ส สารมืดและพลังงานมืด จะเป็นสิ่งเดียวกันหรือไม่ปริศนามีคำตอบ

ปริศนา สสารมืดและพลังงานมืด เมื่อพูดถึงจักรวาลสิ่งที่คุณเห็นได้ง่าย ไม่ได้สะท้อนทุกสิ่งเสมอไป นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลสำคัญที่ทฤษฎีและการสังเกต การวัดต้องควบคู่กันไป การสังเกตสามารถบอกเราถึงเงื่อนไขที่ความสามารถในการวัดที่ดีที่สุด คือและทฤษฎี ช่วยให้เราสามารถเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่คาดหวังกับเหตุการณ์จริงได้ เมื่อมันตรงกันก็มักจะบ่งบอกว่า เรามีความเข้าใจดีในสิ่งที่เกิดขึ้นจริง อย่างไรก็ตาม หากไม่สามารถทำได้แสดงว่ามีหนึ่งในสองสิ่งที่กำลังเกิดขึ้น กฎทางทฤษฎีที่เรานำมาใช้ไม่ได้ใช้กับสถานการณ์นี้ หรือมีปัจจัยอื่นๆ ที่ทำให้การสังเกตของเราไม่สามารถเปิดเผยได้โดยตรง

สิ่งที่ไม่ตรงกันมากที่สุดในจักรวาล สิ่งที่เราสังเกตเห็นไม่ตรงกับสิ่งที่เราคาดหวัง จากสิ่งที่เราเห็นเพียงอย่างเดียวชี้ไปที่ส่วนประกอบอื่นๆ อีก2ส่วน ได้แก่ สสารมืดและพลังงานมืด แต่มันเป็นสองด้านของเหรียญเดียวกันได้หรือไม่ โดยปกติเราจะไม่รวมสสารมืด และพลังงานมืดเข้าด้วยกัน แต่สิ่งนี้ไม่ได้อยู่นอกเหนือขอบเขตของความเป็นไปได้ทั้งหมด ต่อไปนี้คือคำตอบสำหรับคำถามนี้

มี”ปริศนา”มากมายในจักรวาลที่ควรค่าแก่การคิด แต่ในระดับจักรวาลที่ใหญ่ที่สุดปริศนา แต่ละตัวล้วนเป็นปัญหาเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง ปัญหาคือเราคิดว่าเรารู้ว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเราคืออะไร เพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ผ่านการทดสอบครั้งแล้วครั้งเล่าเท่านั้น ไม่ว่าเราจะโยนปรากฏการณ์อะไรออกไป ผลลัพธ์ที่ทำนายโดยทฤษฎีการตอบโต้ทางปัญญานี้ จะตรงกับผลลัพธ์ที่เราสังเกตได้อย่างสมบูรณ์

จำนวนที่แม่นยำของแสงโค้งมวลที่เราเห็นนั้นทำนายได้ โดยทฤษฎีของไอน์สไตน์ ตั้งแต่แสงดาวโค้งของดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะไปจนถึงดาราจักรขนาดใหญ่ ควาซาร์และกระจุกกาแล็กซีที่มีแสงพื้นหลัง เลนส์ความโน้มถ่วงคลื่นความโน้มถ่วงที่เราเห็นมีความถี่ และแอมพลิจูดที่แม่นยำ ซึ่งทำนายโดยทฤษฎีของไอน์สไตน์ ซึ่งสามารถรวมหลุมดำ และกระตุ้นดาวนิวตรอนได้

เรื่องราวความสำเร็จของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นั้นยาวนานมากตั้งแต่การเปลี่ยนความโน้มถ่วงเป็นสีแดง ไปจนถึงเอฟเฟกต์เลนส์ Thirring ไปจนถึงการลดลงของหลุมดำในวงโคจรของระบบคู่ ไปจนถึงการขยายเวลาความโน้มถ่วงและอื่นๆ จากการทดลองบนโลก ไปจนถึงการสังเกตการณ์ในระบบสุริยะ ไปจนถึงการมาถึงของสัญญาณที่อยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสง เราได้ทำการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทุกครั้ง ซึ่งทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่า อยู่ในทุกสถานการณ์ที่ทราบนั้นถูกต้อง

