8.8 Standardní kosmologie s chladnou temnou hmotou a kosmologickou konstantou

Domů ／ Kapitola 8:Paradigmatické teorie, které zpochybní Teorie energetických filamentů

Cíl ve třech krocích
Vysvětlit, proč standardní kosmologie s chladnou temnou hmotou a kosmologickou konstantou dlouho fungovala jako výchozí rámec; kde naráží na potíže napříč pozorováními i fyzikální argumentací; a jak Energická vláknová teorie (EFT) nahrazuje trojici „temné částice + Λ + metrické rozpínání“ jednotným jazykem moře energie a tenzorového reliéfu a současně nabízí napříč sondami ověřitelné vodítka.

I. Co říká současné paradigma

1. Hlavní tvrzení

• Vychází ze silného kosmologického principu a z pozadí obecné relativity.
• Složení: chladná temná hmota (CDM) řídí růst struktur; obyčejná hmota rozsvěcuje astrofyzikální objekty; kosmologická konstanta (Λ) způsobuje pozdní zrychlování.
• Vztah rudý posuv–vzdálenost a kosmický vývoj určuje faktor měřítka (metrické rozpínání).
• Malý počet globálních parametrů společně přizpůsobí akustické píky Kosmického mikrovlnného pozadí (CMB), supernovy typu Ia, baryonové akustické oscilace (BAO), slabé gravitační čočkování a velkorozměrovou strukturu.

2. Proč je oblíbené

• Málo parametrů, ale silné provázání mnoha datových sad.
• „Inženýrská“ stabilita: vyzrálé simulační nástroje a analytické postupy.
• Snadná srozumitelnost: jasná vyprávěcí linie a nízké náklady na výuku i komunikaci.

3. Jak tomu rozumět

• Jde o fenomenologický rámec první úrovně: ani „Λ“, ani hypotetické „částice CDM“ nemají mikroskopické potvrzení. S rostoucí přesností a šířkou dat se mezi-sondová shoda často drží díky zpětným vazbám, systematikám či dalším stupňům volnosti.

II. Pozorovací obtíže a sporná místa

1. „Napětí“ blízko–daleko a rozchod vzdálenost–růst

• Různé vzdálenostní žebříčky dávají systematicky odlišné globální sklonění.
• Pozadí odvozené z vzdálenostních sond bývá v mírném napětí s amplitudou/mírou růstu získanou ze slabého čočkování, počtů kup a zkreslení v prostoru rudého posuvu.

2. Krize malých měřítek a „příliš brzy, příliš hmotné“

• Počty satelitů, tvary hustotních profilů jádro–halo a extrémně kompaktní trpasličí galaxie obvykle vyžadují silnou zpětnou vazbu a doladění.
• Častý výskyt masivních, „zralých“ galaxií v raném vesmíru tlačí na efektivnostní vysvětlení.

3. Velkoúhlé anomálie v CMB a konvence „síly čočkování“

• Zarovnání nízkých multipólů, hemisférická asymetrie a „studená skvrna“ se objevují společně.
• Preferovaná síla čočkování v Kosmickém mikrovlnném pozadí není vždy v souladu s inference mi ze slabého čočkování či metrik růstu.

4. Ontologická otázka a přirozenost

• Mikroskopický původ kosmologické konstanty se přirozeně vysvětluje těžko (mezera vakuové energie, problém náhody).
• Chladná temná hmota není jednoznačně potvrzena v laboratoři ani přímou detekcí.

Krátké shrnutí
Model výborně funguje na první úrovni. Nicméně, když se spolu posoudí závislost na směru a prostředí, metriky růstu a maloměřítková dynamika, je k udržení shody sond potřeba stále více „záplat“.

III. Přeformulování v rámci Energické vláknové teorie a změny, které čtenář pocítí

Jednověté sdělení
Energická vláknová teorie nahrazuje „Λ + částice CDM + metrické rozpínání“ jedinou základní mapou moře energie a tenzorového reliéfu:

• Rudý posuv vzniká pouze ze dvou tenzorových efektů: rudého posuvu od tenzorového potenciálu (rozdíl základní hladiny mezi zdrojem a pozorovatelem) a evolučního posuvu podél trajektorie (bezdifuzní čistý posun frekvence při průchodu vyvíjejícím se tenzorovým reliéfem).
• Dodatečný „tah“ zajišťuje Statistická tenzorová gravitace (STG), nikoli lešení z temných částic.
• Zdánlivé „pozdní zrychlení“ plyne z pomalého vývoje tenzorového pozadí, které se dvojmo promítá do „knih“ vzdáleností a pohybů (viz oddíl 8.5).
• Rané sladění a osivo vycházejí z pomalého spouštění při vysoké tenzorové intenzitě a z výběrového „zamrzání“ v Tenzorovém pozadí (TBN) (viz oddíly 8.3 a 8.6).

Názorná analogie
Představte si vesmír jako mořskou hladinu, která se pozvolna uvolňuje:

• Uvolnění vyhlazuje vrásy a jemně doladí celek (dva druhy tenzorového rudého posuvu).
• Vzor na hladině (tenzorový reliéf) organizuje shlukování a rozptyl hmoty a poskytuje „neviditelné koleje“ pro růst struktur (Statistická tenzorová gravitace).
• Různá pozorování „čtou“ různé stránky téže mapy tenzorového potenciálu.

