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時間は始まりを持っていましたか?

宇宙のハイパートロスモデルでは、直線の動きはあなたを元のものに戻します。.. ロケーション。 時間がトーラスのようなものであれば、それは常に存在していたり、有限の時間前に存在するのではなく、本質的に循環的である可能性があります。 私たちは、今日でも、時間の起源を知りません。,

ESOとdeviantARTユーザーinthestarlightgarden

今日の宇宙を見ると、それは単にそのまま作成されたのではなく、何十億年もの宇宙史にわたって現在の構成に進化したことが、科学的確実さの並外れた量で知っています。 近くでも遠くでも今日見るものを使って、宇宙がずっと前のようなものであったことを外挿し、それが今のようになったことを理解することができます。,

私たちが宇宙の起源について考えるとき、すべての可能な質問の中で最も基本的な質問をするのは人間だけです:これはどこから来たのですか? ビッグバンの最初の堅牢でユニークな予測が確認されてから半世紀以上が経ち、約138億年前に熱く密な状態から始まった宇宙の現代の絵につなが そのクエストを開いている時間はないが、始まりのコーポレート-ガバナンス 実際には、それはまったく始まりを持っていないかもしれません。,

ビッグバンの後、宇宙はほぼ完全に均一であり、物質、エネルギー、およびに満ちていました。.. 急速に拡大する状態の放射線。 時間が経つにつれて、宇宙は星や銀河につながる要素、原子、塊やクラスターを一緒に形成するだけでなく、全体の時間を拡大し、冷却します。 代替できる試合でもしない私たちに教えてくれるものを含む(特に)を始めます。

NASA/GSFC

私たちが何かについて考えるときはいつでも、私たちはそれに非常に人間の論理を適用します。, ビッグバンがどこから来たのかを知りたいのであれば、できる限り最高の言葉でそれを記述し、それを引き起こした可能性があるものについて理論化し、それを設定します。 私たちは、ビッグバンの始まりを理解するのに役立つ証拠を探します。 結局のところ、それはすべてがどこから来るのかです:それを始めたプロセスから。しかし、これは私たちの宇宙について真実ではないかもしれない何かを前提としています:それは実際に始まりを持っていました。 長い間、科学的に、私たちはこれが真実かどうかを知りませんでした。 宇宙には始まりがあったのか、それとも何も存在しなかった時代があったのか?, それとも、宇宙は両方向に延びる無限の線のように、永遠に存在しましたか? あるいは、おそらく、私たちの宇宙は円の円周のように周期的であり、無限に繰り返されるのでしょうか?

私たちの宇宙で時間がどのように振る舞うかの三つの主要な可能性は、時間が常に存在しているということです。.. そして、常に存在し、その時間は後方に外挿する場合にのみ有限の期間存在し、またはその時間は循環的であり、始まりも終わりもなく繰り返されます。, ビッグバンは、それがしばらくの間、答えを提供したように見えましたが、その後取って代わられ、私たちの起源を不確実性に戻しました。

E.Siegel

しばらくの間、私たちが持っていた観察とすべて一致していた複数の競合するアイデアがありました。

  1. 膨張する宇宙は、空間と時間のすべてが特異点から現れた時空の出来事である特異点から生まれた可能性があります。
  2. 宇宙は過去に収縮していたため、今日拡張している可能性があり、将来再び収縮し、振動解を提示します。,
  3. 最後に、膨張する宇宙は永遠の状態であり、宇宙は今拡大しており、常に存在していて、常に存在していて、密度を一定に保つために新しい物質が絶えず作られているかもしれません。

これらの三つの例は、三つの主要なオプションを表しています:宇宙は特異な始まりを持っていた、宇宙は本質的に循環的である、または宇宙は常 しかし、1960年代には、低レベルのマイクロ波放射が空のどこにでも見つかり、物語を永遠に変えました。,

ペンジアスとウィルソンの元の観測によると、銀河面はいくつかを放出しました。.. 天体物理学的放射線源(中心)が、上下に残っていたのは、ほぼ完璧で均一な放射線の背景でした。 この放射の温度とスペクトルは現在測定されており、ビッグバンの予測との一致は異常です。

