什么是暴涨理论?
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发布时间：2022-10-27 05:42
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时间：2023-09-22 10:27
量子物理理论可以用来描述大爆炸起源后极短时间的情况。那时的宇宙被压缩到不可思议的程度，局限在一个棒球大小的空间里。在这种压缩状态下，一个质量与太阳相同的天体所占据的空间可能只有一个原子那么大。整个宇宙的温度比原子弹爆炸还高1000万亿亿倍。正是从这个最原初的状态开始，所有我们今天感知到的物质和能量都出现了。然而，推测到此即止，原初能量球的原料从何而来的问题的答案似乎仍遥不可及。
量子物理领域新发展的理论能够让我们回溯到大爆炸开始后一万亿亿亿亿分之一秒的时点。那时的宇宙比一个质子还小，温度和压强都高得超乎想象，以至于自然界的四种基本作用力——电磁力、弱核力和强核力以及引力——都统一起来不分彼此，这时的宇宙处于超级优美、简洁到极致的时期。随着胚胎宇宙的膨胀，温度下降，引力首先挣脱出来与其他三种基本作用力分离。接下来的十亿亿亿分之一秒，宇宙继续膨胀，直到下一个相变发生：强核力分离。
这个事件被物理学家称为“对称破缺”。我们可以认为它是一种状态的改变，就好像在水达到沸点，液态水变为水蒸气一样。虽然温度几乎没有什么变化，但当水从液态变为气态时，体积会发生巨大改变，具体来讲就是迅速膨胀。同样，原初宇宙发生对称破缺时产生的能量，瞬间给宇宙注入了极大能量，这使得宇宙极度膨胀，体积变得十分庞大。原初宇宙经历这一过度膨胀过程后，体积至少膨胀为之前的十万亿亿倍——比一颗沙粒膨胀为地球大小还要大得多。
被称为暴涨宇宙学的理论包含了一个令人惊奇的预言：在渐渐冷却、过度膨胀的无序宇宙中，要产生无数个宇宙才能达到稳定结构的目标，这些宇宙就好像吹肥皂泡一样，这就是平行宇宙。暴涨理论告诉大家，我们现在所处的宇宙只是众多宇宙其中的一员，这是普通的大爆炸理论没有包含的新的观点。自那一刻至今的137亿年间，每个宇宙都在演化——我们自己的宇宙也是其中之一。我们所在的这个拥有恒星和星系的膨胀宇宙可能只是整个创生时刻的极小一部分，是巨大宇宙王国中原子大小的一个小点罢了。
其他宇宙中的某些物质可能与我们的宇宙相似，另外一些则可能由反物质（亚原子粒子电荷的正负极性与我们的宇宙相反）构成。还有一些宇宙可能被不同的基本常数所统治，与支配我们世界的物理法则完全不同。譬如，万有引力可能比其他作用力更弱或者更强。
一个与我们的世界大大不同的宇宙可能会很快耗散掉其中的物质，导致恒星和行星根本来不及形成。相反，如果一个宇宙膨胀得太过缓慢，则可能很早就塌缩回去，产生出一个巨大的黑洞涡流。如果暴涨理论是正确的，那么宇宙在初期膨胀时的速度就会超过光速，看起来暴涨似乎因超光速而与广义相对论所描述的光速是宇宙中最快的速度相矛盾，实则不然。因为宇宙暴涨之后，包括光子的基本粒子才相继产生，光速作为宇宙速度的极限，是指宇宙内的时空应该不超过光速，并没有*宇宙本身的空间膨胀。此外，爱因斯坦的广义相对论并不是说任何物体都不能超过光速，如果一个物体没有质量，那么它是可以超过光速的，只是不能携带任何的信息，所以宇宙的超光速膨胀和相对论并不冲突。
当我们认定我们所在的宇宙就是一切时，就不可能解释得了为什么只有这个宇宙中的恒星和星系得以形成，物质能够聚集成行星并产生生命。现在，暴涨宇宙理论提供了产生无数宇宙的可能性，因此由各种能够想到的条件组合而成的宇宙都可能存在，而我们的宇宙只是其中之一罢了。但是，就好像我们的地球可以孕育生命，而大多数行星世界都被认为不可能有生命存在一样，我们的宇宙有恒星、行星、星系，各种物理性质能达到一种平衡，而这是很多其他宇宙不可能拥有的。
物理学家很早就知道从真空的轻微涨落中可以产生被称为虚粒子的亚原子粒子，它们随即就消失不见。虽然虚粒子存在的时间通常短于万亿分之一秒，但人类确实曾观测到它的产生和消失，而且可以用它来解释量子物理理论。因为虚粒子的产生是一个随机过程，所以我们可以相信在无限长的时间里，能够发生一次正好是零能量的真空涨落。这样的一次涨落在虚粒子极其短暂的生命结束后并不会消失。相反，它从真空中吸收几乎无穷的能量，就好像在水库大坝上钻了一个小孔一样。它能够产生巨大的能量球，正如暴涨宇宙学理论预言的那样，是开始演化的阶段。令人惊异的是，整个宇宙从本质上来说，就是诞生我们宇宙的原初真空的再次演化。
这个新鲜的观点还有更引人的地方。它是16世纪科学发展方向的延伸，哥白尼当时提出太阳才是宇宙的中心，而不是地球。自那以后我们的太阳被证明只是银河千亿颗恒星中的普通一份子。同理，我们的银河系也只是可观测宇宙中几十亿个星系中的一个。现在，我们的宇宙本身也被视为游荡在更广阔时空中众多宇宙泡泡中的一员。这广阔时空是宇宙的宇宙，也就是所有宇宙之和。
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时间：2023-09-22 10:28
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