3.4 Doa baridi ya kozmiki: alama ya kuhama kuelekea wekundu njiani kwa mchakato wa kimaendeleo

Nyumbani ／ Sura ya 3: Ulimwengu wa makroskopiki

I. Tukio na swali kuu

• Eneo la angani lililo “baridi zaidi” kuliko jirani zake:
  Ramani za anga zima za Mionzi ya Mandharinyuma ya Mikrowevu ya Ulimwengu (CMB) zinaonyesha eneo pana lenye joto la chini kidogo kuliko mazingira yake. Umbo lake ni thabiti na ukubwa wake unaonekana wazi. Hali hii haifanani na mitikisiko midogo ya nasibu, hivyo maelezo ya “bahati tu” hayaridhishi.
• Je, baridi ilitoka kwenye chanzo, au mabadiliko yalitokea njiani?
  Baada ya kuondoa mchango wa mandhari ya mbele, upungufu wa joto hubaki karibu bila kutegemea bendi ya masafa ya uangalizi. Hii inaashiria kuwa si utoaji wala unyonyaji wa eneo la karibu. Chaguo mbili hubaki: ama ishara ilikuwa “baridi kuzaliwa” katika Ulimwengu wa awali, au kitu kiliibadili kwenye mstari wa kuona.
• Uhusiano na miundo ya ukubwa mkubwa:
  Uangalizi huru kadhaa unaonyesha uwepo wa kiasi kikubwa “chepesi” kando ya mstari huo wa kuona. Ikiwa kweli kuna ujazo mkubwa wenye msongamano mdogo na tensiti ya uga iliyo chini, ni la kawaida kutilia shaka athari “ya njiani”. Hata hivyo, kueleza “kiasi cha baridi, kwa nini, na kwa upeo gani” kunahitaji mlolongo wa kifizikia ulio wazi.

II. Utaratibu wa kifizikia

1. “Marekebisho katikati ya safari,” si chanzo chenye baridi zaidi:
   Katika Nadharia ya Filamenti za Nishati (EFT), mwanga ni vifurushi vya mawimbi ya msukosuko vinavyosafiri kwenye bahari ya nishati. Tangu Ulimwengu wa awali hadi kufika kwetu, hupita kwenye miundo mingi. Ikiwa ramani ya tensiti ya uga njiani inabaki tulivu wakati fotoni inapita, mabadiliko ya masafa wakati wa kuingia na kutoka hufutiana, hivyo hakuna athari ya jumla. Lakini iwapo eneo hilo linabadilika fotoni inapokaa ndani yake, hutokea utofauti kati ya kuingia na kutoka, na hubaki mchepuko wa masafa usio na usambazaji: kuhama kuelekea wekundu njiani kwa mchakato wa kimaendeleo.
2. Msururu wa kisababishi wenye hatua tatu:

• Kuingia kwenye ujazo mkubwa wenye tensiti ya chini: usafiri fanifu hupungua kasi, mpigo wa awamu wa fotoni huongezeka, na joto “husukumwa” chini kidogo.
• Kukawia ilhali eneo linaendelea “kurudi katika hali ya juu”: ujazo wenye tensiti ya chini si tuli; katika mageuzi ya kozmiki huwa taratibu wa kina kifupi.
• Kutoka bila “marejesho” ya kutosha: eneo la mpakani si sawa tena na ile hali ya kuingia; kile kinachorejeshwa wakati wa kutoka ni kidogo kuliko kile kilichovutwa wakati wa kuingia, hivyo hubaki mwelekeo wa jumla wa ubaridi.
  Ni pale tu hatua hizi tatu zinapotimia ndipo huhama kuelekea wekundu wa kimaendeleo unakuwa thabiti; hatua ya pili ikikosekana (eneo lisipobadilika), athari ya doa baridi haitajitokeza.

