די טעאריע פון קאסמישער אינפלאציע איז איינע פון פילע וויסנשאפטלעכע היפאטעזן וואס צילט צו דערקלערן איינע פון די גרויסע פראגעס אין קאסמאלאגיע: ווי אזוי האט זיך אונזער ריזיגער אוניווערס אנטוויקלט פון אזא קליינעם און געדיכטן אנפאנגס צושטאנד? פארגעשטעלט דורך פיזיקער אלאן גוט אין 1980, האט דער קאנצעפט געהאלפן לייזן עטלעכע רעטענישן וואס די טראדיציאנעלע "גרויסער באנג" טעאריע האט פריער געהאט שוועריגקייטן צו דערקלערן.
אבער, איידער מיר גייען טיפער אריין אין דער טעאריע פון קאסמישער אינפלאציע, איז עס א גוטע געדאנק ערשט צו פארשטיין דעם הינטערגרונט פארוואס די טעאריע איז נויטיג.
פראבלעמען אין ביג באַנג טעאָריע
די ביג בענג טעאריע איז לאנג געווען די פירנדע דערקלערונג פארן אָנהייב פונעם אוניווערס. דער אָנהייב פֿון דער וועלט. לויט דער טעאָריע, אוניווערס עס האָט זיך אָנגעהויבן פֿון אַ זייער געדיכטן און הייסן פּונקט וואָס האָט דערנאָך עקספּלאָדירט און זיך אויסגעברייטערט. כאָטש די ביג באַנג טעאָריע איז געווען זייער מצליח אין דערקלערן פֿאַרשידענע קאָסמישע דערשיינונגען, ווי די קאָסמישע מיקראָוועוו הינטערגרונט ראַדיאַציע (CMB) און די פֿאַרשפּרייטונג פֿון גאַלאַקסיעס, זענען דאָ עטלעכע פּראָבלעמען וואָס די טעאָריע קען נישט דערקלערן, אַרייַנגערעכנט:
1. פלאַכקייט פּראָבלעם: אָבסערוואַציעס ווײַזן אַז די וניווערס איז זייער פלאַך (כּמעט עוקלידישע געאָמעטריע). ווײַל די וניווערס זאָל ווערן מער קרומ מיט דער צײַט, דאַרף דאָס זייער ספּעציעלע אָנהייב באַדינגונגען.
2. האריזאנט פראבלעם: איבערן גאנצן זעבארן אוניווערס איז די טעמפעראטור פון דער CMB ראדיאציע כמעט אייניג. וויסנשאפטלער זענען פארוואונדערט פארוואס טיילן פון אוניווערס וואס קאמוניקירן קיינמאל נישט איינער מיטן צווייטן (צוליב דער שנעלקייט פון ליכט) האבן די זעלבע טעמפעראטור.
3. די מאנאפאל פראבלעם: פיזיק טעאריעס ווייזן אז שווערע מאגנעטישע מאנאפאלן זאלן האבן זיך געשאפן אין גרויסע צאל אין די פריע אוניווערס. אבער, אבזערוואציעס ווייזן אז מיר זעהן נישט די טיילכלעך אין באדייטנדע צאל.
וואָס איז די קאָסמישע אינפֿלאַציע טעאָריע?
די טעאריע פון קאסמישער אינפלאציע איז א פארזוך צו לייזן די פראבלעמען דורך פארשלאגן אז עס איז געווען א פאזע פון זייער שנעלער עקספאנענציעלער אויסברייטונג אין דער זייער פריער צייט-געגנט פון דער אוניווערס'ס געשיכטע, פון בערך 10^{-36}\) ביז 10^{-32}\) סעקונדעס נאך דעם גרויסן קלאנג.
ווי אזוי ארבעט אינפלאציע?
אין עיקר, אינפלאציע באשרייבט א פעריאד אין וועלכער די אוניווערס האט זיך אויסגעברייטערט מיט א פאקטאר פון \(10^{26}\) שנעלער ווי נארמאלע אויסברייטונג. די אויסברייטונג ראטע איז פיל שנעלער ווי די שנעלקייט פון ליכט, כאטש עס איז נאך אלץ קאנסיסטענט מיט אלגעמיינע רעלאטיוויטעט ווייל דער פלאץ אליין אויסברייטערט זיך, נישט אביעקטן וואס באוועגן זיך דורך אים.
לויט דער טעאריע, איז אינפלאציע געווען געפֿירט דורך א סקאלאר פעלד גערופן די "אינפלאציע." די פאטענציעלע ענערגיע פון דעם אינפלאציע פעלד האט דאמינירט די אלגעמיינע ענערגיע געדיכטקייט פון דעם אוניווערס אין זיינע פריע שטאפלען, וואס האט געפֿירט צו א שנעלע אויסברייטונג. ווען אינפלאציע האט זיך געענדיגט, איז די ענערגיע אין דעם אינפלאציע פעלד געווארן פארוואנדלט אין די טיילכלעך וואס זענען היינט פאראן, און דער אוניווערס איז אריין אין א שטייטערע פאזע, מער קאנסיסטענט מיט אונזערע היינטיגע אבזערוואציעס.
מעלות פון דער קאָסמישער אינפלאַציע טעאָריע
1. לייזן דעם פלאַכקייט פּראָבלעם: אינפֿלאַציע האָט געבראַכט דעם אוניווערס נענטער צו אַ גאָר פלאַכן צושטאַנד. ווען אינפֿלאַציע איז פֿאָרגעקומען, איז יעדע קרומקייט פֿון צייט-רוים געוואָרן פלאַכגעמאַכט דורך דער שנעלער עקספּאַנשאַן. דאָס דערקלערט פֿאַרוואָס מיר באַאָבאַכטן אַ כּמעט עוקלידישן אוניווערס היינט.
2. דערקלערן דעם האריזאנט פראבלעם: אינפלאציע נעמט אן אז פאר דער אינפלאציאנער פעריאדע, איז די גאנצע אוניווערס געווען אין דעם זעלבן צושטאנד (האמאגענע און איזאטראפישע) אויף זייער קליינע מאסשטאבן. די אינפלאציאנער פעריאדע האט דערנאך פארברייטערט דעם האמאגענע ראיאן צו די קאסמישע מאסשטאבן וואס מיר זעהן היינט, און דאס דערקלערט די אייניגקייט פון דער CMB טעמפעראטור איבערן הימל.
3. זיך אפגעבן מיטן מאנאפאל פראבלעם: אינפלאציע פארמיידט די פארמאציע פון גרויסע צאל מאנאפאלן. ווען אינפלאציע פאסירט, ווערן אלע עקזיסטירנדע מאנאפאל טיילכלעך געפירט ווייט ווייטער פון אונזער אבזערוואציע האריזאנט, מאכנדיג זיי גאר זעלטן אין אונזער אבזערווירבארן אוניווערס.
אָבסערוואַציאָנעלע און עקספּערימענטאַלע קאָנסעקווענצן
איינע פון די שליסל פאראויסזאגונגען פון אינפלאציע טעאריע איז די ספעקטראלע מוסטער פון די קאסמישע הינטערגרונט שטראלונג. אבזערוואציעס דורך די COBE, WMAP, און פלאנק סאטעליטן האבן צוגעשטעלט שטארקע באווייזן וואס שטיצן אינפלאציע, וואס זענען אין איינקלאנג מיט קוואנטום פלוקטואציעס וואס האבן עקזיסטירט פאר אינפלאציע איז פארגעקומען. די דאטן שטיצן די געדאנק אז די גרויס-מאסשטאביגע סטרוקטור פון די אוניווערס שטאמט פון קוואנטום פלוקטואציעס.
דערצו, אינפלאציע פאראויסזאגט א ספעציעלן מוסטער אין די CMB גערופן "B-מאָדע פּאָלאַריזאַציע." אבזערוואַציאָנעלע השתדלות צו דעטעקטירן דעם סיגנאַל זענען אין גאַנג מיט אַוואַנסירטע טעלעסקאָפּן ווי BICEP2 און די דרום פּאָול טעלעסקאָפּ.
קריטיק און שוועריקייטן
כאָטש די טעאָריע פון קאָסמישער אינפֿלאַציע איז זייער אַטראַקטיוו און אָפפערט לייזונגען צו אַ צאָל פּראָבלעמען מיט דער טראַדיציאָנעלער ביג באַנג טעאָריע, שטייט זי אויך פֿאַר קריטיק. איינע פֿון די הויפּט קריטיקן איז דער מאַנגל פֿון אַ קלאָרן פֿאַרשטאַנד פֿון די מעכאַניק פֿון דעם אינפֿלאַציע פֿעלד אַליין. ביז איצט, קיין טיילכל אָדער פֿעלד אין דעם סטאַנדאַרד מאָדעל פֿון טיילכל פֿיזיק שטימט נישט מיט די כאַראַקטעריסטיקס פֿון דעם אינפֿלאַציע פֿעלד פֿאָרגעלייגט דורך דער אינפֿלאַציע טעאָריע.
עטלעכע וויסנשאפטלער פילן אויך אז אינפלאציע טעאריע איז צו פלעקסיבל און פאסט זיך צו צו פארשידענע טיפן אבזערוואציעס, אזוי פארמינדערנדיג איר פאראויסזאגנדיקע מאכט. אין פאקט, עטלעכע שטודיעס פרעגן זיך צי אינפלאציע אליין קען ווערן פארלעסלעך געטעסט דורך אבזערוואציע.
קעסימפּולאַן
די טעאריע פון קאסמישער אינפלאציע איז א וויכטיגער מיילשטיין אין מאדערנער קאסמאלאגיע, וואס גיט אן עלעגאנטע לייזונג צו פארשידענע פראבלעמען מיט דער טראדיציאנעלער ביג בענג טעאריע. טראץ דעם וואס זי שטייט פאר צאלרייכע שוועריקייטן און קריטיק, שטיצט די גרויסע מערהייט פון אבזערוואציאנעלע באווייזן די געדאנק. פארשונג און אנטוויקלונג גייען אן צו פארבעסערן אונזער פארשטאנד פון אינפלאציע, וואס קען אויך עפענען נייע פענצטער אין פונדאמענטאלע פיזיק און די ווארצלען פון אונזער אוניווערס.
ווי מיט וויסנשאפט בכלל, די טעאריע פון קאסמישער אינפלאציע אנטוויקלט זיך כסדר, און די צוקונפט וועט מסתּמא אנטפלעקן מער פון די סודות פון דעם גלענצנדיקן אוניווערס. עס איז די אויפגאבע פון וויסנשאפטלער, ניצנדיק אלץ מער סאפיסטיקירטע אבזערוואציאנעלע און עקספערימענטאלע מכשירים, צו אדרעסירן די שוועריקייטן און פארטיפן אונזער פארשטאנד פון וואס איז טאקע געשען אין די אוניווערס'ס פריעסטע מאמענטן.
