우주 팽창에 대하여

스티븐 호킹은 이 조사가 무의미하다고 생각했다. '남극의 남쪽이란 무엇인가'라고 물은 것과 같다. 빅뱅과 시간의 기원은 자주 혼동되지만, 별개의 시대이다. 그러나 빅뱅 이전에 일어난 일이 그 후에 일어난 일의 기초를 마련했는지도 모른다.

 

빅뱅 이론은 가장 가벼운 원소가 형성된 시대를 의미한다. 멀리 물체가 매우 빠르게 후퇴하고 있는 현재까지 BBN은 현재 확실성의 마지막 단계로 역우주 역사상 마지막 단계입니다. 자연계의 근저에 있는 힘은 현대의 입자가속기가 이용할 수 있는 물리학과 비슷했습니다. BBN의 앞에는 억측이 있다 가장 인기 있는 모델은 인플레이션입니다 1979년에 이 이 이론을 전개하기 시작한 앨런 가스 씨는 저서 인플레이션의 우주에서 빅뱅의 이론은 무슨 일이 일어났는지, 왜 일어났는지, 무슨 일이 일어났는지에 대해서는 아무 말도 하지 않고 있다. 빅뱅은 발명 없이는 끝나지 않았습니다 1940년대까지 거슬러 올라가면, 우주학자는 그 이론의 이야기에 중대한 결함이 있는 것을 인식하고 있었습니다. 게다가 왜 빅뱅이 경이적인 확대를 시작했는지는 아무도 몰랐다. 1970년대에 들어서면서 빅뱅의 정확성이 문제가 되고 있었다.

 

하나는 우주의 공간 곡률입니다.이것은 처음에 평행한 광선이 전파됨에 따라 어떤 방식으로 발산하는지를 보여줍니다. 우리의 우주는 거의 '평평'합니다 기하학 수업에서 배운 규칙 예를 들어 평행선은 어디에나 들어맞지 않습니다 이것은 우연입니다. 곡률이 다른 경우는 읽어내지 못할 가능성이 있습니다. 저자와 공동연구자들은 남극의 BICEP 망원경(앞쪽)을 사용해 CMB 빛에 의한 인플레이션 중력파의 흔적을 찾아냈지만 아직 결정적인 증거는 발견하지 못했다.우주가 가지고 있었을 것이다 무한 곡률치가 존재합니다 그러나 평탄도 즉 곡률 제로는 가장 불안정한 값입니다 제로를 벗어나면 우주가 형성된 직후에 붕괴될 가능성이 있습니다 이로 인해 생명은 고사하고 어떤 구조물도 발달하지 않게 됩니다.이러한 인류학적 논의는 명확한 설명 없이 우주학자로서는 그것이 초래하는 상황을 관찰하기 위해서 우리가 존재하지 않는다는 것입니다 가스는 우주에 평평함을 강제하는 구조를 고안하려는 생각이 들었다. 그는 1979년에 인플레이션의 우주 패러다임을 개발하기 시작했고 최종적으로 1981년에 피지컬 리뷰 D에 발표했다. 이 논문에 따르면 우주의 인플레이션은 시공간을 약 1조분의 1초에 1030배로 확대되었습니다 몇 초 후에 BBN이 개시되고 그 후에 더욱 친숙한 Hubble 확장이 개시됩니다. 인플레이션은 빅뱅에 '뱅'을 일으켰습니다 기묘한 물질 덕분입니다 인플레이션이라고 불리는 분야는 반중력의 원천으로서 기능하며 우주의 지수함수적으로 가속된 팽창을 추진합니다

 

