బిగ్ బ్యాంగ్ థియరీకి సైంటిఫిక్ రీసెర్చ్ లేదా జస్ట్ హ్యూమన్ ఇమాజినేషన్ మద్దతు ఇస్తుందా?

బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం బహుశా విశ్వం యొక్క మూలానికి సంబంధించిన అత్యంత ప్రసిద్ధ మరియు విస్తృతంగా చర్చించబడిన శాస్త్రీయ వివరణలలో ఒకటి. విశ్వం దాదాపు 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం ఏకవచనం, అనంతమైన దట్టమైన బిందువుగా ప్రారంభమైందని మరియు అప్పటి నుండి విస్తరిస్తూనే ఉందని ఇది ప్రతిపాదించింది. కానీ ఈ సిద్ధాంతానికి గణనీయమైన శాస్త్రీయ ఆధారాలు మద్దతు ఇస్తాయా లేదా ఇది మానవ కల్పన యొక్క ఉత్పత్తి, తెలియని వాటిని అర్థం చేసుకునే ప్రయత్నమా? ఈ వ్యాసం బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతానికి ఆధారమైన శాస్త్రీయ పరిశోధన యొక్క సంపదను పరిశీలిస్తుంది, కీలకమైన పరిశీలనాత్మక మరియు సైద్ధాంతిక స్తంభాలను అన్వేషిస్తుంది, అదే సమయంలో శాస్త్రవేత్తలు మరియు సాధారణ ప్రజలలో ఆసక్తిని రేకెత్తించే పరికల్పన యొక్క ఊహాత్మక అంశాలను కూడా ప్రస్తావిస్తుంది.

బిగ్ బ్యాంగ్ థియరీ యొక్క మూలం

ఆధునిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రం యొక్క గుండె వద్ద 1915లో రూపొందించబడిన ఐన్‌స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం ఉంది. ఈ సిద్ధాంతం గురుత్వాకర్షణపై మన అవగాహనను ప్రాథమికంగా పునర్నిర్వచించింది. గురుత్వాకర్షణ శక్తిని రెండు ద్రవ్యరాశుల మధ్య దూరం వద్ద పనిచేసే శక్తిగా చూడడానికి బదులుగా, సాధారణ సాపేక్షత దానిని భారీ వస్తువుల ద్వారా స్థలం మరియు సమయం (స్పేస్‌టైమ్) యొక్క వార్పింగ్‌గా వర్ణించింది. విశ్వం గురించిన ఈ కొత్త ఆలోచనా విధానం విశ్వం యొక్క పెద్దస్థాయి నిర్మాణం మరియు పరిణామాన్ని వివరించగల సిద్ధాంతాలకు తలుపులు తెరిచింది.

విశ్వం స్థిరంగా మరియు మార్పులేనిదని ఐన్‌స్టీన్ స్వయంగా మొదట విశ్వసించినప్పటికీ, అతను దీనిని లెక్కించడానికి విశ్వోద్భవ స్థిరాంకాన్ని (అంతరిక్షంలో అంతర్లీనంగా ఉండే శక్తి రకం) ప్రవేశపెట్టాడు. అయితే, ఆ తర్వాతి సంవత్సరాలలో, విశ్వం స్థిరత్వం నుండి దూరంగా ఉందని రుజువులు సూచించడం ప్రారంభించాయి.

1929లో ఎడ్విన్ హబుల్ అనే అమెరికన్ ఖగోళ శాస్త్రవేత్త ఒక సంచలనాత్మక ఆవిష్కరణ చేయడంతో మలుపు తిరిగింది. సుదూర గెలాక్సీల నుండి వచ్చే కాంతిని అధ్యయనం చేయడం ద్వారా, దాదాపు అన్ని గెలాక్సీలు మన నుండి దూరం అవుతున్నాయని హబుల్ కనుగొన్నాడు. అంతేకాకుండా, గెలాక్సీ ఎంత దూరంగా ఉంటే, అది వేగంగా వెనక్కి తగ్గుతోంది. ఇప్పుడు హబుల్స్ లాగా పిలవబడే ఈ దృగ్విషయం విశ్వం విస్తరిస్తోందనడానికి బలమైన సాక్ష్యాన్ని అందించింది.

విశ్వం విస్తరిస్తున్నట్లయితే, సుదూర కాలంలో ఏదో ఒక సమయంలో అది చాలా చిన్నగా, దట్టంగా మరియు వేడిగా ఉండేదని సూచించింది. ఇది దాదాపు 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం విశ్వం ఒక ఏకత్వంఅనంత సాంద్రత కలిగిన బిందువు నుండి ఉద్భవించిందని శాస్త్రవేత్తలు ప్రతిపాదించారు, ఈ క్షణాన్ని ఇప్పుడు బిగ్ బ్యాంగ్ అని పిలుస్తారు.

బిగ్ బ్యాంగ్ థియరీకి మద్దతు ఇచ్చే శాస్త్రీయ ఆధారాలు

బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతాన్ని సమర్ధించే అత్యంత ముఖ్యమైన ఆవిష్కరణలలో ఒకటి 1965లో ఆర్నో పెన్జియాస్ మరియు రాబర్ట్ విల్సన్ విశ్వం అంతటా వ్యాపిస్తున్న ఒక మందమైన మైక్రోవేవ్ రేడియేషన్‌ను గుర్తించింది. ఇప్పుడు కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ (CMB)గా పిలవబడే ఈ రేడియేషన్ బిగ్ బ్యాంగ్ యొక్క ఆఫ్టర్ గ్లో అని నమ్ముతారు.

CMB అనేది విశ్వం కేవలం 380,000 సంవత్సరాల వయస్సులో ఉన్న సమయం నుండి మిగిలిపోయిన రేడియేషన్, ఈ కాలంలో అణువులు ఏర్పడటానికి మరియు కాంతి అంతరిక్షంలో స్వేచ్ఛగా ప్రయాణించడానికి విశ్వం తగినంతగా చల్లబడి ఉంటుంది. CMBలోని ఏకరూపత మరియు స్వల్ప హెచ్చుతగ్గులు ప్రారంభ విశ్వం యొక్క స్నాప్‌షాట్ని అందిస్తాయి, దాని ప్రారంభ పరిస్థితులపై అమూల్యమైన అంతర్దృష్టులను అందిస్తాయి.

COBE, WMAP మరియు ప్లాంక్ ఉపగ్రహాల వంటి సాధనాల ద్వారా CMB యొక్క వివరణాత్మక కొలతలు CMBలో ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులను చాలా చిన్న స్థాయిలో వెల్లడించాయి. ఈ హెచ్చుతగ్గులు గెలాక్సీలు మరియు గెలాక్సీల సమూహాలు వంటి విశ్వంలోని నిర్మాణ బీజాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. CMBలో గమనించిన నమూనాలు బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం ద్వారా రూపొందించబడిన అంచనాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి, మోడల్‌కు బలమైన మద్దతును అందిస్తాయి.

విశ్వంలోని హైడ్రోజన్, హీలియం మరియు లిథియం వంటి కాంతి మూలకాల యొక్క సమృద్ధిని గమనించడం ద్వారా బిగ్ బ్యాంగ్‌కు మరొక బలవంతపు సాక్ష్యం వచ్చింది. బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం ప్రకారం, బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత మొదటి కొన్ని నిమిషాల్లో, అణు ప్రతిచర్యలు జరిగేలా విశ్వం తగినంత వేడిగా ఉంది. బిగ్ బ్యాంగ్ న్యూక్లియోసింథసిస్ అని పిలువబడే ఈ ప్రక్రియ విశ్వంలో తేలికైన మూలకాలను ఉత్పత్తి చేసింది.

ఈ మూలకాల యొక్క సాపేక్ష సమృద్ధి, ముఖ్యంగా హైడ్రోజన్ మరియు హీలియం నిష్పత్తి, బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం యొక్క అంచనాలను చెప్పుకోదగిన ఖచ్చితత్వంతో సరిపోల్చాయి. పురాతన నక్షత్రాలు మరియు సుదూర గెలాక్సీల పరిశీలనలు విశ్వం దాదాపు 75% హైడ్రోజన్ మరియు 25% హీలియం ద్రవ్యరాశితో, ఇతర కాంతి మూలకాల యొక్క ట్రేస్ మొత్తాలతో కూడి ఉందని చూపిస్తున్నాయి. ఈ నిష్పత్తులు ప్రారంభ విశ్వంలో జరిగిన ప్రిమోర్డియల్ న్యూక్లియోసింథసిస్ ప్రక్రియల నుండి మనం ఆశించేవి.

