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第八章 宇宙的起源和命运(7 / 14)

现在这样宇宙宇宙模型,麻省理工学院科学家阿伦·固斯提出,早期宇宙可能存在过个非常快速膨胀时期。这种膨胀叫做“,bao涨”,意指宇宙在段时间里,不像现在这样以减少、而是以增加速率膨胀。按照固斯理论,在远远小于1秒时间里,宇宙半径增大100万亿亿亿(1后面跟30个0)倍。

固斯提出,宇宙是以个非常热而且相当紊乱状态从大爆炸开始。这些高温表明宇宙中粒子运动得非常快并具有高能量。正如早先们讨论,人们预料在这温度下,强和弱核力及电磁力都被统个单独力。当宇宙膨胀时它会变冷,粒子能量下降。最后出现所谓相变,并且力之间对称性被破坏:强力变得和弱力以及电磁力不同。相变个普通例子是,当水降温时会冻结成冰。液态水是对称,它在任何点和任何方向上都是相同。然而,当冰晶体形成时,它们有确定位置,并在某方向上整齐排列,这就破坏对称。

处理水时候,只要你足够小心,就能使之“过冷”,也就是可以将温度降低到冰点(0℃)以下而不结冰。固斯认为,宇宙行为也很相似:宇宙温度可以低到临界值以下,而没有使不同力之间对称受到破坏。如果发生这种情形,宇宙就处于个不稳定状态,其能量比对称破缺时更大。这特殊额外能量呈现出反引力效应:其作用如同个宇宙常数。宇宙常数是当爱因斯坦在试图建立个稳定宇宙模型时,引进广义相对论之中去。由于宇宙已经像大爆炸模型那样膨胀,所以这宇宙常数排斥效应使得宇宙以不断增加速度膨胀,即使在些物质粒子比平均数多区域,这有效宇宙常数排斥作用超过物质引力吸引作用。这样,这些区域也以加速,bao涨形式而膨胀。当它们膨胀时,物质粒子越分越开,留下个几乎不包含任何粒子,并仍然处于过冷状态膨胀宇宙。宇宙中任何不规则性都被这膨胀抹平,正如当你吹胀气球时,它上面皱纹就被抹平。所以,宇宙现在光滑状态,可以是从许多不同初始状态演化而来。

在这样个其膨胀由宇宙常数加速、而不由物质引力吸引使之减慢宇宙中,早期宇宙中光线就有足够时间从个地方传到另个地方。这就解答早先提出,为何在早期宇宙中不同区域具有同样性质问题。不但如此,宇宙膨胀率也自动变得非常接近于由宇宙能量密度决定临界值。这样,不必去假设宇宙初始膨胀率曾被非常仔细地选择过,就能解释为何现在膨胀率仍然是如此地接近于临界值。

,bao涨思想还能解释为何宇宙存在这多物质。在们能观察到宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿(1后面跟80个0)个粒子。它们从何而来?答案是,在量子理论中,粒子可以从粒子/反粒子对形式由能量中创生出来。但这只不过引起能量从何而来问题。答案是,宇宙总能量刚好是零。宇宙物质是由正能量构成;然而,所有物质都由引力互相吸引。两块互相靠近物质比两块分得很开物质具有更少

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