3. Kwa nini ujazo uwe “mkubwa na wenye mabadiliko myororo”:
   Mchepuko wa jumla hutegemea muda ambao fotoni hubaki kwenye eneo na kiasi pamoja na mwelekeo wa mabadiliko ndani ya muda huo. Ujazo mdogo au mabadiliko madogo hayakusanyi athari; ujazo mkubwa mno au mabadiliko ya ghafla huzalisha fidia changamani kando ya mipaka. Udhahiri wa doa baridi unaashiria mchanganyiko wa “kutosha kwa ukubwa, mabadiliko ya wastani”.
4. Siyo kufifishwa na lenzi ya mvutano wala “kupozwa” na mwangaza kusambazwa:
   Kulengenezwa kwa mvutano wa uvutano hubadilisha njia na nyakati za kufika, huku ikidumisha uang’avu wa uso. Usambazaji au unyonyaji ungeacha utegemezi wa rangi na ukengeufu wa umbo. Alama ya doa baridi ni upungufu wa joto usio na usambazaji, unaoelekeza kwenye mtapo wa tensiti unaobadilika kwa wakati, si kufunikwa na tundu la dutu au kuchujwa kwa rangi na kiowevu.
5. Mgao wa majukumu ukilinganishwa na athari nyingine za kimuundo:
   Ndani ya ujazo ulio chepesi sana, upendeleo wa takwimu wa uvutano kutoka kwa chembe zisizo thabiti hudhoofika, na kuweka mandhari ya nyuma yenye tensiti ya chini. Msukosuko usio wa kawaida kutoka kwa uondoanishaji wa chembe unaweza kuchora maandiko laini kwenye mipaka na kuisawazisha kidogo. Hata hivyo, haya ni “mapambo ya pembezoni,” si sababu kuu. Kisukumo kikuu ni mageuzi ya eneo wakati fotoni inapolivuka.
6. Kwa nini njia tofauti hutoa majibu tofauti:
   Fotoni kutoka enzi ileile, zitakapokwepa ujazo chepesi unaobadilika, karibu hazitasikia kuhama kwa kimaendeleo; zinazopenya ndani yake hupata mchepuko wa baridi wa jumla. Hivyo, mandhari ileile ya nyuma huonyesha tofauti za joto kulingana na mwelekeo, na “doa baridi” hutiwa alama na njia inayokatiza eneo linalobadilika.

III. Mfano wa kuelewesha

Ngazi za kusonga zinapobadili kasi: kasi ikibaki thabiti, muda wa kufika hutegemea mwanzo na mwisho tu. Zikichelewesha mwendo katikati, huwezi “kufidia” muda uliopotea unapokaribia kutoka, hivyo unawasili kuchelewa. Vivyo hivyo kwa doa baridi: si kwamba kituo fulani “kimezaliwa baridi,” bali “mabadiliko ya kasi njiani” huongeza mpigo wa awamu.

IV. Ulinganisho na nadharia iliyozoeleka

• Msingi wa pamoja — athari ya njiani:
  Kosmolojia sanifu huihusisha na mabadiliko ya joto yanayotokana na mageuzi ya muda ya uwezo wa uvutano kando ya njia. Hapa tunaieleza kama upangaji upya wa mandhari ya tensiti wakati wa kupita — pia ni kipengele cha njiani kisicho na usambazaji, si chanzo baridi zaidi.
• Tofauti — lugha na uzito wa mambo:
  Uwasilishaji wa jadi unasisitiza jiometri na mahesabu ya uwezo; hapa tunasisitiza mienendo ya kiowevu na tensiti: jinsi utofauti kati ya kuingia, kukawia, na kutoka unavyogeuza “mageuzi” kuwa upungufu wa joto wa jumla. Katika vipimo vinavyoangaliwa, mitazamo hii hailengani; ni pande mbili za sarafu moja.
• Ujumuishaji katika picha pana:
  Mantiki ileile ya “kurekebisha njiani” hujitokeza kwenye ucheleweshaji wa muda katika kulengenezwa kwa nguvu na kwenye marekebisho madogo ya masafa. Kwenye njia zisizo na mageuzi, hubadilika tu muda wa kufika, si kiwango msingi cha joto. Kwa hiyo, doa baridi ndilo alama iliyo dhahiri zaidi ya kuhama kuelekea wekundu wa kimaendeleo katika ramani ya anga yote.

V. Hitimisho

Doa baridi ya kozmiki si “baridi tangu kuzaliwa.” Inajitokeza kwa sababu ishara ya Mionzi ya Mandharinyuma ya Mikrowevu ya Ulimwengu ilipita katika ujazo mkubwa, wenye tensiti ya chini na unaobadilika: kuingia kulisukuma masafa chini, na kutoka hakukurejesha kikamilifu, hivyo ukabaki mwelekeo wa baridi usio na usambazaji. Ili alama hii ionekane wazi kiasi hiki, masharti matatu yahitajika kwa pamoja: mstari wa kuona ukate ujazo wa kutosha, fotoni ikae humo muda wa kutosha, na ujazo huo uabadilike kweli ndani ya kipindi hicho. Katika mlolongo huu wa kifizikia ulio wazi, doa hilo si “bahati ya ajabu,” bali ni muhuri ulio wazi wa kuhama kuelekea wekundu wa kimaendeleo kwenye ramani ya anga nzima.