గెలాక్సీలు, గెలాక్సీ క్లస్టర్‌లు మరియు కాస్మిక్ ఫిలమెంట్‌లతో సహా విశ్వం యొక్క పెద్దస్థాయి నిర్మాణం బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతానికి అదనపు మద్దతును అందిస్తుంది. గెలాక్సీల పంపిణీ మరియు పెద్ద నిర్మాణాల ఏర్పాటును చిన్న సాంద్రత హెచ్చుతగ్గుల నుండి గుర్తించవచ్చుప్రారంభ విశ్వంలోని అయాన్లు, ఇవి CMBలో గమనించబడ్డాయి.

ఈ చిన్న హెచ్చుతగ్గులు, బిలియన్ల సంవత్సరాలలో గురుత్వాకర్షణ ద్వారా విస్తరించబడ్డాయి, ఈ రోజు మనం చూస్తున్న కాస్మిక్ వెబ్ ఏర్పడటానికి దారితీసింది. స్లోన్ డిజిటల్ స్కై సర్వే వంటి గెలాక్సీల యొక్క పెద్దస్థాయి సర్వేల ద్వారా గమనించిన నిర్మాణ నిర్మాణ నమూనాలు, బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం మరియు ద్రవ్యోల్బణ విశ్వోద్భవ శాస్త్రం వంటి దాని పొడిగింపుల అంచనాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి.

బిగ్ బ్యాంగ్ థియరీలో హ్యూమన్ ఇమాజినేషన్ పాత్ర

విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలోని ప్రాథమిక సవాళ్లలో ఒకటి, మనం విశ్వంలో కొంత భాగాన్ని మాత్రమే గమనించగలం. పరిశీలించదగిన విశ్వం 93 బిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల అంతటా విస్తరించి ఉండగా, ఇది మొత్తం విశ్వంలో ఒక చిన్న భాగం మాత్రమే. మనం గమనించగలిగే ప్రాంతాలకు మించిన ప్రాంతాలు విభిన్న భౌతిక పరిస్థితులు, నిర్మాణాలు లేదా పూర్తిగా భిన్నమైన భౌతిక శాస్త్ర నియమాలను కలిగి ఉండవచ్చు.

కాబట్టి, ప్రారంభ విశ్వం యొక్క నమూనాలను నిర్మించడంలో, శాస్త్రవేత్తలు తమకు అందుబాటులో ఉన్న పరిమిత డేటా నుండి తప్పక ఎక్స్‌ట్రాపోలేట్ చేయాలి. దీనికి ఒక నిర్దిష్ట స్థాయి ఊహాశక్తి అవసరం, అలాగే సైద్ధాంతిక భౌతికశాస్త్రంపై లోతైన అవగాహన అవసరం. ఉదాహరణకు, బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత ఒక సెకను మొదటి భాగంలో విశ్వం వేగవంతమైన ఘాతాంక విస్తరణకు గురైందని ప్రతిపాదించే ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతం, ఇది చాలా వరకు ఊహాజనిత భావన. ద్రవ్యోల్బణం విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో హోరిజోన్ మరియు ఫ్లాట్‌నెస్ సమస్యల వంటి అనేక పజిల్‌లను పరిష్కరిస్తుంది, ద్రవ్యోల్బణానికి ప్రత్యక్ష పరిశీలనా ఆధారాలు అస్పష్టంగానే ఉన్నాయి.

విశ్వం యొక్క మూలాలను వివరించడానికి ప్రతిపాదించబడిన సిద్ధాంతం బిగ్ బ్యాంగ్ మాత్రమే కాదు. చరిత్ర అంతటా, స్టెడీ స్టేట్ థియరీ, సైక్లిక్ యూనివర్స్ మోడల్ మరియు మల్టీవర్స్ పరికల్పన వంటి ప్రత్యామ్నాయ నమూనాలు ముందుకు వచ్చాయి. ఈ నమూనాలు తరచుగా విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో పరిష్కరించని సమస్యలను పరిష్కరించడానికి ఊహాత్మక ప్రయత్నాల నుండి ఉత్పన్నమవుతాయి.

ఉదాహరణకు, మల్టివర్స్ పరికల్పన మన విశ్వం అనేక వాటిలో ఒకటి మాత్రమేనని సూచిస్తుంది, ప్రతి ఒక్కటి విభిన్న భౌతిక చట్టాలు మరియు స్థిరాంకాలు. ఈ ఆలోచన చాలా ఊహాజనితమైనది మరియు ప్రత్యక్ష సాక్ష్యం లేనప్పటికీ, ఇది బిగ్ బ్యాంగ్‌తో సంబంధం ఉన్న కొన్ని ఫైన్ట్యూనింగ్ సమస్యలను సమర్థవంతంగా వివరించగల ఊహాజనిత ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను అందిస్తుంది.

మరోవైపు, సైక్లిక్ యూనివర్స్ మోడల్, విశ్వం అనంతమైన విస్తరణలు మరియు సంకోచాలకు లోనవుతుందని ప్రతిపాదిస్తుంది, ప్రతి బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత బిగ్ క్రంచ్ ఉంటుంది. ప్రస్తుత పరిశీలనాత్మక డేటా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, ఈ ఊహాత్మక నమూనాలు సైద్ధాంతిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రం యొక్క సృజనాత్మక స్వభావాన్ని హైలైట్ చేస్తాయి.

శాస్త్రీయ విమర్శలు మరియు సవాళ్లు

ఆధునిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రం ఎదుర్కొంటున్న అతిపెద్ద సవాళ్లలో డార్క్ మ్యాటర్ మరియు డార్క్ ఎనర్జీ ఉనికి ఒకటి. మొత్తంగా, ఈ రెండు భాగాలు విశ్వంలోని మొత్తం ద్రవ్యరాశిశక్తి కంటెంట్‌లో 95% వరకు ఉన్నాయి, అయినప్పటికీ అవి రహస్యంగా మరియు సరిగా అర్థం కాలేదు.

డార్క్ మ్యాటర్ అనేది కాంతిని విడుదల చేయని, గ్రహించని లేదా ప్రతిబింబించని పదార్థం యొక్క ఒక రూపం, ఇది టెలిస్కోప్‌లకు కనిపించదు. గెలాక్సీలు మరియు గెలాక్సీ సమూహాలు వంటి కనిపించే పదార్థంపై దాని గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాల నుండి దాని ఉనికిని ఊహించారు. విశ్వం యొక్క పెద్దస్థాయి నిర్మాణం ఏర్పడటంలో కృష్ణ పదార్థం కీలక పాత్ర పోషిస్తుండగా, దాని నిజమైన స్వభావం తెలియదు.

మరోవైపు డార్క్ ఎనర్జీ అనేది విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణను నడిపించే శక్తి యొక్క ఒక రూపం. 1990ల చివరలో విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణ యొక్క ఆవిష్కరణ శాస్త్రవేత్తలను ఆశ్చర్యపరిచింది మరియు ఈ త్వరణం యొక్క ఖచ్చితమైన కారణం ఇప్పటికీ తీవ్ర చర్చనీయాంశంగా ఉంది. కొంతమంది సిద్ధాంతకర్తలు డార్క్ ఎనర్జీ అనేది కాస్మోలాజికల్ స్థిరాంకం యొక్క అభివ్యక్తి అని ప్రతిపాదించారు, మరికొందరు మరింత అన్యదేశ అవకాశాలను సూచిస్తున్నారు.

డార్క్ మ్యాటర్ మరియు డార్క్ ఎనర్జీ ఉనికి బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం యొక్క సంపూర్ణత గురించి ముఖ్యమైన ప్రశ్నలను లేవనెత్తుతుంది. విశ్వం యొక్క పరిణామాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి సిద్ధాంతం ఒక బలమైన ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను అందించినప్పటికీ, ఈ అంతుచిక్కని భాగాల స్వభావాన్ని ఇది ఇంకా పూర్తిగా వివరించలేదు.

బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతానికి మరో సవాలు క్షితిజ సమాంతర సమస్య. సిద్ధాంతం ప్రకారం, విశ్వంలోని వివిధ ప్రాంతాలు ప్రారంభ విశ్వంలో ఒకదానితో ఒకటి కారణ సంబంధంలోకి రాకుండా ఉండకూడదు ఎందుకంటే కాంతి (లేదా ఏదైనా ఇతర సిగ్నల్) వాటి మధ్య ప్రయాణించడానికి తగినంత సమయం ఉండదు. అయినప్పటికీ, విశ్వం పెద్ద స్కేల్స్‌లో అసాధారణంగా సజాతీయంగా కనిపిస్తుంది, చాలా దూరాల ద్వారా వేరు చేయబడిన ప్రాంతాలు దాదాపు ఒకే విధమైన లక్షణాలను చూపుతాయి.

