우주론의 과학이 태어난 것은 한 세기가 조금 지나지 않았습니다. Albert Einstein의 급진적 인 아이디어와 공간이 확장되고 있다는 관찰 증거로 인해 빅뱅으로 알려진 현대의 우주 학적 패러다임이 나타났습니다. 역사상 처음으로 인간은 우주가 어떻게 시작되었는지 이해하기 시작했습니다.
수십 년간의 관찰과 측정 후, 우리는 이제 우리의 우주가 역사의 첫 순간을 제외한 모든 것을 어떻게 확장하고 진화했는지 자세히 알고 있습니다.
많은 관찰 결과, 빅뱅 이론의 예측이 믿을 수 없을 정도로 솔직하고 예기치 않은 범위로 확인되었습니다. 지난 138 억 년 동안 우리 우주가 확장 된 비율은 거의 100 년 전 아인슈타인의 일반 상대성 이론에서 파생 된 방정식에 동의하며, 은하와 은하 클러스터의 대규모 분포의 측정은 이론이 예측 한 것과 구별 할 수 없습니다.
.그리고 가장 인상적으로, 우주 전자 레인지 배경에서 관찰 된 온도 변화의 상세한 패턴은 우주 학자들을위한 보물이었으며, 우주에 존재하는 물질의 양, 공간 자체의 대규모 지오메트리에 이르기까지 우리에게 모든 것을 드러 냈습니다.
.빅뱅 이후 수십만 년부터 현재까지, 우리는 의존 할 수있는 풍부한 관찰과 측정을 가지고 있으며,이 데이터 컬렉션은 우리가 우주의 역사 의이 부분을 아주 잘 이해한다고 확신했습니다.
.우주론에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 빅뱅이 시작이 아니라면 어떨까요?
- 우주에서 가장 오래된 은하를 사냥했습니다
대다수의 다른 우주 학자들과 함께, 나는 연대기 의이 부분이 실질적으로 잘못된 것으로 판명되면 충격을받을 것입니다.
우리 가이 잘못되었다는 사실을 알게 된 것은 미국 내전이 없었거나 크리스토퍼 콜럼버스가 12 세기에 실제로 웨일즈에 상륙했으며 1492 년 서인도 제도에는 없었 음을 알게 될 것입니다. 당신이 잘못되었을 수도있는 것에 대해 열린 마음을 유지하는 것이 좋습니다.
그러나 우리가 우주 역사로 돌아갈 때, 우리의 자신감은 감소하기 시작합니다. 빅뱅 이후 처음 몇 초에서 수십만 년 사이에, 우리는 여전히 표준 타임 라인에 설명 된 내용에 대해 상당히 실질적인 지원을 받았습니다.
관찰과 측정에 따르면 우주의 확장 속도와 우주의 물질과 에너지의 양은 우리의 계산과 매우 다를 수 없음을 알려줍니다. 즉,이 기간 동안 중요하고 알려지지 않은 우주론 사건이 발생했을 수 있다는 것은 여전히 그럴듯합니다.
우주의 첫 수십만 년에 대한 정보는 중요하지만 철저하지는 않습니다.
우주의 첫 초의 신비
빅뱅 후 첫 초와 1 초의 분획으로 더욱 다시 도달하여 불완전한 정보에서 본질적으로 직접적인 관찰이없는 것으로 전환합니다. 이 시대는 우리의 견해에서 숨겨져 있으며, 뚫을 수없는 에너지, 거리 및 시간 층 아래에 묻혀 있습니다.
우주의 역사 의이 기간에 대한 우리의 이해는 여러면에서 추론과 외삽에 근거하여 정보에 입각 한 추측에 지나지 않습니다.
현대 우주론의 모든 성공에도 불구하고, 우리의 우주에는 알려지지 않은 것이 많이 있습니다. 이 미스터리 중 가장 유명한 것은 암흑 물질입니다.
천문학 자와 우주 학자들은 우리 우주에 매우 높은 수준의 정밀도가 얼마나 많은지를 결정했으며, 원자의 형태로 존재하는 것보다 훨씬 더 많습니다. 수십 년간의 측정과 토론 후에, 우리는 우주의 대부분의 문제가 알려진 물질로 구성되지 않고 빛을 분명히 방출, 반사 또는 흡수하지 않는 다른 것들로 구성되어 있다고 확신합니다.
.지난 수십 년 동안 물리학 자들은이 물질이 무엇인지, 빅뱅에서 어떻게 형성되었는지를 밝히기 위해 야심 찬 실험 프로그램에 참여해 왔습니다. 그러나 초기 낙관론에도 불구하고, 우리는 암흑 물질과 그 본질에 대해 무지합니다.
실험은 설계된대로 수행되었지만 아무것도 보지 못했습니다. 암흑 물질은 우리가 한때 상상했던 것보다 훨씬 더 애매한 것으로 판명되어 우리가 가장 좋아하는 이론을 포기하고 암흑 물질이 무엇인지, 그리고 빅뱅 이후 첫 순간에 어떻게 형성되었는지에 대한 새로운 아이디어를 고려해야합니다.
.“일반적인”문제조차도 그 자체의 완고한 비밀을 품고 있습니다. 양성자, 중성자 및 전자 및 그들이 구성하는 원자는 잘 이해 된 과정을 통해 쉽게 만들 수 있지만, 그러한 과정은 또한 반격으로 알려진 동일한 양의 이국적인 입자를 만듭니다.
.물질과 반물질의 입자가 서로 접촉 할 때마다 둘 다 소멸됩니다. 그렇다면 왜 우리 우주에는 많은 문제가 있고 반물질이 거의 없습니까? 사실, 왜 어떤 문제가 있습니까?
물질과 반물질이 빅뱅의 열기에서 같은 양으로 만들어 졌다면 - 현재 물리학에 대한 우리의 이해가 우리를 기대하게 만들었 기 때문에 - 거의 모든 것이 오래 전에 파괴되어 우주가 본질적으로 원자가없는 것을 남겨 두었을 것입니다. 그러나 우리 주변에는 원자가 있습니다.
어쨌든, 반물질보다 더 많은 것은 우리 우주 역사의 초의 첫 비율에서 만들어 졌을 것입니다. 우리는 이것이 어떻게 또는 언제 통과했는지 또는 어떤 메커니즘이 책임을 지는지 모릅니다. 그러나 어쨌든, 초기 우주의 조건에 관한 무언가는 원자의 씨앗과 생명을 포함한 모든 화학이 빅뱅의 열기에서 살아 남기 위해 가능하게 만들었습니다.
시간이 훨씬 더 나아가면서, 우리는 아마도 우주의 미스터리 중 가장 흥미 진진한 일에옵니다. 우리가 관찰 한 것처럼 우주를 이해하기 위해 우주 학자들은 가장 빠른 순간 동안 공간이 짧은 기간의 초고속 확장을 겪어야한다고 결론을 내 렸습니다.
독자 Q &A :암흑 에너지는 무엇입니까?
질문 :Fred Thomas, London1990 년대에 우주가 확장되는 속도를 측정하는 천문학 자들은 충격을 발견했습니다. 마치 전체 우주가 보이지 않는 에너지 원에 의해 추진되는 것처럼 실제로 가속화되고 있습니다. 이것은 소위 암흑 에너지이며 그 기원은 과학에서 가장 깊은 미스터리 중 하나입니다.
다양한 설명이 제시되었으며, 아마도 소위 양자 진공 과정의 표현이라는 것이 가장 간단한 것입니다. 아 원자 세계의 법칙에 따르면, 빈 공간조차도 에너지를 채우는 에너지의 양에 대한 불확실성이 항상 있습니다.
이 진공 변동 에너지는 실험실에서 감지되었으며 이론가들은 암흑 물질의 '중력'효과를 가질 수 있음을 보여주었습니다. 그러나 지금까지 그들은 우주 효과에 대한 자세한 이론을 만들기 위해 고군분투했습니다.
이로 인해 암흑 에너지가 단순히 빅뱅에서 남은 힘 필드 일 수 있다는 제안이 이루어졌습니다. 때때로 Quintessence라고 불리는 것은 시간이 지남에 따라 강해질 수 있지만 세부 사항은 다시 애매 모호합니다.
빅뱅 이후에 확장되지 않은 공간의 숨겨진 추가 차원에서 암흑 에너지가 새는 주장도있었습니다.
.그러나 근본적인 이론에 돌파구가있을 때까지 -이 모든 것이 추측에 지나지 않습니다.
더 읽기 :
- 암흑 물질이란 무엇입니까?
- '암흑 물질'은 공간 깊이에 떠 다니는 죽은 별과 행성 일 수 있습니까?
- 우주는 얼마나 조밀 한가?
이 인플레이션의 시대는 10 억 분의 1 백만 분의 1 백만 분의 1 백만 분의 1 초만 지속되었지만, 우리 우주는 완전히 변형되었습니다. 여러면에서 인플레이션의 종말을 우리가 살고있는 우주의 진정한 시작으로 생각할 수 있습니다.
