັກຖານ ເພື່ອຕອບຄຳຖາມວ່າຈັກກະວານຮາບພຽງ ຫຼື ໂຄ້ງ, ນັກວິທະຍາສາດອີງໃສ່ການສັງເກດການທາງດາລາສາດຈຳນວນໜຶ່ງ: ພື້ນຫຼັງໄມໂຄຣເວຟຈັກກະວານ (CMB) ພື້ນຫຼັງໄມໂຄຣເວຟຈັກກະວານແມ່ນລັງສີທີ່ເຫຼືອຈາກ Big Bang. ການສັງເກດການຂອງ CMB ໃຫ້ພາບຖ່າຍຂອງຈັກກະວານເມື່ອມັນມີອາຍຸປະມານ 380.000 ປີ. ດາວທຽມເຊັ່ນ: Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ແລະ Planck ໄດ້ແຜນທີ່ຄວາມບໍ່ສະໝໍ່າສະເໝີໃນ CMB ດ້ວຍຄວາມແມ່ນຍຳສູງ. ການວັດແທກເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈັກກະວານເບິ່ງຄືວ່າຮາບພຽງພາຍໃນຄວາມຖືກຕ້ອງໜ້ອຍກວ່າໜຶ່ງເປີເຊັນ. ຊຸບເປີໂນວາປະເພດ Ia ການສັງເກດການຊຸບເປີໂນວາປະເພດ Ia ໃນກາລັກຊີທີ່ຢູ່ໄກໆແມ່ນວິທີການໜຶ່ງທີ່ໃຊ້ເພື່ອວັດແທກຄວາມເລັ່ງຂອງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຈັກກະວານ. ຜົນຂອງການຄົ້ນຄວ້ານີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່ານອກເໜືອໄປຈາກສານມືດ ແລະ ສານທຳມະດາ, ຍັງມີພະລັງງານລຶກລັບທີ່ເອີ້ນວ່າພະລັງງານມືດທີ່ຄອບງຳຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາ ແລະ ມີອິດທິພົນຕໍ່ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງມັນ.
ການສຳຫຼວດກາແລັກຊີ ການສັງເກດການແຈກຢາຍຂອງກາແລັກຊີໃນຂະໜາດໃຫຍ່ຍັງສາມາດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບເລຂາຄະນິດຂອງຈັກກະວານ. ການສຳຫຼວດເຊັ່ນ Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ສ້າງແຜນທີ່ຕຳແໜ່ງຂອງກາແລັກຊີຫຼາຍລ້ານແຫ່ງ ແລະ ໄດ້ສະໜອງຫຼັກຖານເພີ່ມເຕີມທີ່ສະໜັບສະໜູນຮູບແບບຈັກກະວານທີ່ຮາບພຽງ. ສະຫຼຸບ ໂດຍອີງໃສ່ຫຼັກຖານທີ່ມີຢູ່, ນັກວິທະຍາສາດດ້ານຈັກກະວານສ່ວນໃຫຍ່ເຫັນດີວ່າຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາເກືອບຮາບພຽງ. ຜົນສະທ້ອນຂອງສິ່ງນີ້ແມ່ນມີຄວາມເລິກເຊິ່ງ, ລວມທັງທັດສະນະຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບອາຍຸ ແລະ ວິວັດທະນາການຂອງຈັກກະວານ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບອົງປະກອບພະລັງງານພື້ນຖານຂອງມັນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄຳຖາມທີ່ວ່າຈັກກະວານຮາບພຽງແທ້ໆ ຫຼື ໂຄ້ງເລັກນ້ອຍຍັງຄົງເປີດຢູ່. ເຕັກໂນໂລຊີການສັງເກດການຍັງສືບຕໍ່ປັບປຸງ, ແລະການສັງເກດການທີ່ຖືກຕ້ອງກວ່າໃນອະນາຄົດອາດຈະໃຫ້ຄຳຕອບທີ່ແນ່ນອນ. ໃນການເດີນທາງເພື່ອເຂົ້າໃຈຈັກກະວານ, ເຄື່ອງມືທາງທິດສະດີ ແລະ ການທົດລອງຕ່າງໆໄດ້ຖືກພັດທະນາບໍ່ພຽງແຕ່ເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາຕອບຄຳຖາມພື້ນຖານນີ້ເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເພື່ອເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາໃກ້ຊິດກັບຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ສົມບູນກ່ຽວກັບຕົ້ນກຳເນີດ, ວິວັດທະນາການ, ແລະ ຊະຕາກຳສຸດທ້າຍຂອງຈັກກະວານ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສະແຫວງຫາຄຳຕອບວ່າຈັກກະວານຮາບພຽງ ຫຼື ໂຄ້ງຍັງຄົງເປັນໜຶ່ງໃນການຜະຈົນໄພທາງວິທະຍາສາດທີ່ໜ້າສົນໃຈ ແລະ ເລິກເຊິ່ງທີ່ສຸດທີ່ກຳລັງດຳເນີນຢູ່ໃນປະຈຸບັນ.