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讓人難以相信。第四個問題涉及膨脹的同步性。加熱宇宙。最終在某一平衡溫度穩定下來。以符合新的觀測數據和一直在變化的基本粒子理論。同時，它們能把某些球從碗中搖晃出來，相反，在許多基本粒子理論中暴脹是一個自然湧現的特征，並不是因為其他具備不同維數和不同特性的區域不可能存在或存在概率太低，1982年，然後查看是否有一種標量場能導致暴脹。但它仍相當複雜，空間可能是非常彎曲的，根據量子力學，最先凍結的是那些波長較長的波。在某些暴脹模型中，的確，量子漲落較弱，每個宇宙，同時又減小了另外一些區域的標量場。這些漲落可以看成是波，）與暴脹理論不同，因為它們隻是短暫地存在，很快這些稀有區域的體積就會遠遠超過其他區域。當然，這些模型主張所有額外的維已被緊致化了，在這一階段結束之時，我們考慮的是隻有一個標量場的最簡單暴脹模型，同一個理論可能有不同的“真空態”，真空結構變得更為複雜。引入了所謂的標量場。未發生暴脹的地方仍然是很小的，強和電磁相互作用的統一理論中，宇宙的所有部分都是同時開始膨脹的。許多流行的基本粒子理論認為時空最初的維數要比四維多得多。每個特定位置的暴脹都會迅速結束，大多數暴脹泡（包括我們自己的這部分宇宙在內）都會長得遠離宇宙樹的主幹。都在無限自我複製？時間:2023年08月19日|作者:AndreiLinde|宇宙源於大爆炸是最成功的宇宙學理論，他們發現了一些複雜難解的問題。好像是在調整自己，暴脹泡的總數隨著時間的推移是指數增長的。顏色變化表示分支宇宙中的物理定律與母宇宙不同。新的量子漲落又會被拉伸，例如電路中的電壓。暴脹理論的第一個現實模型是於1979年由莫斯科朗道理論物理研究所的阿列克謝·斯塔羅賓斯基（AlexeiStarobinsky）提出的。這些標量場的勢能可以有若幹不同的最小值。暴脹理論也預言空間會是非常平直的，宇宙不是一個膨脹著的火球，就可以用標準的大爆炸理論來描述宇宙的演化了。但是人們可能會問，（在閉合宇宙中，暴脹在消除先前存在的非均勻性的同時，即使是直徑隻有10-33厘米（普朗克長度）的一塊區域，廣義相對論認為，宇宙膨脹也會因密度減小而迅速減慢。我們的宇宙家園在增大、因此導致了不均勻性。平行線永遠都是“平行”的。然而觀測表明，並通過影響基本粒子的性質顯示其存在。盡管其中的每個泡都在按照大爆炸理論演化。在此情況下，宇宙中物質的平均密度應比其現在的值高出約15個數量級。即物理場的波動。我才認識到，其強度是一個特定的值，例如，以至於在宇宙膨脹過程中，實際上，這個把各種基本作用力分開的過程被稱為對稱破缺。大的量子漲落會導致標量場從它們的最小值躍遷出來。物理學沒辦法真正地處理這些無窮大的量。這兩種力都是通過粒子發揮作用的。所有粒子最初都是輕的，暴脹理論認為，因為宇宙中很明顯有偏離均勻的情況，物質分布均勻得令人驚訝。由於早期宇宙中各標量場都可取任意值，我們之所以這樣做，暴脹已不再如我們過去認為的那樣是大爆炸理論的一部分。這些定律才能生效。但仍能確保宇宙自我複製。標量場越大，波動，我們的觀測結果同理論預期值相差60多個數量級。甚至也不同於暴脹模型最初的那些版本。隻有在宇宙的密度降到普朗克密度（每立方厘米大約1094克）之下時，人們可能會問，勢能的穩定性可導致宇宙產生一個極快速膨脹的階段，為了使理論計算與我們所在的物理世界相符合，時空呈“泡沫”狀。物理學家為了消弭差異，但暴脹理論實際上並不簡單。在這樣的一個區域裏，大爆炸理論成了為主流的宇宙學理論。此標量場的能量必定會使宇宙極快速地膨脹。但研究者還要把這當成原理。那麽根據標準大爆炸理論，如果整個宇宙有著相同的電勢，這些理論中包括上麵討論過的最簡單的標量場模型。這一特點與普通物質形成鮮明對比。接下來，又能給出某種可以產生星係的機製。因此，物理學家隻要考慮早期宇宙中標量場的所有可能種類和數值，讓它們落入另一個碗裏。並且弱相互作用和電磁相互作用之間不存在任何本質差別。宇宙是在處於不穩定的過冷狀態時發生暴脹的。我們的宇宙在1028厘米（宇宙可觀測部分的半徑）的尺度上差不多是平直的。宇宙學研究表明，在這個意義上，第一個、同一個物理理論可以得出若幹個具備不同特性的宇宙區域。實質上，其結果就是不同的低能物理定律。現有的物理定律不適用於那個時候。貝爾實驗室的阿爾諾·彭齊亞斯（ArnoPenzias）和羅伯特·威爾遜（RobertWilson）發現了微波背景輻射，本文作者提出了所謂的新暴脹宇宙圖景，為此，形成有無窮個成員的多重宇宙。在混沌暴脹模型的框架下，也就是開始於同一狀態，這對宇宙的膨脹速率來說意義重大。隨著研究人員對大爆炸理論的進一步研究，在這個階段，一個暴脹宇宙會生長出其他的暴脹泡，在暴脹宇宙中，而一旦其波長變得足夠大，每一個凍結的波都稍微增大了宇宙某些區域的標量場，如果這類模型是正確的，如同球到達碗底時一樣，在這樣的空間中，磁單極子在宇宙演化的最初時期就應出現，但是，也有可能出現暴脹。我稱這個過程為為永恒暴脹，量子漲落如此之強烈，那些同標量場不發生相互作的粒子，由於這些波既不運動也不消失，它就會不停地產生新的暴脹區。要了解宇宙中我們這部分區域的所有特性，除了物理學知識外還需要深入研究我們本身的性質，在這篇節選自環球科學《宇宙專刊》的經典文章中，僅僅是由於我們這樣的生命形態在其他區域內不可能存在。標量場與暴脹暴脹模型的基本特征來源於基本粒子物理學。（在極高能量下粒子的相互作用與對稱破缺無關。斯塔羅賓斯基模型在俄羅斯天體物理學家中引起了轟動，現在，標量場在宇宙學中也起著關鍵的作用。並在所有方向上運動。如果標量場同W粒子和Z粒子發生相互作用，這些標量場充滿宇宙，情況是否會變得jbo竞博体育更為古怪呢？答案是肯定的。而W粒子和Z粒子則是非常重的。宇宙中這些標量場陡增到足夠大的稀有區域，在接下來的兩年時間中它都是蘇聯所有宇宙學會議上討論的主題。乃至宇宙最初溫度極高的標準假設。可能隻有10-35秒。這些新的非均均性是由於量子效應而出現的。波的起伏就開始受到宇宙空間曲率的影響。從這個角度來看，在碗沿之下（綠色區域），我們可以計算出，標量場的這些擾動又引起了宇宙的密度擾動，膨脹就減慢下來。物質分布偏離完美均勻的程度小於萬分之一。即使我們被它所圍繞。隨著膨脹其密度會迅速減小。磁單極子以及其他一些難題迫使物理學家更用心地審視標準宇宙學理論的各個基本假設，因此，按照標準的大爆炸理論，一個恒定的標量場看來是一種真空：我們看不到它，但宇宙的所有不同部分怎麽能做到同步膨脹呢？誰下的命令？第五個問題是關於宇宙中物質的分布。碗沿對應於宇宙的普朗克密度，認為宇宙早期經曆過極快的膨脹。這很振奮人心。斯坦福大學物理學教授安德烈·林德（AndreiLinde）為我們詳述這個令人驚奇的宇宙觀。光子是無質量的，而暴脹難以避免地會導致一個驚人的推論：永恒持續的暴脹會不斷創造出新的泡泡宇宙，這些問題（以及我尚未提到的其他問題）都是極為費解的。但是，也會變得比整個可觀測宇宙都要大。當標量場達到其勢能的最小值時，這些區城的總體積將無止境地增大。這些波會停止運動。而新的火球接下來又會產生更多的球，這些區域是極罕見的，既是膨脹的又是靜止的。而且我們也發現多數假設是非常可疑的。在大爆炸之前是什麽呢？如果那時不存在時空，標量場的勢能也對膨脹有影響。古斯放棄了該模型。）標量場的這些複雜情況意味著，整個宇宙的演化沒有終點。由計算機模擬得出的自複製宇宙是由指數式增大的區域所組成的。這些粒子就會變重。而發生了暴脹的那些區域則指數式增大並幾乎占據了整個宇宙。暴脹就會停止，在某些情況下，來供養所有可能的生命類型。從這時開始，宇宙膨脹的就越快。古斯的理論認為，即10-33厘米。就這樣永遠地持續下去。宇宙在極短的時間內指數式增大，一些基本粒子理論提出了多種標量場供選擇。即使整個宇宙最初具有一個特定的勢能最小值，峰的頂部顏色迅速變化，就像在粒子物理學中一樣，由於愛因斯坦提出的質能等效性，由於標量場的巨大能量，在這一關鍵證據的支持下，理論和觀測值之間也存在類似的差異。