理论教育 宇宙面临的缺失:暴胀理论的解答

宇宙面临的缺失:暴胀理论的解答

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:后来,一些物理学家提出,暴胀理论可以提供这一缺失的内容。尽管有好些高姿态的批评者直言不讳地对此提出异见,但因为成功解释了许多重大问题,暴胀理论便越来越流行起来。可见宇宙面临一个磁单极子的问题,而暴胀理论提供了答案。暴胀理论可以解释这个问题。参考阅读//No. 97 多重宇宙假说,第198页20世纪晚期,物理学家们意识到,他们的宇宙理论并没有预测到某些观测结果。

宇宙面临的缺失:暴胀理论的解答

宇宙诞生时的惊人现象

20世纪初,出现了好几个宇宙研究方面的新理论,内容十分大胆这些理论所做的许多预测都被观察结果确证了,但还有一部分等待进一步的观察,似乎这些理论缺失了一块重要内容。后来,一些物理学家提出,暴胀理论可以提供这一缺失的内容。

大多数物理学家认为,宇宙在最早期时,其温度之高、密度之大、尺寸之小,都达到了令人难以置信的程度(参考阅读:宇宙大爆炸理论,第188页)要确切解释这个年轻的高温宇宙的表现是一个相当重大的挑战,但物理学家们认为,他们发展出的理论或许包含了破题的重要线索(参考阅读N弦理论,第180页)。然而,这些理论存在一个重大的问题:其中有许多预测,早期宇宙应该会产生大量少见的外来亚原子粒子(磁单极子)并且这些粒子应该到现在还保持着相当的规模然而,我们并没有发现可见宇宙中有磁单极子。

20世纪70年代晚期到80年代早期,阿兰·古斯构建了一个可以解释磁单极子缺失的理论。根据古斯的观点,宇宙在诞生后的第一秒钟内,膨胀的速度是非常惊人的,甚至远远超过了光速。然后宇宙就脱离了这个短暂的“暴胀时代”,其表现就和现在的情形一致了。如果这种暴胀在宇宙充满磁单极子之后立即发生,这一过程就应该使磁单极子的分布密度急剧下降。大致来说,宇宙就类似一团甜味面包面团,磁单极子就类似面团中的小葡萄干,随着面团发酵变大,这些葡萄干就会离彼此越来越远。

后来,古斯意识到他的理论也可以解释其他的深奥谜团,视界问题就是其中之一。尽管有好些高姿态的批评者直言不讳地对此提出异见,但因为成功解释了许多重大问题,暴胀理论便越来越流行起来。

可见宇宙面临一个磁单极子的问题,而暴胀理论提供了答案。(www.daowen.com)

想象将一个煮水器放进冷水游泳池中,然后仅仅十秒钟之后整个池子的水都变暖了。这个结果听起来简直不可思议,因为水池远端的水需要更长的时间来对煮水器产生反应。视界问题跟上述问题有一点相似:可见宇宙一端的属性和另一端的属性是相似的,尽管自宇宙诞生以来,两端相距太远而不能响应对方。暴胀理论可以解释这个问题。想象将煮水器放入一杯水中,然后这杯水在几秒钟后迅速膨胀到游泳池那么大。在暴胀发生之前的那几秒钟内,水的温度已经变均匀了,在后来的膨胀过程中,水温也会保持均匀状态。

参考阅读//

No. 97 多重宇宙假说,第198页

20世纪晚期,物理学家们意识到,他们的宇宙理论并没有预测到某些观测结果。

他们发现,如果宇宙在其历史初期发生过短暂但非常快速的暴胀,就可以解释这些问题了。

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