66661周前
科学家更细致地观察宇宙时,他们注意到一件怪事,无论我们朝哪里看,宇宙都非常均匀。在宇宙最古老的光——宇宙微波背景中,温度起伏非常微小,而且几乎各向同性。而基本的大爆炸模型说宇宙中相隔极远的区域彼此从未接触,如此高的平滑度就显得反常。要破解这个谜,暴胀给出了优雅的解答:在暴胀之前,宇宙要小得多,所有区域彼此靠近,能互相沟通,交换热和能量,达到同一温度。随后在转瞬之间,暴胀把这片微小而均匀的区域拉伸成广袤无垠,如今相距数十亿光年的区域曾经是邻居,我们今天看到的均匀性,实际上是那早期热平衡的一个被拉伸的快照。 另一个被暴胀解决的谜题是平直性问题,观测显示从整体几何上看,宇宙非常接近平直。如果你在横跨数十亿光年的尺度上画一个三角形,其内角和依然是180度,就像在一张纸上。但广义相对论允许早期宇宙具有任意曲率,若想让它今天看起来这么平,起初就必须被荒谬地精细调节,除非有哪种过程能自然而然把它抹平,暴胀恰好做到这一点,快速扩张把大尺度的空间抹平,消弭了起伏与皱褶,这有点像把曲面气球的某个小块无限放大。 不过暴胀不止是解决了难题,它还播下了万物的种子。在快速扩张期间,微观尺度上能量的细微量子涨落被拉伸到宇宙尺度,这些涨落转化为微小的密度差异,有些区域比别处仅仅略微更致密。在数十亿年里,引力把这种差异不断放大,把物质拉成团块,形成了星系、恒星,最终形成行星,没有暴胀,宇宙可能太过光滑,无法形成任何结构。 那么这个暴胀究竟如何发生?理论认为在宇宙最初时刻,空间充满了一种奇特的能场,常被称作暴胀场,把它想象成一个停在山顶的球,当球保持在顶端时,它的能量驱动了快速的指数式膨胀,最终球滚下进入更低能态并释放能量,这种释放把宇宙加热,充满活力,形成我们传统所说的大爆炸的热致密状态。从这个意义上讲,多数人想象中的那次热与光的大爆炸,其实发生在暴胀结束之后,其时间尺度几乎超越想象,暴胀很可能发生在宇宙诞生后约10^-36到10^-32秒之间,在那极小的一瞬,宇宙的尺度至少扩大了10^26倍,从小于一个亚原子粒子成长为远大于我们整个可观测宇宙的规模,然后它又同样突然地停止,留下我们继承的这个均匀平直,但略带密度涨落的宇宙。 最迫切的问题是,是什么引发了它?为何一开始会有一个暴胀场?它又为何在此时神奇停止?甚至有观点认为暴胀可能从未真正完全停止,“永恒暴胀”的想法指出暴胀在某些地方停了,但在
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