الفلك

هل كانت أجزاء من الكون تنكمش أثناء التضخم؟

هل كانت أجزاء من الكون تنكمش أثناء التضخم؟

كنت أقرأ عن تاريخ الكون المبكر في Carroll & Ostlie وأبحث تحديدًا في التضخم ، والذي حدث ، كما أفهم ، لأن الجزء [الذي يمكن ملاحظته] من الكون دخل في حالة فراغ زائفة تحتوي على ضغوط سلبية ، مما أدى إلى التوسع. (يذكر كارول وأوستلي عكس ذلك ، ولكن وفقًا للمناقشة أدناه ، يبدو أن هذا غير صحيح).

هل هذا يعني أن هناك أجزاء أخرى من الكون (خارج أفقنا) تعرضت للانكماش ، حيث ضغطت الأجزاء التضخمية ضدها؟ هل ستكون هناك حدود بين أجزاء منفصلة من الكون الأكبر حيث تتقابل الأجزاء التضخمية مع بعضها البعض؟ هل لديك أي أفكار حول شكل تلك الأجزاء من الكون ، مثل احتواء CMB الخاصة بها والتي ليست قريبة من التوحيد ، أو حيث توجد كثافة أعلى بكثير من المادة؟


هذا يبدو ... مرتبكًا ، أو مجرد خطأ. الضغط السلبي هو ما الأسباب التضخم: شيء ما (حقل inflaton ، ثابت كوني ، أو "طاقة مظلمة" بشكل عام) بكثافة طاقة تظل ثابتة تقريبًا مع توسع الفضاء له ضغط سلبي وسيؤدي إلى التوسع الأسي للفضاء.

الانتقال إلى الفراغ "الحقيقي" هو ما يغلق التضخم ، وبعد ذلك تحصل على الانفجار الكبير القياسي ، والذي يستمر خلاله التوسع ولكنه يتباطأ.

(للثابت الكوسمولوجي - أو "الطاقة المظلمة" - ضغط سلبي أيضًا ، وبالتالي يتحرك الكون تدريجيًا نحو حالة تتوسع فيها المساحة بين مجموعات المجرات والعناقيد المجرية مرة أخرى بشكل أسي.)

نموذج "التضخم الأبدي" يحتوي على كوننا المرئي - يكاد يكون من المؤكد أنه جزء صغير من منطقة أكبر بكثير من الفراغ الحقيقي - كواحد من العديد من هذه الجيوب من الفراغ الحقيقي المدمجة داخل فراغ زائف أكبر بكثير والذي لا يزال يتوسع بشكل أسي.


هل كانت أجزاء من الكون تنكمش أثناء التضخم؟ - الفلك

تشير بعض المصادر إلى أن الانفجار الأعظم تسبب في تمدد سافر بسرعة أكبر من سرعة الضوء. كيف يمكن أن يكون هذا؟

أنت تسأل سؤالاً جيدًا ، تكمن إجابته في الاختلاف الدقيق بينهما توسع هذا أسرع من سرعة الضوء و نشر المعلومات هذا أسرع من سرعة الضوء. هذا الأخير محظور بموجب قوانين الفيزياء الأساسية ، لكن الأول مسموح به ، طالما أنك لا ترسل أيًا معلومة (مثل نبضة ضوئية) ، يمكنك أن تجعل شيئًا ما يحدث بسرعة أكبر من سرعة الضوء. إن توسع الكون هو "نمو" للزمكان نفسه ، وقد يتحرك هذا الزمكان أسرع من سرعة الضوء بالنسبة إلى موقع آخر ، طالما أن الموقعين لا يستطيعان التواصل مع بعضهما البعض (أو من حيث الضوء الأشعة ، لا يستطيع هذان الجزءان من الكون رؤية بعضهما البعض). وفقًا لنظرية التضخم ، نما الكون بمعامل 10 إلى القوة الستين في أقل من 10 إلى نفي ثلاثون ثانية ، لذا فإن "حواف" الكون تتوسع بعيدًا عن بعضها البعض أسرع من سرعة الضوء ، ولكن طالما أن هذه الحواف لا تستطيع رؤية بعضها البعض (وهو ما نفترضه دائمًا) ، فلا يوجد قانون فيزيائي الذي يمنعه.

تم آخر تحديث لهذه الصفحة في 27 حزيران (يونيو) 2015.

عن المؤلف

كريستين سبيكنز

كريستين تدرس ديناميكيات المجرات وما يمكن أن تعلمنا إياه عن المادة المظلمة في الكون. حصلت على درجة الدكتوراه من جامعة كورنيل في أغسطس 2005 ، وكانت زميلة ما بعد الدكتوراه في Jansky في جامعة روتجرز من 2005 إلى 2008 ، وهي الآن عضو هيئة تدريس في الكلية العسكرية الملكية في كندا وجامعة كوينز.


مادة الإنتاج أثناء التضخم

أعتقد أنه قد يكون لديك. بأي معنى تعتقد أن مجال الانفلاتون يتجمع؟

خذ سطحًا شبيهًا بالفضاء بعد النفخ مباشرة. هذا مثل لقطة في زمن الكون المرئي في نهاية التضخم. ما أقوله هو أنه على هذا السطح الفائق ، ستجد خليطًا من كثافات مختلفة. تتوافق أكبر الكثافات الزائدة مع الأماكن في الكون التي تدحرج فيها مجال التضخم إلى الصفر في وقت مبكر ، متحللاً إلى إشعاع. تخضع هذه المناطق بعد ذلك لعلم الكون القياسي للانفجار العظيم ، ويمكن أن يستمر تشكيل البنية. إنهم يتفوقون على تلك البقع من الكون حيث انتهى التضخم مؤخرًا. لذا فإن التذبذب الكمي في هذه الصورة ليس زوجًا افتراضيًا من الجسيمات ، إنه تقلب في قيمة المجال للانفلاطون.

أقرب. يتمثل دور التذبذب الكمومي في دفع أجزاء مختلفة من الكون إلى الفراغ الحقيقي في أوقات مختلفة. لا تنتج الكثافة الزائدة مباشرة من التقلب الكمومي ، ولكن من اضمحلال مجال التضخم في تلك المناطق التي انتهى فيها التضخم.

إذا كنت ترغب في التفكير من حيث انتقالات الطور ، فإن التضخم هو المرتبة الثانية. يحدث التبريد الفائق بينما يتدلى النفخ بالقرب من الفراغ الزائف ، ولكن لا يوجد حدث نفق مفاجئ للفراغ الحقيقي. بدلاً من ذلك ، يتدحرج الحقل إلى الأسفل وتعمل التقلبات الكمومية إما على دفعه مرة أخرى نحو الفراغ الحقيقي أو النزول إلى الفراغ الخاطئ بسرعة أكبر من توجيه الحركة الكلاسيكية.

شكرا لك. لسوء الحظ ، ما زلت أتساءل ، لماذا تكون المناطق التي توقف فيها التضخم في وقت لاحق أقل كثافة بسبب هذا التأخير الضئيل. إنها حقيقة مع ذلك.
لقد حدث تشكيل الهيكل الذي ذكرته في وقت لاحق ، لذلك فشلت في فهم هذه الحجة في سياق سؤالي. هو موضع تقدير أي مساعدة.

تعديل
بعد الإفراط في التفكير ربما يمكن للمرء أن يجادل بالعكس. انخفضت كثافة المادة في المناطق المقابلة لأول عملية إعادة تسخين ثم بسبب التمدد بحيث تحدث كثافة المادة التي تم إنشاؤها بعد ذلك بقليل (إعادة التسخين الأخيرة) ككثافة زائدة مقارنة بالأولى.

شكرا لك. لسوء الحظ ، ما زلت أتساءل ، لماذا تكون المناطق التي توقف فيها التضخم في وقت لاحق أقل كثافة بسبب هذا التأخير الضئيل. إنها حقيقة مع ذلك.
لقد حدث تشكيل الهيكل الذي ذكرته في وقت لاحق ، لذلك فشلت في فهم هذه الحجة في سياق سؤالي. هو موضع تقدير أي مساعدة.

تعديل
بعد الإفراط في التفكير ربما يمكن للمرء أن يجادل بالعكس. انخفضت كثافة المادة في المناطق المقابلة لأول عملية إعادة تسخين ثم بسبب التمدد بحيث تحدث كثافة المادة التي تم إنشاؤها بعد ذلك بقليل (إعادة التسخين الأخيرة) ككثافة زائدة مقارنة بالأولى.


