宇宙暴胀是什么,解决了什么问题
是什么
宇宙暴胀是现代宇宙学中关于宇宙整体结构和演化的一种理论。它产生于20世纪80年代初,旨在解决大爆炸宇宙模型(又称标准模型)所面临的一些困难问题,如奇点问题、视界问题、初始涨落问题、空间平坦度问题、重子不对称问题等。
解决了什么问题
宇宙暴胀能够解决人们于1970年代在大爆炸宇宙学中所发现的若干疑点和难题。例如,今天的宇宙为何不存在磁单极子这一问题。科学家了解到带有正能量的假真空会造成空间的指数膨胀,这能解决诸多长期未有结论的理论难题。
此外,宇宙暴胀理论还解决了大爆炸理论的其他问题。在暴胀之前,宇宙有充足的时间来协调和平衡温度,然后再进入一个更大尺度的状态,同时一些曾经连接着的区域会被分开。
是如何解决的
宇宙暴胀理论通过以下方式解决了在大爆炸理论中产生的数个问题:
- 解决平坦性问题:在一个膨胀的宇宙中,两个区域相隔越远,两者间的空间就膨胀得越快。因此,暴胀理论可以解释为什么看起来我们的宇宙是“平坦”的。
- 解决均匀性和各向同性问题:暴胀使得初起的小尺度涨落被放大为巨大的宇宙尺度,这导致了宇宙的各向同性和均匀性。微波背景辐射的均匀性与这类过程直接关联。
- 种子问题:在宇宙的暴胀时期,微观的量子涨落被放大到宇宙尺度的大小,这就成为了宇宙的宏观结构的种子,这解释了为何在大尺度上,会出现如星系,星系团,超星系团等大尺度结构。
- 初始条件问题:这个问题在20世纪80年代特别显著,为了解决对宇宙初始条件的过于严苛的要求,宇宙学家假设了一个宇宙加速膨胀的过程,即暴胀。
- 宇宙常数问题:暴胀子场有一个特殊的性质,它有一个潜在的能量,这个能量不随着暴胀子场的变化而变化,而是保持一个恒定的值。这个恒定的能量就相当于一个宇宙常数,它假设落在现在观察到的范围内。
因此,通过上述几种方式,宇宙暴胀理论解决了在大爆炸理论中出现的各种问题,成为了解释宇宙的重要理论。
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