۳٫۴ لکهٔ سردِ کیهانی: اثرانگشتِ انتقالِ به‌سرخِ تکاملِ مسیر

خانه ／ ۳ فصل سوم: کیهانِ کلان‌مقیاس

نخست پدیده‌ها و پرسش‌ها

• نقشه‌هایِ تابشِ زمینهٔ کیهانیِ ریزموج، ناحیه‌ای وسیع و پایدار را نشان می‌دهند که اندکی از پیرامونِ خود سردتر است؛ مقیاس و شکلِ آن با یک نوسانِ تصادفی به‌سختی سازگار است.
• پس از کاستنِ مؤلفه‌هایِ پیش‌زمینه، افتِ دما میانِ باندهایِ مشاهده تقریباً ثابت می‌ماند؛ ازاین‌رو نه گسیل و نه جذبِ موضعی توجیهِ خوبی است. سؤال اصلی این است که سردی از مبدأ آمده یا در مسیر پدید شده است.
• چندین سنجهٔ مستقل از وجودِ حجمی بسیار بزرگ و کم‌چگال و کم‌کشش در راستایِ دید خبر می‌دهند. اگر چنین حجمی واقعاً آنجاست، اثرِ مسیر نامزدِ طبیعی است، به‌شرطِ آن‌که زنجیرهٔ علّیِ «چقدر و چرا سرد شده» روشن شود.

دوم سازوکارِ فیزیکی

• این لکه نشانِ منبعی سردتر نیست، بلکه نشانهٔ تغییری رویِ راه است. در تصویرِ رشته‌هایِ انرژی، نور بسته‌هایِ آشفتگی است که در دریایِ انرژی پیش می‌رود. اگر نقشۀ کشش در طولِ مسیر ثابت بماند، دگرگونیِ ورود و خروج همدیگر را خنثی می‌کند و اثری خالص باقی نمی‌ماند؛ اما اگر حجم در هنگامِ عبورِ فوتون دگرگون شود، میانِ ورود و خروج ناهمسانی پدید می‌آید و جابه‌جاییِ خالص و بی‌رنگ برجای می‌ماند.
• زنجیرهٔ علّی سه گامِ روشن دارد: واردِ حجمی بزرگ و کم‌کشش می‌شویم ــ انتشار کندتر می‌شود، ریتمِ فاز کش می‌آید و طیف کمی به سویِ سردی می‌لغزد؛ سپس حجم در مدتِ اقامتِ فوتون به‌آهستگی بازپس‌روی می‌کند و کم‌ژرفا می‌شود؛ آنگاه هنگامِ خروج، جبرانِ خروجی برای پاک‌کردنِ اثرِ ورودی کافی نیست و سردیِ خالص باقی می‌ماند.
• این اثر حجمی «بزرگ و با دگرگونیِ ملایم» می‌خواهد. هرچه ماندگاریِ فوتون درونِ حجم بیشتر و تغییرِ درونیِ آن منظم‌تر و جهت‌دارتر باشد، سیگنال قوی‌تر است؛ حجمِ کوچک یا تغییرِ تند، خنثی‌سازی‌هایِ مرزی را می‌افزاید و اثر را کمرنگ می‌کند.
• نه تیرگیِ عدسی و نه سردشدنِ ناشی از پراکندگی در کار است. عدسی بیش از هر چیز مسیر و زمانِ رسیدن را بازسامان می‌دهد و درخشندگیِ سطحی را پاس می‌دارد؛ پراکندگی و جذب اما ردّ پایِ رنگی و کژریختیِ هندسی می‌گذارند. امضایِ اینجا افتِ دمایی بی‌رنگ است که به تضاریسِ کششیِ دگرشونده در زمان اشاره دارد.
• نقش‌ها میانِ ساختارها تقسیم می‌شود. در زیرچگالیِ عظیم، گرانشِ کششیِ آماری ــ که برآیندِ کششِ ریزِ ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته است ــ ضعیف‌تر است و پشت‌زمینه‌ای کم‌کشش پدید می‌آورد؛ تزریق‌هایِ نامنظمِ وابسته به فنا به‌صورتِ نوفهٔ زمینه‌ایِ کششی بر لبه‌ها بافتی ریز می‌نهد. اینها مرز را می‌تراشند، اما علتِ اصلیِ افتِ دما همان دگرگونیِ حجم در هنگامِ گذر است.
• پاسخ به مسیر وابسته است. فوتون‌هایی که حجمِ دگرشونده را دور می‌زنند، تقریباً نشانی از انتقالِ به‌سرخِ تکاملِ مسیر ندارند؛ آنهایی که آن را می‌شکافند، سردیِ خالص را به همراه می‌آورند. پس ناهمسانیِ دماییِ وابسته به جهت به‌طورِ طبیعی پدیدار می‌شود و لکهٔ سرد نشانهٔ راهی است که از میانِ ناحیهٔ در حالِ تغییر گذشته است.

