۸٫۸ کیهان‌شناسیِ «استاندارد» لامبدا–مادّهٔ تاریکِ سرد

خانه ／ ۸ نظریهٔ ریسه‌های انرژی و چالشِ نظریه‌های پارادایمی

هدفِ سه‌گانه
نشان می‌دهیم چرا لامبدا–مادّهٔ تاریکِ سرد سال‌ها چارچوبِ مرجع بوده است، چه دشواری‌های رصدی و فیزیکی پیشِ روی آن است، و چگونه نظریهٔ رشته‌های انرژی با زبانِ یکپارچهٔ دریای انرژی و منظرِ تانسوری به‌جای سه‌گانهٔ «ذرهٔ تاریک + لامبدا + گسترشِ متری» می‌نشیند و سرنخ‌های چندسنجیِ آزمون‌پذیر فراهم می‌کند.

نخست آن‌چه چارچوبِ غالب می‌گوید

۱. ادعای اصلی

• اصلِ کیهانیِ قوی و نسبیتِ عام را به‌عنوانِ هندسهٔ پس‌زمینه به‌کار می‌بریم.
• مادّهٔ تاریکِ سرد رشدِ ساختار را می‌راند، مادّهٔ باریونی اجرام را روشن می‌کند و ثابتِ کیهانی شتابِ دیرهنگام را توضیح می‌دهد.
• نسبتِ سرخ‌گرایی–فاصله و فرگشتِ کیهان با عاملِ مقیاس، یعنی گسترشِ متری، تعیین می‌شود.
• مجموعه‌ای اندک از پارامترهای جهانی، قله‌های صوتیِ پس‌زمینهٔ ریزموجِ کیهانی، ابرنواخترها، نوسان‌های آکوستیکیِ باریون، عدسیِ ضعیف و ساختارِ کلان را هم‌زمان می‌نشانَد.

۲. چراییِ مقبولیت

• پارامترهای اندک و انسجامِ بالا داده‌های متنوع را به‌هم پیوند می‌دهد.
• پایداریِ عملی با ابزارهای عددی و فرایندهای تحلیلیِ پخته.
• ساده‌گوییِ آموزشی به‌سبب روایتِ روشن و هزینهٔ ارتباطیِ کم.

۳. چگونگیِ خوانش
این چارچوب در مرتبهٔ نخست موفق است؛ بااین‌حال، نه لامبدا و نه ذراتِ مادّهٔ تاریکِ سرد تأییدِ میکرو‌فیزیکیِ مستقیم ندارند. با فزونیِ دقت و سنجه‌های گوناگون، برای نگه‌داشتنِ سازگاریِ کلی، بازخوردها، سامانه‌ای‌ها یا درجات آزادیِ افزوده به کار می‌آید.

دوم دشواری‌های رصدی و کانون‌های بحث

۱. تنش‌های نزدیک–دور و گسستِ فاصله–رشد

• شیب‌های جهانیِ «نردبان‌های فاصله» به‌طور نظام‌مند از هم فاصله می‌گیرند.
• زمینهٔ برآوردشده از فاصله گاه با دامنه/آهنگِ رشد از عدسیِ ضعیف، خوشه‌ها و اعوجاج‌های فضایِ انتقال‌به‌سرخ اندکی ناسازگار می‌شود.

۲. بحرانِ مقیاسِ کوچک و «زودهنگام و فربه»

• شمارِ ماهواره‌ها، پروفیل‌های هسته–هاله و کوتوله‌های فوق‌فشرده اغلب بازخوردِ قوی و تنظیمِ دقیق می‌طلبد.
• کهکشان‌های پرجرم و پخته در «زِ بزرگ» روایت‌های کاراییِ ساده را تحت فشار می‌گذارند.

