Кіріспе

Веблог. Космикалық дисперсия термині – ғаламның өте алыс қашықтықтардағы бақылауларындағы кездесетін статистикалық белгісіздік. Оның үш түрлі, бірақ өте байланысты мағынасы бар:
Кейде, дұрыс емес, бір-ақ ата-аналық популяцияның әртүрлі шектеулі үлгілері арасындағы айырмашылықты білдіру үшін қолданылады. Мұндай айырмашылықтар Пуассон таралымына сәйкес келеді, және осы жағдайда үлгілік дисперсия терминін қолдану керек. Кейде, көбінесе космологтар, біздің барлық мүмкін байқалатын ғаламдардың тек бір ғана түріне қол жеткізе алатынымызға байланысты белгісіздікті білдіру үшін қолданылады. Мысалы, біз тек бір ғана Космикалық Микротолқынды Сәулеленуді бақылай аламыз, сондықтан көрінетін аспанға интеграцияланған Космикалық Микротолқынды Сәулелену спектріндегі шыңдардың өлшенген орналасуы Жерден байқалатын жалғыз спектрмен шектеледі. Басқа галактикадан қарағанда байқалатын ғаламның шыңдары сәл басқаша болуы мүмкін, бірақ бірдей физикалық заңдарға, инфляцияға және т.б. сәйкес келеді. Бұл екінші мағына үшінші мағынаның ерекше жағдайы ретінде қарастырылуы мүмкін. Терминнің ең көп тараған қолданылуы, осы мақаланың қалған бөлігінде сипатталатыны, өлшемдердің ғарыштық ірі масштабты құрылыммен әсерлесетінін көрсетеді, сондықтан Жерден қарағанда аспанның кез келген аймағының өлшемі, Жерден қарағанда басқа аспан аймағының өлшемінен әлдеқайда үлкен болуы мүмкін. Бұл терминнің кең таралған қолданылуы, бір уақытта ғаламның тек бір бөлігін ғана байқауға болатындығы туралы идеяға негізделген, сондықтан бүкіл ғалам масштабында космология туралы статистикалық тұжырымдар жасау қиын, себебі байқаулар саны (үлгі көлемі) тым кіші болмауы керек.

Өмірбаян

Үлкен жарылыс моделі көбінесе ғарыштық инфляциямен толықтырылады. Инфляциялық модельдерде бақылаушы бүкіл ғаламның өте шағын бөлігін ғана көреді, бұл инфляцияда болжанатын ғаламның көлемінің миллиардтан бір бөлігінен (1/109) кем. Сондықтан байқалатын ғалам (ғаламның бөлшек көкжиегі деп аталатын) кванттық механика және жалпы салыстырмалылық теориясы сияқты жалпы физикалық заңдарға бағынатын процестердің нәтижесі болып табылады. Осы процестердің кейбіреулері кездейсоқ болады: мысалы, ғаламдағы галактикалардың таралуын тек статистикалық тұрғыдан сипаттауға болады және оны бастапқы қағидалардан есептеп шығару мүмкін емес.

Философиялық мәселелер

Бұл философиялық проблемаларды тудырады: кездейсоқ физикалық процестер ұзындық өлшемдері бойынша бөлшектер көкжиегінен кіші және үлкен болып келеді дейлік. Физикалық процесс (мысалы, бастапқы тығыздық perturbation-ының амплитудасы) горизонт масштабында болса, бізге тек бір байқалатын реализацияны береді. Үлкен масштабтағы физикалық процесс бізге байқалатын реализацияны бермейді. Аз ғана кіші масштабтағы физикалық процесс бізге шектеулі реализациялар береді. Егер тек бір реализация болса, оның маңыздылығы туралы статистикалық қорытынды жасау қиын. Мысалы, егер физикалық процестің негізгі моделі байқалатын қасиеттің тек 1% ғана болатынын көрсететін болса, онда модель жоққа шығарыла ма? 21-ғасырдың басындағы адамдардың азаматтығының физикалық моделін қарастырайық, онда шамамен 30% үнді және қытай азаматтары, 5% американдық азаматтар, 1% француздық азаматтар және т.б. құрайды. Тек өзінің азаматтығын байқаған және француз болған, сыртқы байқаулар жасай алмайтын бақылаушы үшін модель 99% сенімділік деңгейінде қабылданады. Дегенмен, сыртқы бақылаушылар, бірінші бақылаушыға қолжетімсіз ақпараттардың арқасында, модельдің дұрыс екенін біледі. Басқаша айтқанда, ғаламның байқалған бөлігі статистикалық процестің нәтижесі болса да, бақылаушы осы процестің тек бір реализациясын көреді, сондықтан біздің байқауымыз модель туралы көп нәрсе айту үшін статистикалық тұрғыдан маңызды емес, егер бақылаушы дисперсияны ескере алмаса. Бұл дисперсия космостық дисперсия деп аталады және басқа эксперименттік қателер көздерінен бөлек. Үлестірімнен алынған бір мәннің өте дәл өлшенуі де негізгі модель туралы маңызды белгісіздіктерді қалдырады. Дисперсия әдетте басқа белгісіздік көздерінен бөлек көрсетіледі. Ол сигналдың үлкен бөлігін құрайтындықтан, мамандар бөлшектер көкжиегіне жақын масштабтағы өлшемдердің статистикалық маңыздылығын түсіндіруде өте сақты болуы керек. Физикалық космологияда горизонттық масштабта және аздап субгоризонттық масштабтарда (қайда оқиғалар саны біреуден көп, бірақ әлі де өте аз) осы мәселені шешудің әдеттегі тәсілі – белгісіздіктерді есептеу кезінде өте кішкентай статистикалық үлгілердің (Пуассон таралуы) дисперсиясын нақты ескеру болып табылады. Бұл космостық микротолқындық фонның төменгі көпполюстерін сипаттауда маңызды және COBE және WMAP өлшемдерінен бері космологиялық қауымдастықта көптеген пікір таластарын тудырды.

Ұқсас проблемалар

Эволюциялық биологтар да осындай мәселеге тап болады. Космологтар бір ғана әлемді зерттей алатыны сияқты, биологтар да бір ғана қазба қалдықтарын зерттей алады. Бұл мәселе антрополық принциппен тығыз байланысты. Астрономиядағы үлгілердің шектеулі санының тағы бір мәселесі – Титиус-Боде заңы, орбиталық жүйедегі серіктердің арақашықтығын анықтайды. Бұл мәселе маңызды емес, бірақ практикалық қиындық тудырады. Бұл заң бастапқыда Күн жүйесінде байқалған, бірақ басқа Күн жүйелерін байқаудың қиындығы оны тексеру үшін қолданылатын деректерді шектеді.