การปฏิวัติกำลังเกิดขึ้นในจักรวาลวิทยา แนวคิดใหม่กำลังแย่งชิงแนวคิดดั้งเดิมเกี่ยวกับองค์ประกอบของจักรวาล ความสัมพันธ์ระหว่างเรขาคณิตกับโชคชะตา และความผิดพลาดครั้งใหญ่ที่สุดของไอน์สไตน์ ในขณะที่การสังเกตและการทดลองมากมายได้เปลี่ยนแปลงขอบเขต นักจักรวาลวิทยาจำนวนมากกำลังสำรวจความเป็นไปได้ที่พลังงานส่วนใหญ่ในเอกภพจะอยู่ในรูปของสสารที่ยังไม่ถูกค้นพบซึ่งเรียกว่า
“แก่นสาร”
แก่นสารมีลักษณะทางกายภาพที่โดดเด่นซึ่งทำให้การขยายตัวของจักรวาลเร็วขึ้น รูปแบบของพลังงานส่วนใหญ่ เช่น สสารหรือการแผ่รังสี ทำให้การขยายตัวช้าลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูด อย่างไรก็ตาม สำหรับแก่นแท้แล้ว แรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่น่ารังเกียจ และสิ่งนี้ทำให้การขยายตัวของเอกภพมีความเร่งขึ้น
ชื่อนี้มีแบบอย่างทางประวัติศาสตร์ ในทางปรัชญา แก่นสารหมายถึงองค์ประกอบที่ห้า หลังจากอากาศ ดิน ไฟ และน้ำ ที่ชาวกรีกโบราณเสนอเพื่ออธิบายสสารที่สมบูรณ์แบบและประเสริฐ ในวรรณกรรม เป็นราชินีแห่งดินแดนแห่งวิทยาศาสตร์การคาดเดา ในจักรวาลวิทยา แก่นสารคือรูปแบบที่แท้จริง
ของพลังงานที่แตกต่างจากสสารปกติหรือการแผ่รังสี หรือแม้แต่ “สสารมืด” คุณสมบัติจำนวนมากของมัน เช่น ความหนาแน่นของพลังงาน ความดัน และอื่นๆ นำไปสู่พฤติกรรมใหม่และปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ผิดปกติ จนถึงตอนนี้ การมีอยู่ของมันเป็นเพียงการอนุมานโดยอ้อมจากการสังเกตต่างๆ
แต่การทดลองในปัจจุบันและที่วางแผนไว้จำนวนหนึ่งจะทำการค้นหาโดยตรงสำหรับรูปแบบพลังงานที่เข้าใจยากนี้ แม้ว่าแก่นสารของจักรวาลวิทยาจะมีความคล้ายคลึงอย่างผิวเผินกับรุ่นประวัติศาสตร์ แต่ก็มีสาระสำคัญมากมายในการเรียกชื่อคลาสสิกนี้ในปัจจุบัน เรขาคณิตคือโชคชะตา ใช่หรือไม่?
ประมาณ 15 พันล้านปีก่อน เอกภพเต็มไปด้วยก๊าซสสารและรังสีที่ร้อน หนาแน่น และกระจายอย่างสม่ำเสมอ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา อวกาศได้ขยายออกไป และในขณะที่ก๊าซขยายตัวจนเต็มปริมาตรที่เพิ่มขึ้น สสารก็ควบแน่นกลายเป็นอะตอม โมเลกุล ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ กาแล็กซี และทุกสิ่งทุกอย่าง
ที่เราเห็น
ในจักรวาลทุกวันนี้ แต่ทั้งหมดนี้ไปที่ไหน? ตามสมการของไอน์สไตน์ การขยายตัวของเอกภพถูกควบคุมโดยปริมาณและประเภทของพลังงานในเอกภพ และโดยเรขาคณิตของอวกาศ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ นักจักรวาลวิทยาบิ๊กแบงสันนิษฐานว่าพลังงานเกือบทั้งหมดในเอกภพในปัจจุบันประกอบด้วย
สำหรับรูปทรงเรขาคณิต อวกาศอาจแบนราบและเป็นไปตามกฎของเรขาคณิตแบบยุคลิด หรืออาจเป็นเส้นโค้งก็ได้ ความโค้งอาจเป็นลบ ซึ่งในกรณีนี้ลำแสงคู่ขนานจะเบี่ยงเบนและจักรวาลเปิด หรืออาจเป็นแง่บวก ซึ่งในกรณีนี้ในที่สุดลำแสงจะบรรจบกันเหมือนเส้นลองจิจูดบนโลกและจักรวาลก็ปิดลง