హోరిజోన్ సమస్యకు పరిష్కారంగా ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతం ప్రతిపాదించబడింది, ఎందుకంటే విశ్వం ఒక వేగవంతమైన విస్తరణకు గురైంది, ఇది సుదూర ప్రాంతాలను చాలా దూరం విస్తరించడానికి ముందు సంపర్కంలోకి వచ్చేలా చేస్తుంది. అయినప్పటికీ, ద్రవ్యోల్బణం ఇప్పటికీ ఊహాజనిత ఆలోచన, మరియు దాని వెనుక ఉన్న ఖచ్చితమైన యంత్రాంగం తెలియదు.

విశ్వం యొక్క విస్తరణ మరియు రెడ్‌షిఫ్ట్ దృగ్విషయం

సుదూర గెలాక్సీల నుండి కాంతి యొక్క రెడ్‌షిఫ్ట్‌ను డాప్లర్ ప్రభావం, ఫెన్ ద్వారా వివరించవచ్చుపరిశీలకుడికి సంబంధించి మూలం యొక్క కదలిక ఆధారంగా తరంగాల ఫ్రీక్వెన్సీని ప్రభావితం చేసే శకునము. ఉదాహరణకు, ధ్వనిని విడుదల చేసే వస్తువు పరిశీలకుడి నుండి దూరంగా కదులుతున్నప్పుడు, ధ్వని తరంగాలు విస్తరించబడతాయి, ఫలితంగా తక్కువ పిచ్ ఏర్పడుతుంది. అదే విధంగా, గెలాక్సీ వంటి కాంతి మూలం మన నుండి దూరంగా వెళ్లినప్పుడు, కాంతి తరంగాలు విస్తరించి, కాంతి విద్యుదయస్కాంత వర్ణపటం యొక్క ఎరుపు రంగు వైపు మళ్లుతుంది.

సుదూర గెలాక్సీలలో రెడ్‌షిఫ్ట్ గురించి ఎడ్విన్ హబుల్ యొక్క పరిశీలన విస్తరిస్తున్న విశ్వానికి సంబంధించిన మొదటి ప్రధాన సాక్ష్యాన్ని అందించింది. దాదాపు అన్ని గెలాక్సీలు మన నుండి దూరమవుతున్నాయని, వాటి మాంద్యం వేగం వాటి దూరానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉన్నాయని అతను కనుగొన్నాడు. ఈ సంబంధం, ఇప్పుడు హబుల్స్ లా అని పిలుస్తారు, ఇది ఆధునిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రానికి మూలస్తంభం.

అంతరిక్షం గుండా గెలాక్సీల కదలిక కంటే, అంతరిక్షం యొక్క విస్తరణ కారణంగా కూడా రెడ్‌షిఫ్ట్ సంభవిస్తుంది. అంతరిక్షం విస్తరిస్తున్నప్పుడు, దాని గుండా ప్రయాణించే ఫోటాన్‌ల తరంగదైర్ఘ్యాలు విస్తరించబడతాయి, దీని ఫలితంగా కాస్మోలాజికల్ రెడ్‌షిఫ్ట్ అంటారు. ఈ రకమైన రెడ్‌షిఫ్ట్ బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం ద్వారా అంచనా వేయబడిన విస్తరిస్తున్న విశ్వానికి ప్రత్యక్ష సాక్ష్యాన్ని అందిస్తుంది.

సుదూర గెలాక్సీలలో రెడ్‌షిఫ్ట్ యొక్క ఆవిష్కరణ విశ్వం స్థిరంగా లేదని అర్థం చేసుకోవడంలో కీలకమైన దశ. మనకు దూరంగా ఉన్న గెలాక్సీలు అధిక రెడ్‌షిఫ్ట్‌లను కలిగి ఉన్నాయని (అనగా, వేగంగా తిరోగమనం చెందుతున్నాయి) పరిశీలన అంతరిక్షం కూడా విస్తరిస్తోందని సూచిస్తుంది, విశ్వం చాలా వేడిగా, దట్టంగా ప్రారంభమైందనే ఆలోచనకు మద్దతు ఇస్తుంది.

బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం విశ్వం యొక్క విస్తరణను వివరిస్తున్నప్పుడు, ఇది మనం గమనించగల పరిమితుల గురించి కూడా ప్రశ్నలను లేవనెత్తుతుంది. విశ్వం దాదాపు 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాల పురాతనమైనదిగా భావించబడుతుంది, అంటే మనం గమనించగలిగే అత్యంత దూరం దాదాపు 13.8 బిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉంది. అయితే, విశ్వం యొక్క విస్తరణ కారణంగా, పరిశీలించదగిన విశ్వం యొక్క వాస్తవ పరిమాణం చాలా పెద్దదిసుమారు 93 బిలియన్ కాంతి సంవత్సరాల అంతటా.

ఈ గమనించదగ్గ పరిమితిని దాటి విశాలమైన, గమనించలేని విశ్వం ఉంది. సుదూర ప్రాంతాల నుండి వెలుగు మనల్ని చేరుకోవడానికి ఇంకా సమయం లేదు. ప్రస్తుత నమూనాల ఆధారంగా పరిశీలించదగిన విశ్వం వెలుపల ఉన్న వాటి గురించి మనం విద్యావంతులైన అంచనాలను రూపొందించగలిగినప్పటికీ, ఈ ప్రాంతాలు ప్రత్యక్ష పరిశీలనకు దూరంగా ఉంటాయి, ఇది మన కాస్మిక్ హోరిజోన్‌కు ఆవల ఏమి ఉంది అనే ఊహాగానాలకు దారి తీస్తుంది.

ద్రవ్యోల్బణ యుగం మరియు కాస్మిక్ ద్రవ్యోల్బణం

హోరిజోన్ సమస్య మరియు ఫ్లాట్‌నెస్ సమస్యతో సహా క్లాసికల్ బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతంతో అనేక సమస్యలను పరిష్కరించడానికి ద్రవ్యోల్బణం ప్రతిపాదించబడింది.

విశ్వం ఉష్ణోగ్రత మరియు సాంద్రతలో ఇంత ఏకరీతిగా ఎందుకు కనిపిస్తుంది అనే ప్రశ్నను హోరిజోన్ సమస్య సూచిస్తుంది, ఎప్పుడూ కారణ సంబంధంలో లేనంత దూరంలో ఉన్న ప్రాంతాలలో కూడా. ద్రవ్యోల్బణం లేకుండా, గమనించదగ్గ విశ్వం పరస్పరం మరియు ఉష్ణ సమతుల్యతను చేరుకోవడానికి సమయం లేని వివిక్త ప్రాంతాలను కలిగి ఉండాలి, అయినప్పటికీ విశ్వం పెద్ద ప్రమాణాలపై అసాధారణంగా సజాతీయంగా ఉందని మేము గమనించాము.

వేగవంతమైన విస్తరణకు ముందు, మొత్తం పరిశీలించదగిన విశ్వం కారణ సంబంధంలో ఉందని ప్రతిపాదించడం ద్వారా ద్రవ్యోల్బణం ఈ సమస్యను పరిష్కరిస్తుంది. ఇది ద్రవ్యోల్బణం చాలా దూరం విస్తరించడానికి ముందు వివిధ ప్రాంతాలను సమతౌల్య స్థితికి చేరుకోవడానికి వీలు కల్పించింది. ఫలితంగా, సుదూర ప్రాంతాలు ఇప్పుడు విస్తారమైన దూరాలతో వేరు చేయబడినప్పటికీ, విశ్వం ఏకరీతిగా కనిపిస్తుంది.

ఫ్లాట్‌నెస్ సమస్య ద్రవ్యోల్బణం ద్వారా పరిష్కరించబడిన మరొక సమస్య. విశ్వం జ్యామితీయంగా ఫ్లాట్‌గా ఉందని పరిశీలనలు సూచిస్తున్నాయి, అంటే సమాంతర రేఖలు సమాంతరంగా ఉంటాయి మరియు త్రిభుజం యొక్క కోణాలు 180 డిగ్రీల వరకు ఉంటాయి. అయితే, ఒక ఫ్లాట్ విశ్వానికి చాలా నిర్దిష్ట ప్రారంభ పరిస్థితులు అవసరం. ద్రవ్యోల్బణం లేకుండా, ప్రారంభ విశ్వంలో ఫ్లాట్‌నెస్ నుండి ఒక చిన్న విచలనం కూడా కాలక్రమేణా విస్తరించబడి ఉండేది, ఇది నేడు అత్యంత వక్ర విశ్వానికి దారి తీస్తుంది.

