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宇宙 · 第七节

《宇宙》第七节

新暴胀理论的首个模型中,宇宙暴胀时期膨胀了10倍,作者在列别捷夫物理研究所作报告时不得不为此数字的夸张而一再致歉;后来的混沌暴胀理论使该数字变为10,且暴胀会永远持续下去。

新暴胀理论的首个模型中,宇宙暴胀时期膨胀了10倍,作者在列别捷夫物理研究所作报告时不得不为此数字的夸张而一再致歉;后来的混沌暴胀理论使该数字变为10,且暴胀会永远持续下去。暴胀理论解释了许多原本无法理解的现象,并预言了星系的形成源于暴胀期的量子涨落,以及宇宙微波背景辐射(CMB)的温度涨落。CMB自被发现起温度约为2.7开尔文且四面均匀,但因地球相对宇宙运动产生红移,两侧温度出现微小差异;此后COBE卫星与WMAP卫星以更高精度测得冷热小点的分布,其规律与最简版暴胀理论的预言完全吻合。作者认为目前尚无其他完善理论能解释这些观测结果。

作者回顾了暴胀理论在苏联的提出过程:他在莫斯科州立大学求学后于列别捷夫物理研究所做博士后,与大卫·柯赞尼斯共事并发展了宇宙相变理论,据此预言了原生磁单极子——若按统一理论,宇宙中应存在远重于质子的单极子,使宇宙质量暴增并在第一秒内坍缩,但现实中宇宙并未坍缩,这便是原生磁单极子难题。1979至1980年,阿列克谢·斯塔罗宾斯基提出由量子引力修正驱动的指数膨胀模型,除起始阶段外已具备暴胀模型的全部特性,但因动机是解决奇点问题且未传到美国而不被称作暴胀理论。之后阿兰·古斯提出旧暴胀理论,而作者早在1978年就与根纳季·切别斯夫发现假真空膨胀的可能,又从瓦莱里·鲁巴科夫的报告中学到用科尔曼-温伯格模型的相变膨胀解决平坦性与均匀性问题,只因苏联与美国间信件需40至60天,得知古斯论文时已晚。古斯与埃里克·温伯格后来用70页论文论证旧模型无法改进,作者于1981年夏找到改进办法,致电鲁巴科夫确认后连夜写成论文,但因苏联繁琐的审查流程等了三个月才获发表许可。同年10月莫斯科量子宇宙学会议上,史蒂芬·霍金等与会者对作者的结果十分激动,决定帮他把预印本带出苏联发表;然而次日上午霍金在斯滕伯格天文学研究所的一场演讲中,讨论的正是改进古斯暴胀理论的不可能性,且这场报告毫无准备,作者被临时请去作翻译。

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