تورم کیهانی و کیهان اولیه
نظریه تورم پیشنهاد میکند که جهان در لحظات اولیه خود یک انبساط نمایی گذرا را تجربه کرده است که معماهای دیرینه را حل کرده و زمینه را برای هر آنچه پس از آن رخ داده، فراهم آورده است.
Definition
تورم کیهانی یک دوره فرضی از انبساط شتابدار و تقریباً نمایی در کیهان اولیه است که معمولاً توسط انرژی پتانسیل یک میدان اسکالر هدایت میشود و یک منطقه کوچک با ارتباط علّی را به اندازهای بزرگ میکند که جهان قابل مشاهده را در بر گیرد و یکنواختی و تخت بودن آن را توضیح میدهد.
Scope
این موضوع به انگیزههای نظریه تورم در حل مسائل افق، تخت بودن و تکقطبیها، دینامیک میدان اسکالر با حرکت آهسته یا اینفلاتون که انبساط شتابدار را هدایت میکند، بازگرمایش که به تورم پایان میدهد و جهان را با ماده و تابش پر میکند، و پیشبینیهای کلی که تورم را قابل آزمایش میسازند، میپردازد.
Core questions
- چرا نظریه تورم پیشنهاد شد؟
- چگونه یک میدان اسکالر انبساط شتابدار را هدایت میکند؟
- پس از پایان تورم چه اتفاقی میافتد؟
Key concepts
- مسئله افق
- مسئله تخت بودن
- مسئله تکقطبی
- میدان اینفلاتون
- حرکت آهسته
- بازگرمایش
- e-folds
Key theories
- حل مسائل افق و تخت بودن
- یک انفجار انبساط شتابدار باعث میشود که جهان قابل مشاهده از یک تکه واحد با ارتباط علّی نشأت بگیرد و انحنای فضایی را به سمت صفر سوق میدهد، که یکنواختی و تخت بودن مشاهده شده را توضیح میدهد.
- تورم با حرکت آهسته
- اگر یک میدان اسکالر به آرامی در یک پتانسیل تخت حرکت کند، چگالی انرژی تقریباً ثابت آن مانند یک ثابت کیهانی عمل میکند و انبساط نمایی را تا زمانی که میدان به پایین پتانسیل برسد و واپاشیده شود، حفظ میکند و جهان را بازگرمایش میکند.
Mechanisms
انرژی پتانسیل یک میدان اسکالر با حرکت آهسته بر چگالی انرژی غالب است و مانند یک ثابت کیهانی عمل میکند که انبساط نمایی را هدایت کرده، فضا را تخت میکند و بقایای کیهانی را رقیق میسازد؛ هنگامی که میدان به حداقل پتانسیل خود میرسد، نوسان کرده و واپاشیده میشود و جهان را به حالت بیگ بنگ داغ بازگرمایش میکند.
Clinical relevance
تورم نظریه پیشرو در مورد شرایط اولیه جهان است: این نظریه توضیح میدهد که چرا کیهان یکنواخت و تخت است، فراوانی بیش از حد تکقطبیها در نظریههای وحدت بزرگ را از بین میبرد، و طیف تقریباً مقیاسناوردا از اغتشاشات را پیشبینی میکند که توسط تابش زمینه کیهانی تأیید شده است، و بدین ترتیب آن را به یک ستون مرکزی و قابل آزمایش در کیهانشناسی مدرن تبدیل میکند.
History
استاروبینسکی یک مدل اولیه تورمی را در سال 1980 پیشنهاد کرد و گوت در سال 1981 نظریه تورم را برای حل مسائل افق، تخت بودن و تکقطبیها معرفی کرد؛ لینده، آلبرشت و استاینهارت سناریوی حرکت آهسته را در سال 1982 توسعه دادند که مشکلات نسخه اصلی گوت را حل کرد و به چارچوب استاندارد تبدیل شد.
Debates
- پیشبینیپذیری و چندجهانی
- از آنجا که تورم میتواند در بسیاری از مدلها رخ دهد و ممکن است منجر به یک چندجهانی با تورم ابدی شود، منتقدان در مورد قابلیت ابطال آن تردید دارند، در حالی که طرفداران به پیشبینیهای کلی تأیید شده آن اشاره میکنند، که وضعیت معرفتشناختی آن را مورد بحث قرار میدهد.
Key figures
- Alan Guth
- Andrei Linde
- Andreas Albrecht
- Paul Steinhardt
- Alexei Starobinsky
Related topics
Seminal works
- guth1981
- linde1982
Frequently asked questions
- مسئله افق چیست؟
- مناطق در دو طرف مخالف آسمان در تابش زمینه کیهانی دمای یکسانی دارند، حتی اگر بدون تورم، هرگز نمیتوانستند نور یا گرما را مبادله کنند؛ تورم این مسئله را با این توضیح حل میکند که همه آنها از یک تکه کوچک و با ارتباط علّی نشأت گرفتهاند.
- آیا تورم اثبات شده است؟
- تورم آزمونهای مهمی را پشت سر گذاشته است، به ویژه نوسانات تقریباً مقیاسناوردا و گاوسی که در تابش زمینه کیهانی مشاهده میشود، اما اثبات نشده است؛ تشخیص امواج گرانشی اولیه از طریق قطبش B-mode تأیید بسیار قویتری را فراهم خواهد کرد.