ทฤษฎีบิกแบงแสดงให้เห็นถึงความพยายามที่ดีที่สุดของนักจักรวาลวิทยาในการสร้างเรื่องราว 14 พันล้านปีของจักรวาลบนพื้นฐานของเศษซากของการดำรงอยู่ที่มองเห็นได้ในปัจจุบัน
คนต่างใช้คำว่า "บิ๊กแบง" ในรูปแบบที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้วมันแสดงให้เห็นถึงส่วนโค้งของเอกภพที่สังเกตได้เมื่อมันบางลงและเย็นลงจากสภาวะที่ร้อนและหนาแน่นในขั้นต้น คำอธิบายนี้ทำให้เกิดแนวคิดที่ว่าจักรวาลกำลังขยายตัวซึ่งเป็นหลักการทั่วไปที่คล้ายคลึงกับการมีชีวิตอยู่ของสิ่งมีชีวิตที่เหมาะสมที่สุดในชีววิทยาซึ่งมีเพียงไม่กี่คนที่พิจารณาว่าเป็นที่ถกเถียงกัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่งบิ๊กแบงยังสามารถอ้างถึงการกำเนิดของเอกภพที่สังเกตได้เอง - เมื่อมีอะไรบางอย่างเปลี่ยนแปลงไปเริ่มเหตุการณ์ที่นำไปสู่วันนี้ นักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงกันมานานหลายสิบปีเกี่ยวกับรายละเอียดของเสี้ยววินาทีนั้นและการอภิปรายยังคงดำเนินต่อไปในปัจจุบัน
ทฤษฎีบิ๊กแบงคลาสสิก
สำหรับประวัติศาสตร์มนุษย์ส่วนใหญ่ผู้สังเกตการณ์บนท้องฟ้าคิดว่าเป็นนิรันดร์และไม่มีการเปลี่ยนแปลง เอ็ดวินฮับเบิลจัดการเรื่องนี้ด้วยการทดลองระเบิดในช่วงปี ค.ศ. 1920 เมื่อการสังเกตของเขาแสดงให้เห็นว่ากาแลคซีทั้งสองนอกกาแลคซีทางช้างเผือกนั้นมีอยู่จริงและแสงของพวกมันก็ยืดออก
George Lemaîtreนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียมร่วมสมัยตีความข้อมูลจากฮับเบิลและคนอื่น ๆ ว่าเป็นหลักฐานของเอกภพที่กำลังขยายตัวความเป็นไปได้ที่ได้รับอนุญาตจากสมการสนามสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เมื่อไม่นานมานี้ เมื่อมองย้อนกลับไปLemaîtreอนุมานว่ากาแลคซีที่แยกออกมาในวันนี้จะต้องเริ่มต้นด้วยกันในสิ่งที่เขาเรียกว่า "อะตอมยุคแรก"
การใช้คำที่เป็นสาธารณะครั้งแรกสำหรับความคิดของLemaîtreจริงๆแล้วมาจากนักวิจารณ์ - นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ Fred Hoyle เมื่อวันที่ 28 มีนาคม 1949, Hoyle ประกาศเกียรติคุณวลีในระหว่างการป้องกันของทฤษฎีที่เขาต้องการของจักรวาลนิรันดร์ที่สร้างเรื่องเพื่อยกเลิกการเจือจางของการขยายตัว Hoyle กล่าวว่าความคิดที่ว่า "ทุกเรื่องของจักรวาลถูกสร้างขึ้นในบิ๊กแบงครั้งเดียวในช่วงเวลาหนึ่งในอดีตอันไกลโพ้น" เป็นเรื่องที่ไม่มีเหตุผล ในการสัมภาษณ์ภายหลัง Hoyle ปฏิเสธการสร้างชื่อใส่ร้ายโดยเจตนา แต่ชื่อเล่นยังคงติดขัดอยู่
