காஸ்மிக் பணவீக்கத்தின் பிரச்சனை மற்றும் அதை எவ்வாறு தீர்ப்பது

பின்வருவது எங்களுடைய ஒரு பகுதி விண்வெளி நேரத்தில் இழந்தது செய்திமடல். ஒவ்வொரு மாதமும், பிரபஞ்சம் முழுவதிலும் இருந்து கவர்ச்சிகரமான யோசனைகளில் மூழ்கிவிடுகிறோம். நீங்கள் பதிவு செய்யலாம் விண்வெளி நேரத்தில் இழந்தது இங்கே.

காஸ்மிக் பணவீக்கம் ஒரு பிரச்சனை. பிரபஞ்சத்தின் ஒரு வினாடியின் முதல் சிறிய பகுதியின் போது, பிரபஞ்சம் சுமார் 10 மடங்கு விரிவடைந்ததாக பொதுவாக நம்பப்படுகிறது.³⁰. பின்னர், அது தொடங்கியவுடன், இந்த அதிவேக வளர்ச்சி நிறுத்தப்பட்டது. இந்த யோசனை முதலில் முன்மொழியப்பட்டது, ஏனென்றால் பெரிய அளவிலான பிரபஞ்ச கட்டமைப்புகள், விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியை நாம் பார்க்கும்போது, எல்லா இடங்களிலும் ஒரு பெரிய வெடிப்பில் தொடங்கியது என்ற முடிவுக்கு வருவீர்கள். பணவீக்கம் ஒரே நேரத்தில் பிக் பேங் அண்டவியல் மூலம் பல சிக்கல்களைத் தீர்த்தது, ஆனால் சில பகுதிகளில் இது சற்றே சர்ச்சைக்குரியதாகவே உள்ளது. மிகப் பெரியவற்றை ஆளும் சட்டங்களை மிகச் சிறியவற்றை நிர்வகிக்கும்-ஒருவேளை நவீன அண்டவியலில் மிகப் பெரிய பிரச்சினையாக—ஒருங்கிணைக்க உழைக்கும் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு இது மிகப்பெரிய முட்டுக்கட்டை.

முதலில், நல்ல செய்தி. பிரபஞ்சம் எவ்வாறு மிகச் சிறியதிலிருந்து மிகப் பெரியதாக மாறியது என்பதை விளக்குவதற்கு கூடுதலாக, பணவீக்கம் நான் கட்டமைப்பின் சிக்கல் என்று அழைப்பதை விளக்குகிறது – அதாவது, ஒரு கிரகத்தை விட பெரிய ஒன்று எவ்வாறு உருவானது. பணவீக்கத்திற்கு முன், குவாண்டம் விளைவுகளால் மிகச்சிறிய மாறுபாடுகளுடன், பிரபஞ்சம் பெரும்பாலும் ஒரே மாதிரியாக இருந்திருக்கும். பணவீக்கம் அந்த மாறுபாடுகளைத் தூக்கி எறிந்து புதியவற்றை அறிமுகப்படுத்தியிருக்கும், இறுதியில் அவை புவியீர்ப்பு விசையால் ஒன்றாகக் குவிந்து, விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் நாம் இப்போது பிரபஞ்சத்தில் பார்க்கும் அனைத்தையும் உருவாக்கும் அளவுக்கு குறிப்பிடத்தக்கதாக மாற்றும். பணவீக்கம் இல்லாவிட்டால், விண்மீன் திரள்கள் மற்றும் சூப்பர் கிளஸ்டர்கள் போன்ற மகத்தான கட்டமைப்புகள் நம்மிடம் இருக்காது.

பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்தும் ஏன் தோராயமாக ஒரே மாதிரியாகத் தெரிகிறது என்பதை பணவீக்கம் விளக்குகிறது. இது தொடுவான பிரச்சனை என்று அழைக்கப்படுகிறது: இரண்டு எதிர் திசைகளில் நாம் முடிந்தவரை பார்த்தால், காட்சிகள் குறிப்பிடத்தக்க வகையில் ஒத்ததாக இருக்கும். ஆனால் காணக்கூடிய பிரபஞ்சத்தின் எதிர் முனைகளில் உள்ள விண்வெளியின் இரண்டு பகுதிகள் எந்த அர்த்தமுள்ள விதத்திலும் தொடர்புகொள்வதற்கு மிகவும் தொலைவில் உள்ளன, ஒளியின் மூலம் கூட, பணவீக்கம் இல்லாமல் அவை ஒரே மாதிரியாக இருக்க எந்த காரணமும் இல்லை. இருப்பினும், பெருவெடிப்பு மாதிரியுடன் பணவீக்கம் சேர்க்கப்படுவதால், விண்வெளியின் அனைத்துப் பகுதிகளும் ஒரு காலத்தில் தொடர்புகொள்வதற்கும், வெளிப்புறமாகச் செல்வதற்கு முன் சமநிலையை அடைவதற்கும் போதுமானதாக இருந்தன என்று நாம் கூறலாம். கட்டமைப்பின் பிரச்சனையும் அடிவானத்தின் பிரச்சனையும் ஒரே நாணயத்தின் இரு பக்கங்கள்; பணவீக்கம் ஏன் பிரபஞ்சம் தடிமனாக இருக்கிறது மற்றும் ஏன் மென்மையாக இருக்கிறது என்பதை விளக்குகிறது. பெருவெடிப்பு கருதுகோளில் பணவீக்கமும் நிரப்பப்படும் வேறு பல இடைவெளிகளும் உள்ளன. மிகவும் எளிமையாக, அண்டம் இன்று எப்படி இருக்கிறது என்பதை விளக்குவதில் அவர் அசாதாரணமாக சிறந்தவர்.

இருப்பினும், இது அதன் எதிர்ப்பாளர்களைக் கொண்டுள்ளது, காரணமின்றி அல்ல. முதலில், பணவீக்கம் ஏன் ஏற்படும் என்று எங்களுக்குத் தெரியாது. பணவீக்கத்தைத் தூண்டுவதற்கு, பிரபஞ்சம் அசாதாரணமான குறிப்பிட்ட ஆரம்ப நிலைகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், அண்டவியலாளர்கள் ஃபைன்-டியூனிங் பிரச்சனை என்று அழைக்கலாம்: பிரபஞ்சம் ஏன் அந்த ஆரம்ப நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது என்பதை எங்களால் விளக்க முடியாது, எனவே அது இயற்கையாகவே பொருந்தக்கூடிய கோட்பாட்டைக் கண்டுபிடிப்பதை விட, நமது கோட்பாடுகளுக்கு ஏற்றவாறு எண்களை மாற்றுவது போல் தோன்றுகிறது. பணவீக்கக் கோட்பாடுகள் ஃபைன்-ட்யூனிங்கின் சிக்கலைத் தூண்டுகிறதா என்பதில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் உடன்படவில்லை, ஆனால் ஃபைன்-ட்யூனிங் மோசமான அறிவியல் என்பதை கிட்டத்தட்ட அனைவரும் ஒப்புக்கொள்கிறார்கள். எந்தவொரு கோட்பாட்டிலும் அதன் ஸ்பெக்டர் அனைத்து வகையான இயற்பியலாளர்களையும் பதட்டப்படுத்த போதுமானது.

எனவே பணவீக்கத்தைத் தொடங்குவதற்கான ஒரு வழிமுறையைக் கண்டுபிடிப்பது கடினம், மேலும் இதே காரணங்களுக்காக பணவீக்கத்தைத் தொடங்கியவுடன் அதை முடிவுக்குக் கொண்டுவருவதும் ஒன்றுதான். நிச்சயமாக, பணவீக்கத்தின் பல்வேறு மாதிரிகள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் அதன் நன்மை தீமைகள் பத்திகளில் ஆதாரங்களுடன் உள்ளன. அண்டவியலில் உள்ள மற்ற மர்மங்களையும் அதனுடன் சேர்த்துப் பரிசீலிக்கத் தொடங்கும் போது விஷயங்கள் மிகவும் சிக்கலானவை.

இவற்றில் மிகப் பெரியது பொதுச் சார்பியல், இது மிகப் பெரிய (புவியீர்ப்பு விசையின் மத்தியஸ்தம்) மற்றும் குவாண்டம் இயக்கவியலின் இயற்பியல் ஆகும், இது மிகச் சிறிய இயற்பியலாகும். இரண்டும் நடுவில் எங்காவது சந்தித்து ஒருங்கிணைக்க வேண்டும், அவற்றை குவாண்டம் ஈர்ப்பு கோட்பாட்டுடன் இணைக்க அனுமதிக்கிறது, ஆனால் அவை இல்லை.

பணவீக்க சகாப்தம் மற்றும் அதற்கு முந்தைய காலத்தின் சிறிய தருணங்கள், மிகச் சிறிய மற்றும் மிகப் பெரியவை இணைக்கப்பட்ட இடமாகும், அங்கு எல்லாமே மிகவும் அடர்த்தியானது, பொதுவாக பலவீனமான ஈர்ப்பு விசை அசாதாரணமாக வலுவடைகிறது, மேலும் எல்லாமே குவாண்டம் விளைவுகள் நிறைந்ததாக இருக்கும். குவாண்டம் ஈர்ப்பு விசையைப் பொறுத்தவரை, இது பணவீக்க சகாப்தத்தை வீட்டிற்கு அழைக்க சரியான இடமாக மாற்றுகிறது.