వేగవంతమైన విస్తరణ ద్వారా ఏదైనా ప్రారంభ వక్రత సున్నితంగా ఉంటుందని ప్రతిపాదించడం ద్వారా ద్రవ్యోల్బణం విశ్వం యొక్క ఫ్లాట్‌నెస్‌ను వివరిస్తుంది. దీనర్థం విశ్వం స్వల్ప వక్రతతో ప్రారంభమైనప్పటికీ, ద్రవ్యోల్బణం దానిని ఎంతగానో విస్తరించి ఉండేది, అది ఇప్పుడు అతిపెద్ద ప్రమాణాలపై ఫ్లాట్‌గా కనిపిస్తుంది.

కాస్మిక్ ద్రవ్యోల్బణం సైద్ధాంతిక భావనగా మిగిలిపోయినప్పటికీ, ఇది అనేక ఆధారాల నుండి మద్దతును పొందింది. కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్ (CMB) యొక్క వివరణాత్మక కొలతల నుండి అత్యంత ముఖ్యమైన సాక్ష్యం ఒకటి.

CMB చిన్న ఉష్ణోగ్రత హెచ్చుతగ్గులను కలిగి ఉంటుంది, ఇది ప్రారంభ విశ్వంలో కొంచెం ఎక్కువ లేదా తక్కువ సాంద్రత ఉన్న ప్రాంతాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ హెచ్చుతగ్గులు గెలాక్సీలు, నక్షత్రాలు మరియు గ్రహాలతో సహా ఈ రోజు విశ్వంలో మనం చూస్తున్న అన్ని నిర్మాణాల బీజాలుగా భావించబడుతున్నాయి. ఈ హెచ్చుతగ్గుల నమూనా ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతం యొక్క అంచనాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది ద్రవ్యోల్బణం సమయంలో క్వాంటం హెచ్చుతగ్గులు కాస్మిక్ స్కేల్స్‌కు విస్తరించి, పెద్దస్థాయి నిర్మాణాల ఏర్పాటుకు దారితీస్తుందని సూచిస్తుంది.

అంతేకాకుండా, WMAP మరియు ప్లాంక్ వంటి మిషన్లు గమనించినట్లుగా, విశ్వం యొక్క మొత్తం ఫ్లాట్‌నెస్ద్రవ్యోల్బణానికి పరోక్ష మద్దతు. ద్రవ్యోల్బణం విశ్వం పెద్ద స్కేల్స్‌లో ఫ్లాట్‌గా కనిపిస్తుందని అంచనా వేస్తుంది మరియు ఈ అంచనా పరిశీలనల ద్వారా నిర్ధారించబడింది.

కాస్మోలజీలో అనేక సమస్యలకు ద్రవ్యోల్బణం ఒక ఆకర్షణీయమైన పరిష్కారం అయితే, అది ఊహాజనితంగా మిగిలిపోయింది. శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికీ ద్రవ్యోల్బణం యొక్క ప్రత్యక్ష సాక్ష్యం కోసం శోధిస్తున్నారు, ఉదాహరణకు ద్రవ్యోల్బణ యుగంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అంతరిక్ష సమయంలో ఉత్పన్నమయ్యే ఆదిమ గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను గుర్తించడం వంటివి. గుర్తించినట్లయితే, ఈ గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతానికి బలమైన నిర్ధారణను అందిస్తాయి.

డార్క్ మేటర్ మరియు డార్క్ ఎనర్జీ పాత్ర

డార్క్ మ్యాటర్ అనేది కాంతిని విడుదల చేయని, గ్రహించని లేదా ప్రతిబింబించని పదార్థం యొక్క ఒక రూపం, ఇది టెలిస్కోప్‌లకు కనిపించదు. కనిపించే పదార్థంపై దాని గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాల నుండి దాని ఉనికిని ఊహించారు. ఉదాహరణకు, గెలాక్సీల భ్రమణ వేగం నక్షత్రాలు, వాయువు మరియు ధూళిలో కనిపించే దానికంటే చాలా ఎక్కువ ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉన్నాయని సూచిస్తున్నాయి. ఈ కనిపించని ద్రవ్యరాశి కృష్ణ పదార్థానికి ఆపాదించబడింది.

విశ్వంలో పెద్దస్థాయి నిర్మాణాల ఏర్పాటులో కృష్ణ పదార్థం కూడా కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత, కృష్ణ పదార్థం యొక్క సాంద్రతలో చిన్న హెచ్చుతగ్గులు గెలాక్సీలు మరియు గెలాక్సీ సమూహాలను రూపొందించడానికి అవసరమైన గురుత్వాకర్షణ పుల్‌ను అందించాయి. కృష్ణ పదార్థం లేకుండా, బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత 13.8 బిలియన్ సంవత్సరాలలో ఈ నిర్మాణాలు ఏర్పడటానికి తగినంత సమయం ఉండేది కాదు.

కాస్మోలజీలో దాని ప్రాముఖ్యత ఉన్నప్పటికీ, కృష్ణ పదార్థం యొక్క నిజమైన స్వభావం సైన్స్‌లో అతిపెద్ద రహస్యాలలో ఒకటిగా మిగిలిపోయింది. బలహీనంగా సంకర్షణ చెందుతున్న మాసివ్ పార్టికల్స్ (WIMPలు) మరియు అక్షాలతో సహా అనేక మంది అభ్యర్థులు ప్రతిపాదించబడినప్పటికీ, డార్క్ మేటర్ ఇంకా నేరుగా కనుగొనబడలేదు.

డార్క్ మ్యాటర్ కంటే డార్క్ ఎనర్జీ చాలా రహస్యమైనది. ఇది శక్తి యొక్క ఒక రూపం, ఇది మొత్తం అంతరిక్షంలోకి వ్యాపిస్తుంది మరియు విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణకు బాధ్యత వహిస్తుంది. 1990ల చివరలో, సుదూర సూపర్నోవాల పరిశీలనలు విశ్వం యొక్క విస్తరణ ఊహించినట్లుగా మందగించకుండా, వేగవంతం అవుతోందని వెల్లడించింది. ఈ ఆవిష్కరణ ఈ త్వరణాన్ని నడిపించే శక్తిగా డార్క్ ఎనర్జీ ప్రతిపాదనకు దారితీసింది.

డార్క్ ఎనర్జీ స్వభావం ఇంకా తెలియదు. ఒక అవకాశం ఏమిటంటే, ఇది కాస్మోలాజికల్ స్థిరాంకానికి సంబంధించినది, ఈ పదాన్ని ఐన్‌స్టీన్ తన సాధారణ సాపేక్షత సమీకరణాలలో స్థిరమైన విశ్వాన్ని అనుమతించడానికి మొదట ప్రవేశపెట్టాడు. విస్తరిస్తున్న విశ్వం యొక్క ఆవిష్కరణ తర్వాత, ఐన్‌స్టీన్ కాస్మోలాజికల్ స్థిరాంకాన్ని విడిచిపెట్టాడు, దానిని తన అతిపెద్ద తప్పు అని పేర్కొన్నాడు. అయినప్పటికీ, డార్క్ ఎనర్జీకి సంభావ్య వివరణగా ఇది పునరుత్థానం చేయబడింది.

ఇతర సిద్ధాంతాలు డార్క్ ఎనర్జీ అనేది కొత్త, ఇంకా తెలియని ఫీల్డ్ లేదా ఫోర్స్ ఫలితంగా ఉండవచ్చని లేదా గురుత్వాకర్షణపై మన అవగాహనను పెద్ద స్కేల్స్‌లో సవరించాల్సిన అవసరం ఉందని ప్రతిపాదించారు.

డార్క్ ఎనర్జీ ఉనికి విశ్వం యొక్క అంతిమ విధికి తీవ్ర ప్రభావాలను కలిగి ఉంది. డార్క్ ఎనర్జీ విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణను కొనసాగించినట్లయితే, సుదూర గెలాక్సీలు చివరికి పరిశీలించదగిన హోరిజోన్ దాటి వెనక్కి వెళ్లి విశ్వాన్ని చీకటిగా మరియు ఖాళీగా ఉంచుతాయి. బిగ్ ఫ్రీజ్ లేదా హీట్ డెత్ అని పిలువబడే ఈ దృశ్యం విశ్వం ఎప్పటికీ విస్తరిస్తూనే ఉంటుందని, చివరికి చల్లగా మరియు నిర్మాణం లేకుండా ఉంటుందని సూచిస్తుంది.