“ บิ๊กแบงเป็นคำที่ไม่ดีจริงๆ” Paul Steinhardt ผู้เชี่ยวชาญด้านจักรวาลแห่ง Princeton กล่าว "การยืดครั้งใหญ่จะจับความคิดที่ถูกต้อง" ภาพทางจิตของการระเบิดทำให้เกิดความสับสนทุกประเภทตาม Steinhardt มันหมายถึงจุดศูนย์กลางชายแดนที่ขยายตัวและฉากที่กระสุนแสงพุ่งเร็วกว่าชิ้นที่หนักกว่า แต่จักรวาลที่กำลังขยายตัวดูเหมือนไม่มีอะไรเช่นนั้นเขาพูด ไม่มีศูนย์กลางไม่มีขอบและกาแลคซีทั้งใหญ่และเล็กแยกออกจากกันในลักษณะเดียวกัน (แม้ว่ากาแลคซีที่อยู่ไกลออกไปจะเคลื่อนตัวเร็วขึ้นภายใต้อิทธิพลของพลังงานมืดจากจักรวาล)
ทฤษฎีบิ๊กแบงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางถึงความสามารถที่ไม่มีใครเทียบได้เพื่ออธิบายสิ่งที่เราเห็น ตัวอย่างเช่นความสมดุลของแสงที่มีอนุภาคเช่นโปรตอนและนิวตรอนในช่วง 3 นาทีแรกให้ปล่อยองค์ประกอบแรก ๆ ในอัตราที่คาดการณ์ปริมาณฮีเลียมและอะตอมของแสงอื่น ๆ ในปัจจุบัน
“ มีหน้าต่างเล็ก ๆ ในเวลาที่นิวเคลียสสามารถก่อตัวได้” เกล็นนีฟาร์รานักดาราศาสตร์วิทยาจากมหาวิทยาลัยนิวยอร์กกล่าว หลังจากนั้นเอกภพก็ยังคงขยายตัวและพวกเขาไม่สามารถหากันและกันได้และก่อนที่มันจะร้อนเกินไป
พลาสมาที่เต็มไปด้วยเมฆเต็มไปทั่วจักรวาลในอีก 378,000 ปีจนกระทั่งการระบายความร้อนเพิ่มเติมให้อิเล็กตรอนและโปรตอนกลายเป็นอะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกลางและหมอกก็จางลง แสงที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการนี้ซึ่งยืดออกไปในไมโครเวฟนับเป็นสิ่งแรกสุดที่นักวิจัยสามารถศึกษาได้โดยตรง นักวิทยาศาสตร์หลายคนคิดว่ามันเป็นหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุดสำหรับบิกแบง
การอัปเดตระเบิด
แต่เมื่อนักจักรวาลวิทยาผลักดันกลับไปสู่ช่วงเวลาแรกของจักรวาล สมการสัมพัทธภาพทั่วไปแนะนำจุดเริ่มต้นของความร้อนและความหนาแน่นไม่ จำกัด - เอกพจน์ นอกจากจะไม่ทำให้เกิดความรู้สึกทางร่างกายแล้วต้นกำเนิดเอกพจน์ก็ไม่ตรงกับ CMB ที่ราบรื่นและแบน ความผันผวนของอุณหภูมิและความหนาแน่นที่น่ากลัวของจุดน่าจะทำให้เกิดแนวของท้องฟ้าที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน แต่อุณหภูมิของ CMB นั้นแตกต่างกันไปเพียงแค่เสี้ยวหนึ่งองศา ความโค้งของอวกาศ - เวลาก็ดูค่อนข้างแบนซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสมดุลของสสารและความโค้งที่สมบูรณ์แบบในระยะแรกซึ่งนักดาราศาสตร์วิทยาส่วนใหญ่พบว่าไม่น่าเป็นไปได้
Alan Guth เสนอภาพใหม่ของส่วนที่หนึ่งของวินาทีในปี 1980 โดยบอกว่าเอกภพใช้เวลาช่วงเวลาแรกสุดของการเติบโตเร็วกว่าที่มันชี้แจงอย่างไม่น่าเชื่อ เมื่อถึงจุดหนึ่งกระบวนการนี้ก็หยุดลงและการเบรกก็ทำให้เกิดความยุ่งเหยิงและร้อนแรง (แต่ไม่ใช่อย่างไม่ จำกัด ) ของอนุภาคที่เกิดขึ้นจากความแปลกประหลาด “ ในใจของฉันเองฉันคิดว่าเป็นบิ๊กแบงเมื่อจักรวาลร้อน” ฟาร์รากล่าว
