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  • 1 # 使用者1558416372799

    宇宙初期的這種急劇膨脹就是“暴脹”。按照暴脹宇宙論,暴脹期的宇宙在10的幾十次方分之1秒的瞬間便增大了好幾十個數量級。這種暴脹的急劇程度,是暴脹結束以後宇宙繼續進行的那種膨脹的速度完全無法比擬的。就這樣,暴脹宇宙論解決了大爆炸模型遇到的這個難題。“暴脹”的想法也解決了大爆炸模型遇到的其他難題,這其中就有一個“磁單極子問題”。磁單極子是一種還沒有發現的據認為只有N極或者只有S極磁性的基本粒子。我們知道,電有正電和負電之分,二者可以分離,但是,對於磁性,卻不能將N極和S極分離開來。一塊磁體,無論把它分割到多麼小,也總是同時具有N極和S極。然而,根據基本粒子物理學的理論,在初期宇宙應該有大量的磁單極子。可是我們知道,現在的宇宙卻不存在大量磁單極子。這也是大爆炸模型無法說明的一個問題。但是,如果初期宇宙發生過暴脹,那麼在現在的宇宙中,磁單極子的密度自然應該已經變得極其稀薄。在現在的宇宙中磁單極子的密度既然極其低,那麼觀測不到磁單極子也就是十分自然的事情。愛因斯坦把廣義相對論應用到全部宇宙,他立即就得到一個令人吃驚的結果。理論預言,宇宙在遍佈各處的星系的引力的作用下,應該收縮。但是,愛因斯坦堅持的是“宇宙是靜態的,不應該收縮”的信念,於是他在1917年提出,“空間自身具有一種斥力效應,能夠抵消物質萬有引力的那種吸引效應。”他把空間具有的這種斥力叫做“宇宙斥力”,或者叫做“宇宙常數(宇宙項)”。所以有後者名稱,是因為在廣義相對論的方程中,宇宙斥力被表示為一個常數。2013年9月,英國《自然》雜誌網站報道,在宇宙的一側,理論中的宇宙大爆炸遺留下的宇宙微波背景(CMB)輻射的溫度波動更大,科學家們對此一直百思不得其解。後來,兩名宇宙學家表示,這種溫度波動偏差或許預示著宇宙可能是彎曲的(類似於馬鞍)而非平的。如果這一說法是正確的,那麼,它將顛覆人們根深蒂固的“宇宙是平的”這一觀念。美國航空航天局(NASA)的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)人造衛星的目的是探測宇宙大爆炸後殘留的輻射熱,2004年,WMAP提供的測量結果首次表明,人們生活在一個不均衡的宇宙中。有些專家認為,這或許是一個系統錯誤,可以被WMAP的繼任者—歐洲航天局的普朗克宇宙飛船提供的更精確的觀測結果糾正。但在2013年年初,普朗克探測器提供的結果也證明了這種不對稱性。為了解釋這種不對稱性,英國愛丁堡大學的安德魯·利德爾和瑪麗娜·科爾特斯提出了一種新的暴脹理論。科學家們假設,大爆炸後,宇宙就開始快速膨脹—這段時期被稱為暴脹期。最簡單的暴脹理論認為,宇宙是平的,其暴脹主要由名為暴脹的量子場所驅動,暴脹有兩方面的作用:它觸發宇宙初期快速膨脹併產生微小的密度波動,密度更大的區域會吸收更多物質並最終形成我們所看到的星團和星系。但這一理論無法解釋宇宙的不均衡性,只能作為一種統計學上的大概。利德爾表示,如果宇宙微波背景輻射中的不均衡並非統計學上的大概,那麼,它們有望提供一個新視窗,讓我們管窺早期宇宙的詳細結構。因此,他們對暴脹理論進行了修改,引入了第二個量子場—彎曲場(curvaton)。他們認為,暴脹場只是驅動了宇宙的快速膨脹;而彎曲場則導致“嬰兒宇宙”出現密度波動。如果宇宙空間在更大尺度上有微小的負曲率的話,可以觀察到這種波動,這或許表明,宇宙是彎曲的而非平的。宇宙微波背景中的溫度偏差或許源於引入了彎曲場的宇宙缺乏一致性。北卡羅來納大學的理論學家阿德里安娜·埃里科克並沒有參與該研究,她表示,最新模型首次從基本原理方面解釋了宇宙的不均衡性。其實,早在2008年,她和同事也提出了一個類似的模型,但該模型沒有證明宇宙是彎曲的。利德爾表示,儘管大量觀察表明,宇宙確實是平的,但宇宙微波背景輻射中的這種波動偏差確實符合普朗克探測衛星的測量結果。當然,孰是孰非,只有等更精確的測量結果來回答。

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