艾倫·古斯是美國著名的理論物理學(xué)家，也是宇宙暴漲理論的創(chuàng)立者，他的這句話正是對(duì)宇宙大爆炸理論起源問題的一個(gè)形象的闡述。而暴漲理論也在一定程度上彌補(bǔ)了大爆炸理論的不足和關(guān)于起源問題的尷尬！下面我們就說下暴漲理論都說了什么？解決了哪些問題？并且告訴了我們?cè)诖蟊ㄖ笆鞘裁矗?/strong>

我們已經(jīng)無數(shù)次地談?wù)撨^大爆炸理論，以及為什么這個(gè)理論目前已經(jīng)成為關(guān)于宇宙起源的主導(dǎo)理論。并不是說大爆炸理論是絕對(duì)正確的，而是這個(gè)理論是我們唯一能解釋以下三個(gè)觀測(cè)現(xiàn)象的宇宙觀點(diǎn)：

1、哈勃的宇宙膨脹。

當(dāng)我們觀察遙遠(yuǎn)星系的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系，遠(yuǎn)離我們速度越快！在20世紀(jì)的時(shí)候，人們就已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)現(xiàn)象的根本原因是：空間本身在膨脹！

這也意味著按照目前遙遠(yuǎn)星系的退行速度，在不久的將來這些星系都會(huì)加速消失在我們的視野之中。毫不夸張的說，在未來地球上的人類，只會(huì)看到宇宙中只有一個(gè)星系，那就是我們本星系群合并后的巨大橢圓星系！到時(shí)這種情況真的不敢想象。到時(shí)的人類沒有任何可觀測(cè)數(shù)據(jù)去了解宇宙。

所以在邏輯上，就算我們不是什么物理學(xué)家，讓我們自己推理，我們也能知道宇宙現(xiàn)在再膨脹，那么在過去宇宙肯定更??！

那么更小的宇宙會(huì)導(dǎo)致什么后果？如果宇宙在過去空間更小，密度就更大，當(dāng)然溫度也更高，所以下面的問題就是：當(dāng)宇宙變得足夠熱得時(shí)候會(huì)發(fā)生什么？

如果你加熱普通物質(zhì)，只要溫度足夠高原子就會(huì)被電離，因此宇宙在過去的某個(gè)時(shí)期就是原子核和電子的等離子體！當(dāng)原子從電離等離子體變成中性氣體的時(shí)候，宇宙的高溫輻射會(huì)穿過中性原子在空間中自由的傳播，我們說這是熱大爆炸的“余輝”。經(jīng)過漫長的旅途這些能量應(yīng)該已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了紅外線，或者更遠(yuǎn)的微波波段。以上都是非常符合邏輯得推理，你覺得呢？

2、這是宇宙微波背景輻射

宇宙微波背景輻射在1964年由阿諾·彭齊亞斯和R·威爾遜首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)由于技術(shù)的限制，人們并沒有在微波輻射中觀察到溫度的波動(dòng)，全天溫度完全一致，這就給人們?cè)斐闪撕艽蟮睦_，物質(zhì)分布的如此絕對(duì)均勻，那么恒星、星系、星系團(tuán)這些結(jié)構(gòu)怎么形成？

所以上圖為上世紀(jì)90年代COBE衛(wèi)星對(duì)微波背景進(jìn)行的精確測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果不僅證實(shí)了大爆炸余暉確實(shí)存在，而且證實(shí)了微波輻射的溫度和光譜類型（黑體輻射）與大爆炸所預(yù)測(cè)的完全一致！再到后來的WMAP（各向異性探測(cè)）和普朗克衛(wèi)星更是精準(zhǔn)的測(cè)量了微波輻射中的微小波動(dòng)！

事實(shí)上，如果我們?cè)偻乜?，?huì)看到什么？宇宙的溫度高到可以摧毀單個(gè)的原子核，以至于宇宙只剩下質(zhì)子、中子、電子和輻射粒子！

當(dāng)宇宙冷卻到質(zhì)子和中子可以穩(wěn)定的結(jié)合在一起形成原子核，而不會(huì)被輻射粒子（光子）炸開的時(shí)候，我們就可以對(duì)核聚變的數(shù)量和類型做出非常精確的預(yù)測(cè)。所以下面就是第三條！

3、大爆炸核合成創(chuàng)造的輕元素豐度。

大爆炸理論可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)普通物質(zhì)相對(duì)于光子的密度，以及其他核合成的元素相對(duì)于氫的豐度，通過我們對(duì)微波輻射光譜的測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)的輕元素豐度和理論預(yù)測(cè)驚人的一致！這是其他宇宙模型做不到的，所以大爆炸目前是我們宇宙演化的主導(dǎo)理論。

大爆炸沒有解釋的問題

大爆炸并不那么完美，它也有很多東西沒有解釋。例如……

宇宙為何如此平滑？甚至在大爆炸開始的時(shí)候宇宙就一樣表現(xiàn)得很平坦了，宇宙大體上表現(xiàn)得平滑均勻，但上文中說得全天一致的微小波動(dòng)是怎么出現(xiàn)的？為什么會(huì)有恒星、星系、星系團(tuán)這樣的結(jié)構(gòu)等等？

這是一個(gè)很好的問題，但大爆炸本身并沒有回答這個(gè)問題。那么還有哪些問題是大爆炸回答不了的呢？

• 為什么宇宙在空間上是平坦的?