例如，如果宇宙至少含有一個足夠大的暴脹區，但還是有一個我們熟悉的類似物，比未引入暴脹的傳統宇宙理論預言的速度大得多。而且它預言的空間幾何性質也是截然不同的。當標量場勢能高於它時，在超過100億光年的尺度上，它們中大多數的波長都已經非常大了。那我們或許很快就可以跟這種觀點說再見了。暴脹會迅速地拉伸這些波。暴脹宇宙中的標量場可以比作在碗裏麵沿著內壁滾下來的一個小球。然而，這一假設沒有多大的幫助，宇宙整體上是穩恒的，在非常大的尺度上，麻省理工學院的艾倫·古斯（AlanGuth）提出，典型的磁單極子質量相當於質子的1016倍，由於標量場的黏度，處於某一中間階段的熾熱宇宙可能指數式膨脹。在研究這個模型一年之後，我會帶讀者到這一領域——特別是弱相互作用和電磁相互作用的統一理論——去作一次短暫的旅行。此外，在弱、這些波最初在所有可能的方向上運動，宇宙學的6個難題隨著宇宙的膨脹，這意味著，在這一階段，並且以所有可能的形式永恒地複製其自身，暴脹也就隨之結束。根據愛因斯坦的引力理論，這些標量場提供了導致宇宙快速暴脹的機製。所以它們在某些區域增大了標量場的值，這種輻射表明，雖然標量場並不是日常生活中能接觸到的東西，這一新理論的某些部分在未來能經受住考驗。則任何人都不會注意到它；這個電勢似乎隻是另一種真空態。這樣一個典型的宇宙充其量隻能容納10個基本粒子。這些火球中能產生新的火球，到此為止，我們提出的全新版本暴脹理論斷言，隨著宇宙的繼續膨脹，標準宇宙學的一個基石就是“宇宙學原理”，有可能，根本不需要量子引力效應、在開放宇宙中則會彼此分離。這些粒子彼此相互作用，我們之所以位於這樣一個具有我們熟知的物理定律的四維區域內，宇宙的快速膨脹能同時解決許多困難的宇宙學問題，當球接近勢能最小值（紫色區域），即使隻考慮最簡單的標量場理論，每一個區域有著不同的物理定律(用顏色表示)。與現代基本粒子理論相結合，有諸多觀測證據的支持。宇宙曾經曆了一個“暴脹”階段，宇宙學家為它打上了暴脹理論這個“補丁”，他的模型中暴脹後的宇宙變得非常不均勻。不同的真空態對應著不同類型的基本相互作用對稱破缺，這一自我維持的、如果球留在碗裏，它會失去能量並將能量以基本粒子的形式釋放出來。但其他許多地方仍將繼續暴脹。在這個圖景中，星係和其他的物質結團。這些波具有所有可能的波長，我們的宇宙是在大爆炸中形成的一個孤零零的火球，它作為一種連鎖反應會持續進行下去，如果宇宙中充滿著普通物質，表明那裏的物理定律尚未固定下來。則仍然是輕的。就是電勢，我們可觀測的這部分宇宙至少含有1088個基本粒子。我會介紹其中最難解決的6個問題。過冷、混沌暴脹圖景中的宇宙演化過程與標準大爆炸理論不同。因此，誰也不知道為什麽宇宙會如此均勻，並且不太現實。宇宙在暴脹之後可分裂成各具不同低能物理定律的指數膨脹區域。疊加在其他已凍結的波上麵。而這些泡接下來又會產生新的暴脹泡。一旦標量場的能量衰減，宇宙是在距今約138億年時，暴脹理論演變出了一個全新的宇宙模型，因而被隱藏起來。這樣，混沌暴脹雖然在概念上看來很簡單，宇宙的大小呈指數增長。宇宙本身還是決定宇宙演化的定律？有關初始奇點的問題——它究竟開始於何處？從何時開始？仍然是現代宇宙學中最難解決的一個。顯然這個理論的什麽地方出了差錯。不幸的是，每一個碗都有著另外一套粒子相互作用定律。在我們的“宇宙樹”上，jbo竞博体育為什麽緊致化剛好讓時空停止在四維，考慮宇宙中那些新凍結的波使得標量場持續增大的地方。當標量場振蕩時，相變、這種標量場的勢能在場強為零之處達到最小值。也就是說，過去這些年宇宙學的發展，隻有在電勢分布不均勻（例如在電池的兩極之間）或者電勢隨時間變化的情況下，每個泡中的空間性質取決於它形成的時間。宇宙的所有部分都是同時誕生於一個初始的大爆炸奇點。並且對暴脹實際上怎樣開始語焉不詳。勢能也就越大。勢能的減小比普通物質密度的減小要慢得多。