หมายเหตุบรรณาธิการ: บทความ“ จักรวาลอาจใหญ่กว่าสิ่งที่สังเกตได้ 250 เท่า” เป็นจุดประกายให้เกิดการพูดคุยกันอย่างกว้างขวางในหมู่ผู้อ่านของเราโดย UT ที่แนะนำหลายคนควรมีบทความเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาจักรวาล 101 หากคุณต้องการ นักเขียนคนใหม่ล่าสุดของเรา Vanessa D’Amico ผู้เขียนบทความดังกล่าวเริ่มต้นชุด Cosmology 101 ในวันนี้เริ่มต้นที่จุดเริ่มต้นมาก
จักรวาลเริ่มต้นอย่างไร เป็นหนึ่งในคำถามที่เร่งด่วนที่สุดในจักรวาลวิทยาและน่าจะเป็นคำถามที่น่าสนใจสักพัก ที่นี่ฉันจะเริ่มต้นด้วยการอธิบายสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าพวกเขารู้เกี่ยวกับวินาทีแรกของชีวิตจักรวาล ยิ่งไปกว่านั้นเรื่องราวไม่ใช่สิ่งที่คุณคิด
ในตอนแรกมี…อืมเราไม่รู้จริงๆ หนึ่งในความเข้าใจผิดที่แพร่หลายที่สุดในจักรวาลวิทยาคือเอกภพเริ่มเป็นแหล่งรวบรวมวัตถุที่มีขนาดเล็กมากและหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อที่ระเบิดขึ้นอย่างกระทันหันทำให้เกิดพื้นที่ขึ้นอย่างที่เรารู้ มีปัญหามากมายเกี่ยวกับความคิดนี้ไม่น้อยไปกว่าข้อสันนิษฐานทั้งหมดในเหตุการณ์ที่เรียกว่า“ ปังใหญ่” ในความเป็นจริงไม่มีอะไร“ กระแทก” ความคิดเรื่องการระเบิดทำให้นึกถึงกระแสของวัตถุที่เพิ่มขึ้นค่อยๆเติมเต็มพื้นที่รอบ ๆ อย่างไรก็ตามเมื่อจักรวาลของเราเกิดไม่มีที่ว่าง ไม่มีเวลาเช่นกัน ไม่มีสุญญากาศ มีอยู่จริง ไม่มีอะไร.
จากนั้นจักรวาลก็เกิด พลังงานสูงมากในช่วง 10 ครั้งแรก-43 ไม่กี่วินาทีของชีวิตทำให้นักวิทยาศาสตร์ตัดสินใจได้อย่างเด็ดขาดเกี่ยวกับจุดกำเนิดของจักรวาล แน่นอนถ้านักดาราศาสตร์วิทยาถูกต้องเกี่ยวกับสิ่งที่พวกเขาเชื่อว่าอาจเกิดขึ้นต่อไปมันไม่สำคัญเลย ตามทฤษฎีเงินเฟ้อที่ประมาณ 10-36 วินาทีจักรวาลได้รับช่วงเวลาของการขยายตัวแบบเอ็กซ์โปเนนเชียล ในเรื่องของการสักสองสามพันวินาทีที่สองพื้นที่ที่สูงเกินจริงโดยประมาณ 1078แยกสิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยอยู่ติดกันอย่างรวดเร็วด้วยระยะทางที่ไม่อาจคาดเดาได้และทำให้เกิดความผันผวนของควอนตัมเล็ก ๆ ในโครงสร้างของกาลอวกาศ
อัตราเงินเฟ้อเป็นทฤษฎีที่น่าดึงดูดด้วยเหตุผลหลายประการ ก่อนอื่นมันอธิบายว่าทำไมเราสังเกตเอกภพให้เป็นเนื้อเดียวกันและ isotropic ในขนาดใหญ่นั่นคือมันดูเหมือนกันในทุกทิศทางและต่อผู้สังเกตการณ์ทั้งหมด นอกจากนี้ยังอธิบายว่าทำไมจักรวาลถึงปรากฏเป็นแนวราบมากกว่าโค้ง หากปราศจากภาวะเงินเฟ้อจักรวาลแบนจะต้องมีชุดเงื่อนไขเริ่มต้นที่ละเอียดมาก อย่างไรก็ตามอัตราเงินเฟ้อเปลี่ยนการปรับจูนนี้เป็นเคล็ดลับของขนาด การเปรียบเทียบที่คุ้นเคย: พื้นใต้เท้าของเราดูเหมือนจะแบน (แม้ว่าเรารู้ว่าเราอาศัยอยู่บนดาวเคราะห์ทรงกลม) เพราะมนุษย์เรามีขนาดเล็กกว่าโลกมาก ในทำนองเดียวกันจักรวาลที่พองตัวนั้นมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับมุมมองท้องถิ่นของเราซึ่งดูเหมือนว่าจะแบนราบเรียบ
ตามทฤษฎีแล้วการสิ้นสุดของอัตราเงินเฟ้อทำให้เกิดจักรวาลที่ดูคล้ายกับที่เราสังเกตเห็นในปัจจุบันเล็กน้อย พลังงานสูญญากาศที่ทำให้อัตราเงินเฟ้อเปลี่ยนเป็นพลังงานชนิดต่าง ๆ - ซึ่งสามารถสร้างอนุภาคมูลฐานได้ ณ จุดนี้ (เพียง 10-32 ไม่กี่วินาทีหลังจากการกำเนิดของจักรวาล) อุณหภูมิโดยรอบยังคงร้อนเกินไปที่จะสร้างอะตอมหรือโมเลกุลจากอนุภาคเหล่านี้ แต่เมื่อเวลาผ่านไปวินาทีอวกาศก็ขยายตัวและเย็นลงจนถึงจุดที่ควาร์กมารวมกันและก่อตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอน โฟตอนพลังงานสูงยังคงพุ่งเข้าหาอย่างต่อเนื่องโปรตอนและอิเล็กตรอนที่มีประจุและน่าตื่นเต้นอย่างต่อเนื่อง
แล้วเกิดอะไรขึ้นต่อไป ซุปสสารและรังสีที่ไม่เป็นระเบียบนี้กลายเป็นพื้นที่กว้างใหญ่ไพศาลของโครงสร้างที่เราเห็นในปัจจุบันได้อย่างไร จะเกิดอะไรขึ้นกับจักรวาลในอนาคต และเราจะรู้ได้อย่างไรว่านี่คือวิธีที่เรื่องราวแผ่ออกไป อย่าลืมตรวจสอบงวดต่อไปของ Cosmology 101 เพื่อหาคำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้และอีกมากมาย!
