8.2 Kosmologi Big Bang: menata ulang asal tunggal dan mengujinya

Beranda ／ Bab 8: Teori paradigma yang ditantang oleh Teori Benang Energi

Panduan dan tujuan:
Kami menarget tiga hal. Pertama, menjelaskan mengapa “linimasa Big Bang panas” lama dominan: ia menautkan pergeseran merah, latar gelombang mikro kosmis (CMB), unsur ringan, dan pertumbuhan struktur menjadi satu cerita runtut. Kedua, menandai tempat empat “pilar teoretis” mulai tersendat pada era data presisi dan multi-sonda. Ketiga, menawarkan reformulasi terpadu: dua lapisan latar — gravitasi tensor statistik (STG) (lihat §1.11) dan derau latar tensor (TBN) (lihat §1.12) — dipasok terus-menerus oleh partikel tak-stabil terumumkan (GUP) (lihat §1.10). Dengan satu mekanisme medium–tensor, kita menjelaskan kumpulan data yang sama tanpa menjadikan satu ledakan tunggal sebagai kisah asal yang satu-satunya atau wajib.

(Setelah penyebutan pertama, kami memakai sebutan lengkap bahasa Indonesia untuk “gravitasi tensor statistik”, “derau latar tensor”, dan “partikel tak-stabil”.)

I. Citra paradigma arus utama

Pokok klaim:

• Alam semesta bermula panas dan rapat lalu mendingin sambil “mengembang”.
• Dalam menit-menit awal tersintesis helium, deuterium, dan jejak litium.
• Setelah desakop plasma–foton tersisa CMB 2,7 K; riasan halusnya merekam fluktuasi awal.
• Gravitasi memperkuat fluktuasi kecil hingga menjelma jaring kosmis dan galaksi.

Mengapa meyakinkan:

• Linimasa mulus menyelaraskan redshift → CMB → unsur ringan → pembentukan struktur.
• Sedikit parameter, visual jelas; citra “sekali ledak besar” mudah dipahami.
• Disangga empat pilar: pergeseran merah kosmis, CMB, kelimpahan unsur ringan, struktur skala besar.

II. Empat pilar: arus utama → kendala → reformulasi dalam EFT

A. Pergeseran merah (relasi Hubble–Lemaître)

1. Versi arus utama:
   Semakin jauh semakin merah — dibaca sebagai peregangan metrik yang memanjang­kan gelombang.
2. Kendala:

• Tegangan dekat–jauh: laju ekspansi dari tangga jarak/lilin baku lokal vs. inferensi CMB berbeda secara sistematis.
• Sidik arah/lingkungan: preferensi arah dan tren lingkungan pada residu presisi sukar dipukul rata sebagai sistematik.
• Akuntansi lintasan: efek sepanjang jalan melalui gugus, rongga, dan filamen sulit diringkas dalam satu buku besar.

3. Mekanisme EFT:

• Dua kontribusi akromatik dalam satu neraca:
  (a) pergeseran merah karena potensial tegangan (TPR) — sumber dan pengamat berada pada dasar potensial tensor berbeda; patokan jam berbeda → geser akromatik;
  (b) pergeseran karena evolusi lintasan (PER) — selama rambat, cahaya melintasi topografi tensor yang berevolusi; asimetri masuk/keluar menumpuk geser akromatik bersih.
• Tegangan dekat–jauh mereda: selisih angka memantulkan contoh sejarah tegangan dan himpunan lintasan yang berbeda, tanpa “pemaksaan perataan”.
• Residu jadi peta: penyimpangan kecil yang bergantung arah/lingkungan adalah piksel kontur tensor, bukan derau.

4. Butir uji:

• Akromatisitas: pada jalur yang sama, pita berbeda bergeser bersama; kromatisitas kuat mematahkan skema.
• Koherensi orientasi: penyelarasan antara residu supernova, mikro-deviasi skala BAO, dan konvergensi lensa lemah.
• Jejak lingkungan: garis pandang yang melewati simpul/filamen padat menunjukkan residu lebih besar daripada arah rongga.

B. Latar gelombang mikro kosmis

1. Versi arus utama:
   Sisa cahaya termal dari “Big Bang panas → plasma mendingin → desakop”, dengan spektrum multipol dan polarisasi E/B yang merekam “fluktuasi awal + sentuhan akhir”.
2. Kendala:

• “Ketidaksempurnaan” sudut besar: penyelarasan ℓ rendah, asimetri hemisfer, dan bercak dingin sulit dianggap kebetulan statistik.
• Preferensi kekuatan lensa: data kerap menyukai lensing CMB yang agak lebih kuat daripada minimal.
• Gelombang gravitasi primordial redup: sinyal skenario awal paling sederhana tak kunjung tampak, mengarah ke awal yang lebih lembut/kompleks.