كيف كان الحال عندما كان الكون يتضخم؟

أدى التضخم إلى حدوث الانفجار العظيم الساخن وأدى إلى نشوء الكون المرئي الذي يمكننا الوصول إليه ، لكننا نحن. [+] يمكنه فقط قياس آخر جزء صغير من الثانية من تأثير التضخم على كوننا. هذا يكفي ، مع ذلك ، لإعطائنا عددًا كبيرًا من التنبؤات للبحث عنها ، وقد تم بالفعل تأكيد العديد منها بالملاحظة.

E. Siegel ، مع الصور المستمدة من وكالة الفضاء الأوروبية / بلانك وفرقة العمل المشتركة بين الوكالات التابعة لوزارة الطاقة / ناسا / مؤسسة العلوم الوطنية بشأن أبحاث CMB

عالمنا اليوم مليء بالمادة والإشعاع ، ويمكن أن نلاحظه من خلال مجموعة متنوعة من الوسائل. تتكتل الذرات وتتجمع معًا بسبب بلايين السنين من الجاذبية. لقد شكل هذا شبكة كونية كبيرة على المقاييس الأكبر ، مع مجموعات من المجرات ، والمجرات الفردية ، وسحب الغاز ، والنجوم ، والكواكب ، والمزيد على المقاييس الأصغر. من خلال كل ذلك ، كان الكون يتوسع ويبرد ، وهو شيء كان يفعله منذ اللحظات الأولى للانفجار العظيم الساخن.

لكن الانفجار العظيم لم يكن بداية الكون. قبل ذلك ، كانت هناك فترة تُعرف باسم التضخم الكوني ، والتي جاءت في وقت سابق وأدت إلى الانفجار العظيم الساخن. بينما من الصعب الحدس في عالم متوسع ومبرد ، فإن التضخم يرسم صورة مختلفة تمامًا. إليكم ما سيكون عليه العيش في عالم متضخم.

غالبًا ما نتخيل الفضاء كشبكة ثلاثية الأبعاد ، على الرغم من أن هذا تبسيط مفرط يعتمد على الإطار عندما. [+] نحن نعتبر مفهوم الزمكان. إذا وضعت جسيمًا على هذه الشبكة وسمحت للكون بالتمدد ، فسيظهر الجسيم وكأنه ينحسر عنك.

تخيل أنك كنت جسيمًا موجودًا في مكان ما في نسيج الزمكان. على بعد مسافة قصيرة ، يوجد جسيم آخر أيضًا. تخيل أن الشيء الوحيد الذي يؤثر عليهم هو توسع الكون. كيف إذن سيتحرك هذا الجسيم بالنسبة لك؟

إذا كان كونك ممتلئًا بالإشعاع ، فسيتمدد مثل الجذر التربيعي للوقت: المسافة بينك وبين هذا الجسيم تتسع

إذا كان كونك ممتلئًا بالمادة ، فسيتمدد مثل الوقت إلى قوة الثلثين: المسافة بينك وبين هذا الجسيم يتسع

ولكن عندما يتضخم الكون الخاص بك ، يتمدد الفضاء بشكل كبير: مثل

ه هت ، حيث H هو معدل تمدد الكون.

يوضح هذا الرسم البياني ، للقياس ، كيف يتطور الزمكان / يتوسع بزيادات زمنية متساوية إذا كان لديك. [+] تهيمن المادة ، الإشعاع ، أو الطاقة المتأصلة في الفضاء نفسه ، على الكون ، مع كون هذا الأخير يتوافق مع كون متضخم ، متأصل في الطاقة إلى الفضاء يهيمن عليه.

هذا يعني أنه بعد فترة زمنية معينة ، سيضاعف هذا الجسيم بعده عنك. لأن التضخم ليس فقط أسيًا ولكنه سريع أيضًا - معدل التوسع كبير جدًا أثناء التضخم - تتطلب المضاعفة فقط في مكان ما في الجوار من 10 إلى 35 ثانية. لكن السمة المحددة للتضخم ليست سرعته ، لأن المراحل الأولى من الانفجار العظيم الساخن قد تكون بنفس السرعة. بدلاً من ذلك ، فإن السمة المميزة للتضخم هي قساوته.

  • بعد 10 - 35 ثانية ، سيكون هذا الجسيم القريب ضعف المسافة التي كان عليها في البداية.
  • بعد 2 × 10 -35 ثانية ، ستكون 4 أضعاف المسافة الأولية.
  • بعد 3 × 10 -35 ثانية ، ستكون 8 أضعاف المسافة الأولية.
  • بعد 4 × 10 -35 ثانية ، ستكون المسافة الأولية 16 مرة.

ويمكننا الاستمرار في ذلك طالما أردنا. بعد 10-34 ثانية من التضخم ، سيكون الجسيم القريب 1024 ضعفًا عما كان عليه في البداية. بعد 10 -33 ثانية ، ستكون 10 30 ضعف المسافة الأولية. وبعد 10-30 ثانية من التضخم ، سيكون هذا الجسيم على بعد حوالي 10 30000 مرة مما كان عليه في البداية. إذا بدأ كونك مليئًا بالجسيمات من أي نوع ، فسيتم طردها بعيدًا عن بعضها البعض في وقت قصير للغاية بحيث لا يرى اثنان بعضهما البعض مرة أخرى.

سوف تنفصل الجسيمات القريبة جدًا من بعضها في كون ما قبل التضخم. [+] معدل أسي في توسع الزمكان. بمرور الوقت ، مرت حوالي 10 ^ -32 ثانية في الكون المتضخم ، لا توجد طريقة لامتلاك جسيمين في نفس الحجم من الفضاء يتوافق مع الكون المرئي بأكمله اليوم.

إي سيجل / ما وراء المجرة

قد يكون الفضاء نفسه قد بدأ بانحناء جوهري مثير للاهتمام. كان من الممكن أن يكون مكورًا أو معقودًا أو ملتويًا أو ملتويًا أو حتى كرويًا. ربما كان مليئًا بالعيوب الطوبولوجية ، مع وجود ثقوب في جميع أنحاءه. كان من الممكن توصيله في أماكن متعددة بطرق غريبة. يمكن أن يحتوي حتى على كامل الفضاء داخل حجم صغير مثل الجسيمات دون الذرية.

لكن أثناء التضخم ، سيؤدي هذا التوسع السريع والقاسي إلى زيادة حجم الكون عدة مرات: بنفس المقدار الذي قد يدفع به أي جسيم آخر بعيدًا. سوف يستغرق الأمر أي هندسة أولية ويمتد إلى نطاق واسع بحيث لا يمكن تمييز أي منطقة تنظر إليها - حتى شيء كبير مثل كوننا المرئي بأكمله اليوم - عن المسطحة المكانية.

يتسبب التضخم في زيادة المساحة بشكل كبير ، الأمر الذي يمكن أن يؤدي بسرعة كبيرة إلى وجود أي مساحة مسبقة. [+] مساحة منحنية أو غير ناعمة تبدو مسطحة. إذا كان الكون منحنيًا ، فإن نصف قطر انحناءه أكبر بمئات المرات مما يمكننا ملاحظته.

إي. سيجل (على اليسار) برنامج نيد رايت التعليمي لعلم الكونيات (ت)

سبب عمل التضخم بهذه الطريقة هو وجود كمية كبيرة من الطاقة التي هي جوهرية في الفضاء نفسه. مع توسع نسيج الكون ، يتم إنشاء مساحة جديدة ، بنفس القدر من الطاقة الكامنة فيه. هذا هو السبب في أن التوسع لا هوادة فيها. إذا نظرت إلى الكون المتضخم ، فإنه يستمر في التضخم بشكل مستمر ، ولا يتناقص سرعته أبدًا.

ولكن على المقاييس الأصغر جدًا ، في ظل هذه الظروف ، تحدث أيضًا تقلبات كمية.

تصور حساب نظرية المجال الكمومي يظهر الجسيمات الافتراضية في الفراغ الكمومي. . [+] حتى في الفضاء الفارغ ، فإن طاقة الفراغ هذه غير صفرية.

تحدث هذه التقلبات في كوننا اليوم ، وهي تحدث فقط على مقاييس طاقة منخفضة جدًا وعلى نطاقات زمنية قصيرة للغاية مقارنة بأي شيء نلاحظه. إذا كنت تتخيل هذه التقلبات على أنها أزواج افتراضية من الجسيمات والجسيمات المضادة تظهر داخل وخارج الوجود ، فإنها تفعل ذلك على فترات زمنية قصيرة جدًا بحيث لا تؤدي إلى حدوث أي شيء مثير للاهتمام ، فهي ببساطة تضيف كمية صغيرة من الطاقة الإضافية إلى نسيج الفضاء بحد ذاتها.