۳. شذوذهای زاویهٔ بزرگ در ریزموج و «قدرتِ عدسی»

• هم‌ترازی‌های ℓ پایین، ناهمسانیِ نیم‌کره‌ای و لکهٔ سرد به‌صورت یک مجموعه پایدارند.
• دامنهٔ عدسیِ برگزیده در ریزموج همیشه با کالیبراسیونِ عدسیِ ضعیف/رشد هم‌گام نیست.

۴. مسألهٔ موجودیت و طبیعیّت

• برای خاستگاهِ میکرو‌فیزیکیِ لامبدا توضیحی طبیعی در دست نیست (گافِ انرژیِ خلا، مسألهٔ هم‌زمانی).
• ذراتِ مادّهٔ تاریکِ سرد در آزمایشگاه و جست‌وجوی مستقیم دیده نشده‌اند.

خلاصهٔ کوتاه
ΛCDM در ترمِ پیشرو کامیاب است؛ امّا با افزودنِ وابستگی‌های جهت/محیط، کالیبراسیونِ رشد و دینامیکِ مقیاسِ کوچک، نیاز به وصله برای نگه‌داشتنِ سازگاریِ میان‌سنجی فزونی می‌گیرد.

سوم بازگویی بر پایهٔ نظریهٔ رشته‌های انرژی و دگرگونیِ نگاهِ خواننده

چکیدهٔ یک‌جمله‌ای
به‌جای «لامبدا + ذرات CDM + گسترشِ متری»، یک نقشهٔ بنیادین از دریای انرژی و منظرِ تانسوری به‌کار می‌بریم:

• سرخ‌گرایی تنها از دو اثرِ تانسوری می‌آید: سرخ‌گراییِ پتانسیلِ تانسوری که از تفاوتِ مرجعِ منبع–راصد پدید می‌شود، و سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب که جابه‌جاییِ خالصِ بی‌رنگ در گذر از منظرِ تانسوریِ درحال‌تبدّل است.
• کششِ افزوده را گرانشِ تانسوریِ آماری فراهم می‌کند، نه داربستِ ذرات تاریک.
• «نمای شتاب» در دورانِ دیرهنگام، مُهرِ دوگانهٔ پس‌زمینه‌ای تانسوری است که آهسته دگرگون می‌شود و بر دفترهای فاصله و حرکت نقش می‌زند.
• همنوایی و «بذرگذاری» آغازین از تنشِ بالا با فرودِ کند و انجمادِ گزینشیِ نویزِ موضعیِ تانسوری پیروی می‌کند.

تصویرِ شهودی
جهان چون دریایی است که آهسته آرام می‌گیرد:

• این آرامش طیف را هموار و کمی «هم‌نواسازی» می‌کند (دو سرخ‌گرایی).
• بافتِ سطح، یعنی منظرِ تانسوری، آمدوشدِ ماده را سامان می‌دهد و رشد را راهبری می‌کند (گرانشِ تانسوریِ آماری).
• همان «نقشهٔ دریا» را سنجه‌های گوناگون از زوایای متفاوت می‌خوانند.

سه نکتهٔ محوری

• کیان‌های کمتر، یک نقشه: نه «مادّهٔ لامبدا» و نه «ذرات CDM»؛ نقشه‌ای یگانه از پتانسیلِ تانسوری که فاصله، عدسی، منحنیِ چرخش و ریزه‌کاری‌های رشد را توضیح می‌دهد.
• گشودنِ گرهٔ فاصله–رشد: فاصله را جمعِ زمانیِ دو سرخ‌گرایی می‌سازد و رشد را بازنویسیِ ملایمِ گرانشِ تانسوریِ آماری هدایت می‌کند؛ بنابراین اختلاف‌های کوچک و قابل پیش‌بینیِ کالیبراسیون مجاز و سودمند است.
• تصویر کردنِ باقیمانده به‌جای وصله‌زدن: سوگیری‌های ریزِ جهت/محیط به «سبدِ خطا» نمی‌روند، بلکه پیکسل‌های منظرِ تانسوری روی همان نقشه می‌شوند؛ اگر هر داده به «نقشهٔ وصله» جداگانه نیاز داشته باشد، ادعای یکپارچگی پذیرفته نیست.