3. Mekanisme EFT:

• Latar lahir dari derau: pada era kopling kuat, derau latar tensor (balik lebar-pita dari de-konstruksi partikel tak-stabil) cepat termalisasi menjadi hampir benda-hitam dan menetapkan 2,7 K.
• Ritme di “membran”: mampat–pantul pada kopling kuat menorehkan “ketukan akustik”; desakop “memotret” puncak–lembah dan rangka E.
• Lensa dan “embun”: gravitasi tensor statistik membengkokkan E→B dan membulatkan skala kecil seperti kaca tebal; sisa derau tensor ringan melembutkan tepi.
• Pengganti inflasi — batas rambat dinaikkan: dalam fase tegangan tinggi dengan relaksasi lambat, batas rambat efektif naik; bersama redesain jaringan berbasis blok, cepat meratakan kontras dan menegakkan koherensi jauh tanpa “super-regangan” geometri.
• Motif sudut besar mendapat rumah: asimetri hemisfer, selaras ℓ rendah, dan bercak dingin muncul dari tekstur tensor ultra-besar plus PER, bukan semata sistematik.

4. Butir uji:

• Tautan E/B–κ: korelasi B–konvergensi lebih kuat pada skala kecil; co-map dengan lensa lemah.
• Jejak lintasan akromatik: tambalan suhu terkait CMB bergeser bersama lintas frekuensi → evolusi lintasan, bukan foreground berwarna.
• Unifikasi “kekuatan lensa”: satu basemap potensial tensor cocokkan lensing CMB dan galaksi sekaligus, menurunkan residu keduanya.

C. Unsur ringan (deuterium, helium, litium)

1. Versi arus utama:
   “Nukleosintesis primordial” mematok D/He/Li dalam menit; D dan He pas, Li tinggi.
2. Kendala:

• Masalah litium: menurunkan Li tanpa mengusik D/He sulit; deplesi bintang, revisi laju, atau injeksi eksotik berbiaya.

3. Mekanisme EFT:

• Jendela ditetapkan tegangan (relaksasi lambat bertegangan tinggi): penurunan halus mengatur “nyala/mati tungku” dan sedikit menggeser fase “sumbatan D → produksi Be/Li” tanpa menyentuh tulang-punggung termal.
• Dua dipertahankan, satu disetel: D/He dijaga, Li diturunkan moderat via tepi jendela dan modulasi fluks kecil.
• Dorongan tipis dalam toleransi: injeksi sangat lemah, singkat, selektif neutron/foton lunak (gema statistik partikel tak-stabil), dibatasi µ-distorsi CMB dan toleransi D/He, dapat menekan Be/Li lebih jauh tanpa merusak keseluruhan.

4. Butir uji:

• Platform berorientasi lemah: pada bintang sangat miskin logam, deviasi Li sistematis berkorlasi lemah dengan peta tensor.
• Rantai konsisten: arah mikro-setelan pada parameter halus CMB dan laju bunyi barion sejalan dengan koreksi Li dari “jendela tegangan”.

D. Pembentukan struktur skala besar (jaring kosmis dan pertumbuhan galaksi)

1. Versi arus utama:
   Kehalusan awal tumbuh di atas “perancah gelap”; materi barion jatuh dan membentuk filamen–dinding–simpul–rongga.
2. Kendala:

• Krisis skala kecil: jumlah subhalo, profil pusat, dan katai ultra-padat butuh tambalan umpan-balik berat.
• Terlalu dini, terlalu gemuk: objek sangat matang/padat hadir pada z tinggi.
• Dinamika terlalu “rapi”: kurva rotasi mengikat anehnya kuat massa tampak dan tarikan tambahan.

3. Mekanisme EFT:

• Gravitasi tensor statistik memberi tarikan ekstra: respons tensor statistik laut energi pada fluktuasi kerapatan menambah tarikan tanpa “kebun binatang” partikel; pada skala kecil melunakkan potensial dan menukleasi pusat — meredakan “cusp–core” dan “too big to fail”.
• Kanal awal efisien (relaksasi lambat bertegangan tinggi): batas rambat tinggi mempercepat transport dan penggabungan; bersama tarikan ekstra menghasilkan pemadatan dini tanpa umpan-balik ekstrem.
• Daya high-k terpangkas, subhalo rapuh: skala koherensi tensor menekan high-k dan mengurangi benih; sesudah nukleasi energi ikat turun, subhalo lebih rentan pasang—satellite terang berkurang.
• “Keteraturan” muncul struktural: satu inti tensor menyajikan pemetaan materi tampak ke tarikan ekstra, menjelaskan perataan piringan luar, relasi percepatan radial, dan Tully–Fisher barion yang rapat oleh medan eksternal yang sama — bukan kebetulan.

