Назарияи таварруми кайҳонӣ яке аз фарзияҳои илмии зиёде аст, ки ҳадафи он шарҳ додани яке аз саволҳои бузурги кайҳоншиносӣ аст: чӣ гуна коиноти бузурги мо аз чунин ҳолати ибтидоии хурд ва зич пайдо шудааст? Ин мафҳум, ки соли 1980 аз ҷониби физик Алан Гут пешниҳод шуда буд, ба ҳалли якчанд муаммоҳое, ки назарияи анъанавии "Таркиши бузург" қаблан барои шарҳ додани онҳо мубориза мебурд, кӯмак кардааст.
Аммо, пеш аз он ки мо ба назарияи таварруми кайҳонӣ амиқтар назар кунем, хуб аст, ки аввал заминаи зарурати ин назарияро фаҳмем.
Мушкилот дар назарияи таркиши бузург
Назарияи Таркиши Бузург муддати тӯлонӣ шарҳи асосии пайдоиши коинот буд. Тибқи ин назария, коинот ҳамчун нуқтаи хеле зич ва гарм оғоз ёфт, ки сипас таркид ва васеъ шуд. Гарчанде ки назарияи Таркиши Бузург дар шарҳи падидаҳои гуногуни кайҳонӣ, аз қабили заминаи микроволновкаи кайҳонӣ (CMB) ва тақсимоти галактикаҳо хеле муваффақ буд, якчанд мушкилоте мавҷуданд, ки назария наметавонад онҳоро шарҳ диҳад, аз ҷумла:
1. Масъалаи ҳамворӣ: Мушоҳидаҳо нишон медиҳанд, ки коинот хеле ҳамвор аст (қариб геометрияи Евклид). Азбаски коинот бояд бо мурури замон каҷтар шавад, ин шароити ибтидоии хеле махсусро талаб мекунад.
2. Масъалаи уфуқ: Дар тамоми коиноти намоён, ҳарорати радиатсияи CMB қариб яксон аст. Олимон дар ҳайратанд, ки чаро қисматҳои коинот, ки ҳеҷ гоҳ бо ҳамдигар муошират намекунанд (аз сабаби суръати рӯшноӣ), ҳарорат якхела доранд.
3. Масъалаи монопол: Назарияҳои физикӣ нишон медиҳанд, ки монополҳои вазнини магнитӣ бояд дар коиноти ибтидоӣ ба миқдори зиёд ташаккул меёфтанд. Аммо, мушоҳидаҳо нишон медиҳанд, ки мо ин зарраҳоро бо миқдори назаррас намебинем.
Назарияи таварруми кайҳонӣ чист?
Назарияи таварруми кайҳонӣ кӯшишест барои ҳалли ин масъалаҳо бо пешниҳоди он, ки дар минтақаи хеле аввали таърихи коинот, аз тақрибан 10^{-36} то 10^{-32}) сония пас аз таркиши Бузург, марҳилаи густариши хеле босуръати экспоненсиалӣ вуҷуд дошт, вуҷуд дорад.
Таваррум чӣ гуна кор мекунад?
Асосан, таваррум давраеро тавсиф мекунад, ки дар он коинот нисбат ба васеъшавии муқаррарӣ ба андозаи (10^{26}) тезтар васеъ шудааст. Ин суръати васеъшавӣ нисбат ба суръати рӯшноӣ хеле тезтар аст, гарчанде ки он бо назарияи умумии нисбият мувофиқ аст, зеро худи фазо васеъ мешавад, на объектҳое, ки аз он ҳаракат мекунанд.
Мувофиқи ин назария, таваррум аз майдони скалярӣ бо номи "инфлятон" ба вуҷуд омадааст. Энергияи потенсиалии майдони инфлятон дар марҳилаҳои аввали он зичии умумии энергияи коинотро бартарӣ медод ва боиси густариши босуръат мешуд. Вақте ки таваррум ба охир расид, энергияи майдони инфлятон ба зарраҳои имрӯза табдил ёфт ва коинот ба марҳилаи сусттар ворид шуд, ки бо мушоҳидаҳои кунунии мо мувофиқтар буд.
Бартариҳои назарияи таварруми кайҳонӣ
1. Ҳалли масъалаи ҳамворӣ: Таваррум коинотро ба ҳолати комилан ҳамвор наздик кард. Вақте ки таваррум ба амал омад, ҳама гуна каҷравии фазо-вақт аз сабаби васеъшавии босуръат ҳамвор мешуд. Ин шарҳ медиҳад, ки чаро мо имрӯз коиноти қариб Евклидро мушоҳида мекунем.
2. Шарҳи масъалаи уфуқ: Таваррум фарз мекунад, ки пеш аз давраи таваррум, тамоми коинот дар як ҳолат (якҷинс ва изотропӣ) дар миқёсҳои хеле хурд буд. Сипас, давраи таваррум ин минтақаи якҷинсро ба миқёсҳои кайҳонӣ, ки имрӯз мебинем, васеъ кард ва якҷинс будани ҳарорати CMB-ро дар саросари осмон шарҳ дод.
3. Ҳалли мушкилоти монополия: Таваррум аз пайдоиши шумораи зиёди монополияҳо пешгирӣ мекунад. Вақте ки таваррум ба амал меояд, ҳама гуна зарраҳои монополияи мавҷуда аз уфуқи мушоҳидаи мо хеле берун мераванд, ки онҳоро дар коиноти мушоҳидашавандаи мо хеле камёб мегардонад.
Оқибатҳои мушоҳидавӣ ва таҷрибавӣ
Яке аз пешгӯиҳои асосии назарияи таваррум намунаи спектралии радиатсияи заминаи кайҳонӣ мебошад. Мушоҳидаҳои моҳвораҳои COBE, WMAP ва Planck далелҳои қавӣеро пешниҳод карданд, ки таваррумро дастгирӣ мекунанд, ки бо ноустувории квантӣ, ки пеш аз таваррум вуҷуд доштанд, мувофиқанд. Ин маълумот ин ақидаро дастгирӣ мекунад, ки сохтори миқёси калони коинот аз ноустувории квантӣ сарчашма мегирад.
Ғайр аз ин, таваррум як намунаи махсусеро дар CMB бо номи "поляризатсияи ҳолати B" пешгӯӣ мекунад. Кӯшишҳои мушоҳидавӣ барои муайян кардани ин сигнал бо истифода аз телескопҳои пешрафта ба монанди BICEP2 ва телескопи қутби ҷанубӣ идома доранд.
Танқид ва мушкилот
Гарчанде ки назарияи таварруми кайҳонӣ хеле ҷолиб аст ва барои як қатор мушкилот бо назарияи анъанавии таркиши бузург роҳҳои ҳал пешниҳод мекунад, он инчунин бо интиқод рӯбарӯ аст. Яке аз интиқодҳои асосӣ набудани фаҳмиши возеҳи механикаи худи майдони таваррум аст. То имрӯз, ҳеҷ як зарра ё майдон дар Модели Стандартии физикаи зарраҳо бо хусусиятҳои майдони таваррум, ки аз ҷониби назарияи таваррум пешниҳод шудааст, мувофиқат намекунад.
Баъзе олимон инчунин бар он ақидаанд, ки назарияи таваррум хеле чандир аст ва ба намудҳои гуногуни мушоҳидаҳо мутобиқ мешавад, ки ин ба қудрати пешгӯии онро коҳиш медиҳад. Дар асл, баъзе таҳқиқот зери суол мегузоранд, ки оё худи таваррумро тавассути мушоҳида боэътимод санҷидан мумкин аст ё не.
Хулоса
Назарияи таварруми кайҳонӣ як марҳилаи муҳим дар кайҳоншиносии муосир буда, барои якчанд мушкилот бо назарияи анъанавии таркиши бузург роҳи ҳали зебоеро фароҳам меорад. Сарфи назар аз рӯбарӯ шудан бо мушкилот ва танқидҳои зиёд, аксарияти мутлақи далелҳои мушоҳидавӣ ин идеяро дастгирӣ мекунанд. Таҳқиқот ва рушд барои беҳтар кардани фаҳмиши мо дар бораи таваррум идома доранд, ки инчунин метавонад равзанаҳои навро ба физикаи асосӣ ва пайдоиши коиноти мо боз кунад.
Мисли илм дар маҷмӯъ, назарияи таварруми кайҳонӣ пайваста таҳаввул меёбад ва эҳтимол дорад, ки оянда асрори бештари ин коиноти аҷоибро ошкор кунад. Вазифаи олимон бо истифода аз абзорҳои мушоҳидавӣ ва таҷрибавии торафт мураккабтар, ҳалли ин мушкилот ва амиқтар фаҳмидани он чизест, ки дар лаҳзаҳои аввали коинот воқеан рух додааст.