เมื่อเอกภพขยายตัว สสารก็แผ่ออก โดยความหนาแน่นจะลดลงตามสัดส่วนผกผันกับปริมาตร ความแรงของเอฟเฟกต์ความโค้งจะลดลงอย่างรวดเร็วน้อยลง เนื่องจากพื้นที่ผิวกลับด้าน ดังนั้น ในภาพมาตรฐานของจักรวาลวิทยา เรขาคณิตจึงควบคุมการขยายตัวของเอกภพได้ในที่สุด
ในเอกภพที่แบนราบหรือเปิด การขยายตัวยังคงดำเนินต่อไปตลอดกาล แม้ว่าในอัตราที่ลดลงเรื่อยๆ เนื่องจากแรงดึงดูดของสสารเอง ในเอกภพที่ปิด ในทางกลับกัน การขยายตัวจะหยุดลงในที่สุดและเอกภพเริ่มหดตัว ในภาพมาตรฐานนี้ เอกภพกำลังชะลอตัวในทุกกรณี และชะตากรรมสุดท้ายของมัน
จะถูกตัดสินโดยการเลือกรูปทรงเรขาคณิต แต่รูปทรงเรขาคณิตอาจไม่ใช่ตัวเลือกฟรี ในปี 1980 ได้แนะนำทฤษฎีการพองตัวของเอกภพเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องจำนวนหนึ่งในภาพบิ๊กแบงมาตรฐาน (อ่านเพิ่มเติม) ตามแนวคิดการพองตัว เอกภพเกิดการขยายตัวอย่างน่าอัศจรรย์ของการขยายตัวอย่างรวดเร็ว
ในช่วงวินาทีแรกหลังบิกแบง ซึ่งขยายออกไปเร็วกว่าที่ภาพทั่วไปคาดการณ์ไว้อย่างเหลือเชื่อ การขยายตัวมากเกินไปนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมพลังงานจึงกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเอกภพ และการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความสม่ำเสมอที่สมบูรณ์แบบสามารถเกิดขึ้นได้อย่างไร การเบี่ยงเบนเหล่านี้นำไปสู่
การก่อตัวของกาแลคซีและโครงสร้างขนาดใหญ่ในที่สุด ผลพลอยได้จากการขยายตัวมากเกินไปคือรูปทรงเรขาคณิตของเอกภพถูกรีดออก (รูปที่ 1) และพื้นที่ถูกทำให้แบนเป็นพิเศษ เนื่องจากผลกระทบทางเรขาคณิตต่อการขยายตัวในปัจจุบันนั้นเล็กน้อยมาก สสารเพียงอย่างเดียวจึงคำนึงถึงอัตราการขยายตัว
ในปัจจุบัน
ดังนั้นจากการวัดอัตราการขยายตัวจึงสามารถทำนายความหนาแน่นของสสารจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้ประมาณ 10 -29กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ค่านี้เรียกว่าความหนาแน่นวิกฤต rho critical = 3 H 0 2 /8¼ Gโดยที่H 0คือค่าคงที่ของฮับเบิล (ซึ่งสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอัตราการขยายตัว)
และGคือค่าคงที่ความโน้มถ่วง นักจักรวาลวิทยาสามารถเข้านอนในเวลากลางคืนโดยรู้ว่าการพองตัวทำให้รูปทรงเรขาคณิตเชื่อง กำหนดความหนาแน่นของสสาร และตัดสินชะตากรรมของเอกภพ: อวกาศขยายตัวตลอดไปด้วยอัตราที่ช้าลงเรื่อย ๆ สามการค้นพบใหม่ในทศวรรษที่ผ่านมา การค้นพบใหม่
สามรายการได้ปลุกนักจักรวาลวิทยาให้ตื่นขึ้นถึงความเป็นไปได้ที่ข้อสันนิษฐานหลักประการหนึ่งของพวกเขาเกี่ยวกับองค์ประกอบและพฤติกรรมของเอกภพอาจผิด ในขณะที่หลักฐานเกี่ยวกับเอกภพแบนราบและทฤษฎีการพองตัวมีมากขึ้น องค์ประกอบใหม่ที่ทำลายห่วงโซ่แห่งตรรกะระหว่างการพองตัว
เรขาคณิต และโชคชะตาได้เพิ่มเข้ามา องค์ประกอบนั้นคือ “พลังงานมืด” ประการแรก การสำรวจสำมะโนประชากรของความหนาแน่นของสสารทั้งหมดในเอกภพได้เปิดเผยว่ามันรวมกันน้อยกว่าที่คาดไว้มาก นักจักรวาลวิทยาทราบมานานหลายทศวรรษแล้วว่าผลรวมของสสารธรรมดาหรือ “แบริโอนิก” ทั้งหมด
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