رسم توضيحي للكون المبكر على أنه يتكون من رغوة كمية ، حيث توجد تقلبات كمية. [+] كبيرة ومتنوعة ومهمة على أصغر المقاييس.

ولكن أثناء التضخم ، تكون هذه التقلبات أكبر بكثير في الطاقة: حوالي 100 مرة من الحجم أكبر مما هي عليه اليوم. في المتوسط ​​، تقفز قيمة الطاقة الكامنة في الفضاء صعودًا وهبوطًا بنحو 0.003٪ عشوائيًا ، بسبب هذه التقلبات الكمية.

على عكس اليوم ، عندما يتضخم الكون ، تمتد هذه التقلبات عبر الكون. نتيجة لذلك ، تختلف قيمة الطاقة الكامنة في الفضاء ، حيث تظهر التقلبات الأقدم والأكثر تمددًا على نطاقات أكبر ، وتظهر التقلبات الأصغر والأقل تمددًا على نطاقات أصغر.

إن التقلبات الكمومية التي تحدث أثناء التضخم تتمدد بالفعل عبر الكون. [+] لكنها تسبب أيضًا تقلبات في كثافة الطاقة الإجمالية ، مما يترك لنا قدرًا غير صفري من الانحناء المكاني المتبقي في الكون اليوم. تسبب هذه التقلبات الميدانية عيوبًا في الكثافة في بدايات الكون ، مما يؤدي بعد ذلك إلى تقلبات درجة الحرارة التي نشهدها في الخلفية الكونية الميكروية.

إي سيجل / ما وراء المجرة

كل 10 -33 إلى 10 -32 ثانية ، أصغر مقياس دون ذري يمكننا وصفه بقوانيننا الفيزيائية المعروفة اليوم - مقياس بلانك - يتمدد إلى حجم كوننا المرئي حاليًا. على نطاقات زمنية أطول من ذلك ، يصبح ما تم إنشاؤه مسبقًا غير قابل للرصد. تذكر أن التضخم لا هوادة فيه ، وما حدث قبل جزء صغير من الثانية هو الآن أكثر من كون مرئي بأكمله بعيدًا. على جميع المقاييس ، من الصغير جدًا إلى الكبير جدًا ، يجب أن تكون هناك هذه التقلبات الكمومية ليس فقط مطبوعًا ، ولكن باستمرار بصمة جديدة على الكون.

تمثيل للمساحة المسطحة الخالية من أي مادة أو طاقة أو انحناء من أي نوع. مع ال . [+] باستثناء التقلبات الكمية الصغيرة ، يصبح الفضاء في الكون التضخمي مسطحًا بشكل لا يصدق مثل هذا ، باستثناء شبكة ثلاثية الأبعاد بدلاً من ورقة ثنائية الأبعاد. يتم تمديد الفضاء بشكل مسطح ، ويتم دفع الجسيمات بعيدًا بسرعة ، مع وجود تقلب صغير ، جزء من 30.000 (غير مرئي هنا) يبقى الانحراف الوحيد عن التوحيد.

العنبر ستوفير / ليفينج ليغو

ومع ذلك ، فإن التضخم لا يدوم إلى الأبد في كل مكان في الكون. في كل مرة يتم إنشاء مساحة جديدة ، هناك احتمال ضئيل ولكن محدود بأن التضخم سيقترب من نهايته الحتمية. تتمثل إحدى طرق تصور ما إذا كان الانتفاخ سينتهي أم لا في تخيل كرة تتدحرج ببطء شديد على قمة هضبة. أسفل الهضبة يوجد واد يقع أسفلها إذا تدحرجت الكرة في الوادي ، ينتهي التضخم.

عندما تنشئ مساحة جديدة ، هناك مرة أخرى توزيع عشوائي للاحتمالات: سواء كانت الكرة تتدحرج بالقرب من مركز الهضبة أو أقرب إلى الحافة. بالنسبة للأماكن التي تصل فيها الكرة إلى الحافة وتتدحرج إلى الوادي ، ينتهي التضخم وتتحول الطاقة إلى طاقة الانفجار العظيم الساخن.

ينتهي التضخم (أعلى) عندما تتدحرج الكرة في الوادي. لكن المجال التضخمي هو مجال كمي. [+] (وسط) ، ينتشر بمرور الوقت ، ويأخذ قيمًا مختلفة في مناطق مختلفة من تضخيم الفضاء. في حين أن العديد من مناطق الفضاء (الأرجواني والأحمر والسماوي) ستشهد نهاية التضخم ، فإن الكثير (الأخضر والأزرق) سيشهد استمرار التضخم ، وربما إلى الأبد (أسفل).

إي سيجل / ما وراء المجرة

كان من المحتمل جدًا أن المناطق الأولى التي خضعت لهذا التحول لم تكن تلك التي أصبحت كوننا المرئي ، ولكننا نجونا بينما حدثت هذه الانفجارات الكبرى الأخرى في مكان آخر من كوننا المتضخم. كان معظمهم بعيدًا بشكل لا يصدق ، لكن ربما يكون بعضها قد حدث بالقرب من المنطقة التي أصبحت في النهاية كوننا. طالما استمر التضخم ، فسيظل الفضاء ممتلئًا بتقلبات الطاقة هذه على جميع المقاييس ، مما يخلق نسيجًا من الفضاء يبدو وكأنه شبكة تهتز باستمرار. ليس فقط على مقياس واحد ، كما نتخيل أن موجة جاذبية عابرة ستحدث ، ولكن على جميع المقاييس.

بينما تمر التموجات عبر الفضاء الناتجة عن موجات الجاذبية البعيدة عبر نظامنا الشمسي. [+] بما في ذلك الأرض ، فهم يضغطون بشكل طفيف ويوسعون الفضاء من حولهم. أثناء التضخم ، توجد أيضًا تموجات وتقلبات في الفضاء ، ولكن على جميع المستويات.

مرصد الجاذبية الأوروبي ، ليونيل بريت / يوروليوس

أخيرًا ، ينتهي التضخم ما نحن عليه الآن. يبدو الأمر كما لو أن كل هذه الطاقة متأصلة في الفضاء ، بقيم مختلفة قليلاً في مواقع مختلفة ، وكلها تنهار. إنه يتحول إلى مادة ، ومادة مضادة ، وإشعاع ، ويخلق كونًا ساخنًا ، كثيفًا ، وموحدًا في درجة الحرارة ، وليس باردًا وفارغًا. يُعرف هذا الانتقال بإعادة التسخين الكوني ، وهو يشير إلى الانتقال من الزمكان التضخمي إلى بداية الانفجار العظيم الساخن. تصبح تقلبات الطاقة تقلبات في الكثافة ، مما يؤدي إلى ظهور بنية واسعة النطاق في كوننا اليوم.

عندما ينتهي التضخم ، يبدأ كوننا كما نعرفه.

إن تشابه الكرة التي تنزلق على سطح مرتفع هو عندما يستمر التضخم ، بينما الهيكل. [+] الانهيار وإطلاق الطاقة يمثل تحويل الطاقة إلى جزيئات.

من الناحية النظرية ، فإن ما يكمن وراء الكون المرئي سيظل غير مرئي لنا إلى الأبد ، ولكن من المحتمل جدًا وجود مناطق كبيرة من الفضاء لا تزال منتفخة حتى اليوم. بمجرد أن يبدأ الكون في الانتفاخ ، من الصعب جدًا إيقافه في كل مكان. لكل موقع ينتهي فيه الأمر ، هناك موقع جديد متساوٍ أو أكبر حجمًا يتم إنشاؤه مع استمرار نمو المناطق المتضخمة. على الرغم من أن معظم المناطق ستشهد انتهاء التضخم بعد جزء ضئيل من الثانية ، إلا أن هناك مساحة جديدة كافية يتم تكوينها بحيث يكون التضخم أبديًا في المستقبل.

يوضح هذا الرسم التوضيحي المناطق التي يستمر فيها التضخم في المستقبل (باللون الأزرق) ، وأين ينتهي. [+] أدى إلى حدوث الانفجار العظيم وكون مثل كوننا (علامة X حمراء). لاحظ أن هذا يمكن أن يعود إلى أجل غير مسمى ، ولن نعرف أبدًا ، ولكن بمجرد أن ينتهي في منطقتنا ، لا يمكننا رؤية الأماكن الواقعة خارج أفقنا حيث لا يزال يتضخم.