نشانه‌های آزمون‌پذیر (برای نمونه)

• قیدِ بی‌رنگی: جابه‌جایی‌ها در نورِ دیدنی و فروسرخِ نزدیک و رادیو همسو می‌لغزند؛ رانشِ رنگ‌وابستهٔ قوی با سرخ‌گراییِ مسیر ناسازگار است.
• هم‌جهتیِ سویه‌ها: باقیماندهٔ هابلِ ابرنواختر، ریزجابه‌جاییِ «خط‌کشِ» باریونی، همگراییِ عدسیِ ضعیف در مقیاس بزرگ و پایین‌های ℓ در ریزموج، همگی در یک جهتِ برتر، سوگیریِ کوچکِ هم‌نشان می‌دهند.
• یک نقشه برای بسیاری کارکردها: همان نقشه هم‌زمان (۱) باقیماندهٔ عدسیِ ریزموج و عدسیِ ضعیف، (۲) کششِ حاشیهٔ قرص‌ها در منحنی‌های چرخش و دامنهٔ عدسیِ ضعیف، (۳) هم‌پیوستگیِ تأخیر زمانی و باقیماندهٔ سرخ‌گرایی در چندتصویریِ عدسیِ قوی را می‌کاهد.
• پیروی از محیط: خط‌های دید که از ساختارِ غنی‌تر می‌گذرند باقیماندهٔ فاصله/عدسی اندکی بزرگ‌تر دارند؛ تفاوت‌های نیم‌کره‌ای در مرتبهٔ زیر درصد با جهتِ نقشه همسو است.
• شتابِ آغازین: نرخِ رخدادِ کهکشان‌های فشرده در zِ بالا با دامنه و زمان‌بندیِ فرودِ کندِ تنشِ بالا سازگار است.

برای خواننده چه تغییر می‌کند

• دیدگاه: از سه‌گانهٔ «ذرهٔ تاریک + لامبدا + کشیدگیِ فضا» به «نقشهٔ پتانسیلِ تانسوریِ واحد + دو سرخ‌گراییِ تانسوری + گرانشِ تانسوریِ آماری».
• روش: به‌جای هموارکردنِ باقیمانده‌ها، از آن‌ها منظرِ تانسوری را تصویر می‌کنیم و اصلِ «یک نقشه، چند کاربرد» را می‌آزماییم.
• انتظار: به‌جای فشردنِ همه‌چیز زیر پارامترهای جهانی، در پیِ ریزالگوهای همسو با جهت و محیط و نشانگانِ بی‌رنگ می‌گردیم.

خلاصهٔ بخش
ΛCDM با پارامترهای اندک، انبوه داده‌ها را خوب می‌نشاند و بهترین چارچوبِ مرتبهٔ صفر است. امّا با کنار هم گذاشتنِ باقیمانده‌های جهت/محیط، کالیبراسیون‌های رشد و دینامیکِ مقیاسِ کوچک، وصله‌ها افزون می‌شوند. نظریهٔ رشته‌های انرژی با کیان‌های کمتر و یک نقشهٔ پتانسیلِ تانسوری داستان را بازمی‌گوید:

• نمایِ فاصله از سرخ‌گراییِ پتانسیلِ تانسوری + سرخ‌گراییِ مسیرِ تحول‌یاب،
• کششِ افزوده از گرانشِ تانسوریِ آماری،
• و همسوییِ ریزموج و عدسی و منحنیِ چرخش و رشدِ ساختار زیر قاعدهٔ «یک نقشه، چند کاربرد».

ازاین‌رو «کیهان‌شناسیِ استانداردِ ΛCDM» از «تک‌تبیینِ لازم» به تنظیمِ ظاهری بدل می‌شود که در چارچوبی یکپارچه بازتعریف‌شدنی است؛ و «ضرورت» آن به‌طور طبیعی فرو می‌نشیند.