విశ్వం యొక్క ఇతర సంభావ్య విధిలలో బిగ్ రిప్ కూడా ఉంది, ఇక్కడ డార్క్ ఎనర్జీ ఎక్కువగా ఆధిపత్యం చెందుతుంది మరియు చివరికి గెలాక్సీలు, నక్షత్రాలు, గ్రహాలు మరియు అణువులను కూడా విడదీస్తుంది లేదా విశ్వం యొక్క విస్తరణ రివర్స్ అయ్యే బిగ్ క్రంచ్, బిగ్ బ్యాంగ్ యొక్క పరిస్థితుల మాదిరిగానే వేడి, దట్టమైన స్థితికి పతనానికి దారి తీస్తుంది.

బిగ్ బ్యాంగ్‌ని పరీక్షించడం: కొనసాగుతున్న పరిశోధన మరియు భవిష్యత్తు ఆవిష్కరణలు

విశ్వశాస్త్రం మరియు కణ భౌతిక శాస్త్రానికి మధ్య ఉన్న అనుసంధానం పరిశోధన యొక్క ముఖ్య రంగాలలో ఒకటి. ప్రారంభ విశ్వం యొక్క పరిస్థితులు, బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత కొద్ది క్షణాల తర్వాత, భూమిపై ఉన్న ఏ ప్రయోగశాలలోనూ వాటిని పునరావృతం చేయలేనంత తీవ్రమైంది. అయినప్పటికీ, CERN వద్ద లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ (LHC) వంటి అధికశక్తి కణ యాక్సిలరేటర్లు, ప్రారంభ విశ్వంలో సంభవించిన కొన్ని ప్రాథమిక ప్రక్రియలను పునఃసృష్టి చేయడానికి శాస్త్రవేత్తలను అనుమతిస్తాయి.

ఉదాహరణకు, 2012లో హిగ్స్ బోసాన్ యొక్క ఆవిష్కరణ కణ భౌతికశాస్త్రం యొక్క ప్రామాణిక నమూనా యొక్క కీలకమైన అంశం అయిన కణాల ద్రవ్యరాశిని అందించే యంత్రాంగానికి సంబంధించిన ముఖ్యమైన అంతర్దృష్టులను అందించింది. ప్రారంభ విశ్వంలోని కణాల ప్రవర్తనను అర్థం చేసుకోవడం కాస్మిక్ ద్రవ్యోల్బణం మరియు కృష్ణ పదార్థం యొక్క స్వభావం వంటి దృగ్విషయాలపై వెలుగునిస్తుంది.

గురుత్వాకర్షణ తరంగాలుభారీ వస్తువుల త్వరణం వల్ల అంతరిక్ష సమయంలో ఏర్పడే అలలువిశ్వాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి కొత్త మార్గాన్ని అందిస్తాయి. LIGO మరియు కన్య అబ్జర్వేటరీల ద్వారా గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను గుర్తించడం ఖగోళ శాస్త్రంలో కొత్త శకానికి తెరతీసింది, శాస్త్రవేత్తలు కాల రంధ్రాలు మరియు న్యూట్రాన్ నక్షత్రాల విలీనాలను గమనించడానికి వీలు కల్పించింది.

ఈ విపత్తు సంఘటనలతో పాటు, గురుత్వాకర్షణ తరంగాలు ప్రారంభ విశ్వం గురించి కూడా ఆధారాలు కలిగి ఉండవచ్చు. కాస్మిక్ ద్రవ్యోల్బణం సంభవించినట్లయితే, అది వోఆదిమ గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను రూపొందించారు, వీటిని CMBలో లేదా LISA (లేజర్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ స్పేస్ యాంటెన్నా) వంటి భవిష్యత్ గురుత్వాకర్షణ తరంగాల పరిశీలనల ద్వారా గుర్తించవచ్చు. ఈ ఆదిమ తరంగాలను గుర్తించడం ద్రవ్యోల్బణానికి బలమైన సాక్ష్యాలను అందిస్తుంది మరియు విశ్వం యొక్క ప్రారంభ క్షణాలను ఒక సంగ్రహావలోకనం అందిస్తుంది.

కొత్త అబ్జర్వేటరీలు మరియు కాస్మిక్ సర్వేలు విశ్వం గురించి మన అవగాహనను నిరంతరం అభివృద్ధి చేస్తున్నాయి. డిసెంబర్ 2021లో ప్రారంభించబడిన జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ (JWST) వంటి ప్రాజెక్ట్‌లు విశ్వాన్ని అపూర్వమైన వివరంగా పరిశీలించడానికి రూపొందించబడ్డాయి. JWST మొదటి నక్షత్రాలు మరియు గెలాక్సీల ఏర్పాటును అధ్యయనం చేస్తుందని, ప్రారంభ విశ్వం మరియు బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత జరిగిన ప్రక్రియల గురించి కొత్త అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.

అదనంగా, డార్క్ ఎనర్జీ సర్వే (DES) మరియు యూక్లిడ్ మిషన్ వంటి పెద్దస్థాయి సర్వేలు విశ్వంలోని గెలాక్సీలు మరియు డార్క్ మ్యాటర్ పంపిణీని మ్యాప్ చేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. విశ్వం యొక్క నిర్మాణం మరియు విస్తరణ చరిత్రను రూపొందించడంలో కృష్ణ పదార్థం మరియు డార్క్ ఎనర్జీ పాత్రను విశ్వోద్భవ శాస్త్రవేత్తలు అర్థం చేసుకోవడంలో ఈ సర్వేలు సహాయపడతాయి.

కాస్మోలజీలో బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం ప్రధానమైన నమూనా అయితే, ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలు అన్వేషించబడుతూనే ఉన్నాయి. ఈ సిద్ధాంతాలలో కొన్ని పరిష్కరించని ప్రశ్నలను పరిష్కరించడానికి బిగ్ బ్యాంగ్ మోడల్‌ను సవరించడం లేదా పొడిగించడం.

ఉదాహరణకు, బిగ్ బౌన్స్ సిద్ధాంతం విశ్వం చక్రాల శ్రేణికి లోనవుతుందని సూచిస్తుంది, ప్రతి బిగ్ బ్యాంగ్ సంకోచం మరియు కూలిపోయి ఒక బిగ్ క్రంచ్‌గా ఉంటుంది, ఆ తర్వాత కొత్త బిగ్ బ్యాంగ్ సంభవిస్తుంది. ఈ నమూనా విశ్వం కోసం ఏకవచనం ప్రారంభించాలనే ఆలోచనను సవాలు చేస్తుంది మరియు విశ్వం శాశ్వతంగా ఉండవచ్చని సూచిస్తుంది, విస్తరణ మరియు సంకోచం యొక్క దశల ద్వారా సైకిల్ చేస్తుంది.

ఇతర సిద్ధాంతాలు క్వాంటం గురుత్వాకర్షణతో కూడిన సాధారణ సాపేక్షతలో మార్పులను ప్రతిపాదించాయి, ఇవి బిగ్ బ్యాంగ్‌ను క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాలతో పునరుద్దరించటానికి ప్రయత్నిస్తాయి. ఈ సిద్ధాంతాలు బిగ్ బ్యాంగ్ నిజమైన ఏకత్వానికి ప్రాతినిధ్యం వహించకపోవచ్చని సూచిస్తున్నాయి, కానీ విశ్వం యొక్క మునుపటి దశ నుండి పరివర్తన.

బిగ్ బ్యాంగ్ థియరీ యొక్క సైద్ధాంతిక పునాదులు మరియు పరిమితులు

ఐన్స్టీన్ యొక్క సాధారణ సాపేక్షత సిద్ధాంతం స్థలం, సమయం మరియు గురుత్వాకర్షణపై మన అవగాహనను విప్లవాత్మకంగా మార్చింది. ఇది ద్రవ్యరాశి మరియు శక్తి ఉనికి ద్వారా వక్రీకరించబడే స్పేస్‌టైమ్ భావనను ప్రవేశపెట్టడం ద్వారా న్యూటోనియన్ భౌతిక శాస్త్రాన్ని భర్తీ చేసింది. ఈ వక్రతనే మనం గురుత్వాకర్షణగా అనుభవిస్తున్నాం. సాధారణ సాపేక్షత గ్రహాల కక్ష్యల నుండి భారీ వస్తువుల (గురుత్వాకర్షణ లెన్సింగ్) ద్వారా కాంతి వంగడం వరకు అనేక విభిన్న సందర్భాలలో పరీక్షించబడింది మరియు ఇది స్థిరంగా ఖచ్చితమైన అంచనాలను అందించింది.