NASA/WMAP科学チーム

この放射線はどこでも同じ大きさではなく、あらゆる方向で同じでした。, 絶対零度よりわずか数度上のところでは、それはより早い、熱い密な状態から出現し、それが拡大するにつれて冷却する宇宙と一致していました。

改良された技術と新しい技術がより良いデータにつながったとして、我々はこの放射線のスペクトルが特定の形状を有していることを学んだ:ほぼ完 黒体は、特定の特定の温度まで加熱された完全な放射線吸収体を持っている場合に得られるものです。 宇宙がそのエントロピーを変えずに膨張して冷却する場合(すなわち, 黒体スペクトルから始まるものは、冷却しても黒体のままになります。 この放射線は、ビッグバンからの残りの輝きであることと一致していただけでなく、疲れた光や反射された星明かりのような代替物と矛盾してい

ビッグバンモデルのユニークな予測は、放射線の残りの輝きがあるということです。.. あらゆる方向に宇宙全体に浸透しています。, 放射は絶対零度よりわずか数度上にあり、どこでも同じ大きさになり、完全な黒体スペクトルに従うでしょう。 これらの予測は見事にうまく伝えられ、定常状態理論のような選択肢は生存可能性から排除されました。

NASA/Goddard Space Flight Center/COBE(main);Princeton Group,1966(inset)

ビッグバンによると、宇宙は過去にはより熱く、より密度が高く、より均一で小さかった。, それは膨張し、冷却し、長い間重力の影響を経験しているので、今日見られる特性しか持っていません。 宇宙が膨張するにつれて放射の波長が伸びるので、より小さな宇宙はより短い波長の放射を持っていたはずであり、より高いエネルギーとより大き

数十億年前、それはかつて中性原子でさえ離れてブラストされることなく形成することができなかったように暑かったです。, それよりも早く、今日のマイクロ波放射は非常にエネルギーが高かったので、宇宙のエネルギー含有量に関する限り、物質を支配していました。 さらに早い時期には、原子核は即座に爆発し、さらに早い時期には安定した陽子や中性子を作ることさえできませんでした。

膨張する宇宙の視覚的な歴史には、ビッグバンとして知られる熱く密度の高い状態が含まれます。.. その後の構造の成長と形成。, 軽元素と宇宙マイクロ波の背景の観測を含むデータの完全なスイートは、私たちが見るすべてのための有効な説明としてビッグバンだけを残します。 宇宙が膨張するにつれて、それはまた冷却され、イオン、中性原子、そして最終的には分子、ガス雲、星、そして最終的には銀河が形成されるようになります。

NASA/CXC/M.Weiss

任意の高温、小さな距離、高密度にさかのぼって外挿すると、これは本当に最初と同じであることがわかります。, あなたができる限り後方に時計を実行して喜んでいた場合、今日の私たちの目に見える宇宙を構成するすべてのスペースは、単一のポイントに圧縮さ

さて、あなたがこれらの極端な条件に行った場合、今日の宇宙に存在するすべての物質とエネルギーを十分に小さな空間に圧縮すると、物理学の法則 きみの算定に様々な特性が、まだ取得しナンセンスのための答えなのです。 これは私たちが特異点として記述するものです:時間と空間が意味を持たない一連の条件。, 一見すると、数学をすると、宇宙のエネルギー含有量を支配するものにかかわらず、特異点は避けられないように見えます。

特異点は、宇宙を支配する重力の法則—アインシュタインの一般相対性理論—が予測のためのナンセンスをもたらす場所です。 相対性理論は、覚えておいて、空間と時間を記述する理論です。 しかし、特異点では、空間的次元と時間的次元の両方が存在しなくなります。 “時間が始まったこのイベントの前に何が来たのか”のような質問をすることは、空間がもはや存在しない場合、”私はどこにいるのか”と尋ねるのと同じ,

確かに、これはポール-デイヴィスを含む多くの人が、ビッグバンの前に何が起こったのかについての議論がないと主張するときに作る議論です。 もちろん、ビッグバンが時間が始まった場所であると主張するならば、これは同音異義語です。 しかし、この議論と同じくらい興味深いのは、ビッグバンはもう時間が始まった場所ではないことです。 私たちが宇宙の現代的で詳細な測定を行って以来、私たちはこの特異点への外挿が間違っているに違いないことを学びました。,