குவாண்டம் ஈர்ப்பு விசையின் வெற்றிகரமான மாதிரியானது தற்போதைய பிரபஞ்சத்தில் சார்பியல் மற்றும் குவாண்டம் இயக்கவியலின் விளைவுகளை மட்டும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும், ஆனால் பணவீக்கம் எப்படி, ஏன் தொடங்குகிறது மற்றும் முடிவடையும். பிரச்சனையைப் பற்றி நீங்கள் எவ்வளவு அதிகமாக நினைக்கிறீர்களோ, அவ்வளவு முட்கள் நிறைந்ததாக மாறும்.

பணவீக்கத்தைத் தீர்ப்பது

ஒரு சாத்தியமான தீர்வு லூப் குவாண்டம் ஈர்ப்பு விசையிலிருந்து வருகிறது, இது பிரபஞ்சத்தின் தொடக்கமும் முடிவும் தோராயமாக சமச்சீராக இருக்கும் என்று கருதுகிறது – இது ஒரு பெரிய துள்ளல்-பின்னணி காட்சியாகும், அங்கு பிரபஞ்சம் வீங்கி, பின்னர் மீண்டும் எழும்பும். இன்னொன்று எல்லையற்ற பணவீக்கத்தின் வடிவத்தில் வருகிறது: பிரபஞ்சம் என்றென்றும் அதிவேகமாக உயர்த்தப்படும் சில பகுதிகள் இருந்தால், பணவீக்கத்தை எப்படி முடிவுக்குக் கொண்டுவருவது என்று நீங்கள் கவலைப்பட வேண்டியதில்லை. ஆனால், பல்வேறு வீக்க மண்டலங்கள் அவற்றின் சொந்தப் பிரபஞ்சங்களாக மாறி, எங்களால் அவற்றை அணுகவே முடியாத அளவுக்கு வெகு தொலைவில் உள்ள ஒரு எல்லையற்ற ஃபிராக்டல் மல்டிவர்ஸை உருவாக்குவதைப் பற்றி நீங்கள் கவலைப்பட வேண்டும். பல இயற்பியலாளர்களுக்கு ஒரு முடிவிலா மல்டிவர்ஸ் கடினமாக விற்கப்படுகிறது, ஏனெனில் இதுபோன்ற ஒரு யதார்த்தத்தில், நடக்கக்கூடிய அனைத்தும் எங்காவது நடக்கும், எனவே எல்லையற்ற மல்டிவர்ஸில் செய்யப்படும் தொலைதூர நம்பத்தகுந்த கணிப்புகள் திறம்பட சோதிக்க முடியாததாக இருக்கும்.

எளிமையான காட்சிகள் விலக்கப்பட்டதால், பெருகிய முறையில் சிக்கலானவை வெளிப்பட்டன. கலப்பின பணவீக்கம் உள்ளது, இது குறைந்தபட்சம் இரண்டு புதிய துறைகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது (புல் வயல்கள் அல்லது ஆய்வுத் துறைகள் போன்றவை அல்ல, ஆனால் மின்காந்த புலங்கள் போன்றவை) இது பணவீக்கத்தைத் தொடங்க, மெதுவாக மற்றும் முடிவுக்கு கொண்டுவருவதற்குத் தேவையான ஆற்றலைக் கொண்டு செல்கிறது. பிரேன் பணவீக்கம் உள்ளது, இது சரம் கோட்பாட்டிலிருந்து வருகிறது மற்றும் சுருக்கமாக விளக்க முடியாத அளவுக்கு சிக்கலானது, ஆனால் அடிப்படையில் இது நமது பிரபஞ்சம் வெவ்வேறு பரிமாணங்களுக்கிடையில் ஒரு சவ்வில் இருப்பதை முன்மொழிகிறது, இது பணவீக்கத்தில் ஏதேனும் குழப்பமான சிக்கல்களை விளக்கக்கூடும்.