인플레이션이 실제로 일어났다 고 생각해야 할 많은 설득력있는 이유를 확인했지만 우주 학자들은 우리의 우주 역사의 초기의 주요 시대에 대해 여전히 알고 거의 이해하지 못합니다.
그리고 마지막으로, 1990 년대에 우주 학자들은 우주의 최근 확장 역사를 측정하기 위해 야심 찬 프로그램을 시작하여 우리가 세상의 기하학과 궁극적 인 운명을 결정할 수있게 해주었습니다. 처음으로, 우리는 우리 우주가 계속해서 영원히 확장 될 것인지 아니면 결국 그 자체로 반대하고 붕괴 될 것인지 배울 수있을 것입니다.
이러한 측정은 궁극적으로 성공적 이었지만 과학자들은 거의 예상하지 못한 것을 우리에게 밝혀 냈습니다. 우리 우주는 확장 될뿐만 아니라 가속 속도로 확장되고 있습니다.
.이 사실을 설명하기 위해, 우리는 우주에 다량의 암흑 에너지로 알려진 많은 양이 포함되어 있으며 모든 공간을 채우고 차별화 시킨다는 결론을 내 렸습니다. 그러나이 현상을 이해하려는 최선의 노력은 거의 완전히 빈손으로 나타났습니다. 우리는 단순히 암흑 에너지가 무엇인지, 왜 우리 우주에 존재하는지 이해하지 못합니다.
이 퍼즐 각각은 빅뱅을 따르는 첫 순간과 깊이 연결되어 있습니다. 암흑 물질이 무엇이든간에, 그것은 우리 우주의 첫 번째 분획 중에 거의 확실하게 형성되었습니다.
마찬가지로, 우리 세상에 원자가 존재한다는 단순한 사실은이 초기의 순간에 우리가 여전히 전혀 모르는 사건과 상호 작용을 포함해야한다는 것을 보여줍니다. 우주 인플레이션은 또한이 초기의 시대에도 이루어졌으며 암흑 에너지의 존재와 연결되어 많은 의문을 제기 할 수 있습니다. 이것들과 다른 방식으로, 우리 우주의 가장 큰 미스터리는 첫 순간과 단단히 묶여 있습니다.
우리가 어떻게 찾을 수 있는지
우리의 우주의 첫 순간은 공부하기 어려운 것으로 판명되었지만, 우리가 노력하지 못하게하지는 않았습니다. 과학자들은 현재 새로운 방식으로 측정 할 망원경을 구축하는 과정에 있으며, 우주 전자 레인지 배경으로 알려진 빛을 더욱 정밀하게 측정하고 있습니다.
.이러한 측정은 우주 학자들이 인플레이션에 대해 더 많이 배울 수있게 해줄 것입니다. 더 먼 미래에서 우주 기반 중력파 감지기는 초기 우주를 볼 수있는 새로운 방법을 제공하고, 인플레이션에서 신호를 드러내는 것뿐만 아니라 우주의 첫 번째 순간 동안 발생했을 수있는 모든 단계 전환으로부터.
어느 날, 우리는 빅뱅에서 생산 된 중성미자로 알려진 입자를 감지하고 연구하기 시작할 수도 있습니다. 어렵습니다. 그러나 불가능합니다. 아니요.
우리의 가장 큰 우주 신비는 우리 우주의 첫 순간에 묶여 있음이 분명합니다. 우리의 우주는 어떻게 그렇게 많은 물질과 적은 반물질을 포함하게 되었습니까? 암흑 물질은 어떻게 형성 되었습니까? 우리 우주는 간단한 초고속 확장 기간을 거친 것 같습니다. 그리고 이것은 우리 우주가 이제 다시 가속 속도로 확장되고 있다는 사실과 관련이 있습니까?
오늘날, 이것들은 열린 질문입니다. 그러나 오늘의 미스터리는 내일의 발견입니다. 새로운 데이터, 관찰 및 아이디어로 구동되는 우리는 이러한 당황한 질문에 대해 밝힐 준비가되어 있습니다. 그리고 그 빛으로, 우리는 그 어느 때보 다 더 깊고 명확하게 보일 것입니다 - 시간의 가장자리에 더 가깝습니다.
시간의 가장자리 :우주의 첫 초의 신비 탐험 댄 후퍼 (Dan Hooper)가 지금 나왔습니다 (22 파운드, 프린스턴 대학교 출판부)