إي سيجل / ما وراء المجرة

أنشأ التضخم الكون المرئي بأكمله وخلقه ، وأعطى الانفجار العظيم الساخن الظروف التي نحتاجها لتكون متسقة مع ما نلاحظه. لكن الكون المتضخم كان مختلفًا بشكل كبير عن الكون الذي نلاحظه اليوم. من أجل فهمها وتصورها ، علينا أن نضع حدسنا جانبًا ، ونتبنى واقعًا حيث الطاقة الوحيدة المهمة هي الطاقة المتأصلة في نسيج الفضاء نفسه.


المتعدد

لقد شاهدنا جميعًا فيلم دكتور غريب. في هذا الفيلم ، يشرح The Ancient One ويظهر للدكتور Strange حول الكون المتعدد. يعتقد العلماء أنه قد يكون هناك عالم من الأكوان يُعرف باسم & # 8220Multiverse & # 8221. قدم ستيفن هوكينج ورقة بحثية واحدة قبل وفاته. تم نشره في مايو 2018 في مجلة فيزياء الطاقة العالية.

نحن نعلم أن بنية الكون & # 8217s لدينا موحدة بشكل مدهش ، بالنظر إلى حجمها. على نطاق واسع ، هناك نفس كمية المادة تقريبًا في كل مكان. لتفسير ذلك ، قدم علماء الكونيات فكرة & # 8216 تضخم & # 8216 حوالي عام 1980. بعد الانفجار العظيم تقريبًا ، بدأ الكون في التوسع أسرع من سرعة الضوء (ج). تضاعف حجمه مرارًا وتكرارًا في جزء صغير من الثانية.

تنص نظرية التضخم الأبدي على أن الأجزاء المنفصلة من الفضاء البعيدة جدًا بحيث لا يمكننا ملاحظتها استمرت في التضخم. لكن الجيوب الأخرى توقفت عن النفخ أيضًا ، لذلك انتهى بنا المطاف بفقاعات معزولة من الفضاء أو كون آخر بالكامل & # 8211 & GT في الكون المتعدد العملاق المتضخم. إذا كانت هذه الفرضية صحيحة ، فهذا يعني أن هناك عددًا لا حصر له من الأكوان هناك وأنهم & # 8217d متباعدون جدًا بحيث يكون لكل منها قوانين فيزيائية خاصة به. تعني الأكوان المشتركة اللانهائية أنه لن يكون هناك أهمية حقيقية وراء القوانين التي تحكم الواقع. المشكلة في هذه النظرية أنه يمكننا اختبارها. إذا كان كل شيء ممكنًا ، فلا توجد طريقة لتزوير فرضيتك.

يتجاهل نموذج ستيفن هوكينج وتوماس هيرتوج لعام 2015 بُعد الزمن. لا يجب أن يكون الكون المتعدد & # 8217t غير محدود وأي أكوان أخرى موجودة لديها قوانين مشابهة لقوانيننا. يقولون أيضًا أن الوقت لم يكن موجودًا في بداية الكون. ولكن اعتبارًا من اليوم ، ليس لدينا أي تقنية لاختبار ذلك. يعتقد Hertog أن الأدلة التي تدعم أو تدحض عملهم يمكن العثور عليها في موجات الجاذبية المتولدة أثناء تضخم الكون. تشبه هذه التموجات في المكان والزمان الناتجة عن أشياء مثل الثقوب السوداء ولكنها أقدم بكثير وأطول.


المفاهيم الأساسية والملخص

لا يفسر نموذج Big Bang سبب احتواء CMB على نفس درجة الحرارة في جميع الاتجاهات. كما أنها لا تفسر سبب اقتراب كثافة الكون من الكثافة الحرجة. يمكن تفسير هذه الملاحظات إذا مر الكون بفترة توسع سريع ، وهو ما يسميه العلماء التضخم ، حوالي 10-35 ثانية بعد الانفجار العظيم. يتم تطوير نظريات موحدة كبيرة جديدة (GUTs) لوصف العمليات الفيزيائية في الكون قبل وفي وقت حدوث التضخم.


مشاكل نموذج الانفجار الكبير القياسي

هناك عدد من خصائص الكون التي لا يمكن تفسيرها إلا من خلال المزيد من النظر فيما قد يحدث قبل انبعاث الإشعاع CMB. مشكلة واحدة مع المعيار الانفجار العظيم النموذج هو أنه لا يفسر سبب تساوي كثافة الكون مع الكثافة الحرجة. في النهاية ، كان من الممكن أن تكون كثافة الكتلة منخفضة جدًا وتأثيرات الطاقة المظلمة عالية جدًا لدرجة أن التوسع كان من الممكن أن يكون سريعًا جدًا لتشكيل أي مجرات على الإطلاق. بدلاً من ذلك ، كان يمكن أن يكون هناك الكثير من المادة التي كان الكون قد بدأ بالفعل في الانكماش قبل وقت طويل من الآن. لماذا الكون متوازن بهذه الدقة على حافة السكين للكثافة الحرجة؟

اللغز الآخر هو الرائع التوحيد الكون. درجة حرارة CMB هي نفسها لحوالي جزء واحد من 100،000 في كل مكان ننظر إليه. قد يكون هذا التشابه متوقعًا إذا كانت جميع أجزاء الكون المرئي على اتصال في وقت ما وكان لديها الوقت للوصول إلى نفس درجة الحرارة. بالطريقة نفسها ، إذا وضعنا بعض الثلج في كوب من الماء الفاتر وانتظرنا بعض الوقت ، فسوف يذوب الثلج ويبرد الماء حتى يصبحان بنفس درجة الحرارة.

ومع ذلك ، إذا قبلنا نموذج الانفجار العظيم القياسي ، فإن جميع أجزاء الكون المرئي كانت كذلك ليس على اتصال في أي وقت. أسرع تلك المعلومات يمكن أن تنتقل من نقطة إلى أخرى هي سرعة الضوء. هناك أقصى مسافة يمكن أن يقطعها الضوء من أي نقطة منذ أن بدأ الكون - هذه هي المسافة التي يمكن أن يقطعها الضوء منذ ذلك الحين. هذه المسافة تسمى تلك النقطة مسافة الأفق لأن أي شيء أبعد يكون "تحت أفقه" - غير قادر على الاتصال به. منطقة واحدة من الفضاء مفصولة بأكثر من مسافة الأفق عن الآخر تم عزله تمامًا عنه عبر تاريخ الكون بأكمله.

إذا قمنا بقياس CMB في اتجاهين متعاكسين في السماء ، فإننا نلاحظ المناطق التي كانت بشكل ملحوظ وراء المسافة الأفقية لبعضها البعض في وقت انبعاث CMB. يمكننا أن نرى كلا المنطقتين ، ولكن أنهم لا يمكن أن نرى بعضنا البعض. لماذا ، إذن ، درجات الحرارة هي نفسها بالضبط؟ وفقًا لنموذج Big Bang القياسي ، لم يتمكنوا مطلقًا من تبادل المعلومات ، ولا يوجد سبب يجعلهم يتمتعون بدرجات حرارة متطابقة. (يشبه الأمر إلى حد ما رؤية الملابس التي يرتديها جميع الطلاب في مدرستين في أجزاء مختلفة من العالم تصبح متطابقة ، دون أن يكون الطلاب على اتصال.) التفسير الوحيد الذي يمكن أن نقترحه هو ببساطة أن الكون بطريقة ما بدأت أن تكون موحدًا تمامًا (وهو ما يشبه القول بأن جميع الطلاب قد ولدوا وهم يحبون نفس الملابس). يشعر العلماء دائمًا بعدم الارتياح عندما يتعين عليهم اللجوء إلى مجموعة خاصة من الشروط الأولية لتفسير ما يرونه.