இருபடி புவியீர்ப்பு எனப்படும் ஒரு யோசனையும் உள்ளது, இது புவியீர்ப்பு மாதிரியை மாற்றியமைப்பதை உள்ளடக்கியது, இதனால் அது இன்னும் அசாதாரணமான அதிக ஆற்றல் அடர்த்தியில் செயல்படுகிறது, அங்கு பொதுவான சார்பியல் உடைந்து போகும். அந்த சமன்பாடுகளுடன் குவாண்டம் திருத்தங்களைச் சேர்க்கும்போது, பணவீக்கம் வெளிப்படுகிறது, மேலும் பிரபஞ்சம் வளரும்போது சார்பியல் தன்மைக்கு நாம் கூறும் நடத்தை தானாகவே வெளிப்படுகிறது. சுருக்கமாக, இது குவாண்டம் இயக்கவியலின் விதிகளை சந்திக்கிறது மற்றும் பொது சார்பியல் கொள்கைகளுக்கு பொருந்துகிறது – இயற்பியலின் இரண்டு மிகவும் நன்கு சோதிக்கப்பட்ட தூண்கள். இது ஒரு சிறந்த தொடக்கம்.

குவாட்ரேடிக் குவாண்டம் ஈர்ப்பு விசை பணவீக்க சிக்கலை தீர்க்கும்

betibup33/Shutterstock

இருபடி குவாண்டம் ஈர்ப்பு விசையின் முக்கிய பிரச்சனை என்னவென்றால், பாரிய “பேய் துகள்களை” நாம் பார்க்க வேண்டும் என்று அது அறிவுறுத்துகிறது, ஆனால் இதுவரை நாம் சோதனைகளில் எதையும் கண்டுபிடிக்கவில்லை. இருப்பினும், இந்த விசித்திரமான யோசனைக்கு ஒரு புதிய அணுகுமுறையை முன்மொழியும் சமீபத்திய கட்டுரை இதற்கு ஒரு காரணத்தை பரிந்துரைக்கிறது. பணவீக்கத்தின் போது பிரபஞ்சம் அதிவேகமாக வளர்ந்ததால், புவியீர்ப்பு வலுவடைந்தது, இது ஆராய்ச்சியாளர்கள் “பேய் அலைதல்” என்று அழைக்கப்படுவதற்கு வழிவகுத்தது என்று கண்டுபிடிப்புகள் குறிப்பிடுகின்றன.

பணவீக்கம் விளக்கப்பட்டது மற்றும் பேய்கள் அழிக்கப்பட்டன, இது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய யோசனை. இருபடி குவாண்டம் ஈர்ப்பு விசையின் மற்ற நன்மை என்னவென்றால், ஆரம்பகால பிரபஞ்சத்தில் உருவாக்கப்பட்ட விண்வெளி நேரத்தில் சிற்றலைகளின் பக்கவாட்டு வரிசையுடன் வர வேண்டும், மேலும் அந்த ஈர்ப்பு அலைகள் எவ்வளவு பலவீனமாக இருந்தாலும், அடுத்த தலைமுறை கண்டுபிடிப்பாளர்கள் அவற்றைக் கண்டறிய முடியும்.

தனிப்பட்ட முறையில், பணவீக்கம் வரவிருக்கும் பல தசாப்தங்களுக்கு சற்றே சர்ச்சைக்குரியதாக இருக்கும் என்று நான் சந்தேகிக்கிறேன். இது எப்படி நடந்தது என்பதை நாம் காட்ட வேண்டிய அளவீடுகள் கிட்டத்தட்ட நம்பமுடியாத துல்லியமானவை – மிகவும் பலவீனமான ஈர்ப்பு அலைகளுக்கு கூடுதலாக, அண்ட நுண்ணலை பின்னணி (CMB) பற்றிய மிகத் துல்லியமான அளவீடுகளை நாம் செய்ய வேண்டும். அளவீடுகள் கிடைத்தவுடன் அவற்றை சரியாகப் புரிந்துகொண்டோமா என்பதை உறுதிசெய்வதில் சிரமம் உள்ளது. சிஎம்பியை நாம் இதற்கு முன் தவறாகப் படித்திருக்கிறோம் – அண்டப் பணவீக்கத்தால் உருவாக்கப்பட்ட ஈர்ப்பு அலைகளின் கையொப்பங்கள், ஒரு காலத்தில் நூற்றாண்டின் கண்டுபிடிப்பு என்று போற்றப்பட்டது, வெறுமனே விண்மீன் தூசியாக மாறியது. பிரபஞ்ச வரலாற்றில் கிட்டத்தட்ட எண்ணற்ற சிறிய தருணம், நமக்குத் தெரிந்த இயற்பியலை சிதைக்கும் சக்தியைக் கொண்டுள்ளது – ஆனால் நாம் வாழும் பிரபஞ்சத்தை விவரிக்க நம்மிடம் உள்ள இரண்டு சிறந்த கோட்பாடுகளை ஒன்றிணைக்கும் சக்தியும் இதற்கு உண்டு.

தலைப்புகள்: