ขอบฟ้าและโครงสร้างเชิงสาเหตุ
อายุที่จำกัดและการขยายตัวของเอกภพจำกัดระยะทางที่แสงสามารถเดินทางได้ ทำให้เกิดขอบฟ้าเชิงจักรวาลวิทยาที่กำหนดขอบเขตว่าภูมิภาคใดบ้างที่สามารถส่งผลกระทบหรือถูกสังเกตเห็นโดยผู้สังเกตการณ์ได้
Definition
ขอบฟ้าเชิงจักรวาลวิทยาคือข้อจำกัดของการติดต่อเชิงสาเหตุในเอกภพที่กำลังขยายตัว: ขอบฟ้าอนุภาคคือระยะทางสูงสุดที่แสงสามารถเดินทางมาถึงผู้สังเกตการณ์ได้ตั้งแต่เริ่มต้น ในขณะที่ขอบฟ้าเหตุการณ์คือระยะทางสูงสุดไปยังเหตุการณ์ที่แสงจะเดินทางมาถึงผู้สังเกตการณ์ได้ในอนาคต
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงขอบฟ้าอนุภาค ซึ่งเป็นขอบเขตของเอกภพที่สังเกตได้ที่กำหนดโดยระยะทางที่แสงเดินทางมาตั้งแต่เริ่มต้น ขอบฟ้าเหตุการณ์เชิงจักรวาลวิทยาที่จำกัดเหตุการณ์ที่เราจะสามารถสังเกตได้ในเอกภพที่กำลังขยายตัวด้วยความเร่ง รัศมีฮับเบิล โครงสร้างเชิงสาเหตุของปริภูมิ-เวลาแบบโรเบิร์ตสัน-วอล์กเกอร์ที่กำลังขยายตัว และปัญหาขอบฟ้าที่เป็นแรงจูงใจให้เกิดทฤษฎีเงินเฟ้อของจักรวาล
Core questions
- อะไรเป็นตัวกำหนดขนาดของเอกภพที่สังเกตได้ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง?
- ขอบฟ้าอนุภาคและขอบฟ้าเหตุการณ์แตกต่างกันอย่างไร?
- ทำไมความสม่ำเสมอของพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิกจึงก่อให้เกิดปัญหาขอบฟ้า?
Key concepts
- ขอบฟ้าอนุภาค
- ขอบฟ้าเหตุการณ์
- รัศมีฮับเบิล
- เอกภพที่สังเกตได้
- การติดต่อเชิงสาเหตุ
- ปัญหาขอบฟ้า
Key theories
- ขอบฟ้าอนุภาคและขอบฟ้าเหตุการณ์
- การรวมเส้นทางของแสงตลอดประวัติการขยายตัวกำหนดขอบฟ้าอนุภาค ซึ่งเป็นขอบของเอกภพที่สังเกตได้ในปัจจุบัน และในเอกภพที่กำลังขยายตัวด้วยความเร่ง จะมีขอบฟ้าเหตุการณ์ที่เหตุการณ์ในอนาคตไม่สามารถมองเห็นได้ ทั้งสองมีขีดจำกัดเนื่องจากอายุที่จำกัดและการขยายตัว
- ปัญหาขอบฟ้า
- ภูมิภาคของท้องฟ้าที่แยกจากกันเกินกว่าขอบฟ้าอนุภาค ณ เวลาของการรวมตัวใหม่ไม่สามารถแลกเปลี่ยนสัญญาณกันได้ แต่พื้นหลังไมโครเวฟคอสมิกมีความสม่ำเสมอทั่วทั้งภูมิภาคเหล่านั้น ซึ่งเป็นปริศนาที่ทฤษฎีเงินเฟ้อของจักรวาลถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไข
Clinical relevance
ขอบฟ้ากำหนดสิ่งที่จักรวาลวิทยาสามารถสังเกตได้และเป็นกรอบของปริศนาที่ลึกซึ้ง: ขอบฟ้าอนุภาคจำกัดเอกภพที่สังเกตได้ซึ่งใช้ในการวัดทางจักรวาลวิทยาทั้งหมด ในขณะที่ปัญหาขอบฟ้าและปัญหาความราบเรียบที่เกี่ยวข้องเป็นแรงจูงใจหลักสำหรับกระบวนทัศน์เงินเฟ้อของเอกภพยุคแรกเริ่ม
History
รินด์เลอร์ได้ชี้แจงและตั้งชื่อขอบฟ้าเชิงจักรวาลวิทยาที่แตกต่างกันในปี 1956; ปัญหาขอบฟ้าที่พวกเขาเปิดเผยว่าทำไมภูมิภาคที่ไม่ได้เชื่อมโยงกันเชิงสาเหตุจึงมีอุณหภูมิเท่ากัน กลายเป็นแรงจูงใจหลักเมื่อกัธเสนอทฤษฎีเงินเฟ้อของจักรวาลในปี 1981 เพื่อให้ภูมิภาคเหล่านั้นมีอดีตเชิงสาเหตุร่วมกัน
Key figures
- Wolfgang Rindler
- Alan Guth
- Georges Lemaitre
Related topics
Seminal works
- rindler1956
- weinberg2008
Frequently asked questions
- เอกภพที่สังเกตได้เหมือนกับเอกภพทั้งหมดหรือไม่?
- ไม่ เอกภพที่สังเกตได้ถูกจำกัดโดยขอบฟ้าอนุภาค ซึ่งเป็นระยะทางที่ไกลที่สุดที่แสงสามารถเดินทางมาถึงเราได้; เอกภพเกือบจะแน่นอนว่าขยายออกไปไกลกว่านั้นมาก และอาจเป็นอนันต์ แต่ภูมิภาคเหล่านั้นไม่สามารถเข้าถึงได้เชิงสาเหตุสำหรับเราจนถึงขณะนี้
- ปัญหาขอบฟ้าคืออะไร และทฤษฎีเงินเฟ้อแก้ไขได้อย่างไร?
- ส่วนต่างๆ ของท้องฟ้าที่อยู่ห่างไกลกันมากมีอุณหภูมิเท่ากัน แม้ว่าจะไม่เคยมีการติดต่อเชิงสาเหตุภายใต้การขยายตัวแบบมาตรฐาน; ทฤษฎีเงินเฟ้อเสนอช่วงเวลาสั้นๆ ในยุคแรกเริ่มของการขยายตัวแบบเร่งที่ทำให้ภูมิภาคเหล่านี้มีการติดต่อเชิงสาเหตุมาก่อน ซึ่งอธิบายความสม่ำเสมอของพวกมัน