正文

第4节:万物肇始 大爆炸后10-43~10-32 秒(4)

大爆炸:宇宙通史 作者:(英)帕特里克·摩尔


但是为什么在婴儿期宇宙膨胀速度会如此突然地急剧增加?看起来需要引入一种新型的力,它和引力起的作用相反,来对这种巨大的加速负责。科学家已经开始研究这种力应该具备什么样的属性,但还没有得出明确的结论。就我们所知,暴胀发生前的宇宙环境并没有任何特别之处,故而这种加速力的突然出现和消失显得多少有些随意。但是它的存在确实使我们能够处理宇宙同谋的问题。

引入暴胀之后还能为我们解决哪些问题呢?暴胀还能解释我们今天观察到的宇宙中的另两种现象。没有暴胀,那么这两种现象根本无从解释。首先,根据粒子物理的标准理论,一种被称作“磁单极子”的粒子应该能够偶尔被探测到。但实际上,我们从未探测到磁单极子。这无疑需要某种解释。暴胀理论使我们能够争辩,因为这种粒子分布得太稀疏了,所以探测不到并不令人惊讶。比如,为了辩论我们假设在大爆炸中产生了100万亿个这种粒子,那么我们会感到奇怪为什么一个都没有发现。但是如果同样数目的粒子被散布在比暴胀之前大几十亿倍的宇宙中,那么在我们可观测的宇宙范围内找不到这种粒子就很有可能了。暴胀的力度是如此之大,就在它起作用的短暂时间里,它所产生的宇宙也比传统大爆炸理论所预计的大了不知道多少倍。暴胀为这些失踪的粒子提供了一个解释:它们被过度稀释了。

暴胀之后

经过暴胀之后的宇宙就像上面最后的球面一样,因为它膨胀到了如此巨大的地步,我们所能观察到的宇宙仅仅是整体的极其微小的一部分,所以只能够测量出它的局部性质。因此可以得出这样的结论,即我们看到的宇宙是平坦的。在这个巨大的宇宙中我们无法获知自己观测范围之外的几何学是什么样子的。不管在宇宙中可能存在多少种几何学,暴胀说明了为什么我们看到的宇宙是平坦的。

上面的三个问题被暴胀设想利落地解决了,其代价是引入了一个我们知之甚少的、神秘的、暂时的加速,也许当我们对大爆炸本身有了更为深入的了解之后会有其他的答案,但在目前阶段暴胀不失为一个很好的解释。

在暴胀之后,宇宙以一个较低的速度继续膨胀和冷却。大爆炸后3秒,温度降低到约10亿开。宇宙中3/4的物质是氢,其余几乎都是氦。氦原子有2个电子,环绕着由2个质子和2个中子组成的原子核。


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