Tři klíčové smysly přeformulování

1. Méně entit, jedna základní mapa

• Bez „Λ-hmoty“ a bez „částic CDM“.
• Stejná mapa tenzorového potenciálu vysvětluje měření vzdáleností, čočkování, rotační křivky i detaily růstu struktur.

2. Rozvázání dvojice vzdálenost–růst

• Vzhled vzdáleností ovládá časová suma dvou tenzorových posuvů.
• Vzhled růstu mírně upravuje Statistická tenzorová gravitace.
  → Povoleny jsou malé, předvídatelné rozdíly mezi závěry ze vzdáleností a z růstu, proto se dřívější napětí zmírňuje.

3. Zobrazování reziduí místo jejich skrývání

• Drobné odchylky koherentní ve směru a sledující prostředí nekončí v „kyblíku chyb“, ale zapisují se jako pixely tenzorového reliéfu na téže mapě.
• Pokud každý datový soubor vyžaduje vlastní „záplatovanou mapu“, jednotné přeformulování Energické vláknové teorie podporu nezíská.

Ověřitelná vodítka (příklady)

• Podmínka bez disperze: posuny rudého posuvu se společně přesouvají v optické, blízké infračervené i rádiové oblasti; výrazný barevně závislý drift nepodporuje evoluční posuv podél trajektorie.
• Zarovnání preferovaných směrů: Hubbleova rezidua supernov, drobné rozdíly „měřítka“ baryonových akustických oscilací, velkorozměrová konvergence slabého čočkování a nízké multipóly Kosmického mikrovlnného pozadí ukazují shodné mikropředpojatosti.
• Jedna mapa, mnoho použití: tatáž mapa tenzorového potenciálu současně snižuje (i) rezidua v čočkování Kosmického mikrovlnného pozadí i ve slabém čočkování; (ii) tah ve vnější části disku rotačních křivek a amplitudu slabého čočkování; (iii) časová zpoždění v silném čočkování spolu s příbuznými rezidui rudého posuvu.
• Sledování prostředí: zorné linie procházející bohatšími superstrukturami vykazují o něco větší rezidua vzdáleností i čočkování; srovnání hemisféra–hemisféra ukazují podprocentní rozdíly zarovnané s orientací základní mapy.
• Raná „rychlá dospělost“: četnost kompaktních masivních galaxií při vysokém rudém posuvu odpovídá amplitudě a časovému průběhu odvozenému pro pomalé spouštění při vysoké tenzorové intenzitě.

Změny, které čtenář pocítí

• Rovina idejí: od „temných částic + Λ + natahování prostoru“ k „jedné mapě tenzorového potenciálu + dvěma tenzorovým posuvům + Statistické tenzorové gravitaci“.
• Rovina metody: místo vyhlazování reziduí budování tenzorového reliéfu jejich zobrazováním a test principu „jedna mapa, mnoho sond“.
• Rovina očekávání: pozornost k drobným, směrově koherentním a na prostředí závislým vzorům a k bezdisperzním znakům, nikoli jen ke globálním parametrům „svazujícím“ všechna data.

Rychlá upřesnění častých nedorozumění

• Popírá Energická vláknová teorie úspěch standardní kosmologie? Ne. Zachovává hlavní shody s daty, jen vysvětluje příčiny s menším počtem postulátů a jedinou mapou.
• Jde o „modifikovanou gravitaci“ či MOND? Odlišné. Dodatečný tah pochází ze Statistické tenzorové gravitace a jádrem testu je sjednocení napříč sondami na téže mapě.
• Bez metrického rozpínání – lze získat přibližný Hubbleův zákon? Ano. Dva tenzorové posuvy se při nízkém z téměř lineárně sčítají a obnovují známý vztah.
• Jak vzniká velkorozměrová struktura bez částic CDM? Tenzorový reliéf spolu se Statistickou tenzorovou gravitací poskytují „lešení“ růstu a vysvětlují i škálování rotačních křivek a kalibrace čočkování.

Shrnutě
Standardní kosmologie zůstává nejúspěšnějším rámcem nultého řádu: málo parametrů a mnoho vysvětlených pozorování. Když se však vedle sebe položí směrová/prostřední rezidua, diagnostika růstu a maloměřítková dynamika, potřeba záplat narůstá. Energická vláknová teorie nabízí střídmější ontologii a jedinou mapu tenzorového potenciálu:

• Vzhled vzdáleností plyne z posuvu od tenzorového potenciálu a evolučního posuvu podél trajektorie.
• Dodatečný tah nese Statistická tenzorová gravitace.
• CMB, čočkování, rotační křivky a růst struktur se uvádějí do souladu podle zásady „jedna mapa, mnoho sond“.

Proto se „standardní kosmologie s chladnou temnou hmotou a kosmologickou konstantou“ posouvá od „jediného vysvětlení“ k souhrnu jevů, který lze sjednotit a přeformulovat, a pocit její „nezbytnosti“ přirozeně slábne.