Итак, я прочитал статьи в Википедии о WMAP и CMB , пытаясь понять, как ученые могут вывести кривизну Вселенной из измерений CMB.
Статья Wiki о CMB объясняет только следующее:
Пики содержат интересные физические признаки. Угловой масштаб первого пика [спектра мощности анизотропии температуры космического микроволнового фонового излучения в терминах углового масштаба] определяет кривизну Вселенной (но не топологию Вселенной).
Я действительно не понимаю, или просто не понимаю, почему.
Я также искал на Stackexchange похожие вопросы, например, как этот , но в этом примере помеченный ответ просто говорит:
Тогда мы можем увидеть комковатость Вселенной, наблюдая космическое микроволновое фоновое излучение с высоким разрешением.
...что на самом деле ничего не объясняет.
Может ли кто-нибудь объяснить в нематематических или математических терминах, почему эти данные могут что-то сказать нам о кривизне Вселенной?
Хорошо, вот краткое описание, очень легкое с математикой (а также несколько упрощенное): Основная идея состоит в том, чтобы сравнить размер шероховатости сейчас с размером шероховатости тогда, когда был сгенерирован реликтовый фон, также называемый во время развязки. . Теперь мы измеряем размер бугристости, рассматривая сверхскопления галактик и пустоты. Затем мы можем вычислить скорость расширения Вселенной, если мы также измерим время и расстояние до Большого взрыва (расцепление). Из ОТО Эйнштейна мы можем преобразовать скорость расширения, а также размеры, расстояния и времена в кривизну. (Мы также можем предположить и использовать некоторые другие вещи, такие как приблизительная однородность и сферическая симметрия.) Если вы действительно можете объяснить все это, включая часть ОТО, с помощью математического объяснения, вы гораздо лучший человек, чем я, Чарли Браун.
Выяснение размера шишек — это первая часть, затем измерение того, насколько большими они кажутся нам, — это вторая часть. Если они выглядят больше или меньше, чем должны, у вас искривленное пространство.
Ответ находится в той же статье Википедии, но я чувствую необходимость упомянуть об анизотропии:
Анизотропия /ˌænaɪˈsɒtrəpi/ является свойством направленной зависимости , в отличие от изотропии. Примером анизотропии является свет, проходящий через поляризатор. Примером анизотропного материала является древесина, которую легче расколоть вдоль волокон, чем поперек волокон.
В общем, анизотропии дают нам представление о флуктуациях плотности в ранней Вселенной, которые формируют основу (или семена) скоплений плотной материи (галактик и т. д.) во Вселенной. Насколько велики эти анизотропии (флуктуации)? Это измерение связано с параметрами Вселенной. Ответ находится в абзаце выше абзаца, который вы упомянули. Этот :
Структура анизотропии космического микроволнового фона в основном определяется двумя эффектами: акустическими колебаниями и диффузионным затуханием (также называемым бесстолкновительным затуханием или затуханием Шелка). Акустические колебания возникают из-за конфликта фотон-барионной плазмы в ранней Вселенной. Давление фотонов имеет тенденцию стирать анизотропию, в то время как гравитационное притяжение барионов, движущихся со скоростью, намного меньшей скорости света, заставляет их коллапсировать, образуя плотные ореолы. Эти два эффекта конкурируют друг с другом, создавая акустические колебания, которые придают микроволновому фону его характерную пиковую структуру. Пики примерно соответствуют резонансам, в которых фотоны разделяются, когда конкретная мода достигает пиковой амплитуды.
Вот необходимые детали. Немного информации о Первичных Колебаниях Плотности из Википедии:
О статистических свойствах первичных флуктуаций можно судить по наблюдениям анизотропии космического микроволнового фона и по измерениям распределения материи , например, по исследованиям красных смещений галактик. Поскольку считается, что колебания возникают из-за инфляции, такие измерения также могут устанавливать ограничения на параметры в рамках инфляционной теории.
Обратите внимание, что в нем говорится, что эти измерения устанавливают ограничения на параметры, т.е. они должны быть меньше или больше некоторого значения. Точное мнение дается и дается с использованием разных методик и поиском точек соприкосновения в результатах.
Если есть что-то, что вас беспокоит или я не смог хорошо объяснить, пожалуйста, укажите. :)
Чику