ทฤษฎีเงินเฟ้ออย่างที่เรียกกันตอนนี้มีรูปแบบการแข่งขันมากมาย แม้ว่าจะไม่มีใครรู้มากนักเกี่ยวกับสิ่งที่ทำให้จักรวาลขยายตัวอย่างรวดเร็ว แต่ทฤษฎีได้รับความนิยมมากขึ้นเนื่องจากความสามารถในการอธิบายความน่าจะเป็นที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ CMB: เงินเฟ้อรักษาความผันผวนเล็กน้อย (ซึ่งพัฒนาเป็นกระจุกกาแลคซี “ มันเป็นเรื่องที่น่ารักมาก” Steinhardt กล่าวผู้ช่วยพัฒนาทฤษฎี "มันเป็นสิ่งที่เราบอกกับลูก ๆ ของเรา"
เหนือกว่าเงินเฟ้อ
การวิจัยล่าสุดได้แนะนำริ้วรอยสองเส้นในการบรรยายเรื่องจักรวาลของทฤษฎีเงินเฟ้อ งานโดย Steinhardt และคนอื่น ๆ ชี้ให้เห็นว่าเงินเฟ้อจะหยุดลงในบางภูมิภาค (เช่นจักรวาลที่เราสังเกตเห็นได้) แต่ยังคงดำเนินต่อไปในพื้นที่อื่นสร้างอาร์เรย์ของดินแดนที่แยกจากกันด้วย "ทุกคุณสมบัติทางดาราศาสตร์ที่เป็นไปได้" เช่น Steinhardt นักฟิสิกส์หลายคนพบว่าภาพ "ลิขสิทธิ์" นี้น่ารังเกียจเพราะมันทำให้การทำนายที่ไม่สามารถทดสอบได้
ในหน้าทดลองนักดาราศาสตร์คาดหวังว่าอัตราเงินเฟ้อควรจะสร้างคลื่นความโน้มถ่วงในกาแลคซีซึ่งประกอบไปด้วย CMB เช่นเดียวกับที่มันก่อให้เกิดอุณหภูมิและความหนาแน่นเล็กน้อย การทดลองในปัจจุบันควรมีความละเอียดอ่อนพอที่จะค้นหาได้ แต่ระลอกเวลาในยุคแรกยังไม่ปรากฏ (แม้จะมีการเตือนภัยที่ผิดพลาดในปี 2014)
นักวิจัยหลายคนรอคอยการวัดค่า CMB ที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งสามารถฆ่าหรือตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองภาวะเงินเฟ้อจำนวนมากที่ยังคงอยู่ อย่างไรก็ตามนักฟิสิกส์คนอื่นไม่เห็นความราบรื่นของเอกภพเป็นปัญหาเลย - มันเริ่มต้นจากเครื่องแบบและไม่ต้องการคำอธิบายใด ๆ
ในขณะที่นักทดสอบมุ่งมั่นเพื่อความแม่นยำในระดับใหม่นักทฤษฎีบางคนหันเหไปจากภาวะเงินเฟ้อเพื่อหาวิธีอื่น ๆ ในการกำจัดจักรวาลให้แบนราบ ตัวอย่างเช่น Steinhardt กำลังทำงานกับโมเดล "การตีกลับใหญ่" ซึ่งผลักดันนาฬิกาเริ่มต้นกลับไปสู่ช่วงเวลาก่อนหน้าของการหดตัวที่ปรับพื้นที่ว่างให้เรียบและตั้งเวทีสำหรับการขยายระเบิด เขาหวังว่าอีกไม่นานลายเซ็นใหม่นอกเหนือจากปัญหาเช่นการขาดคลื่นความโน้มถ่วงดั้งเดิมจะกำหนดนักดาราศาสตร์ขึ้นมาพร้อมกับเรื่องราวการสร้างใหม่ที่จะบอก "มีฟีเจอร์ที่น่าติดตามอื่น ๆ ให้ค้นหาอีกหรือไม่" Steinhardt กล่าวว่า "ถามฉันอีกครั้งในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าและหวังว่าจะได้คำตอบ"
เพิ่มเติม ทรัพยากร:
