Tá an réaltra mór seo a bhfuil cuma doiléir air chomh scaipthe go dtugann réalteolaithe réaltra “féach-tríd” air toisc go bhfeiceann siad réaltraí i bhfad i gcéin taobh thiar de. Níl réigiún lárnach suntasach, nó fiú airm bíseach agus diosca, gnéithe tipiciúla de réaltra bíseach ag an réad taibhseach, arna chatalógú mar NGC 1052-DF2. Ach ní cosúil le réaltra éilipseach é, ach an oiread, toisc go bhfuil a scaipeadh treoluais mícheart ar fad. Is corrbhaill iad fiú a mbraislí cruinne: tá siad dhá oiread níos mó ná gnáthghrúpaí stellar a fheictear i réaltraí eile. Tá na rudaí aisteach seo go léir le feiceáil i gcomparáid leis an ngné is aisteach den réaltra seo: Tá NGC 1052-DF2 an-chonspóideach mar gheall ar a easpa dealraitheach d’ábhar dorcha. D’fhéadfadh sé seo bhfreagra cosmaí ollmhór a réiteach. (NASA, ESA, AGUS P. VAN DOKKUM (OLLSCOIL YALE))

Is Míthuiscintí Déantúsaíochta iad na Fadhbanna Móra Cosmology

Tá ábhar dorcha, fuinneamh dorcha, boilsciú agus an Bang Mór fíor, agus teipeann ar na roghanna malartacha go hiontach.

Má choinníonn tú leis an nuacht eolaíochta is déanaí, is dócha go mbeidh cur amach agat ar líon mór conspóidí maidir le nádúr na Cruinne féin. D’fhéadfadh sé go mbeadh gá le hábhar dorcha, a cheaptar a bheith níos tábhachtaí ná gnáthábhar adamhach de réir cóimheas 5-go-1, agus modhnú ar ár ndlí domhantarraingthe a chur ina ionad. Tá fuinneamh dorcha, atá comhdhéanta de dhá thrian den Cruinne, freagrach as leathnú luathaithe an spáis, ach ní aontaítear fiú ar an ráta leathnaithe féin. Agus fuair boilsciú cosmaí le déanaí roinnt daoine chomh neamheolaíoch, mar a mhaíonn cuid dá detractors gur féidir leis rud ar bith a thuar, agus dá bhrí sin ní thuar sé rud ar bith.

Má chuireann tú iad go léir le chéile, mar a rinne an fealsamh Bjørn Ekeberg ina phíosa le déanaí do Scientific American, b’fhéidir go gceapfá go raibh an chosmeolaíocht i ngéarchéim. Ach más eolaí scanrúil tú, tá a mhalairt fíor. Seo an fáth.

Má fhéachann tú níos faide agus níos faide i gcéin, féachann tú níos faide agus níos faide isteach san am atá thart. An níos luaithe a théann tú, an níos teo agus níos dlúithe, chomh maith le níos lú éabhlóidithe, is cosúil go bhfuil an Cruinne. Féadann na comharthaí is luaithe insint dúinn, b’fhéidir, faoi na rudaí a tharla roimh chuimhneacháin an Big Bang te. (NASA / STSCI / A. FEILD (STSCI))

Níl sa eolaíocht ach bailiúchán fíricí, cé go mbraitheann sí go cinnte ar an tsraith iomlán sonraí agus faisnéise a bhailíomar faoin domhan nádúrtha. Is próiseas í an eolaíocht freisin, ina dtugtar aghaidh ar na teoiricí agus na creataí atá i réim leis an oiread tástálacha núíosacha agus is féidir, ag iarraidh na tuartha iarmhartacha ar na smaointe is rathúla atá againn a bhailíochtú nó a bhréagnú.

Seo an áit a luíonn teorainneacha na heolaíochta: ag imill bhailíocht ár bpríomhtheoiricí. Déanaimid tuar, téimid amach agus déanaimid tástáil orthu go turgnamhach agus go breathnóireachta, agus ansin déanaimid srian, athbhreithniú nó leathnú ar ár gcuid smaointe chun freastal ar cibé faisnéis nua a fuaireamar. Is é an aisling dheiridh atá ag go leor daoine ná an bealach a smaoinímid ar ár ndomhan a réabhlóidiú, agus rud níos rathúla agus níos doimhne a chur in ionad na dteoiricí atá againn faoi láthair.

I bhfad sular tháinig na sonraí ó BOOMERanG ar ais, léirigh tomhas speictrim an CMB, ó COBE, gur duine dubh foirfe é an glow a bhí fágtha ón mBang Mór. Míniú malartach amháin a d’fhéadfadh a bheith ann ná an solas réalta a léiríodh, mar a thuar an tsamhail gar-seasta-stáit, ach léirigh an difríocht i ndéine speictrim idir an méid a bhí tuartha agus a breathnaíodh nach bhféadfadh an rogha seo an rud a chonacthas a mhíniú. (E. SIEGEL / BEYOND THE GALAXY)

Ach ní tasc éasca é sin éachtaí ár bpríomhtheoiricí eolaíochta a atáirgeadh, i bhfad níos lú le dul níos faide ná na teorainneacha atá acu faoi láthair. Bhí sé an-deacair ag daoine a bhfuil smaointe acu atá contrártha le breathnuithe láidre ligean do na conclúidí is fearr leo a ligean. Téama athfhillteach é seo le linn stair na heolaíochta, agus áirítear ann:

  • Fred Hoyle ag diúltú glacadh leis an mBang Mór ar feadh beagnach 40 bliain tar éis an Cúlra MICREATHONNACH Cosmaí a fhionnadh,
  • Áitíonn Halton Arp nach réada i bhfad i gcéin iad quasars, in ainneoin go léiríonn blianta fada de shonraí nach ndéantar a n-athdhíriú a chainníochtú,
  • Áitíonn Hannes Alfven agus a leanúna níos déanaí nach bhfuil imtharraingt chun tosaigh sa Cruinne ar scálaí móra, agus go gcinneann plasmas struchtúr mórscála na Cruinne, fiú tar éis do bharúlacha gan áireamh an smaoineamh a bhréagnú.

Cé go bhféadfadh an eolaíocht féin a bheith neamhchlaonta, níl eolaithe. Is féidir linn creiche a dhéanamh de na claonta cognaíocha céanna is féidir le duine ar bith eile. Chomh luath agus a roghnaíonn muid na conclúidí is fearr linn, is minic a dhéanaimid amadán orainn féin tríd an gcleachtadh mealltach ar réasúnaíocht spreagtha.

Léaráid scéimeach de stair na Cruinne, ag cur béime ar atheagrú. Sular cruthaíodh réaltaí nó réaltraí, bhí an Cruinne lán d’adamh neodrach blocála solais. Cé nach n-athainmnítear an chuid is mó den Cruinne go dtí 550 milliún bliain ina dhiaidh sin, agus na chéad thonnta móra ag tarlú ag thart ar 250 milliún bliain, féadfaidh cúpla réalta ádh a bheith díreach 50-go-100 milliún bliain tar éis an Big Bang, agus leis an uirlisí cearta, d’fhéadfaimis na réaltraí is luaithe a nochtadh. (SG DJORGOVSKI ET AL., IONAD NA MEÁIN DIGITEACH CALTECH)

Is as seo a tháinig an aphorism cáiliúil “a chuireann an fhisic chun cinn sochraid amháin ag an am” ar dtús. Chuir Max Planck an nóisean seo amach ar dtús leis an ráiteas seo a leanas:

Ní éiríonn le fírinne eolaíoch nua a cuid daoine a chur ina luí agus a chur ina luí orthu an solas a fheiceáil, ach toisc go bhfaigheann a chéile comhraic bás sa deireadh, agus go bhfásann glúin nua suas a bhfuil cur amach aici uirthi.

Is í an fhadhb mhór nach dtuigfidh go leor neamh-eolaithe (agus fiú roinnt eolaithe) í seo: is féidir leat do chuid smaointe teoiriciúla a chur i mbaol i gcónaí chun iallach a chur orthu a bheith inmharthana, agus comhsheasmhach leis an méid a breathnaíodh. Sin an fáth gurb í an eochair, d’aon teoiric, tuar láidir a dhéanamh roimh an am: sula ndéantar an bhreathnóireacht chriticiúil nó an tomhas criticiúil. Ar an mbealach seo, is féidir leat a bheith cinnte go bhfuil tú ag tástáil do theoiric, seachas a bheith ag tincéireacht le paraiméadair tar éis na fírinne.

De réir hipitéis an tsolais tuirseach, titeann líon na bhfótón in aghaidh an tsoicind a fhaighimid ó gach réad i gcomhréir le cearnóg a fhad, agus méadaíonn líon na réad a fheicimid mar chearnóg an achair. Ba chóir go mbeadh rudaí redder, ach ba chóir go n-astaíonn siad líon leanúnach fótón in aghaidh an tsoicind mar fheidhm achair. I Cruinne atá ag leathnú, áfach, faigheann muid níos lú fótón in aghaidh an tsoicind de réir mar a théann an t-am ar aghaidh toisc go gcaithfidh siad achair níos mó a thaisteal de réir mar a leathnaíonn an Cruinne, agus laghdaítear an fuinneamh leis an bhfuascailt freisin. Fiú amháin má chuirtear san áireamh in éabhlóid an réaltra tá gile dromchla ag athrú atá níos laige ag achair mhóra, ar aon dul leis an méid a fheicimid. (WIKIMEDIA COMMONS USER STIGMATELLA AURANTIACA)

De réir mar a tharlaíonn sé, is é seo go díreach mar a fhoirceannadh muid leis an tsamhail chosmeolaíoch ceannródaíoch atá againn inniu, ar gach cuma, beagnach.

Thuar Alexander Friedmann go teoiriciúil coincheap na Cruinne atá ag leathnú i 1922, nuair a dhíorthaigh sé an chothromóid is tábhachtaí sa Cruinne. Dheimhnigh breathnuithe Vesto Slipher, Edwin Hubble agus Milton Humason é seo cúpla bliain ina dhiaidh sin, rud a d’fhág go raibh coincheap nua-aimseartha na Cruinne ag leathnú.

De réir na mbreathnuithe bunaidh a rinne Penzias agus Wilson, astaíonn an t-eitleán réaltrach roinnt foinsí radaíochta réaltfhisiceacha (lár), agus bhí cúlra aonfhoirmeach radaíochta beagnach foirfe os cionn agus faoi bhun an eitleáin sin. Tomhaiseadh teocht agus speictream na radaíochta seo anois, agus tá an comhaontú le tuartha an Big Bang urghnách. (FOIREANN EOLAÍOCHTA NASA / WMAP)

Tháinig go leor mínithe iomaíocha ar thionscnamh na Cruinne chun cinn ansin, agus ceithre bhunchloch follasacha ag an mBang Mór:

  1. an Cruinne atá ag leathnú,
  2. raidhse tuartha na n-eilimintí solais, a cruthaíodh le linn chéim the, dlúth, luath an Big Bang,
  3. glow fágtha de fhótóin díreach cúpla céim os cionn nialas iomlán,
  4. agus struchtúr mórscála a fhoirmiú, le struchtúir a chaithfidh teacht chun cinn de réir achair.

Tugadh faoi deara gach ceann de na ceithre cinn seo anois, agus tharla na trí cinn dheireanacha tar éis an Big Bang a mholadh ar dtús. Go háirithe, ba é an pointe tipeála an fionnadh a bhí fágtha ar fhótóin i lár na 1960idí. Toisc nach féidir le haon chreat eile cuntas a thabhairt ar na ceithre bhreathnóireacht seo, níl aon roghanna inmharthana ann anois seachas an Bang Mór.

Díríonn na luaineachtaí sa CMB, foirmiú agus comhghaolta idir struchtúr mórscála, agus breathnuithe nua-aimseartha ar lionsa imtharraingthe, i measc go leor eile, i dtreo an phictiúr chéanna: Cruinne luathaithe, ina bhfuil agus atá lán d’ábhar dorcha agus fuinneamh dorcha. Caithfear roghanna eile a thairgeann réamh-mheastacháin éagsúla inbhraite a mheas freisin, ach iad a chur i gcomparáid leis an tsraith iomlán fianaise breathnóireachta atá amuigh ansin. (CHRIS BLAKE AGUS SAM MOORFIELD)

Le Cruinne atá ag leathnú, ag fuarú a thosaigh ó stát te, dlúth, ábhar-agus-radaíochta-líonta, iad uile á rialú ag Gaolmhaireacht Ghinearálta Einstein, tá roinnt féidearthachtaí ann maidir leis an gcaoi a bhféadfadh an Cruinne a bheith neamhfhorbartha, ach ní teorainn é. uimhir. Tá caidrimh idir a bhfuil sa Cruinne agus an chaoi a bhforbraíonn a ráta leathnaithe, agus cuireann sé sin srian mór ar a bhfuil in ann.

Is é seo an t-aon ráiteas atá ceart go cinnte i bpíosa Ekeberg.

Chomh luath agus a ghlacann tú leis an mBang Mór agus le Cruinne arna rialú ag Gaolmhaireacht Ghinearálta, tá sraith ollmhór fianaise ann a thugann le fios go bhfuil ábhar dorcha agus fuinneamh dorcha ann. Ní sraith nua é seo ach an oiread, ach ceann atá ag dul suas ó na 1970idí. Thit príomh-iomaitheoir fuinneamh dorcha thart ar 15 bliana ó shin, agus níor fhág sé ach Cruinne le hábhar dorcha agus fuinneamh dorcha mar chosmeolaíocht inmharthana chun an tsraith iomlán fianaise a mhíniú.

Srianta ar fhuinneamh dorcha ó thrí fhoinse neamhspleácha: supernovae, an CMB agus BAO (ar gné iad i struchtúr mórscála na Cruinne.) Tabhair faoi deara go mbeadh fuinneamh dorcha ag teastáil uainn fiú gan supernovae, agus nach mbeadh ach 1 / 6ú de na is féidir an t-ábhar a fhaightear a bheith ina ghnáthábhar; caithfidh an chuid eile a bheith ina ábhar dorcha. (TIONSCADAL COSMOLOGY SUPERNOVA, AMANULLAH, ET AL., AP.J. (2010))

Sin an eochair nach ndéantar dearmad air chomh minic: caithfidh tú an tsraith iomlán fianaise a scrúdú chun rath nó teip do theoirice nó do chreata a mheas. Cinnte, is féidir leat breathnuithe aonair a fháil i gcónaí a mbíonn sé deacair ar do theoiric iad a mhíniú, ach ní chiallaíonn sin gur féidir leat rud éigin a chur in ionad a mhíníonn an bhreathnóireacht amháin sin go rathúil.

Caithfidh tú cuntas a thabhairt ar gach rud, móide an bhreathnóireacht nua, móide feiniméin nua nár breathnaíodh go fóill.

Seo í an fhadhb le gach rogha eile. Gach rogha eile seachas an Cruinne atá ag leathnú, an Big Bang, ábhar dorcha, fuinneamh dorcha, nó boilsciú, ní theipeann orthu go léir cuntas a thabhairt ar gach a breathnaíodh cheana, i bhfad níos lú an chuid eile de. Sin an fáth go measann gach eolaí oibre go praiticiúil nach bhfuil sna roghanna eile seo ach bosca gainimh, seachas dúshlán tromchúiseach don chomhthoil phríomhshrutha.

Taispeánann réaltra dwarf Carina, atá an-chosúil ó thaobh méide, dáileadh réalta, agus moirfeolaíochta le réaltra dwarf Draco, próifíl imtharraingthe an-difriúil ó Draco. Is féidir é seo a mhíniú go glan le hábhar dorcha más féidir é a théamh trí fhoirmiú réalta, ach ní trí dhomhantarraingt modhnaithe. (ESO / G. BONO & CTIO)

Go deimhin tá réaltraí amuigh ansin gan ábhar dorcha, ach tá sé tuartha ag teoiric. Déanta na fírinne, beagnach deich mbliana ó shin, thug contránaí feiceálach faoi deara an easpa réaltraí gan ábhar dorcha agus mhaígh sé gur fhalsaigh sé samhail an ábhair dhorcha. Nuair a thángthas ar na réaltraí sin gan ábhar dorcha, mhaígh an t-eolaí céanna láithreach go raibh siad ag teacht le domhantarraingt modhnaithe. Ach ní mhíníonn ach ábhar dorcha an tsraith iomlán fianaise maidir leis na Cruinne.

Tá neamhréiteach ann, go deimhin, idir dhá shraith ghrúpaí éagsúla atá ag iarraidh ráta leathnaithe na Cruinne a thomhas. Is é an difríocht ná 9%, agus d’fhéadfadh sé botún bunúsach a léiriú i dteicníc grúpa amháin. Níos spreagúla, d’fhéadfadh sé a bheith ina chomhartha go bhfuil fuinneamh dorcha nó gné éigin eile den Cruinne níos casta ná ár mbonn tuisceana naive. Ach tá fuinneamh dorcha fós riachtanach ar aon bhealach; déantar an t-aon “ghéarchéim” a mhonarú go hailtiúil.

Tá plota den ráta leathnaithe dealraitheach (y-ais) vs achar (x-ais) comhsheasmhach le Cruinne a leathnaigh níos gasta san am atá thart, ach a bhfuil réaltraí i bhfad i gcéin ag luasghéarú ina gcúlú eacnamaíochta inniu. Leagan nua-aimseartha é seo de shaothar bunaidh Hubble, a shíneann na mílte uair níos faide ná sin. Tabhair faoi deara nach líne dhíreach iad na pointí, rud a léiríonn athrú an ráta leathnaithe le himeacht ama. Is léiriú é an fhíric go leanann an Cruinne an cuar a dhéanann sí ar láithreacht, agus ceannas déanach an ama, ar fhuinneamh dorcha. (NED WRIGHT, BUNAITHE AR AN SONRAÍ IS DÉAN DE BHRÍ ET AL (2014))

Faoi dheireadh, tá boilsciú cosmaí ann, an chéim den Cruinne a tharla roimh an Big Bang te, ag bunú na ndálaí tosaigh inar rugadh ár Cruinne. Cé gur minic a bhíonn go leor daoine i ndán dó, ní raibh sé i gceist riamh go mbeadh boilsciú mar an freagra deiridh, ach mar chreat chun puzail a réiteach nach féidir leis an mBang Mór a mhíniú agus tuar nua a dhéanamh ag cur síos ar an Cruinne luath.

Tá ag éirí go hiontach leis ar na cuntais seo. Boilsciú:

  1. déanann sé gach tuar ar an mBang Mór te a atáirgeadh go rathúil,
  2. réitíonn sé na spéire, an flatness, agus na puzail monapóil a chuir an Big Bang neamh-bhoilscithe i mbaol,
  3. agus rinne sé thuar úrscéal a bhí difriúil ó shean-stíl Big Bang, agus tá ceithre cinn acu ar a laghad deimhnithe anois.
Síneann na luaineachtaí chandamach a tharlaíonn le linn boilscithe ar fud na Cruinne, agus nuair a thagann deireadh le boilsciú, bíonn siad ina luaineachtaí dlúis. Tarlaíonn sé seo, le himeacht ama, don struchtúr mórscála sa Cruinne inniu, chomh maith leis na luaineachtaí teochta a breathnaíodh sa CMB. Tá na tuartha nua seo riachtanach chun bailíocht meicníochta mionchoigeartaithe a thaispeáint. (E. SIEGEL, LE hÍOMHANNA A BHAINEANN LE ESA / PLANCK AGUS DÉANAMH TASC IDIRNÁISIÚNTA DOE / NASA / NSF MAIDIR LE TAIGHDE CMB)

Tá sé láidir a rá go bhfuil puzail spéisiúla ag an gcosmeolaíocht; a rá go bhfuil fadhbanna móra aige ní rud é a n-aontódh mórchuid na gcosmeolaithe leis. Pléann Ekeberg an Big Bang boilscithe le hábhar dorcha agus fuinneamh dorcha mar seo a leanas:

De ghnáth glactar leis an scéal cáiliúil seo mar fhíric eolaíoch féin-shoiléir, in ainneoin an easpa fianaise eimpíreach coibhneasta - agus in ainneoin go bhfuil barr seasta neamhréireachtaí ag teacht chun cinn le breathnuithe ar na cruinne i bhfad i gcéin.

A mhaíomh go bhfuil easpa fianaise eimpíreach ann as seo go hiomlán míthuiscint cad is eolaíocht ann nó conas a oibríonn eolaíocht, go ginearálta agus go sonrach sa réimse áirithe seo, áit a bhfuil na sonraí flúirseach agus ardcháilíochta. Is éard atá i gceist le “barr seasta neamhréireachtaí” a lua ná mí-léamh mealltach - agus is maith liom d’aon ghnó - an fhianaise, a úsáideann Ekeberg chun clár oibre frith-eolaíochta solipsistic, folamh go fealsúnach a bhrú chun cinn.

Taispeánann go leor réaltraí in aice láimhe, lena n-áirítear réaltraí uile an ghrúpa áitiúil (cnuasaithe den chuid is mó ar an taobh clé), gaol idir a mais agus a scaipeadh treoluas a léiríonn go bhfuil ábhar dorcha i láthair. Is é NGC 1052-DF2 an chéad réaltra is eol a dhealraíonn a bheith déanta de ghnáthábhar amháin. (DANIELI ET AL. (2019), ARXIV: 1901.03711)

Ba cheart dúinn a bheith ar an eolas i gcónaí faoi na teorainneacha agus na toimhdí is gné dhílis d’aon hipitéis eolaíoch a chuireamar amach. Tá raon bailíochta seanbhunaithe ag gach teoiric, agus raon ina ndéanaimid ár gcuid tuartha a leathnú thar na teorainneacha aitheanta. Níl teoiric ach chomh maith leis na tuartha infhíoraithe is féidir léi a dhéanamh; ní mór dúinn féachaint an bhfuil súil againn riamh dul in áit na tuisceana atá againn faoi láthair chun brú ar chríoch nua breathnóireachta nó turgnamhach.

Ach ní mór dúinn dearmad a dhéanamh ar na héachtaí atá ann cheana maidir le Gaolmhaireacht Ghinearálta, an Cruinne atá ag leathnú, an Bang Mór, ábhar dorcha, fuinneamh dorcha nó boilsciú. Cuimsíonn dul thar ár dteoiricí reatha - mar riachtanas éigeantach - a gcuid bua a chuimsiú agus a atáirgeadh. Go dtí go bhféadann rogha láidir eile an tairseach sin a bhaint amach, ba cheart caitheamh le gach fuaimniú de “fhadhbanna móra” leis an bparaidím atá i réim: diatribes atá á dtiomáint go hidé-eolaíoch gan an fiúntas eolaíoch riachtanach chun tacú leo.

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.