అయినప్పటికీ, బిగ్ బ్యాంగ్ సమయంలో విశ్వం యొక్క ఊహాజనిత స్థితి వంటి అనంత సాంద్రత మరియు సున్నా వాల్యూమ్ యొక్క బిందువులకుబిందువులకు వర్తించినప్పుడు సాధారణ సాపేక్షత విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ఈ ఏకవచనంలో, స్పేస్‌టైమ్ యొక్క వక్రత అనంతంగా మారుతుంది మరియు మనకు తెలిసిన భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు ఏదైనా అర్థవంతమైన రీతిలో పనిచేయడం మానేస్తాయి. ఇది బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం యొక్క ప్రధాన సైద్ధాంతిక పరిమితిని అందిస్తుంది: ఇది విశ్వం యొక్క ఉనికి యొక్క మొదటి క్షణాన్ని లేదా బిగ్ బ్యాంగ్‌కు ముందు ఏమి జరిగిందో వివరించలేదు.

సాధారణ సాపేక్షత విశ్వం యొక్క పెద్దస్థాయి నిర్మాణాన్ని నియంత్రిస్తున్నప్పుడు, క్వాంటం మెకానిక్స్ చిన్న ప్రమాణాలపై కణాల ప్రవర్తనను వివరిస్తుంది. మేము రెండు సిద్ధాంతాలను ప్రారంభ విశ్వంలో ఉన్నటువంటి విపరీత పరిస్థితులకు వర్తింపజేయడానికి ప్రయత్నించినప్పుడు సమస్య తలెత్తుతుంది. అటువంటి అధిక సాంద్రతలు మరియు శక్తుల వద్ద, క్వాంటం ప్రభావాలను విస్మరించలేము, కానీ సాధారణ సాపేక్షత క్వాంటం మెకానిక్స్‌ను కలిగి ఉండదు. ఇది స్పేస్‌టైమ్ యొక్క పెద్దస్థాయి నిర్మాణం మరియు కణాల క్వాంటం ప్రవర్తన రెండింటినీ వివరించగల క్వాంటం గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం కోసం అన్వేషణకు దారితీసింది.

క్వాంటం గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి స్ట్రింగ్ సిద్ధాంతం మరియు లూప్ క్వాంటం గురుత్వాకర్షణ రెండు ప్రముఖ అభ్యర్థులు, అయితే రెండూ ఖచ్చితంగా నిరూపించబడలేదు. ఈ సిద్ధాంతాలు సాధారణ సాపేక్షతను క్వాంటం మెకానిక్స్‌తో పునరుద్దరించటానికి ప్రయత్నిస్తాయి మరియు ఏకవచనాల స్వభావంపై అంతర్దృష్టులను అందించవచ్చు. ఉదాహరణకు, లూప్ క్వాంటం గ్రావిటీ, బిగ్ బ్యాంగ్‌ను బిగ్ బౌన్స్ ద్వారా భర్తీ చేయవచ్చని సూచిస్తుంది, దీనిలో విశ్వం విస్తరణ మరియు సంకోచం యొక్క కాలాల ద్వారా చక్రాలు, ఏకత్వాన్ని పూర్తిగా నివారిస్తుంది.

ప్రస్తుత భౌతిక శాస్త్రం వర్ణించగల విశ్వం యొక్క ప్రారంభ కాలాన్ని ప్లాంక్ యుగం అంటారు, ఇది మొదటి^{1043లో సంభవించింది. బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత}సెకన్లు. ఈ సమయంలో, నాలుగు ప్రాథమిక శక్తులుగురుత్వాకర్షణ, విద్యుదయస్కాంతత్వం మరియు బలమైన మరియు బలహీనమైన అణు శక్తులుఒకే శక్తిగా ఏకీకృతమయ్యాయి. అయితే, ఈ యుగంలో భౌతిక పరిస్థితులు చాలా తీవ్రంగా ఉన్నాయి, భౌతికశాస్త్రంపై మన ప్రస్తుత అవగాహన విచ్ఛిన్నమైంది. ప్లాంక్ యుగంలో విశ్వాన్ని వివరించడానికి క్వాంటం గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతం అవసరం, ఇది పేర్కొన్నట్లుగా, not ఇంకా పూర్తిగా అభివృద్ధి చేయబడింది.

ప్లాంక్ యుగానికి మించి, దాదాపు¹⁰³⁵ సెకన్లలో, విశ్వం ఒక దశ పరివర్తనకు గురైంది, అది శక్తులను వాటి ఆధునిక రూపాల్లోకి వేరు చేసింది. ఈ పరివర్తన కాస్మిక్ ద్రవ్యోల్బణాన్ని ప్రేరేపించి ఉండవచ్చు, ఇది^{1035మధ్య సంభవించిన అత్యంత వేగవంతమైన విస్తరణ యొక్క సంక్షిప్త కాలం.} మరియు¹⁰³² బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత సెకన్లు.

విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో కొనసాగుతున్న చర్చలలో ఒకటి విశ్వం యొక్క ప్రారంభ పరిస్థితుల ప్రశ్న. సంక్లిష్టత, నక్షత్రాలు, గెలాక్సీలు మరియు జీవితం యొక్క ఆవిర్భావాన్ని అనుమతించే తక్కువఎంట్రోపీ స్థితిలో విశ్వం ఎందుకు ప్రారంభమైంది? థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క రెండవ నియమం యొక్క సందర్భంలో ఈ ప్రశ్న ప్రత్యేకించి సంబంధితంగా ఉంటుంది, ఇది ఒక వివిక్త వ్యవస్థ యొక్క ఎంట్రోపీ కాలక్రమేణా పెరుగుతుందని పేర్కొంది. విశ్వం అత్యంత ఆర్డర్, తక్కువఎంట్రోపీ స్థితిలో ప్రారంభమైతే, దీనికి కారణం ఏమిటి మరియు ఎందుకు?

కొంతమంది భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఈ సమస్య విశ్వం యొక్క పరిణామాన్ని మాత్రమే కాకుండా దాని ప్రారంభ పరిస్థితులను కూడా వివరించే ఒక సిద్ధాంతం యొక్క లోతైన అవసరాన్ని సూచిస్తుందని వాదించారు. ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతంలో, ఉదాహరణకు, విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణ విశ్వం ఎందుకు పెద్ద ప్రమాణాలపై సజాతీయంగా మరియు ఐసోట్రోపిక్‌గా కనిపిస్తుందో వివరిస్తుంది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ద్రవ్యోల్బణం ప్రారంభించడానికి కొన్ని ప్రాథమిక పరిస్థితులు అవసరం, ఇది ద్రవ్యోల్బణానికి కారణమేమిటనే ప్రశ్నకు దారి తీస్తుంది.

మల్టీవర్స్ పరికల్పనపై ఆధారపడిన ఇతర విధానాలు, మన విశ్వం అనేక వాటిలో ఒకటి మాత్రమే కావచ్చునని సూచిస్తున్నాయి, ప్రతి ఒక్కటి విభిన్న ప్రారంభ పరిస్థితులు మరియు భౌతిక చట్టాలతో ఉంటాయి. ఈ దృష్టాంతంలో, మన విశ్వం యొక్క నిర్దిష్ట పరిస్థితులు కేవలం అవకాశంగా ఉండవచ్చు, లోతైన వివరణ అవసరం లేదు.

సైంటిఫిక్ నాలెడ్జ్ మరియు స్పెక్యులేటివ్ థియరీస్ యొక్క హోరిజోన్

కాస్మోలజీలో అత్యంత ముఖ్యమైన పరిష్కరించని సమస్యల్లో కృష్ణ పదార్థం ఒకటి. ఇది విశ్వం యొక్క ద్రవ్యరాశిశక్తి కంటెంట్‌లో 27% కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఇది ఎప్పుడూ నేరుగా కనుగొనబడలేదు. ముఖ్యంగా గెలాక్సీలు మరియు గెలాక్సీ సమూహాలలో కనిపించే పదార్థంపై దాని గురుత్వాకర్షణ ప్రభావాల నుండి కృష్ణ పదార్థం యొక్క ఉనికి ఊహించబడింది. ఉదాహరణకు, గెలాక్సీలు అవి కలిగి ఉన్న కనిపించే పదార్థాన్ని బట్టి వాటి కంటే చాలా వేగంగా తిరుగుతాయి. ఈ వైరుధ్యాన్ని కనిపించని ద్రవ్యరాశి—డార్క్ మ్యాటర్‌తో వివరించవచ్చు.