مراجع

  1. أ.ر. ليدل ، إن 1998 مدرسة ICTP الصيفية في فيزياء الطاقة العالية وعلم الكونيات، تم تحريره بواسطة A. Masiero و G. Senjanovic و A. Smirnov (World Scientific ، سنغافورة ، 1999) [Amazon] [WorldCat]
  2. كيني ، أرخيف: 0902.1529
  3. L. Boyle و P. J. Steinhardt، Phys. القس ليت. 105, 241301 (2010)
  4. جي إي ليدسي وآخرون.، Rev. Mod. فيز. 69, 373 (1997)
  5. E. W. Kolb and M. S. Turner، الكون المبكر (مطبعة وستفيو ، بولدر ، كولورادو ، 1994) [أمازون] [وورلد كات]
  6. A. Kosowsky و إم إس تيرنر ، فيز. القس د 52, 1739 (1995)
  7. A. A. Starobinsky، Sov. أسترون. بادئة رسالة. 11، 133 (1985) E.J.Copeland، E.W Kolb، A.R Liddle، and J.E Lidsey، Phys. القس د 49, 1840 (1994)
  8. جيه دنكلي وآخرون.، أرخيف: 1009.0866
  9. M. Kamionkowski ، A. Kosowsky ، و A. Stebbins ، Phys. القس ليت. 78، 2058 (1997) U. Seljak and M. Zaldarriaga، 78, 2054 (1997)
  10. Y. D. تاكاهاشي وآخرون.، Astrophys. ج. 711, 1141 (2010)
  11. واي ماو وآخرون.، فيز. القس د 78، 023529 (2008) M. Tegmark and M. Zaldarriaga، 82, 103501 (2010)
  12. إتش سي تشيانغ وآخرون.، Astrophys. ج. 711, 1123 (2010)

آلية خلق الفضاء أثناء توسع الكون

نقترح آلية جديدة تتعلق بتوسع الكون. تم تطبيق اقتراح Verlinde مؤخرًا على البوزونات المشوهة كونها مرشحة لمكونات الطاقة المظلمة ، منذ الضغط السلبي للبوزونات المشوهة. يعتمد توسع الكون على الطاقة المظلمة وينطوي على خلق فضاء نعترف بأن آلية خلق الفضاء مرتبطة بالبوزونات المشوهة وكذلك الطاقة المظلمة. من أجل ربط الطاقة المظلمة وآلية تكوين الفضاء ، فإننا نأخذ في الاعتبار اقتراح فيرليند بما في ذلك مبدأ التصوير المجسم لظهور الفضاء ، والذي تم تطبيقه مؤخرًا على البوزونات المشوهة. للتحقق من صحة آليتنا ، نحسب نسبة حجم الكون قبل التمدد وبعده ونقارن النتائج ببيانات المراقبة. نجد أن النتائج متسقة مع بعضها البعض واستنتاج أن الآلية المقترحة تعمل بشكل صحيح.

1 المقدمة

الكون هو الهيكل الذي يحتوي على كل شيء في الفضاء مثل المادة أو الإشعاع أو أشكال غير معروفة من المادة والطاقة. كل الأشياء في الفضاء هي أجزاء من الكون. إذا تم افتراض وجود شيء ما خارج الكون ، فسيكون مرة أخرى جزءًا من الكون أيضًا. تظهر الملاحظات الفيزيائية الفلكية مثل Supernova Ia [1 ، 2] ، والبنية واسعة النطاق [3 ، 4] ، والتذبذبات الصوتية للباريون [5] ، وإشعاع الخلفية الكونية الميكروويف (CMBR) [6-9] أن الكون هو تشهد توسعًا.

ما هو التوسع في الكون؟ يبدو أن هذا سؤال لا معنى له لأنه لا يوجد مكان خارج الكون بينما الكون يتوسع. للإجابة على هذا السؤال ، نوضح أن الكون ليس له حواف ولكن له حدود داخل حجم محدود. يزداد هذا الحجم أثناء توسع الكون. هنا يتم إنشاء مساحة إضافية أثناء توسع الكون. يلتف الكون على نفسه أثناء التمدد عن طريق خلق فضاء إضافي [10].

من أجل تفسير توسع الكون ، تم اقتراح شكل غير معروف من الطاقة ، يسمى الطاقة المظلمة. هذا الشكل المجهول من الطاقة له بعض الخصائص المثيرة للاهتمام: على سبيل المثال ، لا تتجمع في مكان ما في الفضاء ولكنها تنتشر في جميع أنحاء الكون ولها ضغط سلبي لدفع الكون إلى التوسع [11-14].

نقترح آلية تتعلق بتوسع الكون وتأثيره الدافع ، الطاقة المظلمة ، في هذه الورقة. نظرًا لأن الطاقة المظلمة لها ضغط سلبي وطبيعة غريبة ، يمكن اعتبار البوزونات المشوهة مرشحًا لمكون الطاقة المظلمة بسبب ضغطها السلبي ووجودها الافتراضي [15]. نفترض أن خلق الفضاء أثناء توسع الكون مدفوع بالطاقة المظلمة المرتبطة بالبوزونات المشوهة في إطار سيناريو فيرليند الهولوغرافي لظهور الفضاء [16]. بعد إعطاء ملخص موجز لاقتراح Verlinde [17] ، نحسب نسبة حجم الكون قبل وبعد التمدد ونقارن النتائج ببيانات المراقبة للتحقق من صحة آليتنا.

2. خلق الفضاء أثناء توسع الكون

يتكون الكون من مجرات وأشكال أخرى من المادة والطاقة. يمكن ملاحظة هذه المكونات من الأرض في الوقت الحاضر لأن إشارات هذه الأجسام لديها وقت للوصول إلى الأرض منذ بداية التوسع الكوني. نفترض أن الكون متناحٍ ، والمسافة إلى حدود الكون المرئي هي نفسها في جميع الاتجاهات. لذلك ، فإن الكون المرئي هو حجم كروي يتمحور حول الراصد.

نحن قادرون فقط على اكتشاف الضوء من وقت بعيد مثل وقت فصل الفوتون في عصر إعادة التركيب بحيث يمكن أن تنبعث الفوتونات من الجسيمات ولا يمكن للجسيمات الأخرى امتصاصها بسرعة مرة أخرى. قبل هذه الحقبة ، كان الكون مليئًا بالبلازما ومعتمًا للفوتونات. سطح الانتثار الأخير هو مجموعة النقاط في الفضاء على المسافة الدقيقة التي تصل إلينا بها الفوتونات اليوم منذ وقت فصل الفوتون. الفوتونات المكتشفة اليوم هي إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMBR).

تم اكتشاف فوتونات CMB اليوم بواسطة مكشافات الميكروويف مع انزياح أحمر

انبعثت كضوء مرئي بعد حوالي 380.000 سنة من الانفجار العظيم أو 13.8 مليار سنة قبل الآن [18]. قطع فوتون سافر منذ 13.8 مليار سنة مسافة 13.8 مليار سنة ضوئية (

م). ولكن بسبب توسع الكون ، أصبح الفوتون المرصود الآن بعيدًا بشكل كبير عن بعده الأصلي في الوقت الذي كان 13.8 مليار سنة قبل الآن. المسافة الحالية التي يقطعها الفوتون تسمى مسافة التنقل ، المسافة المناسبة الحالية من بداية CMBR ، والتي تمثل نصف قطر الكون المرئي. تشير التقديرات إلى أن نصف قطر الكون المرئي يبلغ حوالي 46.5 مليار سنة ضوئية (

م) بدلاً من 13.8 مليار سنة ضوئية بسبب تمدد الكون [19 ، 20].

تبلغ مسافة التنقل من الأرض إلى حدود الكون المرئي حوالي 46.5 مليار سنة ضوئية في أي اتجاه. وبالتالي ، فإن الكون المرئي هو كرة نصف قطرها حوالي 46.5 مليار سنة ضوئية [21]. نصف القطر المقتبس هنا هو المسافة الآن في الزمن الكوني ، وليس المسافة في وقت انبعاث الفوتون. وبالتحديد ، فإن CMBR الذي نلاحظه الآن قد انبعث في وقت فصل الفوتون ، والذي يقدر أنه حدث بعد حوالي 380.000 سنة من الانفجار العظيم [22 ، 23] أو 13.8 مليار سنة ضوئية قبل الآن. باستخدام مقياس Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) المستخدم لنمذجة الكون المتوسع ، يتم تقدير نصف قطر الكون في وقت فصل الفوتون. إذا تم الكشف في الوقت الحالي عن فوتون ذي انزياح أحمر ، فعندئذٍ يكون عامل التدرج

في الوقت الأصلي الذي انبعث فيه الفوتون [24 ، 25]. لذلك ، فإن نصف القطر الحالي 46.5 مليار سنة ضوئية الذي تم قطعه بواسطة أقدم فوتونات CMBR المنبعثة في الأصل تقل إلى 42.6 مليون سنة ضوئية (

