正文

第4節(jié):萬物肇始 大爆炸后10-43~10-32 秒(4)

大爆炸:宇宙通史 作者:(英)帕特里克·摩爾


但是為什么在嬰兒期宇宙膨脹速度會如此突然地急劇增加?看起來需要引入一種新型的力,它和引力起的作用相反,來對這種巨大的加速負(fù)責(zé)??茖W(xué)家已經(jīng)開始研究這種力應(yīng)該具備什么樣的屬性,但還沒有得出明確的結(jié)論。就我們所知,暴脹發(fā)生前的宇宙環(huán)境并沒有任何特別之處,故而這種加速力的突然出現(xiàn)和消失顯得多少有些隨意。但是它的存在確實使我們能夠處理宇宙同謀的問題。

引入暴脹之后還能為我們解決哪些問題呢?暴脹還能解釋我們今天觀察到的宇宙中的另兩種現(xiàn)象。沒有暴脹,那么這兩種現(xiàn)象根本無從解釋。首先,根據(jù)粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)理論,一種被稱作“磁單極子”的粒子應(yīng)該能夠偶爾被探測到。但實際上,我們從未探測到磁單極子。這無疑需要某種解釋。暴脹理論使我們能夠爭辯,因為這種粒子分布得太稀疏了,所以探測不到并不令人驚訝。比如,為了辯論我們假設(shè)在大爆炸中產(chǎn)生了100萬億個這種粒子,那么我們會感到奇怪為什么一個都沒有發(fā)現(xiàn)。但是如果同樣數(shù)目的粒子被散布在比暴脹之前大幾十億倍的宇宙中,那么在我們可觀測的宇宙范圍內(nèi)找不到這種粒子就很有可能了。暴脹的力度是如此之大,就在它起作用的短暫時間里,它所產(chǎn)生的宇宙也比傳統(tǒng)大爆炸理論所預(yù)計的大了不知道多少倍。暴脹為這些失蹤的粒子提供了一個解釋:它們被過度稀釋了。

暴脹之后

經(jīng)過暴脹之后的宇宙就像上面最后的球面一樣,因為它膨脹到了如此巨大的地步,我們所能觀察到的宇宙僅僅是整體的極其微小的一部分,所以只能夠測量出它的局部性質(zhì)。因此可以得出這樣的結(jié)論,即我們看到的宇宙是平坦的。在這個巨大的宇宙中我們無法獲知自己觀測范圍之外的幾何學(xué)是什么樣子的。不管在宇宙中可能存在多少種幾何學(xué),暴脹說明了為什么我們看到的宇宙是平坦的。

上面的三個問題被暴脹設(shè)想利落地解決了,其代價是引入了一個我們知之甚少的、神秘的、暫時的加速,也許當(dāng)我們對大爆炸本身有了更為深入的了解之后會有其他的答案,但在目前階段暴脹不失為一個很好的解釋。

在暴脹之后,宇宙以一個較低的速度繼續(xù)膨脹和冷卻。大爆炸后3秒,溫度降低到約10億開。宇宙中3/4的物質(zhì)是氫,其余幾乎都是氦。氦原子有2個電子,環(huán)繞著由2個質(zhì)子和2個中子組成的原子核。


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