Evrenin düz olduğu düşünülüyor mu?

Çeşitli makaleler ve (gibi kitap okudum bu bir evrenin geometrisi hakkında kesin olmadığını belirten) ancak bulmamıza yardımcı olacağını devam eden veya planlanan deneyler vardı.

Son zamanlarda, kozmolog Lawrence Krauss tarafından , evrenin BOOMERanG deneyi tarafından düz olduğu kanıtlandığını kategorik olarak ileri sürdüğü bir ders izledim . İşte konuşmanın ilgili kısmı .

Etrafa baktım ve hala gibi bu sorunun cevabını bilmiyorum belirten yazılar hala vardır bu bir .

Öyleyse benim sorum iki katı:

1. Kavramları karıştırıyorum ve farklı şeyler hakkında mı konuşuyorum?
2. Eğer öyleyse, bu kanıt bir nedenden ötürü geniş ölçüde kabul edilmiyor mu? Hangi sebep bu?

Bence çelişkili kaynaklardan muzdarip olmanızın nedeni hem yeni hem de eski, eski bilgi parçalarını karıştırmanızdır. Öncelikle, alıntı yaptığın kitap 2001 - 15 yıl önce yayınlandı ve alıntı yaptığın diğer makale 1999 - 17 yıl önce yayınlandı. Son 15 yılda, genellikle "hassas kozmoloji" terimi altında, Evrenimizin kesin içeriğini, şeklini, boyutunu vb. Gerçekten kenetlemek için çok fazla iş yapıldı. 2000'lerin başlarında, biz her şeyin ardındaki bilimi çok iyi biliyorduk (karanlık madde, karanlık enerji hakkında biliyorduk, Büyük Patlama hakkında iyi gelişmiş teorileri vardı, vb.) Ama sahip olmadığımız, iyi, sağlam, inanılır sayılardı. Bu teorileri ortaya koymak için, evrenin düzlüğünün neden hala kaynaklarınızda tartışıldığını açıklamak.

Sizi “iyi numaralara” sahip olma hedefimize ulaşmada olağanüstü olan iki inanılmaz önemli gözlemevine yönlendireceğim. İlk edilir Wilkinson Mikrodalga Anistropy Probe (WMAP) , 2001 yılında başlatılan ve ikinci Planck uydusu Hem misyonlar de dikkatle bakmak için tasarlanmıştır 2009 yılında başlatılan, Kozmik Mikrodalga Arka Plan (SPK) radyasyon ve sıralamak için deneyin ondan toplanabilecek bilginin hazine hazinesi. Bu damarda, Kozmik Arka Plan Gezgini'ne (COBE) de rastlayabilirsiniz.1989'da piyasaya sürüldü. Bu uydunun diğer ikisi ile benzer bir amacı vardı, ancak bize 2000'lerin başında iyi sayılar ve kesin ifadeler verecek kadar sonraki iki görev kadar kesin değildi. Bu nedenle çoğunlukla WMAP ve Planck'ın bize söylediklerine odaklanacağım.

WMAP, SPK'ya 9 yıl boyunca bakan ve gününün en detaylı ve kapsamlı haritasını oluşturan oldukça başarılı bir görevdi. 9 yıllık verilerle, bilim adamları evrenin düzlüğü dahil olmak üzere çeşitli kozmolojik miktarlardaki gözlemsel hataları gerçekten gerçekten azaltabilmişlerdir. Burada son kozmolojik parametrelerinin bir tablosunu görebilirsiniz . için, yapmak istediğiniz şey (baryonik madde yoğunluğu), (karanlık madde yoğunluğu) ve (karanlık enerji yoğunluğu) . Bu verecektir genel yoğunluk parametresi , size evrenimizin düzlük söyler. Kaynaklarından bildiğinden emin olduğum gibi$\Omega_b$$\Omega_d$$\Omega_\Lambda$$\Omega_0$$\Omega_0 < 1$ hiperbolik bir evrenimiz var, eğer evrenimiz ve küresel bir evren anlamına gelir. sonuçlarına göre, (biri benim matematiğimi kontrol edebilir) birine çok yakın ve düz bir evren olduğunu gösteriyor. Bildiğim kadarıyla, WMAP gerçekten hassas bir ölçüm yapan ilk enstrümandı ve evrenimizin düz göründüğünü kesin olarak söylememize izin verdi. Dediğiniz gibi, BOOMERanG deneyi de bunun için iyi kanıtlar sağladı, ancak sonuçların WMAP'ın olduğu kadar güçlü olduğunu sanmıyorum.$\Omega_0 = 1$$\Omega_0 > 1$$\Omega_0 = 1.000 \pm 0.049$$\Omega_0$

Buradaki diğer önemli uydu Planck. 2009 yılında piyasaya sürülen bu uydu bize SPK'nın bugüne kadarki en yüksek hassasiyetli ölçümlerini sağlamıştır. ettikleri sonuçları kağıtlarında incelemenize izin vereceğim , ancak yumruk çizgisi, evrenimizin düzlüğünü (bu sonuç tablosundan hesaplanan) olacak şekilde ölçmek .$\Omega_0 = 0.9986 \pm 0.0314$

Sonuç olarak, son sonuçlar (son 15 yıl içerisinde), Evrenimizin düz göründüğünü kesin olarak ifade etmemize izin vermektedir. Şu anda hiç kimsenin, bunun hala belirsiz olduğuna inanan ya da buna inandığını sanmıyorum. Genelde bilim ile ilgili olduğu gibi, bir soruya cevap vermek sadece daha fazla soru ile sonuçlandı. Şimdi biliyoruz ki , neden böyle olduğunu sormamız gerekiyor? Mevcut teori, olmamasını önermektedir - ya çok küçük ya da çok büyük olması gerektiğini. Bu, Düzlük Sorunu olarak bilinir . Bu da bir deneme cevabı olarak Antropik Prensip'e geçiyor , ancak daha sonra bu sorunun kapsamı dışına çıkıyorum.$\Omega_0 \simeq 1$

Kozmolojik ilkenin temel varsayımları, uzayın ancak sabit skaler eğriliğe sahip olabileceği anlamına gelir. Bu pozitif, negatif veya sıfır olabilir ve düz bir Evren, eğriliğin sıfır olduğu bir evrendir.

Uzayın eğriliği ölçülebilen bir şeydir ve mevcut değerin sadece BOOMERANG'dan değil, sonraki gözlemlerden sıfıra yakın olduğu bilinmektedir . Vanilla FLRW kozmolojisi bunu açıklamakta zorlanır ve düzlük sorunu olarak bilinir . Bununla birlikte, geleneksel görüş kozmik enflasyonun bu sorunu çözmede çok temiz bir iş yaptığı yönündedir.

Bununla birlikte, gerçek anlamda düz bir Evren, büyük ölçüde tam olarak sıfır olan bir uzaysal eğriliğe sahip olmalıdır, bu nedenle, Evrenin düz olup olmadığını gerçekten belirlemek için, çok sayıda makul varsayım kullanmak bile, kesin bir ölçüm gerektirir, bu imkansızdır. Dolayısıyla gözlem, Evrenin çok küçük bir pozitif veya negatif eğriliğe sahip olma olasılığını asla dışlayamaz.

Ek olarak, kozmolojik prensibi en kesin yorumundan biraz gevşetirseniz, skaler eğrilik, Evrenin topolojisini tam olarak belirlemez ve bu da egzotik topolojilere kapıyı açar. Örneğin, düz bir Evren toroidal bir topolojiye sahip olabilir ve kompakt olabilir (sınırlı uzaysal hacimli).

"Kavramları karıştırıyorum ve farklı şeyler hakkında mı konuşuyorum?" Olup Olmadığınızı bilmenin bir yolu yok, ancak yazınızın ve ilk cümlenin unvanı bir şekilde kayda değer. Sorunuz "Evrenin düz olduğu düşünülüyor mu?" “evrenin geometrisi hakkında kesin değiliz, ancak devam etmekte olan veya bulmamıza yardımcı olacak deneyler vardı” ifadesi hakkında konuşacak olan, kendi başına tamamen geometriyi belirleyemeyen eğrilik ile ilgilidir. daha genel.

Bağlantılarınızdan ilki, Jeffrey Weeks'in , uzay topolojisine çok dikkat çeken The Space of Shape adlı kitabı . 186. sayfadaki Tablo 19.1'de, pozitif kavisli, düz ve negatif kavisli alan durumları için bazı olası topolojiler listelenmiştir. Aynı sayfa şaşırtıcı bir ifade içeriyor "Bu kitabın ilk baskısı 1985'te çıktığında, birçok kozmolog düz veya hiperbolik geometriye sahip kapalı manifoldlardan tamamen habersizdi." Bunun adil bir karakterizasyon olup olmadığını merak ediyorum.

Bu kitabın önceki sayfasında (sayfa 185), 2001'den itibaren, düz bir geometriye ilişkin kanıtlar kısaca özetlenmiştir. Özellikle, “Yeni veriler (uzak süpernovaların ve kozmik mikrodalga fon ışınımı çalışmalarından gelen) görünür evrenin hiperbolik değil, düz olduğu konusunda güçlü bir durum yarattığını ifade etmektedir. Aynı sayfa "Evren kapalı mı, açık mı? Başka bir deyişle, uzay sınırlı mı, sonsuz mu?" ve cevap "Kısaca koyun, bilmiyoruz." Kitabın son iki bölümünde, “Kozmik kristalografi” ve “Gökyüzündeki Daireler” i tartışılmış, ikisi de evrenin topolojisine gözlemsel yaklaşımlar önermiştir.

Görünüşe göre evrenin topolojisinde çalışmak aktif olmaya devam ediyor. Burslar yakın zamanda gözden geçirilmiştir .

Evet, gözlemleyebileceğimiz en büyük ölçeklerde mekansal olarak düz olduğu düşünülüyor, ancak bilimsel ölçümlerin belirsizliklerle geldiğini ve modellerimizin daha iyi olanlarla değiştirilebileceğini hatırlamalıyız. Şu anda, evrenin yüksek doğruluk derecesinde mekansal olarak düz olduğunu söyleyen gözlemlerimiz var, ancak hala dışlayamayacağımız hafifçe kavisli olması için bir miktar kıpırdatma odası var. Ayrıca, sadece görebildiğimiz evrenin bir kısmını gözlemleyebiliriz, evrenin geri kalanının bizim bölümümüzle aynı eğriliğe sahip olduğunu bilemeyiz. Evrenin daireye yakın olmasının, daireye çok yakın olmadan çok zor olacağına dair teorik bir anlayışa sahibiz, bu nedenle dairenin daireye çok yakın olmasını bekliyoruz. Ancak teoriler değiştirilebilir ve genellikleTamamen düz.

Ama alt satırda ikimiz de çok iyi gözlemler var ve iyi bir teori (enflasyon teorisi ve düzlük genel görelilik altında yaşla birlikte kararsız olduğu gerçeği) biz gözlemleyebilirsiniz büyük ölçeklerde evrene katılıyorum, dur, çok yakın uzamsal düz. Dolayısıyla düz olduğu bir model oluşturabilir ve bu modeli başarıyla kullanabiliriz. Bilimde elde ettiğin tek şey bu.

Sadece @zephyr'in cevabını eklemek için, LISA, uzayın düzlüğünü ölçmek için bir üçgen oluşturmak üzere uzaya 3 lazer fırlattı: 3 açının toplamı tam olarak 180 dereceye eşitse, o zaman boşluk düzdür; 180 dereceden sapma, uzayın ne kadar eğri olduğunu ve eğriliğin yönelimini gösterir. Ancak, alanın boyutu çok küçükse, açılar tam olarak 180 dereceye kadar toplanır; bu, Dünya'nın yüzeyine bakmak ve aslında yuvarlak olduğu zaman düz göründüğünü düşünmek gibidir. LISA tam olarak 180 derece ölçülmüş, yani ya boşluk aslında düz ya da alanın eğriliğini daha büyük ölçeklerde hata çubukları ile sınırlayabiliyoruz.

EDIT: Lazer deneyini yapan WMAP değil LISA idi. Düzeltme için @ zephyr teşekkürler.