وبالتالي ، فإننا نلخص حجم الكون قبل وبعد التوسع على النحو التالي: نصف قطر الكون 380.000 سنة بعد الانفجار العظيم كان 42.6 مليون سنة ضوئية ونصف قطر الكون الآن (13.8 مليار سنة بعد الانفجار العظيم) هو 46.5 مليار ضوء. سنوات. يقود هذا الفضاء المخلوق الإضافي توسع الكون الذي تحركه الطاقة المظلمة. في الواقع ، يأخذ الهيكل الكبير للكون شكله الأول في نهاية حوالي 10 - 32 ثانية بعد الانفجار العظيم بواسطة السيناريو التضخمي الذي ينص على أن الفضاء يتمدد بشكل أسي في بداية الانفجار العظيم ، كما هو الحال بين ثواني 10 −36 و 10 32. هذا التوسع التضخمي أسرع من التوسع المتسارع للكون في وقت متأخر مدفوعًا بالطاقة المظلمة. بعد فترة التضخم ، يتمدد الكون في مرحلة أقل تسارعًا. يشبه التضخم إلى حد كبير تمدد الطاقة المظلمة ويمكن اعتباره سببًا لتسارع تمدد الكون في وقت مبكر جدًا. وفقًا لاقتراح فيرليند ، يمكن تقدير الفضاء الذي تم إنشاؤه أثناء التوسع الأسي للسيناريو التضخمي في بداية الكون من بيانات كثافة الطاقة للتضخم الموجود بين الأوقات 10 -36 و 10 -32 ثانية بعد الانفجار العظيم.

الطاقة المظلمة هي شكل غير معروف من أشكال الطاقة في علم الفلك وعلم الكونيات ومن المفهوم أنها تتخلل كل الفضاء لتوسيع الكون [27]. الطاقة المظلمة متجانسة جدًا ، وليست كثيفة جدًا ، ولا يُعرف عنها أنها تتفاعل مع أي من القوى الأساسية باستثناء الجاذبية. The explicit constituent of the dark energy has not still been understood and many studies have been performed to find a candidate solution for the dark energy constituent [28–36].

The existence of dark energy has indirect evidences coming from three independent sources. One is the distance measurements and their relation to redshift. Second is the theoretical necessity of a type of additional energy contribution that is not baryonic or dark matter to form a flat universe. Last one is the implications from measures of large scale wave-patterns of mass density in the universe [37].

Since the dark energy must have a strong negative pressure in order to expand the universe, we admit the deformed bosons to dark energy, because the deformed bosons have also negative pressure as the dark energy [15]. Because the pressure also contributes to gravitational attraction, like mass, due to the stress-energy tensor in general relativity, strong negative pressure causes the expansion of universe with the gravitational repulsion. This is in fact a gravitational repulsion. Therefore, the deformed bosons that have a negative pressure can be considered as the dark energy.

Since the dark energy is uniformly distributed all over the universe in a very low density, roughly

kg/m 3 , it should dominate the mass-energy ratio of universe. The best current measurements indicate that the dark energy contributes 68.3% of the total energy in the present day universe, while the baryonic matter and the dark matter contribute 4.9% and 26.8% of the total energy, respectively [38–41].

The five-year WMAP data in 2008 put an interesting measurement on the mass-energy ratio of universe. The measurements put constraints on the content of universe at the time that the CMBR was emitted, 380.000 years after the Big Bang. At this time 10% of the universe was made up of neutrinos, 12% of atoms, 15% of photons, and 63% of dark matter and vanishingly small percentage is made up of dark energy [42]. According to the early dark energy (EDE) cosmologies this vanishingly small percentage is tried to be determined [43–45]. The best estimated amount of the early dark energy density EDE2 in [46] is about 1/1000 of the present day dark energy value. Briefly if the present day contribution of dark energy is 68.3% of the total mass-energy of universe, then the contribution at the time CMBR was released is 0.0683%.

By using the above dark energy ratios, we will try to calculate the additional created space while the universe has been expanding between 380.000 years after the Big Bang and the present day (13.8 billion years after the Big Bang). We then compare the obtained results with the radii of universe given above for these times. To calculate the additional created space, we will use Verlinde’s proposal that is the Holographic principle for emergence of space, since this proposal can be applied to the deformed bosons as a candidate for the dark energy [16].

Verlinde states that the gravity and space are thought to be emergent with the existence of matter or more generally energy. String theory and its related developments give some clues in this direction. Particularly important clues come from the open/closed string correspondence. It gives evidences for the fact that gravity and space can emerge from a microscopic description. The central notion to derive gravity and space is the information associated with the matter or energy, which is measured in terms of entropy [17].

The assumption is that the information associated with a part of space obeys the Holographic principle [47, 48]. The most powerful supporting evidence for the Holographic principle is given by black hole physics [49, 50] and the Ads/CFT correspondence [51]. This principle indicates that the least part of microscopic degrees of freedom is represented holographically on the boundary of space.

An important point is that only a finite number of degrees of freedom are associated with a given spatial volume in the Holographic principle. The matter or equivalently the energy is distributed evenly over the degrees of freedom, and this leads to a temperature [17].

Space is a storage device for information associated with matter or energy. Given the fact that the maximal information is finite for each part of space, we can assume that the information is stored in points of a discretized space. We assume that the information is stored in discrete bits on the surfaces of space, called screens [17].

We assume that the boundary is a closed surface of a sphere with already emerged space inside the sphere. It is assumed that the boundary is a storage device for the information. By using the Holographic principle, it is obtained that the maximal storage space or the total number of bits is proportional to the surface area A of the sphere. Here each fundamental bit occupies one unit cell on the boundary surface. Then the total number of bits

, where is Newton’s constant, is speed of light, and is the reduced Planck’s constant. Only assumption made here is the proportionality of total number of bits and area of boundary surface.

Suppose the space in the sphere emerges due to a mass

. This energy is divided evenly over the bits . Then the temperature

is determined by the equipartition rule

, as the average energy per bit [17]. Here is Boltzmann’s constant. By using

, we can find the radius of emergent spherical space due to mass and the volume of emergent space.

We now apply Verlinde’s proposal of Holographic principle for emergence of space in the expansion of universe. Since the dark energy is responsible from the expansion of universe, we hold dark energy responsible for the mechanism of creation of space during the expansion of universe in the framework of Holographic principle. In order to check the validity of our proposal, we evaluate the sizes of created space before and during the expansion of universe by using total number of bits and average energy. Then we compare the results with the observational data given above.

We will calculate the ratio of radius of universe at the time 380.000 years after the Big Bang and the radius at the present time. Since we will use the equations for bit number and energy, we need the temperatures of universe at those times. As it is mentioned above, the epoch when the universe reached the age of 380.000 years is called recombination and decoupling. At this age the temperature of universe fall down to 3000 K and the photons no longer interact with the matter, and consequently the photons retained the blackbody radiation. Those photons, which started their journey at a temperature of 3000 K, are observed today as the CMBR at a temperature of 2.75 K due to the expansion of universe which stretched the wavelengths of background radiation [52, 53]. Now we can calculate the ratio of radii by using these temperatures and above mass-energy percentages of the dark energy.

Let the radius and the temperature of universe at the age of 380.000 years be initial radius and temperature,

and , respectively. Then let the present radius and the temperature be final radius and temperature,

and , respectively. Also the initial and final mass-energy concentration of dark energy can be labeled as and , respectively. According to bit number and energy equations, we can write , where we used in the total number of bits . By inserting the temperatures 3000 K and 2.75 K instead of and , respectively, with the mass-energy concentrations in [46] for dark energy 68.3% and 0.0683% instead of and , respectively, we obtain the ratio of radii, such as

. This is the ratio of radius of universe at the age of 380.000 years old when CMBR starts to radiate and the radius of present universe, obtained by Verlinde’s Holographic principle implying that the creation of space during the expansion is due to the dark energy concentration difference.

The ratio of observable radii for the radius of universe at the time 380.000 years after the Big Bang which is 42.6 million light years and the radius of present universe which is 46.5 billion light years is

ly ly = 1091.5. When we compare the theoretical ratio 1044.5 with the observational ratio 1091.5, we obtain a very big accuracy in comparison to very big cosmological distances.