శాస్త్రీయ సమాజంలో విస్తృతంగా ఆమోదించబడినప్పటికీ, కృష్ణ పదార్థం యొక్క స్వభావం ఒక రహస్యంగా మిగిలిపోయింది. ఇది విద్యుదయస్కాంత శక్తులతో సంకర్షణ చెందదు, అంటే ఇది కాంతిని విడుదల చేయదు, గ్రహించదు లేదా ప్రతిబింబించదు. ఇది నేరుగా గుర్తించడం చాలా కష్టతరం చేస్తుంది మరియు బలహీనంగా సంకర్షణ చెందుతున్న మాసివ్ పార్టికల్స్ (WIMPలు) లేదా అక్షాలు వంటి కృష్ణ పదార్థం కోసం శాస్త్రవేత్తలు అనేక మంది అభ్యర్థులను ప్రతిపాదించారు. అయినప్పటికీ, ఈ అభ్యర్థులు ఎవరూ ప్రయోగాలలో నిశ్చయంగా కనుగొనబడలేదు.

మాడిఫైడ్ న్యూటోనియన్ డైనమిక్స్ (MOND) మరియు సంబంధిత థియరీ ఆఫ్ మోడిఫైడ్ గ్రావిటీ (MOG) వంటి కొన్ని ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాలు డార్క్ మేటర్‌ని ఉపయోగించకుండా గెలాక్సీల ప్రవర్తనను వివరించడానికి ప్రయత్నిస్తాయి. ఈ సిద్ధాంతాలు పెద్ద ప్రమాణాల వద్ద గురుత్వాకర్షణపై మన అవగాహనకు మార్పులను ప్రతిపాదిస్తాయి, ఇది గెలాక్సీల యొక్క గమనించిన భ్రమణ వక్రతలకు సంభావ్యంగా కారణమవుతుంది. ఈ ప్రత్యామ్నాయాలు కొన్ని దృగ్విషయాలను వివరించడంలో కొంత విజయాన్ని సాధించినప్పటికీ, డార్క్ మేటర్ ఉనికిని సమర్ధించే అన్ని పరిశీలనాత్మక సాక్ష్యాలను లెక్కించేందుకు కష్టపడుతున్నందున, అవి విస్తృతమైన ఆమోదం పొందలేదు.

డార్క్ మ్యాటర్‌తో పాటు, విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో మరొక లోతైన రహస్యం డార్క్ ఎనర్జీ, ఇది విశ్వం యొక్క ద్రవ్యరాశిశక్తి కంటెంట్‌లో 68% ఉంటుంది. గురుత్వాకర్షణ పుల్ చేసే కృష్ణ పదార్థం వలె కాకుండా, డార్క్ ఎనర్జీ వికర్షక ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుందని భావించబడుతుంది, దీని వలన విశ్వం వేగవంతమైన వేగంతో విస్తరిస్తుంది. సుదూర సూపర్నోవాల పరిశీలనల ద్వారా 1990ల చివరలో విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణ యొక్క ఆవిష్కరణ శాస్త్రీయ సమాజానికి దిగ్భ్రాంతిని కలిగించింది మరియు ఆధునిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో అత్యంత ముఖ్యమైన ఆవిష్కరణలలో ఒకటిగా మిగిలిపోయింది.

డార్క్ ఎనర్జీ స్వభావం ఇంకా సరిగా అర్థం కాలేదు. ఒక సాధ్యమయ్యే వివరణ ఏమిటంటే, చీకటి శక్తి అనేది విశ్వోద్భవ స్థిరాంకానికి సంబంధించినది, ఈ పదాన్ని ఐన్స్టీన్ తన సాధారణ సాపేక్షత సమీకరణాలలో ఖాళీ స్థలం యొక్క శక్తి సాంద్రతను వివరించడానికి పరిచయం చేశాడు. ఈ భావన శూన్యంలో కూడా, అంతరిక్షం కొంత శక్తిని కలిగి ఉంటుంది, ఇది విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణను నడిపిస్తుంది.

అయితే, క్వాంటం ఫీల్డ్ థియరీ అంచనా వేసిన కాస్మోలాజికల్ స్థిరాంకం యొక్క విలువ గమనించిన దానికంటే చాలా పెద్దది, ఇది సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రంలో అతిపెద్ద పరిష్కారం కాని సమస్యకు దారితీసింది. డార్క్ ఎనర్జీకి సంబంధించిన ఇతర వివరణలలో అది కొత్త, ఇంకా కనుగొనబడని ఫీల్డ్‌ను సూచిస్తుంది, కొన్నిసార్లు దీనిని క్వింటెసెన్స్ అని పిలుస్తారు లేదా కాస్మోలాజికల్ స్కేల్స్‌పై గురుత్వాకర్షణపై మన అవగాహన అసంపూర్ణంగా ఉంటుంది.

బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం యొక్క ఒక ఊహాజనిత పొడిగింపు మల్టీవర్స్ పరికల్పన. ఈ ఆలోచన ఎస్మన విశ్వం అనేక విశ్వాలలో ఒకటి మాత్రమేనని, ప్రతి ఒక్కటి దాని స్వంత భౌతిక చట్టాలు, స్థిరాంకాలు మరియు ప్రారంభ పరిస్థితులను కలిగి ఉన్నాయని సూచిస్తుంది. ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతం యొక్క కొన్ని సంస్కరణల్లో మల్టీవర్స్ అనే భావన సహజంగానే పుడుతుంది, ఇది స్పేస్‌లోని వివిధ ప్రాంతాలు వివిధ రకాల విస్తరణలకు లోనవుతాయి, ఇది ఒకదానికొకటి డిస్‌కనెక్ట్ అయిన బబుల్ విశ్వాలు ఏర్పడటానికి దారి తీస్తుంది.

క్వాంటం గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి ప్రముఖ అభ్యర్థి అయిన స్ట్రింగ్ థియరీ యొక్క కొన్ని వెర్షన్‌లలో, మల్టీవర్స్ అనేది స్పేస్‌టైమ్ యొక్క జ్యామితిని నియంత్రించే సమీకరణాలకు పెద్ద సంఖ్యలో సాధ్యమయ్యే పరిష్కారాల యొక్క సహజ ఫలితం. ప్రతి పరిష్కారం దాని స్వంత భౌతిక చట్టాలతో విభిన్న విశ్వానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.

మల్టీవర్స్ పరికల్పన చాలా ఊహాజనితమైనది మరియు నేరుగా పరీక్షించడం అసాధ్యం కాకపోయినా కష్టం. ఏది ఏమైనప్పటికీ, ఇది మన విశ్వంలోని భౌతిక స్థిరాంకాల యొక్క చక్కటిట్యూనింగ్ కోసం సంభావ్య వివరణను అందిస్తుంది, ఇది నక్షత్రాలు, గెలాక్సీలు మరియు జీవితం యొక్క ఉనికిని అనుమతించడానికి ఖచ్చితంగా సెట్ చేయబడినట్లు కనిపిస్తుంది. ఒక మల్టీవర్స్‌లో, భౌతిక స్థిరాంకాలు విశ్వం నుండి విశ్వానికి మారవచ్చు మరియు జీవితం ఉనికిలో ఉండటానికి సరైన పరిస్థితులు ఉన్న చోట మనం జీవించడం జరుగుతుంది.

మల్టీవర్స్ పరికల్పన చర్చ మరియు వివాదానికి సంబంధించిన అంశంగా మిగిలిపోయినప్పటికీ, ఇది సైద్ధాంతిక విశ్వోద్భవ శాస్త్రం యొక్క ఊహాత్మక మరియు సృజనాత్మక స్వభావాన్ని హైలైట్ చేస్తుంది, ఇక్కడ శాస్త్రవేత్తలు మన ప్రస్తుత పరిశీలనా సామర్థ్యాలకు మించిన ఆలోచనలతో పట్టు సాధించాలి.

విశ్వం యొక్క అంతిమ విధి

విశ్వం యొక్క భవిష్యత్తు కోసం సాధ్యమయ్యే ఒక దృశ్యం బిగ్ ఫ్రీజ్, దీనిని హీట్ డెత్ అని కూడా పిలుస్తారు. ఈ దృష్టాంతంలో, విశ్వం నిరవధికంగా విస్తరిస్తూనే ఉంది, కృష్ణ శక్తి ద్వారా నడపబడుతుంది. కాలక్రమేణా, గెలాక్సీలు చాలా దూరంగా కదులుతాయి మరియు విశ్వం చల్లగా మరియు ఖాళీగా మారుతుంది. నక్షత్రాలు తమ అణు ఇంధనాన్ని ఖాళీ చేయడం మరియు కాల రంధ్రాలు హాకింగ్ రేడియేషన్ ద్వారా ఆవిరైపోవడంతో, విశ్వం గరిష్ట ఎంట్రోపీ స్థితికి చేరుకుంటుంది, ఇక్కడ అన్ని ప్రక్రియలు ఆగిపోతాయి మరియు ఎక్కువ పని చేయలేము.

విశ్వ విస్తరణ యొక్క గమనించిన త్వరణం ఆధారంగా ప్రస్తుతం బిగ్ ఫ్రీజ్ విశ్వం యొక్క అత్యంత సంభావ్య విధిగా పరిగణించబడుతుంది.

మరో సాధ్యమైన ఫలితం బిగ్ రిప్, దీనిలో డార్క్ ఎనర్జీ యొక్క వికర్షక శక్తి కాలక్రమేణా ఎక్కువగా ప్రబలంగా మారుతుంది. ఈ దృష్టాంతంలో, విశ్వం యొక్క విస్తరణ ఎంతగా వేగవంతమవుతుంది, అది చివరికి గెలాక్సీలు, నక్షత్రాలు, గ్రహాలు మరియు అణువులను కూడా చీల్చివేస్తుంది. విశ్వం ఒక హింసాత్మక విచ్ఛేదనంతో ముగుస్తుంది, అంతరిక్షం యొక్క విస్తరణ ద్వారానే అన్ని నిర్మాణాలు చీలిపోతాయి.

బిగ్ రిప్ యొక్క సంభావ్యత డార్క్ ఎనర్జీ స్వభావంపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇది ఇప్పటికీ పూర్తిగా అర్థం కాలేదు. డార్క్ ఎనర్జీ అనేది కాలక్రమేణా మారే డైనమిక్ ఫీల్డ్ అయితే, భవిష్యత్తులో అది మరింత బలంగా మారవచ్చు, ఇది పెద్ద రిప్‌కి దారి తీస్తుంది. అయితే, కాస్మోలాజికల్ స్థిరాంకం వివరించినట్లుగా డార్క్ ఎనర్జీ స్థిరమైన శక్తి అయితే, బిగ్ రిప్ అసంభవం.

తక్కువ అవకాశం ఉంది కానీ ఇప్పటికీ సాధ్యమయ్యే దృష్టాంతం బిగ్ క్రంచ్, దీనిలో విశ్వం యొక్క విస్తరణ చివరికి రివర్స్ అవుతుంది మరియు విశ్వం సంకోచించడం ప్రారంభమవుతుంది. ఈ దృష్టాంతంలో, గురుత్వాకర్షణ కృష్ణ శక్తి యొక్క వికర్షక శక్తిని అధిగమిస్తుంది, ఇది బిగ్ బ్యాంగ్ యొక్క పరిస్థితుల మాదిరిగానే వేడి, దట్టమైన స్థితికి విశ్వం పతనానికి దారి తీస్తుంది. ఇది మనకు తెలిసినట్లుగా విశ్వాన్ని సమర్ధవంతంగా ముగించేలా ఏకత్వానికి దారితీయవచ్చు.

బిగ్ క్రంచ్ పరికల్పన యొక్క కొన్ని వైవిధ్యాలు పతనాన్ని బిగ్ బౌన్స్ ద్వారా అనుసరించవచ్చని సూచిస్తున్నాయి, దీనిలో విశ్వం ఏకత్వం నుండి పుంజుకుంటుంది మరియు విస్తరణ యొక్క కొత్త చక్రం ప్రారంభమవుతుంది. విశ్వం యొక్క ఈ చక్రీయ నమూనా ఏకవచన ప్రారంభం యొక్క ఆలోచనకు ప్రత్యామ్నాయంగా ప్రతిపాదించబడింది, విశ్వం అనంతమైన విస్తరణలు మరియు సంకోచాలకు లోనవుతుందని సూచిస్తుంది.

విశ్వం యొక్క వేగవంతమైన విస్తరణ యొక్క పరిశీలనల ద్వారా ప్రస్తుతం బిగ్ క్రంచ్ మరియు బిగ్ బౌన్స్ దృశ్యాలు ప్రతికూలంగా ఉన్నప్పటికీ, అవి నిర్దిష్ట సైద్ధాంతిక నమూనాల సందర్భంలో ఆసక్తికరమైన అవకాశాలను కలిగి ఉన్నాయి.

ముగింపు: కాస్మోలజీలో సైన్స్ అండ్ ఇమాజినేషన్

బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం ఆధునిక విజ్ఞాన శాస్త్రం యొక్క గొప్ప విజయాలలో ఒకటిగా నిలుస్తుంది, ఇది విశ్వం యొక్క మూలం, పరిణామం మరియు భారీస్థాయి నిర్మాణం కోసం సమగ్ర వివరణను అందిస్తుంది. కాస్మిక్ మైక్రోవేవ్ బ్యాక్‌గ్రౌండ్, గెలాక్సీల రెడ్‌షిఫ్ట్ మరియు కాంతి మూలకాల సమృద్ధితో సహా అనేక పరిశీలనాత్మక సాక్ష్యాల ద్వారా మద్దతు ఇవ్వబడింది, ఈ సిద్ధాంతం దశాబ్దాల పరిశీలనను తట్టుకుంది మరియు విశ్వోద్భవ శాస్త్రంలో ప్రధాన నమూనాగా మిగిలిపోయింది.

అయితే, బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం దాని పరిమితులు మరియు సమాధానం లేని ప్రశ్నలు లేకుండా లేదు. కృష్ణ పదార్థం యొక్క స్వభావం, చీకటి శక్తి మరియు విశ్వం యొక్క ప్రారంభ పరిస్థితులు లోతైన రహస్యాలుగా మిగిలిపోయాయి. అదనంగా, సిద్ధాంతం విశ్వం ప్రారంభంలో ఉన్న ఏకత్వాన్ని లేదా బిగ్ బ్యాంగ్‌కు ముందు ఏమి జరిగిందో పూర్తిగా వివరించలేదు. ఈ అపరిష్కృత సమస్యలు ఊహాగానాలకు, సృజనాత్మకతకు మరియు మన అవగాహన యొక్క సరిహద్దులను అధిగమించే కొత్త సిద్ధాంతాల అభివృద్ధికి చోటు కల్పిస్తాయి.

ద్రవ్యోల్బణ సిద్ధాంతం అభివృద్ధి నుండి మల్టీవర్స్ వంటి అన్యదేశ ఆలోచనల అన్వేషణ వరకు విశ్వోద్భవ శాస్త్రం యొక్క పురోగతిలో మానవ కల్పన కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. శాస్త్రీయ సాక్ష్యం మన జ్ఞానానికి పునాదిగా మిగిలిపోయినప్పటికీ, మన అవగాహనలో ఉన్న అంతరాలను పరిష్కరించడానికి సైద్ధాంతిక నమూనాలు తరచుగా ఊహాశక్తితో దూసుకుపోవాలి.

కొత్త సాంకేతికతలు, అబ్జర్వేటరీలు మరియు ప్రయోగాలు విశ్వాన్ని పరిశోధించడం కొనసాగిస్తున్నందున, పరిశీలన మరియు ఊహల మధ్య పరస్పర చర్య విశ్వోద్భవ శాస్త్రం యొక్క గుండెలో ఉంటుంది. కొత్త కణాల ఆవిష్కరణ, ఆదిమ గురుత్వాకర్షణ తరంగాలను గుర్తించడం లేదా గురుత్వాకర్షణ యొక్క ప్రత్యామ్నాయ సిద్ధాంతాల అన్వేషణ ద్వారా అయినా, కాస్మోస్‌ను అర్థం చేసుకునే తపన చాలా దూరంలో ఉంది.

చివరికి, బిగ్ బ్యాంగ్ సిద్ధాంతం పరిశీలన, సిద్ధాంతం మరియు ఊహల యొక్క లోతైన సంశ్లేషణను సూచిస్తుంది, ఇది విశ్వంలోని లోతైన రహస్యాలను ఒక సంగ్రహావలోకనం అందిస్తుంది. అనేక ప్రశ్నలు మిగిలి ఉన్నప్పటికీ, కాస్మోస్ యొక్క గతం, వర్తమానం మరియు భవిష్యత్తును అన్వేషించడానికి ఈ సిద్ధాంతం ఒక బలమైన ఫ్రేమ్‌వర్క్‌ను అందిస్తుంది మరియు ఇది తెలియని వాటి నేపథ్యంలో మానవత్వం యొక్క శాశ్వతమైన ఉత్సుకత మరియు సృజనాత్మకతకు నిదర్శనంగా పనిచేస్తుంది.