เมื่อเราใช้ทฤษฎีแรงโน้มถ่วง และนำไปใช้กับทั้งจักรวาลเราจะได้ชุดสมการที่เปิดเผยความสัมพันธ์ที่สำคัญมาก พวกเขาบอกเราว่า ถ้าคุณรู้ว่าจักรวาลสร้างมาจากอะไรทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป สามารถทำนายพฤติกรรม และวิวัฒนาการของจักรวาลให้คุณได้ คุณสามารถทำให้จักรวาลของคุณ เป็นจริงได้อย่างแท้จริง ด้วยสิ่งที่คุณใฝ่ฝันซึ่งรวมถึงสสารปกติการแผ่รังสี และนิวตริโนส่วนประกอบเหล่านี้สร้างขึ้น จากอนุภาคในแบบจำลองมาตรฐานรวมถึงหลุมดำคลื่นความโน้มถ่วงและแม้กระทั่งมันก็เป็นสสารสมมุติ เช่นความมืด สสารและพลังงานมืด

ส่วนประกอบที่แตกต่างกันเหล่านี้ ส่งผลต่อเอกภพในรูปแบบต่างๆ ซึ่งเข้าใจง่าย สิ่งที่คุณต้องทำคือจินตนาการว่าเอกภพเป็นเอกภาพก่อนหน้านี้ ร้อนขึ้นหนาแน่นขึ้นและรวมเป็นหนึ่งเดียวกันมากขึ้น และนึกภาพว่ามันจะวิวัฒนาการไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป เมื่อเวลาผ่านไปจักรวาลจะขยายตัว แต่เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นพลังงานชนิดต่างๆ จะทำงานแตกต่างกันไป

ตัวอย่างเช่น เมื่อเอกภพขยายตัวสสารปกติจะบางลง จำนวนอนุภาคของสสารยังคงเท่าเดิม แต่ปริมาตรที่มันครอบครองเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นจึงลดลง อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ก็น่าสนใจเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าพื้นที่เชิงพื้นที่ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าค่าเฉลี่ยเล็กน้อยจะดึงดูดสสาร โดยรอบได้มากกว่าพื้นที่อื่นๆ ในขณะที่พื้นที่ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าค่าเฉลี่ย เล็กน้อยมักจะปล่อยให้ธุรกิจของพวกเขาไปยังพื้นที่โดยรอบ เมื่อเวลาผ่านไปเอกภพไม่เพียง แต่จะกระจัดกระจายมากขึ้นเรื่อย ๆ แต่เมื่อเวลาผ่านไปมันจะเริ่มสร้างโครงสร้างที่หนาแน่นบนเกล็ดเล็กๆ ก่อนจากนั้นจะเติบโตขึ้นในเกล็ดที่ใหญ่ขึ้น

ในทางกลับกัน เมื่อเอกภพขยายตัวไม่เพียง แต่รังสีจะเจือจางมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังสูญเสียพลังงานด้วย เนื่องจากจำนวนโฟตอน เช่นจำนวนโปรตอนนิวตรอน หรืออิเล็กตรอน ได้รับการแก้ไขเช่นกัน เมื่อปริมาตรเพิ่มขึ้นความหนาแน่นของจำนวนจะลดลง อย่างไรก็ตาม เมื่อเอกภพขยายตัวพลังงานของโฟตอน แต่ละตัวกำหนดโดยความยาวคลื่น ก็จะลดลงเช่นกัน เมื่อระยะห่างระหว่างจุดสองจุดใดๆ ขยายออกไปความยาวคลื่นของโฟตอนที่ผ่านจักรวาล ก็จะเพิ่มขึ้นด้วยทำให้สูญเสียพลังงานไป

เมื่อเราสังเกตกาแลคซีกลุ่มกาแลคซี และกระจุกดาวในจักรวาลหรือแม้แต่เว็บจักรวาลขนาดใหญ่ที่ก่อตัวขึ้นเป็นเวลาหลายพันล้านปีเราสามารถตรวจสอบได้ดังนี้ คุณสมบัติภายในของพวกมันเช่น ความเร็วที่ดวงดาวก๊าซและส่วนประกอบอื่นๆ เปลี่ยนไปตามระยะทางจากศูนย์กลาง คุณสมบัติการรวมกลุ่มของพวกมันเช่น คุณอาจพบดาราจักรอื่นในระยะทางหนึ่งจากกาแล็กซีใดๆ อ้างอิงจากผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่ทำให้เกิดเช่น เลนส์ความโน้มถ่วงว่ามันใหญ่แค่ไหน วัสดุปกติที่ประกอบเป็นวัตถุเหล่านี้อยู่ที่ไหนและเท่าใด รวมถึงก๊าซฝุ่นดาวพลาสม่า