3. الاستنتاجات

The mechanism proposed here is mainly based on Verlinde’s Holographic principle for the emergence of space due to a matter-energy source here the source is deformed bosons as the dark energy. Since it is clear that there occurs a creation of space during the expansion of universe between the ages 380.000 years old and the present age, we dedicate the creation of space here to the dark energy being responsible from the expansion of universe. To relate the dark energy and creation of space, we consider Verlinde’s proposal by using the dark energy density instead of the mass term. We check the validity of proposed mechanism by calculating the ratio of radii of universe before and after the expansion. The present radius of universe after the expansion carries information about the created space during the expansion. The ratio of radii that is theoretically obtained from the proposed mechanism is consistent with the ratio of observational radii values belonging to 380.000 years old and present universe.

The consistency on the ratios of radii implies that the proposed mechanism works right. The core of our proposition is that the expansion of universe is equivalent to the creation of space controlled by the dark energy in the framework of Verlinde’s Holographic principle for the emergent of space due to a mass-energy source.

Competing Interests

The authors declare that they have no competing interests.

مراجع

  1. S. Perlmutter, G. Aldering, G. Goldhaber et al., “Measurements of Ω and Λ from 42 high-redshift supernovae,” مجلة الفيزياء الفلكية، المجلد. 517, no. 2, pp. 565–586, 1999. View at: Publisher Site | Google Scholar
  2. A. G. Riess, A. V. Filippenko, P. Challis et al., “Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant,” المجلة الفلكية، المجلد. 116, no. 3, pp. 1009–1038, 1998. View at: Publisher Site | Google Scholar
  3. U. Seljak, A. Makarov, P. McDonald et al., “Cosmological parameter analysis including SDSS Lyα forest and galaxy bias: constraints on the primordial spectrum of fluctuations, neutrino mass, and dark energy,” Physical Review D، المجلد. 71, Article ID 103515, 2005. View at: Publisher Site | Google Scholar
  4. M. Tegmark, M. Strauss, M. Blanton et al., “Cosmological parameters from SDSS and WMAP,” Physical Review D، المجلد. 69, no. 10, Article ID 103501, 2004. View at: Publisher Site | Google Scholar
  5. D. J. Eisenstein, I. Zehavi, D. W. Hogg et al., “Detection of the baryon acoustic peak in the large-scale correlation function of SDSS luminous red galaxies,” مجلة الفيزياء الفلكية، المجلد. 633, no. 2, pp. 560–574, 2005. View at: Publisher Site | Google Scholar
  6. D. N. Spergel, L. Verde, H. V. Peiris et al., “First-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ∗ observations: determination of cosmological parameters,” The Astrophysical Journal Supplement Series، المجلد. 148, no. 1 ، ص. 175, 2003. View at: Publisher Site | Google Scholar
  7. E. Komatsu, K. M. Smith, J. Dunkley et al., “Seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: cosmological interpretation,” The Astrophysical Journal Supplement، المجلد. 192, no. 2, 79 pages, 2011. View at: Google Scholar
  8. G. Hinshaw, D. Larson, E. Komatsu et al., “Nine-year wilkinson microwave anisotropy probe (WMAP) observations: cosmological parameter results,” The Astrophysical Journal Supplement Series، المجلد. 208, no. 2, article 19, 2013. View at: Publisher Site | Google Scholar
  9. P. A. R. Ade, N. Aghanim, and C. Armitage-Caplan, “Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results,” Astronomy & Astrophysics، المجلد. 571, no. 2, 2014. View at: Google Scholar
  10. S. Weinberg, “The cosmological constant problem,” Reviews of Modern Physics، المجلد. 61, no. 1, pp. 1–23, 1989. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  11. S. M. Carroll, W. H. Press, and E. L. Turner, “The cosmological constant,” Annual Review of Astronomy and Astrophysics، المجلد. 30, no. 1, pp. 499–542, 1992. View at: Publisher Site | Google Scholar
  12. L. M. Krauss and M. S. Turner, “The cosmological constant is back,” النسبية العامة والجاذبية، المجلد. 27, no. 11, pp. 1137–1144, 1995. View at: Publisher Site | Google Scholar
  13. G. Huey, L. Wang, R. Dave, R. R. Caldwell, and P. J. Steinhardt, “Resolving the cosmological missing energy problem,” Physical Review D، المجلد. 59, no. 6, Article ID 063005, 6 pages, 1999. View at: Publisher Site | Google Scholar
  14. S. M. Carroll, “The cosmological constant,” Living Reviews in Relativity، المجلد. 4, no. 1, 2001. View at: Publisher Site | Google Scholar
  15. M. R. Ubriaco, “Anyonic behavior of quantum group gases,” Physical Review E، المجلد. 55, no. 1, pp. 291–296, 1997. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  16. E. Dil, “ف-deformed Einstein equations,” Canadian Journal of Physics، المجلد. 93, no. 11, pp. 1274–1278, 2015. View at: Publisher Site | Google Scholar
  17. E. Verlinde, “On the origin of gravity and the laws of Newton,” مجلة فيزياء الطاقة العالية، المجلد. 2011, article 29, 2011. View at: Publisher Site | Google Scholar
  18. P. A. R. Ade, N. Aghanim, and M. Arnaud, “Planck 2015 results. الثالث عشر. Cosmological parameters,” http://arxiv.org/abs/1502.01589. View at: Google Scholar
  19. T. M. Davis and C. H. Lineweaver, “Expanding confusion: common misconceptions of cosmological horizons and the superluminal expansion of the universe,” Publications of the Astronomical Society of Australia، المجلد. 21, no. 1, pp. 97–109, 2004. View at: Publisher Site | Google Scholar
  20. I. Bars and J. Teming, Extra Dimensions in Space and Time, Springer, New York, NY, USA, 2009.
  21. P. A. Collins and R. M. Williams, “Dynamics of the friedmann universe using regge calculus,” Physical Review D، المجلد. 7, no. 4, pp. 965–971, 1973. View at: Publisher Site | Google Scholar
  22. R. S. Hill, J. L. Weiland, N. Odegard et al., “Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe ∗ observations: beam maps and window functions,” The Astrophysical Journal Supplement Series، المجلد. 180, no. 2, p. 246, 2009. View at: Publisher Site | Google Scholar
  23. N. Jarosik, C. L. Bennett, J. Dunkley et al., “Seven-year wilkinson microwave anisotropy probe (WMAP ∗ ) observations: power spectra and WMAP-derived parameters,” Astrophysical Journal, Supplement Series، المجلد. 192, no. 2, 2011. View at: Publisher Site | Google Scholar
  24. P. Davies, The New Physics, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1989.
  25. V. F. Mukhanov, Physical Foundations of Cosmology, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2005. View at: Publisher Site | MathSciNet
  26. C. L. Bennett, D. Larson, J. L. Weiland et al., “Nine-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: cosmological parameter results,” The Astrophysical Journal Supplement Series، المجلد. 208, no. 2, 2013. View at: Google Scholar
  27. P. J. E. Peebles and B. Ratra, “The cosmological constant and dark energy,” Reviews of Modern Physics، المجلد. 75, no. 2, pp. 559–606, 2003. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  28. C.-Q. Geng, C.-C. Lee, E. N. Saridakis, and Y.-P. Wu, “‘Teleparallel’ dark energy,” Physics Letters B، المجلد. 704, no. 5, pp. 384–387, 2011. View at: Publisher Site | Google Scholar
  29. C.-Q. Geng, C.-C. Lee, and E. N. Saridakis, “Observational constraints on teleparallel dark energy,” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics، المجلد. 2012, no. 1 ، ص. 2, 2012. View at: Publisher Site | Google Scholar
  30. C. Xu, E. N. Saridakis, and G. Leon, “Phase-space analysis of teleparallel dark energy,” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics، المجلد. 1207, article 005, 2012. View at: Publisher Site | Google Scholar
  31. H. Wei, “Dynamics of teleparallel dark energy,” Physics Letters B، المجلد. 712, no. 4-5, pp. 430–436, 2012. View at: Publisher Site | Google Scholar
  32. G. Otalora, “Scaling attractors in interacting teleparallel dark energy,” Journal of Cosmology and Astroparticle Physics، المجلد. 7, no. 44, 2013. View at: Google Scholar
  33. A. Banijamali, “Dynamics of interacting tachyonic teleparallel dark energy,” Advances in High Energy Physics، المجلد. 2014, Article ID 631630, 14 pages, 2014. View at: Publisher Site | Google Scholar
  34. B. Fazlpour and A. Banijamali, “Tachyonic teleparallel dark energy in phase space,” Advances in High Energy Physics، المجلد. 2013, Article ID 279768, 9 pages, 2013. View at: Publisher Site | Google Scholar
  35. G. Otalora, “Cosmological dynamics of tachyonic teleparallel dark energy,” Physical Review D، المجلد. 88, no. 6, Article ID 063505, 2013. View at: Publisher Site | Google Scholar
  36. E. Dil and E. Kolay, “Dynamics of mixed dark energy domination in teleparallel gravity and phase-space analysis,” Advances in High Energy Physics، المجلد. 2015, Article ID 608252, 20 pages, 2015. View at: Publisher Site | Google Scholar
  37. R. Durrer, “What do we really know about dark energy?” Philosophical Transactions of the Royal Society of London Series A، المجلد. 369, no. 1957, pp. 5102–5114, 2011. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  38. P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. I. R. Alves et al., “Planck 2013 results. I. Overview of products and scientific results,” Astronomy & Astrophysics، المجلد. 571, article A1, 48 pages, 2014. View at: Publisher Site | Google Scholar
  39. N. Aghanim, C. Armitage-Caplan, M. Arnaud et al., “Planck 2013 results. II. Low frequency instrument data processing,” Astronomy & Astrophysics، المجلد. 571, article A2, 2014. View at: Publisher Site | Google Scholar
  40. P. A. R. Ade, N. Aghanim, C. Armitage-Caplan et al., “Planck 2013 results. XVI. Cosmological parameters,” Astronomy & Astrophysics، المجلد. 571, article A16, 2013. View at: Publisher Site | Google Scholar
  41. M. Li, X.-D. Li, S. Wang, and Y. Wang, “Dark energy,” Communications in Theoretical Physics، المجلد. 56, no. 3, pp. 525–604, 2011. View at: Google Scholar
  42. G. Hinshaw, D. Larson, E. Komatsu et al., “Nine-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) observations: cosmological parameter results,” The Astrophysical Journal Supplement Series، المجلد. 208, no. 2, p. 19, 2013. View at: Publisher Site | Google Scholar
  43. A. E. Evrard, J. Bialek, M. Busha et al., “Virial scaling of massive dark matter halos: why clusters prefer a high normalization cosmology,” مجلة الفيزياء الفلكية، المجلد. 672, no. 1, pp. 122–137, 2008. View at: Publisher Site | Google Scholar
  44. W. H. Press and P. Schechter, “Formation of galaxies and clusters of galaxies by self-similar gravitational condensation,” مجلة الفيزياء الفلكية، المجلد. 187, pp. 425–438, 1974. View at: Publisher Site | Google Scholar
  45. V. R. Eke, J. F. Navarro, and M. Steinmetz, “The power spectrum dependence of dark matter halo concentrations,” مجلة الفيزياء الفلكية، المجلد. 554, no. 1, pp. 114–125, 2001. View at: Publisher Site | Google Scholar
  46. M. Grossi and V. Springel, “The impact of early dark energy on non-linear structure formation,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society، المجلد. 394, no. 3, pp. 1559–1574, 2009. View at: Publisher Site | Google Scholar
  47. G. t'Hooft, “Dimensional reduction in quantum gravity,” https://arxiv.org/abs/gr-qc/9310026. View at: Google Scholar
  48. L. Susskind, “The world as a hologram,” Journal of Mathematical Physics، المجلد. 36, no. 11, pp. 6377–6396, 1995. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  49. J. D. Bekenstein, “Black holes and entropy,” Physical Review D، المجلد. 7, pp. 2333–2346, 1973. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  50. S. W. Hawking, “Particle creation by black holes,” Communications in Mathematical Physics، المجلد. 43, no. 3, pp. 199–220, 1975. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  51. J. M. Maldacena, “The large-N limit of superconformal field theories and supergravity,” International Journal of Theoretical Physics، المجلد. 38, no. 4, pp. 1113–1133, 1999. View at: Publisher Site | Google Scholar | MathSciNet
  52. E. Gawiser and J. Silk, “The cosmic microwave background radiation,” Physics Reports، المجلد. 333-334, pp. 245–267, 2000. View at: Publisher Site | Google Scholar
  53. D. J. Fixsen, “The temperature of the cosmic microwave background,” مجلة الفيزياء الفلكية، المجلد. 707, no. 2, pp. 916–920, 2009. View at: Publisher Site | Google Scholar