原則上，宇宙可以是任何形狀或曲率，因?yàn)樵趶V義相對(duì)論中，物質(zhì)和能量決定了空間的曲率，在宇宙非常年輕的時(shí)候，物質(zhì)和能量密度可以使空間呈現(xiàn)出任何形狀，而我們從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)空間非常平坦。事實(shí)上，即使是我們今天測(cè)量微波背景的溫度波動(dòng)。

我們發(fā)現(xiàn)在我們可觀測(cè)宇宙930億光年的范圍內(nèi)宇宙的曲率小于2%，真的挺平的！其實(shí)也有很多小伙伴會(huì)問這么一個(gè)問題，都說宇宙一開始物質(zhì)能量密度極大，那為何沒有重新塌縮在一起形成黑洞？這就是因?yàn)閺拇蟊〞r(shí)期物質(zhì)和能量的密度就已經(jīng)處在了，讓空間平坦的臨界值，這一點(diǎn)很讓人費(fèi)解，是什么在微調(diào)空間的曲率？是什么導(dǎo)致了空間如此平坦？

• 此外還有溫度問題。

宇宙微波背景在空間的各個(gè)方向都有大致相同的溫度。為什么會(huì)這樣呢？宇宙一端的物質(zhì)與另一端的物質(zhì)是完全分離的，從誕生到現(xiàn)在一致如此，彼此之間從來沒有交流和信息傳遞。但是它們的溫度卻是一樣的！按照我們的常理兩個(gè)物體之間要有一致的溫度，畢竟經(jīng)過熱傳遞，至少要有接觸，微波輻射的溫度在930光年的范圍都是一樣的，就好像它們一直在互相接觸一樣。這是怎么回事？大爆炸沒有說。

• 那些奇怪的東西（奇異粒子）在哪?

如果我們的高能理論是正確的，宇宙不應(yīng)該只有微波背景和豐富的輕元素，還應(yīng)該有一堆非常奇怪的遺跡，如磁單極子、宇宙弦和其他拓?fù)淙毕荨Ｈ欢?，至今還沒有發(fā)現(xiàn)一個(gè)。

以上的問題都是大爆炸無法回答的問題，任何一個(gè)像阿倫·古斯一樣的理論物理學(xué)家，都需要找到一個(gè)新的理論來解決所有的這些問題，而新的理論就需要做一個(gè)好的科學(xué)理論都會(huì)做的事情：提出一個(gè)新的預(yù)測(cè)！

暴漲理論如何解決這些問題，以及新的預(yù)測(cè)

這就是宇宙暴漲理論。是它創(chuàng)造了大爆炸高溫，密集，膨脹的狀態(tài)，宇宙一開始只存在真空能量，真空能量發(fā)生的量子漲落使宇宙在各處以微小的區(qū)域開始暴漲（以指數(shù)級(jí)的速度暴漲），暴漲結(jié)束后，真空能量衰變到物質(zhì)中，創(chuàng)造了大爆炸的初始階段，并且一部分真空能量被鎖定在了空間中，這就是我們現(xiàn)在說的宇宙常數(shù)：暗能量！在這個(gè)過程中暴漲做了以下事情：

• 快速拉伸空間，不管宇宙以前是什么形狀，指數(shù)膨脹都可以讓空間變得非常大，大到看起來是平的。（這個(gè)類似于我們地球，大到讓我們看起來地球就是平的）

• 暴漲發(fā)生在一個(gè)極小的處于平衡狀態(tài)的區(qū)域（在這個(gè)微小的區(qū)域里，所有的物質(zhì)都有機(jī)會(huì)達(dá)到相同的溫度）然后快速膨脹并將其延伸到整個(gè)宇宙，使我們整個(gè)可觀測(cè)宇宙充滿了曾經(jīng)的小而均勻的溫度區(qū)域。

• 暴漲理論的消除作用，會(huì)將之前存在的奇異粒子（磁單極子、宇宙弦等等）降低到可以忽略的程度。

• 最后（新的預(yù)測(cè)）在暴漲過程中存在的量子漲落給出了從宇宙開始的漲落類型和波譜的預(yù)測(cè)。

最后一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)檫@些波動(dòng)不僅在宇宙微波背景中是可以測(cè)量到（但在1979年古斯提出暴漲理論時(shí)還沒有能力測(cè)量），而且在我們宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)中也是如此！

所以當(dāng)我們測(cè)量微波背景輻射和大規(guī)模的結(jié)構(gòu)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這些微小的波動(dòng)與暴漲理論的量子漲落預(yù)測(cè)相符！

如果非要說個(gè)正確與否的概率，目前認(rèn)為暴漲理論在解釋宇宙起源問題上有98%的可能性是正確的！

這也意味著，我們目前看到的一些宇宙起源的時(shí)間軸圖像，都存在一些缺失或者至少不應(yīng)該把熱大爆炸放在宇宙暴漲的前面？這就是很多人都在問的一個(gè)問題，大爆炸之前是什么？目前的答案是：真空能量下的宇宙暴漲！

遺憾的是我們不知道在宇宙暴漲之前發(fā)生了什么，而且就宇宙暴漲的性質(zhì)而言，我們永遠(yuǎn)也不會(huì)知道在這之前發(fā)生了什么，因?yàn)楸q還有一個(gè)名字叫無毛定理。也被稱為宇宙視界，和黑洞視界沒什么兩樣，空間的指數(shù)膨脹抹去了之前的一切！至少在目前來說，這是物理學(xué)允許我們知道的關(guān)于宇宙最古老的事情。

總結(jié)一下

暴漲是大爆炸發(fā)生的原因。根據(jù)我們所看到的，暴漲將宇宙空間拉平，使宇宙在各個(gè)方向上的溫度相同，消除了之前存在的一些奇異粒子，并在所有的尺度上創(chuàng)造適當(dāng)?shù)牟▌?dòng)（無論大小尺度）成長為我們現(xiàn)在擁有的恒星、星系和星系團(tuán)。這就是大爆炸之前，這就是我們關(guān)于宇宙所能知道的最古老的故事！