เมื่อเราทำเช่นนี้เราพบว่า สสารที่เราสังเกตเห็นไม่ว่าจะเป็นสสารปกติการแผ่รังสี และอนุภาคแบบจำลองมาตรฐานอื่นๆ ทั้งหมดที่ควรมีอยู่ในจักรวาลนั้น ไม่เพียงพอที่จะอธิบายเรื่องที่เราสังเกตได้ ตั้งแต่ความเร็วในการหมุนของกาแล็กซี แต่ละแห่งไป จนถึงการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีแต่ละแห่งภายในกระจุกกาแลคซี ไปจนถึงกระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ในจักรวาล ไปจนถึงความหนาแน่นของมวลโดยรวมของจักรวาล โดยทั่วไปมีมวลมากเกินไปประมาณ 600 ปัจจัยสามารถอธิบายได้ด้วยสารปกติเท่านั้น

ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องจริง เนื่องจากตัวอย่างที่พบเห็นได้ทั่วไปของเราเกิดขึ้นในวัตถุจำนวนนับไม่ถ้วน และมีวัตถุเพียงไม่กี่ชิ้นที่ไม่แสดงความไม่ตรงกันระหว่างสสารปกติ และแรงโน้มถ่วงในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามเราโชคดีเล็กน้อยเพราะมีส่วนผสมเพียงอย่างเดียว และถ้าเราเพิ่มเข้าไปในจักรวาล เราสามารถนำสิ่งเหล่านี้กลับมาสู่ความสอดคล้องกันได้ นั่นคือสสารมืด

อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานสำคัญอีกชิ้นหนึ่งที่เรายังไม่ได้กล่าวถึงนั่นคือ พื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล หากคุณเริ่มจำลองจักรวาลในช่วงเวลาแรกสุดของบิ๊กแบงที่ร้อนแรง และเพิ่มส่วนผสมที่เราคาดว่าจะมีอยู่ที่นั่น คุณจะพบว่าเมื่อเอกภพขยายตัว และเย็นลงพอที่จะรวมตัวกันเป็นอะตอมที่เป็นกลาง ในการเรืองแสงที่เหลืออยู่จะมีรูปแบบความผันผวนของอุณหภูมิที่แปรผันตามอุณหภูมิ อ่างน้ำร้อนแบบเรืองแสงซึ่งปัจจุบัน เปลี่ยนเป็นความยาวคลื่นไมโครเวฟ

การแผ่รังสีถูกค้นพบครั้งแรกในกลางทศวรรษที่ 1960 แต่การวัดข้อบกพร่องในฉากหลังที่เกือบจะเหมือนกันเป็นงานที่ยาก เนื่องจากพื้นที่ที่ร้อนที่สุดของท้องฟ้า มีความร้อนกว่าบริเวณที่เย็นที่สุดเพียง 0.01% จนกระทั่งในปี 1990 เราได้เริ่มใช้ดาวเทียม COBE เพื่อวัดข้อบกพร่องของจักรวาล ดั้งเดิมเหล่านี้จากนั้นจึงวัดอีกครั้งโดย Wilkinson Microwave Anisotropy Probe WMAP และ Planck Telescope Planck วันนี้เราได้วัดอุณหภูมิของท้องฟ้าไมโครเวฟ ทั้งหมดในแถบความยาวคลื่นที่แตกต่างกันเก้าแถบ โดยแม่นยำใกล้เคียงกับไมโครเคลวิน แม้จะมีขนาดเล็กถึง 0.05 องศาเซลเซียส ข้อมูลที่เรามีสามารถอธิบายได้ว่า เป็นการกลั่นกรองเท่านั้น

 

บทความอื่นที่น่าสนใจ  โซนี่ สามารถปีนขึ้นราคา 17,000 บาทเป็นเพียงฟังก์ชั่นเดียว