ビッグバンからの残りの輝き、CMBは均一ではありませんが、小さな欠陥があります。.. 数百マイクロケルビンのスケールでの温度変動。 これは遅い時期に大きな役割を果たしていますが、重力成長後、初期の宇宙、そして今日の大規模な宇宙は0.01%未満のレベルでしか不均一ではないことを覚えておくことが重要です。 プランクは、これらのゆらぎをこれまで以上に精度よく検出して測定し、この信号に対する宇宙ニュートリノの影響を明らかにすることさえできます。, これらのゆらぎの性質は,観測可能な宇宙に対するインフレーション起源を強く支持する。

ESAとPlanckのコラボレーション

特に、その初期の高温で密な状態から残された現代の放射線で発見されたゆらぎのパターンと大きさは、私たちの宇宙に関する多くの重要な特性を教えてくれます。 陽子、中性子、電子:彼らは、ダークマターだけでなく、通常の物質に存在していたどのくらいの物質を教えてくれます。, 彼らは私たちに宇宙の空間曲率の測定だけでなく、ダークエネルギーの存在とニュートリノの効果を与えます。

しかし、彼らはまた、私たちにしばしば見落とされている極めて重要な何かを教えてくれます:彼らは戻ってその初期の段階で宇宙のための最高温度 WMAPとPlanckのデータによると、宇宙は約1029Kを超える温度を達成することはありませんでしたこの数は膨大ですが、特異点と同等にする必要がある温度の1,000倍以上も小さいです。,

私たちの宇宙の歴史全体は理論的にはよく理解されていますが、質的にしか理解されていません。 それはです。.. 最初の星や銀河が形成された時期や、宇宙がどのように拡大したかなど、宇宙の過去のさまざまな段階を観測的に確認し、明らかにすることで、私たちの宇宙を本当に理解することができます。 熱いビッグバンの前にインフレ状態から私たちの宇宙に刻印された遺物の署名は、私たちの宇宙の歴史をテストするユニークな方法を与えます。,

Nicole Rager Fuller/National Science Foundation

初期の段階からそれに刻印されている宇宙の特定の特性は、その時に起こった物理的プロセスへの窓を提供します。 彼らはビッグバンを特異点まで外挿することはできないと教えてくれるだけでなく、熱いビッグバンの前に存在していた(そして設定された)状態について教えてくれます:宇宙インフレの期間。,

インフレーションの間、宇宙そのものに固有の膨大な量のエネルギーがあり、宇宙は急速かつ執拗に拡大しました:指数関数的な速度で。 このインフレーションの期間は、熱いビッグバンの前に起こり、私たちの宇宙が始まった初期条件を設定し、理論がすでにそれらを予測した後に私たちが探し、発見した一連のユニークな痕跡を残しました。 いずれの指標によっても、インフレは驚異的な成功です。,

インフレーション中に発生する量子ゆらぎは、宇宙全体に引き伸ばされ、いつでも引き伸ばされます。.. インフレが終わり、密度の変動になります。 これは、時間の経過とともに、今日の宇宙の大規模な構造と、CMBで観測された温度の変動につながります。 これらの新しい予測は、微調整メカニズムの妥当性を実証するために不可欠であり、インフレは、私たちのビッグバンがどのように始まったかにつ

E., シーゲルは、ESA/PlanckとDoE/NASA/NSF省庁間タスクフォースcmb研究から派生した画像を持つ

しかし、これは宇宙がどのように始まったかについての私たちの 以前、私はあなたに宇宙のサイズ(またはスケール)が時間とともに進化した方法のグラフを提示しました。 このグラフは、宇宙が物質(赤)、放射線(青)、または宇宙そのもの(インフレ中など、黄色)によって支配されていた場合、宇宙がどのように拡大するかの違いを しかし、私はそのグラフを表示す,

あなたが見る、私は正の、有限の時間でそれを切り捨てたので、私は、以前のグラフで何かを省略しました。 言い換えれば、私はゼロのサイズに達する前にグラフを停止しました。 私が後方に外挿し続けると、物質と放射曲線は実際に特定の時間に特異点に達します:t=0。 それはビッグバンの元のアイデアが起こった場所であったでしょう。 しかし、インフレ宇宙では、あなたはゼロのサイズに漸近するだけで、あなたはそれに到達することはありません。 T=0の特定の時間ではなく、どんなに遠くに行っても早い時期ではありません。,

青と赤の線は、すべてが時間t=0で始まる”伝統的な”ビッグバンシナリオを表します。.. 時空自体を含む。 しかし、インフレシナリオ(黄色)では、空間が特異状態になる特異点に到達することはありません。 Hawking-Hartleの無境界条件はBorde-Guth-Vilenkinの定理と同様にこの状態の寿命に挑戦しますが、どちらも確かなものではありません。

E., Siegel

科学における多くの偉大な発見と同様に、これは次のような楽しい新しい質問につながります。

  1. インフレ状態は一定のものでしたか? 私たちは、宇宙がどこでも同じ速度で膨らんでいるのか、それとも長い間inflated張っているのかはわかりません。 宇宙が一瞬から次の瞬間に非常に急速に変化し、場所から場所へと変化する方法で膨張した場合、それはまだ私たちが今日観察している特性を持っているかもしれません。li>
  2. インフレ状態は永遠に続いたのですか?
  3. インフレ状態は永遠に続いたのですか?, 私たちは、それが熱いビッグバンで終わらず、将来にわたって永遠に続く地域を信じています。 しかし、それはまた、過去に永遠であった可能性がありますか? それを禁じるものは何もなく、可能性を考慮しなければなりません。li>
  4. インフレーションはダークエネルギーと結びついていますか? それらは規模と大きさが異なりますが、初期段階の宇宙インフレーションと後期のダークエネルギーはどちらも宇宙の膨張に同じ数学的形式を与えます。, これらの二つの段階は関連しており、私たちの将来の拡大は、宇宙のサイクルのいくつかの並べ替えのように、強さの増加と私たちの宇宙を活性化

ダークエネルギーが未来に進化する可能性のあるさまざまな方法。 一定のまままたは増加する。.. 強さ(大きな裂け目に)は潜在的に宇宙を若返らせる可能性があり、逆の兆候は大きな危機につながる可能性があります。 これら二つのシナリオのいずれかの下では、時間は周期的であるかもしれませんが、どちらも成立しない場合、時間は過去までの持続時間において有限

NASA/CXC/M.,Weiss

観測的には、これらの質問に対する答えはわかりません。 宇宙は、私たちがそれを観察することができる限り、インフレの最後の10-33秒かそこらからの情報しか含まれていません。 インフレがどのように始まったのか、そしてその期間が何であったのかを教えてくれるものを含む、それ以前に起こったものは、インフレ自体の性質上、私たちにとって観察できるものに関しては、一掃されます。

理論的には、私たちははるかに良い運賃はありません。, Borde-Guth-Vilenkinの定理は、宇宙のすべての点が、十分に遠くまで外挿すると、一緒に合流し、インフレーションは完全な時空を記述できないことを示しています。 しかし、それは必ずしも膨張状態が永遠に続くことができなかったことを意味するものではありません;それは同じように簡単に物理学の私たち

私たちの宇宙で時間がどのように振る舞うかについての三つの主要な可能性は、時間が常に存在しているということです。.., そして、常に存在し、その時間は後方に外挿する場合にのみ有限の期間存在し、またはその時間は循環的であり、始まりも終わりもなく繰り返されます。 私たちは、今日、これらの可能性のどれが正確であるかを知るのに十分な情報を私たちの宇宙に持っていません。

E.Siegel

私たちは宇宙の歴史を熱いビッグバンの初期段階までさかのぼることができますが、時間がどのように(または)始まったのかという問いに答えるには十分ではありません。, さらに早く、宇宙インフレの最終段階に行くと、ビッグバンがどのように設定され、始まったかを知ることができますが、それ以前に何が起こったかについての観測可能な情報はありません。 インフレの最後の一秒は、私たちの知識が終わるところです。

私たちは、時間がどのように始まったかについての三つの主要な可能性をレイアウトしてから数千年—常に存在していたように、過去に有限の期間, 時間が有限であるか、無限であるか、循環的であるかは、観測可能な宇宙の中で答えるのに十分な情報を持っているという質問ではありません。 この深い、実存的な質問についての情報を得るための新しい方法を見つけ出さない限り、答えは永遠に知ることができるものの限界を超えているかもしれません。

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