Editor ‘ s Note (10/9/19): Cosmologist James Peebles vunnet en 2019 nobelprisen i Fysikk for sine bidrag til teorier om hvordan universet vårt startet og utviklet seg. Han beskriver de nyeste ideer i kosmologi i denne artikkelen han skrev for Scientific American i 2001.
Dette er en spennende tid for cosmologists: funnene er å helle i, ideer er bobler opp, og forskning for å teste disse ideene er fylt unna. Men det er også en forvirrende tid., Alle ideer under diskusjonen kan umulig være rett; de er ikke selv er i overensstemmelse med en annen. Hvordan skal man dømme fremgang? Her er hvordan jeg gå om det.
For alle de snakker om veltet teorier, cosmologists har etablert grunnlaget for vårt felt. I løpet av de siste 70 år har vi samlet rikelig med bevis for at universet vårt er å utvide og kjøling. Første, lys fra fjerne galakser er forskjøvet mot den røde, som det burde være hvis plass er å utvide og galakser er trukket vekk fra hverandre., For det andre, et hav av termisk stråling fyller plass, som det skal hvis plass pleide å være tettere og varmere. Tredje, universet inneholder store mengder av deuterium og helium, som det skal hvis temperaturer gang ble mye høyere. Fjerde, galakser milliarder av år siden, ser betraktelig yngre, som de skal hvis de er nærmere til den tiden da ingen galakser eksisterte. Til slutt, krumning av romtid synes å være knyttet til det materielle innholdet i universet, som det burde være hvis universet utvider i henhold til forslag til Einsteins tyngdekraften teori, den generelle relativitetsteorien.,
At universet ekspanderer og kjøling er essensen av the big bang theory. Du vil merke at jeg har sagt noe om en «eksplosjon»—big bang-teorien beskriver hvordan universet vårt er under utvikling, ikke hvordan det begynte.
jeg sammenligner prosessen med å etablere en slik overbevisende resultater, i kosmologi eller enhver annen vitenskap, til montering av et rammeverk. Vi søker å forsterke hver eneste bevis ved å legge til korset oppkvikkende fra ulike målinger., Vårt rammeverk for utvidelsen av universet er avstivet tett nok til å være solid. Big bang-teorien er ikke lenger alvorlig spørsmål, og det passer sammen for godt. Selv de mest radikale alternativ—den nyeste utgaven av steady state-teorien—bestrider ikke at universet ekspanderer og kjøling. Du fortsatt høre forskjeller i oppfatning i kosmologi, for å være sikker, men de angår tillegg til den faste delen.
For eksempel, vi vet ikke hva universet var å gjøre før det var voksende., En ledende teori, inflasjon, er et attraktivt tillegg til rammen, men det mangler cross oppkvikkende. Det er nettopp hva cosmologists er nå søker. Hvis målingene pågår enig med den unike signaturer for inflasjon, så vi vil regne dem som en overbevisende argumentet for denne teorien. Men før den tid, ville jeg ikke avgjøre alle spill på om inflasjon som egentlig skjedde. Jeg er ikke kritisere teorien, jeg bare mener at dette er modig, banebrytende arbeid fortsatt å bli testet.,
Mer solid er bevis på at mesteparten av massen i universet består av mørk materie klumpet seg rundt de ytre delene av galakser. Vi har også en rimelig tilfelle for Einsteins beryktede kosmologiske konstant eller noe lignende; det ville være agent for akselerasjonen at universet nå ser ut til å være under. For et tiår siden cosmologists generelt velkommen mørk materie som en elegant måte å forklare bevegelsene til stjerner og gass i galakser. De fleste forskere har imidlertid hatt en reell avsmak for den kosmologiske konstant., Nå er de fleste aksepterer det, eller dets allierte konsept, kvintessens. Partikkel fysikere har kommet til å ta imot den utfordringen som den kosmologiske konstant utgjør for kvante-teori. Dette skifte i oppfatning er ikke en refleksjon av noen iboende svakhet, men det viser motivet i en sunn tilstand av kaos rundt en langsomt voksende fast rammeverk. Vi er studenter som av natur, og vi justerer våre begreper som leksjoner fortsette.,
leksjonene, i dette tilfellet, inkluderer tegn på at kosmiske ekspansjonen er akselererende: lysstyrken supernovae nær og fjern; alder på eldste stjernene, bøying av lys rundt fjerne massene, og svingninger i temperaturen av termisk stråling over himmelen. Bevisene er imponerende, men jeg er fortsatt urolig om detaljer i saken for den kosmologiske konstant, inkludert mulige motsetninger med utviklingen av galakser og deres romlige fordeling. Teorien om den akselererende universet er et arbeid som pågår., Jeg beundre arkitekturen, men jeg ville ikke ønsker å flytte i ennå.
Hvordan kan en dommer rapporter i media om fremdriften av kosmologi? Jeg føler meg urolig om artikler basert på et intervju med bare en person. Forskning er et komplekst og rotete virksomhet. Selv de mest erfarne forskeren synes det er vanskelig å holde alt i perspektiv. Hvordan vet jeg at denne personen har klart det bra? En hel fellesskap av forskere kan dra av gårde i feil retning, også, men det skjer mindre ofte., Det er derfor jeg føler meg bedre når jeg kan se at journalisten har konsultert et tverrsnitt av samfunnet, og har funnet enighet om at et visst resultat er verdt å vurdere. Resultatet blir mer interessant når andre reprodusere det. Det begynner å bli overbevisende når uavhengige linjer av bevis peker mot samme konklusjon. Til mitt sinn, de beste media rapporter om vitenskap beskrive ikke bare de nyeste funn og ideer, men også viktig, om noen ganger kjedelig, prosessen med testing og installasjon av korset oppkvikkende.,
Over tid, inflasjon, kvintessens og andre konsepter som nå er under debatt enten vil være godt integrert i det sentrale rammeverket eller vil bli forlatt og erstattet av noe bedre. I en forstand, er vi arbeide oss ut av en jobb. Men universet er et komplisert sted, for å si det mildt, og det er dumt å tro at vi vil kjøre ut av produktivt linjer av forskning når som helst snart. Forvirring er et tegn på at vi gjør noe riktig: det er fruktbar uro i en byggeplass.
Leave a Reply