افقها و ساختار علّی
سن محدود و انبساط جهان، میزان مسافتی را که نور میتواند طی کرده باشد، محدود میکند و افقهای کیهانشناختی ایجاد میکند که نواحیای را که میتوانستهاند توسط یک ناظر تحت تأثیر قرار گیرند یا دیده شوند، محدود میسازند.
Definition
افق کیهانشناختی، محدودیتی بر تماس علّی در یک جهان در حال انبساط است: افق ذرهای حداکثر فاصلهای است که نور میتوانسته از آغاز به یک ناظر رسیده باشد، در حالی که افق رویداد حداکثر فاصله تا رویدادهایی است که نور آنها در آینده به ناظر خواهد رسید.
Scope
این موضوع شامل افق ذرهای، مرز جهان قابل مشاهده که توسط مسافت طی شده نور از آغاز تعیین میشود، افق رویداد کیهانی که رویدادهایی را که میتوانیم در یک جهان شتابدار مشاهده کنیم محدود میکند، شعاع هابل، ساختار علّی فضازمانهای در حال انبساط رابرتسون-واکر، و مسئله افق که انگیزه تورم کیهانی را فراهم آورد، میشود.
Core questions
- چه چیزی اندازه جهان قابل مشاهده را در هر زمان معینی تعیین میکند؟
- افقهای ذرهای و رویداد چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟
- چرا یکنواختی تابش زمینه کیهانی یک مسئله افق ایجاد میکند؟
Key concepts
- افق ذرهای
- افق رویداد
- شعاع هابل
- جهان قابل مشاهده
- تماس علّی
- مسئله افق
Key theories
- افقهای ذرهای و رویداد
- ادغام مسیر نور بر تاریخچه انبساط، افق ذرهای، لبه جهان قابل مشاهده کنونی، و در یک جهان شتابدار، یک افق رویداد را تعریف میکند که فراتر از آن رویدادهای آینده هرگز دیده نخواهند شد، هر دو به دلیل سن محدود و انبساط، متناهی هستند.
- مسئله افق
- مناطقی از آسمان که در زمان بازترکیب (recombination) بیش از افق ذرهای از هم جدا شده بودند، نمیتوانستند سیگنال مبادله کنند، با این حال تابش زمینه کیهانی در سراسر آنها یکنواخت است، معمایی که تورم کیهانی برای حل آن معرفی شد.
Clinical relevance
افقها آنچه را که کیهانشناسی میتواند مشاهده کند تعریف میکنند و معماهای عمیقی را مطرح میسازند: افق ذرهای جهان قابل مشاهده را که در تمام اندازهگیریهای کیهانشناختی استفاده میشود، محدود میکند، در حالی که مسئله افق و مسئله مسطح بودن مرتبط با آن، انگیزههای اصلی برای پارادایم تورمی جهان اولیه هستند.
History
ریندلر در سال 1956 افقهای کیهانشناختی مختلف را روشن و نامگذاری کرد؛ مسئله افق که آنها آشکار ساختند، یعنی اینکه چرا مناطق جدا شده علّی دمای یکسانی دارند، به یک انگیزه اصلی تبدیل شد زمانی که گات در سال 1981 تورم کیهانی را پیشنهاد کرد تا به آن مناطق یک گذشته علّی مشترک بدهد.
Key figures
- Wolfgang Rindler
- Alan Guth
- Georges Lemaitre
Related topics
Seminal works
- rindler1956
- weinberg2008
Frequently asked questions
- آیا جهان قابل مشاهده همان کل جهان است؟
- خیر. جهان قابل مشاهده توسط افق ذرهای، دورترین مسافتی که نور میتوانسته به ما طی کند، محدود میشود؛ جهان تقریباً به طور قطع بسیار فراتر از آن گسترش مییابد و ممکن است بینهایت باشد، اما آن مناطق تاکنون از نظر علّی برای ما غیرقابل دسترس هستند.
- مسئله افق چیست و تورم چگونه آن را حل میکند؟
- بخشهای بسیار دور از هم آسمان با وجود اینکه تحت انبساط استاندارد هرگز در تماس علّی نبودهاند، دمای یکسانی دارند؛ تورم یک دوره کوتاه اولیه از انبساط شتابدار را پیشنهاد میکند که این مناطق را از قبل در تماس علّی قرار داده و یکنواختی آنها را توضیح میدهد.