4. Butir uji:

• Satu inti, banyak guna: inti tensor yang sama memadankan kurva rotasi dan konvergensi lensa lemah, residu berubah sistematis dengan lingkungan.
• Residu searah: residu pada medan kecepatan dan peta lensa selaras spasial → arah medan eksternal sama.
• Laju pemadatan dini: frekuensi galaksi padat pada z tinggi sesuai amplitudo/durasi relaksasi lambat bertegangan tinggi.

III. Reformulasi terpadu (empat batu pada satu landasan)

• Asal bukan “ledakan titik”, melainkan riwayat relaksasi lambat bertegangan tinggi sesudah “pembukaan kunci” global.
• Mengapa cepat rapi: batas rambat naik plus redesain blok jaringan menegakkan isoterm dan koherensi fasa jarak jauh dalam waktu singkat (horizon/keuniforman).
• Mengapa tekstur tersisa: selama relaksasi, derau latar tensor memasok gangguan lebar-pita; penyaringan selektif lanskap tensor membekukan skala koherensi sebagai tekstur awal; gravitasi tensor statistik lalu menuntun pertumbuhan.
• Mengapa cepat matang dan “teratur”: gravitasi tensor statistik menyangga halus; inti tensor terpadu memetakan materi tampak ke skala tarikan yang koheren; batas rambat tinggi mempercepat pemadatan/transport.
• Satu peta, banyak guna: satu basemap potensial tensor serempak menurunkan residu pada redshift, lensing CMB, lensing lemah, dan kurva rotasi — lebih sedikit tambalan, lebih banyak dasar bersama.

IV. Uji lintas-sonda (janji jadi daftar periksa)

• Penyelarasan arah: residu redshift, ℓ rendah CMB, konvergensi lensa lemah, dan mikro-bias keterlambatan lensa kuat menunjuk arah pilihan yang sama.
• Kendala akromatik: PER dan TPR menggeser semua pita bersama; kromatisitas kuat membatalkan.
• Satu peta dipakai ulang: basemap yang sama menurunkan residu pada lensing CMB dan galaksi; jika perlu peta berbeda, skema gugur.
• Jalur cepat dini: frekuensi struktur padat pada z tinggi cocok dengan amplitudo/durasi relaksasi lambat bertegangan tinggi.
• Korelasi B–κ makin kuat di skala kecil: B-mode makin berkorelasi dengan konvergensi pada skala kecil, sejalan dengan “daya remas” gravitasi tensor statistik.

V. Jawaban singkat untuk tanya umum

• Apakah menolak alam semesta awal yang panas? Tidak. Kami mengganti “titik ledak” dengan fase terdeskripsi: relaksasi lambat bertegangan tinggi; suhu tinggi muncul dari pemanasan ulang tegangan tersimpan.
• Apakah ini merusak kecocokan yang baik? Tidak. Deuterium/helium dan tubuh utama CMB tetap; litium dan anomali sudut besar mendapat tempat fisik.
• Apakah semuanya jadi “efek lingkungan”? Tidak. Hanya pola arah/lingkungan yang bisa direproduksi yang dihitung; selebihnya tetap di bawah kendali sistematik.
• Apakah alam semesta “mengembang”? Secara observasional, “makin jauh makin merah”. Di sini sebabnya TPR + PER; regangan metrik global bukan satu-satunya penjelasan.

VI. Sintesis penutup

• Empat pilar, satu landasan: redshift, CMB, unsur ringan, dan pertumbuhan struktur bertumpu pada fisika yang sama — laut energi dan lanskap tensor.
• Asal tunggal bukan lagi eksklusif atau wajib: ketika satu mekanisme medium–tensor mengurai beberapa “anomali dan kebuntuan”, Big Bang tunggal bukan lagi satu-satunya awal.
• Keuntungan metodologis: lebih sedikit postulat, lebih mudah dipindahkan; kisah terpecah dirakit menjadi satu peta yang dapat dikomposisi, dengan uji — bukan slogan — di pusatnya.

Dalam gambaran “benang dan laut” ini, keempat pilar menjadi satu peta potensial tensor bersama: latar yang digelapkan derau tensor, ritme yang dipatok akustik terkoppal, lintasan yang dipahat gravitasi tensor statistik, dan pergeseran yang dihasilkan selisih potensial serta evolusi lintasan.