暴胀宇宙论宇宙初期的这种急剧膨胀就是“暴胀”。按照暴胀宇宙论，暴胀期的宇宙在10的几十次方分之1秒的瞬间便增大了好几十个数量级。这种暴胀的急剧程度，是暴胀结束以后宇宙继续进行的那种膨胀的速度完全无法比拟的。就这样，暴胀宇宙论解决了大爆炸模型遇到的这个难题。“暴胀”的想法也解决了大爆炸模型遇到的其他难题，这其中就有一个“磁单极子问题”。磁单极子是一种还没有发现的据认为只有N极或者只有S极磁性的基本粒子。 我们知道，电有正电和负电之分，二者可以分离，但是，对于磁性，却不能将N极和S极分离开来。一块磁体，无论把它分割到多么小，也总是同时具有N极和S极。 然而，根据基本粒子物理学的理论，在初期宇宙应该有大量的磁单极子。可是我们知道，现在的宇宙却不存在大量磁单极子。这也是大爆炸模型无法说明的一个问题。 但是，如果初期宇宙发生过暴胀，那么在现在的宇宙中，磁单极子的密度自然应该已经变得极其稀薄。在现在的宇宙中磁单极子的密度既然极其低，那么观测不到磁单极子也就是十分自然的事情。 广义相对论爱因斯坦把广义相对论应用到全部宇宙，他立即就得到一个令人吃惊的结果。理论预言，宇宙在遍布各处的星系的引力的作用下，应该收缩。 但是，爱因斯坦坚持的是“宇宙是静态的，不应该收缩”的信念，于是他在1917年提出，“空间自身具有一种斥力效应，能够抵消物质万有引力的那种吸引效应。”他把空间具有的这种斥力叫做“宇宙斥力”，或者叫做“宇宙常数（宇宙项）”。所以有后者名称，是因为在广义相对论的方程中，宇宙斥力被表示为一个常数。 提出新理论2013年9月，英国《自然》杂志网站报道，在宇宙的一侧，理论中的宇宙大爆炸遗留下的宇宙微波背景（CMB）辐射的温度波动更大，科学家们对此一直百思不得其解。后来，两名宇宙学家表示，这种温度波动偏差或许预示着宇宙可能是弯曲的（类似于马鞍）而非平的。如果这一说法是正确的，那么，它将颠覆人们根深蒂固的“宇宙是平的”这一观念。 美国航空航天局（NASA）的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）人造卫星的目的是探测宇宙大爆炸后残留的辐射热，2004年，WMAP提供的测量结果首次表明，人们生活在一个不均衡的宇宙中。有些专家认为，这或许是一个系统错误，可以被WMAP的继任者—欧洲航天局的普朗克宇宙飞船提供的更精确的观测结果纠正。但在2013年年初，普朗克探测器提供的结果也证明了这种不对称性。 为了解释这种不对称性，英国爱丁堡大学的安德鲁·利德尔和玛丽娜·科尔特斯提出了一种新的暴胀理论。 科学家们假设，大爆炸后，宇宙就开始快速膨胀—这段时期被称为暴胀期。最简单的暴胀理论认为，宇宙是平的，其暴胀主要由名为暴胀的量子场所驱动，暴胀有两方面的作用：它触发宇宙初期快速膨胀并产生微小的密度波动，密度更大的区域会吸收更多物质并最终形成我们所看到的星团和星系。 但这一理论无法解释宇宙的不均衡性，只能作为一种统计学上的大概。利德尔表示，如果宇宙微波背景辐射中的不均衡并非统计学上的大概，那么，它们有望提供一个新窗口，让我们管窥早期宇宙的详细结构。 因此，他们对暴胀理论进行了修改，引入了第二个量子场—弯曲场（curvaton）。他们认为，暴胀场只是驱动了宇宙的快速膨胀；而弯曲场则导致“婴儿宇宙”出现密度波动。如果宇宙空间在更大尺度上有微小的负曲率的话，可以观察到这种波动，这或许表明，宇宙是弯曲的而非平的。宇宙微波背景中的温度偏差或许源于引入了弯曲场的宇宙缺乏一致性。 北卡罗来纳大学的理论学家阿德里安娜·埃里科克并没有参与该研究，她表示，最新模型首次从基本原理方面解释了宇宙的不均衡性。其实，早在2008年，她和同事也提出了一个类似的模型，但该模型没有证明宇宙是弯曲的。 利德尔表示，尽管大量观察表明，宇宙确实是平的，但宇宙微波背景辐射中的这种波动偏差确实符合普朗克探测卫星的测量结果。当然，孰是孰非，只有等更精确的测量结果来回答。 |
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