Je, Ulimwengu ni Bapa au Umepinda?
Tangu mwanzo wa ustaarabu wa binadamu, wanadamu wamejiuliza kuhusu ulimwengu na asili yake ya msingi. Mojawapo ya maswali ya msingi katika kosmolojia ni kama ulimwengu ni tambarare au umepinda. Swali hili si la kifalsafa tu bali pia linahitaji uelewa wa kina wa fizikia na hisabati.
Usuli wa Kinadharia
Uelewa wetu wa umbo la ulimwengu unatokana na nadharia ya jumla ya Albert Einstein ya uwiano, iliyoanzishwa mwaka wa 1915. Nadharia hii ilibadilisha jinsi tunavyoona uvutano, si kama nguvu ya kuvutia kati ya misa miwili, bali kama mkunjo wa nafasi na wakati unaosababishwa na misa na nishati. Katika muktadha huu, ulimwengu unaweza kuwa na maumbo au jiometri nyingi tofauti.
Uwezekano mkuu tatu wa jiometri ya ulimwengu unaojulikana katika kosmolojia ya kisasa ni:
1. Ulimwengu Flat (Euclidean/Wazi)
2. Ulimwengu Uliopinda Vizuri (Uliozunguka/Umefungwa)
3. Ulimwengu Uliopinda Hasi (Hali ya Juu/Wazi)
Ulimwengu Bapa
Ikiwa ulimwengu ni tambarare, basi jiometri ya anga ni Euclidean, ikimaanisha kwamba sheria za jiometri ya kitamaduni kama zinavyofundishwa shuleni, kama vile jumla ya pembe za pembetatu kuwa digrii 180, hutumika kwa kipimo cha ulimwengu. Katika mfumo huu, ulimwengu unaweza kuendelea kupanuka milele ikiwa msongamano kamili wa maada na nishati uko katika thamani fulani muhimu inayojulikana kama msongamano muhimu. Wanasayansi wa ulimwengu mara nyingi huelezea hili kwa kutumia kigezo kinachojulikana kama omega (Ω), huku Ω = 1 ikionyesha ulimwengu tambarare.
Uchunguzi unaoungwa mkono na setilaiti kama vile Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) na Planck umeonyesha kuwa thamani ya Ω iko karibu sana na 1, ambayo ina maana kwamba ulimwengu wetu unaweza kuwa tambarare.
Ulimwengu Uliopinda Vizuri
Katika ulimwengu uliopinda vyema, anga hutenda kama uso wa tufe. Hii ina maana kwamba mistari ambayo mwanzoni ni sambamba itakutana katika sehemu fulani, na safari ndefu katika mwelekeo mmoja hatimaye itarudisha sehemu ya kuanzia. Jiometri hii ina athari nyingi za kina, ikiwa ni pamoja na ulimwengu wenye kikomo lakini usio na kikomo na msongamano wa maada na nishati kubwa kuliko msongamano muhimu Ω > 1. Uchunguzi unaonyesha kwamba ingawa kuna maeneo ya ndani yenye mkunjo chanya, hakuna ushahidi kwamba ulimwengu kwa ujumla umefungwa kama jiometri hii inavyopendekeza.
Ulimwengu Uliopinda Vibaya
Kama ulimwengu ungekuwa umepinda vibaya, basi jiometri ya anga ingekuwa na umbo la tandiko. Katika mfumo huu, mistari ambayo mwanzoni ilikuwa sambamba ingetofautiana, au kuhama kutoka kwa kila mmoja. Huu ni ulimwengu wazi unaoendelea kupanuka milele, lakini kwa kasi ya kupungua baada ya muda ikiwa maada na msongamano wa nishati utaanguka chini ya msongamano muhimu Ω < 1. Wanasayansi wa anga huona ulimwengu wenye jiometri iliyopinda vibaya kuwa na uwezekano mdogo kulingana na data iliyopo ya uchunguzi.
Uchunguzi na Ushahidi
Ili kujibu kama ulimwengu ni tambarare au umepinda, wanasayansi hutegemea uchunguzi kadhaa wa angani:
Mandharinyuma ya Microwave ya Cosmic (CMB)
Usuli wa Maikrowevu ya Ulimwenguni ni mionzi iliyobaki kutoka kwa Mlipuko Mkubwa. Uchunguzi wa CMB unatupa picha ya ulimwengu ulipokuwa na umri wa miaka 380.000 hivi. Satelaiti kama vile Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) na Planck zimechora ramani ya kutofautiana katika CMB kwa usahihi wa hali ya juu. Vipimo hivi vinaonyesha kwamba ulimwengu unaonekana kuwa tambarare ndani ya chini ya asilimia moja.
Aina ya Ia Supernova
Kuchunguza aina ya Ia supernovae katika galaksi za mbali ni njia moja inayotumika kupima upanuzi wa kasi wa ulimwengu. Utafiti huu unaonyesha kwamba, pamoja na mada nyeusi na mada ya kawaida, nishati ya ajabu inayoitwa nishati nyeusi hutawala ulimwengu wetu na kushawishi upanuzi wake.
Utafiti wa Galaxy
Kuchunguza usambazaji wa galaksi kwa kiwango kikubwa pia kunaweza kutoa ufahamu kuhusu jiometri ya ulimwengu. Uchunguzi kama vile Utafiti wa Anga ya Dijitali ya Sloan (SDSS) huchora ramani ya nafasi za mamilioni ya galaksi na umetoa ushahidi zaidi unaounga mkono mfano wa ulimwengu tambarare.
Hitimisho
Kulingana na ushahidi unaopatikana, wanasayansi wengi wa anga wanakubali kwamba ulimwengu wetu ni tambarare. Matokeo ya hili ni makubwa, ikiwa ni pamoja na mtazamo wetu wa umri na mageuko ya ulimwengu , pamoja na muundo wake wa nishati.
Hata hivyo, swali la kama ulimwengu ni tambarare kweli au umepinda kidogo bado liko wazi. Teknolojia ya uchunguzi inaendelea kusonga mbele, na uchunguzi sahihi zaidi katika siku zijazo unaweza kutoa jibu dhahiri.
Katika safari ya kuelewa ulimwengu, zana mbalimbali za kinadharia na majaribio zimetengenezwa ambazo sio tu zinatusaidia kujibu maswali haya ya msingi, lakini pia zinatuleta karibu na uelewa kamili wa asili, mageuzi, na hatima ya mwisho ya ulimwengu.
Kwa hivyo, jitihada za kujibu kama ulimwengu ni tambarare au umepinda zinasalia kuwa mojawapo ya matukio ya kisayansi ya kuvutia na ya kina yanayoendelea hadi leo.