Copyright

Copyright © 2016 Emre Dil. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.


If the universe and space was created at the moment of the big bang where did the big bang happen At the instan before the event there was nowhere a?

IG, my friend, I think you are being a little dogmatic there. Physical "laws" are all well and good, useful for as long as they remain un-disproven. I, too, am aware or the uses of generalisations which can be used to provide useful information.
However, remember Newton's laws and the arrival of Einstein.
For the moment, there are laws which have not yet been falsified, and we will continue to use them until the contrary obtains.

That does not mean that they may not, at some point, be falsified - in particular in the more distant reaches of the Universe.

Cat, when did I say that laws are not falsifiable? I just said how your logic doesn't really work in #157, and you didn't really reply to that. For the sake of the flow of the thread, I am quoting #157:

IG2007

"Don't criticize what you can't understand. & مثل

IG2007, this report suggest we do see inflation operating in the universe or replusive gravity. A repulsive force in the Einstein theory, https://academic.oup.com/mnras/article/461/3/2929/2608669, 07-July-2016.
"Abstract The Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) detection of gravitational waves that take away 5 per cent of the total mass of two merging black holes points out on the importance of considering varying gravitational mass of a system in the framework of the Einstein general theory of relativity. We calculate the acceleration of a particle in the non-stationary field of a quasi-spherical system composed of a large number of objects emitting gravitational waves. It is shown that reduction of the gravitational mass of the system due to emitting gravitational waves leads to a repulsive gravitational force that diminishes with time but never disappears. This repulsive force may be related to the observed expansion of the Universe."

I do not if this is what Alan Guth is doing with replusive gravity expanding space >> c. The cosmological constant shows up in these calculations too. However the report I cite does say this. "5 CONCLUSIONS
We showed that a cosmic repulsive force can be explained in the classic general theory of relativity without additional hypotheses. The repulsive force originates from a metric with the varying gravitational mass of a system. The repulsive force occurs at some distances from the quasi-spherical system which depend on time lapsed from the beginning of the change of the mass. The repulsive force quickly decreases with radius but does not disappear. We hope that our theoretical prediction about decreasing acceleration of the Universe can be verified by observations. It is logical to suppose that the found mechanism of the repulsive force may be applied to a model of the expanding universe. This may imply that big bang and accelerated expansion of the Universe is not related to current processes in the Universe but to a relic repulsive gravitational force or to a configuration of space–time that originates in the previous cycle of the Universe when at the last stage of a collapse the intensive generation of gravitational waves resulted in sharp decrease of the gravitational mass of the Universe (and may be in avoiding a singularity). This process generated a powerful repulsive force that transformed big crunch into big bang. At the early stage of big bang the repulsive acceleration was extremely high (see the dropping branches of the curves 1 and 2 in Fig. 2). Because the repulsive acceleration decreases with time, the current Universe expands with lower acceleration (see the gently sloping parts of curve 3 in Fig. 2). In a more realistic model, the parameter α may also depend on time. The proposed metric with the varying gravitational mass of a system may be used for the development of a cosmological model that explains the current expansion of the Universe without assumptions of new fields and particles. Such a cosmological model may allow an explanation of the anisotropy of movement of galaxies discovered by Kashlinsky et al. (2008). The authors thank Alexander Kashlinsky, Sergei Kopeikin, Michail Ivanov, Igor Tkachev and a reviewer for helpful discussions and comments."

I note this statement. "This may imply that big bang and accelerated expansion of the Universe is not related to current processes in the Universe but to a relic repulsive gravitational force or to a configuration of space–time that originates in the previous cycle of the Universe when at the last stage of a collapse the intensive generation of gravitational waves resulted in sharp decrease of the gravitational mass of the Universe (and may be in avoiding a singularity)."

So, do we observe the BB physical law used today still operating in the universe? Some reports suggest *not related to current processes in the Universe*

"Now, during the inflation phase, space expanded at a constant energy density, therefore energy appears to be magically created, potentially violating energy conservation. & مثل

I see comments like this from time to time too suggesting the 1st Law is tossed out in cosmology.


شاهد الفيديو: التضخم عندما يتحول إلى مأساة. أسوأ حالات التضخم في التاريخ الحديث (شهر اكتوبر 2021).