이 그림은 관측된 우주의 장기간의 크기를 나타내며 인플레율(빨간색 선)과 표준 빅뱅 이론(진한 회색 선)의 차이를 강조하고 있다. 인플레이션 우주에서는 관측 가능한 우주의 크기는 (세로의 노란 막대기로 그물망 달린 시간대에 발생하는) 인플레이션 이후의 최종적인 영역이 사전에 접촉했기 때문에 같은 온도가 될 정도로 작게 시작된다. 이 지평선 문제는 인플레이션을 포함하지 않는 빅뱅 이론의 하나의 문제이다. 인플레는, 인플레 억제는 조정의 결과가 아니고, 오히려 피할 수 없다고 하고 있다. 우주가 약 1030배로 성장하면 팽창 후에 남는 공간적 곡률은 팽창 후에 남는 공간 곡률은 무시할 수 있습니다 이것은 빅뱅의 여운인 우주 마이크로파 배경 복사 (CMB)의 관측과 일치합니다.이것은 후에 2000년에 밀리미터 이방성 eXperiment 이미징 어레이(MAXIMA) 및 밀리미터 은하외 방사 및 지구 물리학(BOOMERANG)의 관측에 의해서 얻어진 것입니다. 최근의 CMB와 은하단의 데이터를 조합한 분석에서는, 우주의 곡률의 최대치는 0.2%이하로 제한되고 있습니다. 가스의 논문은 우주의 놀라운 균일성에 대해서도 설명했다. 관측에 의하면, 우주의 먼 지역은 거의 같은 양의 CMB 방사선을 가지고 있다. 표준 빅뱅 시나리오에서는 서로 다른 지역이 서로 온도가 어울릴 정도로 접근한 적이 없었습니다. 이 성가신 관측은 지평선 문제로 알려져 있었다. 인플레이션은 우주의 넓은 영역이 이전에 접촉했던 것을 가능하게 하고 인플레이션이 확대되기 전에 더 작은 우주에서 단일한 온도에 도달함으로써 이를 해결했다. 그러나 가스 모델은 완벽하지 않았습니다. 인플레이션이 어떻게 시작되었는지 설명할 수 없었고, 은하단과 같은 구조를 형성할 방법도 없었습니다.인플레이션이 엄청나게 평탄화된 뒤에 어떻게 물질 덩어리가 발생하는 걸까요? 다행히도 가스 박사의 논문이 발표되자마자 폴 스타인하르트, 스티븐 호킹, 안드레이 린데 등의 이론가가 가스 박사 모델의 기술적인 문제를 수정하였다. 그러한 해결책에는 인플레이션장의 피할 수 없는 양자 지터가 우주의 팽창을 위치에 따라서 변화시킨다는 생각이 포함되어 있었습니다. 이러한 지터는 우주의 물질 밀도에 변동을 가져와 다크 매터와 통상의 물질이 은하의 종자에 모이는 영역으로 연결됩니다 이러한 변동은, 1992년에 우주 배경 탐사기(COBE) 위성에 의해서 CMB로 관측되었다. CMB의 빛 편광(방향)을 측정하면 인플레이션이 발생했는지가 밝혀진다. 인플레이션 시대에 발생한 원시 중력파는 CMB가 발생했을 때 빛으로 선회 패턴인 B모드를 오늘날에도 볼 수 있듯이 시공간을 교대로 늘려서 짓누르고 있었습니다 이러한 B모드는 향후 실험에서 검출되면 CMB에서는 우주의 중력파 이외에 발생하지 않기 때문에 인플레이션의 명확한 징후를 나타내게 되는데, 위는 편광의 예에서 어떤 예모드에서 발생되지 않기 때문에 인플레이션의 명확한 징후를 나타내게 된다.

 

불가해한 증거. 이렇게 일관된 주장이 잇따르니 인플레이션은 실제 우주학자 모두에게 널리 받아들여져야 할까요? 완전하지는 않습니다. 인플레이션 이외에도 오늘날의 대규모 구조로 이어질 것 같은 우려를 예측하는 모델이 있다. 그러나 인플레이션의 가장 큰 결점은 인플레가 어떻게 시작됐는지를 설명할 수 없다는 것이다. "그 결과, 인플레가 시작되었다고 가정했을 때 가스조차도 그것밖에 생각하지 않았습니다. 이것 때문에, 인플레와 그 결과는 검증 불가능하다는 비판도 있었습니다"이것은 과학적 방법의 주요한 요건입니다. 필요한 것은 인플레이션이 일으키는 독특한 예측을 검증하는 방법으로 우주학자들은 인플레이션이 일어난 우주와 대체이론을 구별할 수 있다. 1990년대 초만 해도 우주학자들은 인플레이션의 바로 "연기총"을 발견하던 인플레이션이 일어나면 필연적으로 원시적인 중력파가 발생한다는 것을 보여주었습니다 이 파도들은 광속으로 전파되어 영원히 견디고, 모든 물질에 침투하여 인플레 시대의 독특한 메신저가 된다. 만일 그러한 물결이 감지된다면, 그것들은 인플레이션의 이상적인 증거들이다. 이러한 파도는 팽창기에 대한 정보를 질량이 없는 광자가 BBN으로부터 38만년 후의 우주의 특성을 코드화하는 것과 마찬가지로 밝혀내는 것이 1980년대 초, 러시아의 물리학자 알렉스 포르나레프는 이들 중력파가 CMB에 비추어 특정 패턴을 유발하는 방법으로 시공을 왜곡시킬 것이라고 예측하였다. 이들 빛의 방향, 즉 편광의 패턴은 후에 B모드로 불리며 1990년대 후반에 다른 연구자에 의해서 완전히 해명된 B모드가 검출되면 인플레이션은 틀림없이 확인될 것이다. 2001년까지 실험적인 동료들과 함께 이런 인플레이션 유물들을 발견할 수 있을지 테스트하기로 했습니다.

 

인플레이션은 많은 우주의 데이터와 일치하고 있지만 일관성은 증명이 되지 않습니다 앞으로 몇 개의 CMB 실험이 그것을 바꾸고 싶습니다. 그것들에는 사이먼 천문대, BICEP 어레이, 「스테이지 4」CMB-S4 실험이 포함되어 있다. 이들 대응은 인플레이션에 의해 발생하는 중력파에 기인하는 원시적인 B모드 분극을 검출하거나 허용되는 수의 인플레이션 모델을 극적으로 날려보낸다. 다만, B모드 검출은 보증되지 않습니다. "아니면 인플레이션이 전혀 일어나지 않았을지도 모릅니다. 안타깝게도, 인플레이션을 대체할 많은 선택 사항들을 증명하기란 여전히 어렵다. 천문학자를 기다리고 있을 가능성이 있는 B모드 신호가 충분히 커지지 않으면 우주가 팽창했는지를 단언할 수 없을지도 모릅니다" 일부 우주 학자들에게는 이것은 디플레이션의 뉴스입니다 다른 사람들에게는 우리 우주의 기원에 대해 보다 세련된 모델을 만들 것을 촉구하고 격려합니다.