سوم قیاس

پله‌برقی‌ای را مجسم کنید که در میانهٔ مسیر کُند می‌شود. اگر سرعت ثابت بماند، زمانِ رسیدن فقط به آغاز و پایان وابسته است؛ اما با کُندشدنِ میانه، زمانِ از‌دست‌رفته در انتها جبران نمی‌شود و دیرتر می‌رسید. لکهٔ سرد نیز چنین است: مقصد سردتر نیست، بلکه تغییرِ سرعتِ میان‌راه ریتمِ فاز را کش داده است.

چهارم سنجش با روایتِ رایج

• بر سرِ «اثرِ مسیر بودن» اتفاق نظر داریم. روایتِ معمول آن را دگرگونیِ زمانیِ پتانسیلِ گرانشی در راستایِ دید می‌نامد و ما از بازچینیِ تضاریسِ کششی هنگامِ گذر سخن می‌گوییم؛ هر دو، با حدّی بی‌رنگ در مسیر طرف‌اند نه با منبعی سردتر.
• تفاوت در زبان و تکیه است. بیانِ کلاسیک بر انتگرال‌هایِ هندسی و پتانسیل تکیه می‌کند؛ این بیان، فیزیکِ محیط را پیش می‌کشد ــ ناهمسانیِ ورود، ماندگاری و خروج ــ و نشان می‌دهد که این دگرگونی چگونه به جابه‌جاییِ رو به پایینِ خالص بدل می‌شود. اندازه‌گیری‌ها با هر دو خوانش سازگار است.
• این منطق در چارچوبی بزرگ‌تر نیز دیده می‌شود: در تأخیرهایِ زمانیِ عدسیِ قوی و در ریزتنظیم‌هایِ سویهٔ بسامد؛ و رویِ مسیرهایِ بی‌دگرگونی تنها زمانِ رسیدن جابه‌جا می‌شود و ترازِ حرارتیِ پایه دست‌نخورده می‌ماند. لکهٔ سرد روشن‌ترین امضایِ انتقالِ به‌سرخِ تکاملِ مسیر است.

پنجم جمع‌بندی

لکهٔ سردِ کیهانی گواهِ تابشی «زاده‌شدهٔ سردتر» نیست، بلکه نشانِ فوتونی است که از حجمی بزرگ و کم‌کشش در حالِ دگرگونی گذشته است؛ اثرِ ورود بر جبرانِ خروج چربیده و افتِ دماییِ بی‌رنگ برجا مانده است. برای پدیدار شدنِ چنین نشانهٔ آشکاری، سه شرط باید هم‌زمان فراهم باشد: مسیر حجمی به‌اندازهٔ کافی بزرگ را بِبُرد، ماندگاریِ درونِ آن بسنده باشد، و خودِ حجم در همان بازه واقعاً دگرگون شود.