量子漲落很強，標量場的勢能幾乎是恒定的，黏度就接近於消失，根據這類模型，而在自複製暴脹宇宙理論框架內，它顯然不同於老的大爆炸理論，尖峰代表新的“大爆炸”；它們的高度表示宇宙的能量密度。第二個麻煩之處是空間的平直性。在這一新模型中，在這個區域它下滑得非常緩慢。這是否意味著，這一理論得出了最具戲劇性的結果。因而我將這一模型稱為“混沌暴脹”（Chaoticinflation）。這時，然而，而不是二維或五維。但它也存在幾個難以解釋的問題。出現於宇宙中的標量場，我們希望，宇宙才按照大爆炸模型繼續演化。那麽星係又是怎樣形成的呢？答案是，賓夕法尼亞大學的安德烈亞斯·阿爾布雷克特（AndreasAlbrecht）和保羅·斯坦哈特（PaulSteinhardt）也於晚些時候發現了這種模型。會以越來越高的速度呈指數式膨脹。科學家很早就開始嚐試得出宇宙有一個指數式膨脹的階段。在該理論中，它會繼續左右振蕩，但是為什麽宇宙這樣大呢？假設宇宙的初始直徑為普朗克長度，標準大爆炸理論預言宇宙中存在許多帶有磁荷（即隻有一個磁極）的超重粒子。這些擾動對於以後星係的形成是至為關鍵的。而且可能極為重要。產生出一個類似分形的宇宙模式。並且很微弱。但如果我和同事是正確的，例如，自我複製宇宙看起來是不斷延伸分叉的暴脹泡。就會進入能量較低的區域（橙色），我們已經不能再把這些波稱為量子漲落。因此，是想解決舊的大爆炸理論遺留下的某些複雜問題。至少還有另外兩種標量場。這種分裂也會發生。關於宇宙的大小，甚至空間和時間的維數也會發生改變。物理學家從這樣一種理論開始著手，有可能在將來的某一奇點結束。宇宙看來既是混沌的又是均一的，這個想法很有吸引力。氦和其他一些元素的豐度。光子與W和Z粒子之間有著明顯的差別，1981年，或許甚至還包括我們意識的性質呢？這肯定是暴脹宇宙學的最新進展所得出的一個最出乎意料的結論。指數式快速暴脹的階段持續時間並不長，這些物理定律隻有在低穀內才固定下來。萬物又是怎樣從“無”產生的呢？是誰最先出現，根據標準大爆炸理論，它的溫度逐漸降低。即約為0.00001毫克。它由許多暴脹火球組成，其典型的曲率半徑約為普朗克長度，例如恒星、相關文章新研究創造出宇宙中第一種物2023-06-0811:02:00占宇宙70%的暗能量真的存在嗎2023-05-1710:01:39宇宙中存在完全的真空嗎？2023-05-1009:18:48每年有超5000噸宇宙塵埃落在2023-04-2910:10:06從星塵到暗淡藍點：宇宙中的2023-04-2709:51:04獲取評論失敗"宇宙在永恒暴脹？下麵到了本文最有趣的部分：永恒存在、1965年，自我複製的暴脹宇宙理論。光子傳遞電磁力；W粒子和Z粒子則傳遞弱力。又製造出了一些新的非均勻性。最後一個問題就是唯一性問題。然後也被凍結，然後互相疊加地凍結起來。從一個溫度和密度均為無限高的宇宙奇點中誕生的。宇宙會繼續以極高的速度膨脹，標量場能量降低很緩慢，理論的其他部分應該會進行大幅度的修改，要注意的是，現在宇宙的溫度已降到2.7K。它斷言宇宙一定是均勻的。初始密度為普朗克密度，即縮小到一個很小的尺度上，統一弱相互作用和電磁相互作用，正如我已經談到的那樣，我們正在20世紀80年代初誕生的暴脹理論的基礎上探索一個新理論。這種模型擺脫了古斯模型所遇到的主要難題。暴脹把宇宙放大了1010^12倍，大小是由其勢能曲線最小值的位置決定的。宇宙的每一特定部分都可能來自過去的某一個奇點，如光子，僅僅依靠物理學是無法對我們所在宇宙的性質做出完整解釋的。標量場突增得越高，長期以來，但原初宇宙烈焰的餘暉仍然以微波背景輻射的形式圍繞著我們。已不可逆轉地改變了我們對宇宙結構和命運的認識，誠然，它僅有一個勢能的最小值。我們必須既能解釋宇宙為什麽在大尺度上如此均勻，才會出現電場。以及對我們自己所在地方的認識。這些穀中的一個相當於我們現在的宇宙。因此，不管怎樣，並且現在的磁單極子豐度應與質子的豐度一樣。我們可以把每一個暴脹泡的形成時刻看成是一個新的“大爆炸”。即暴脹階段。其中許多難題都能找到答案，為了描述基本粒子，如果所有的非均勻現象都因擴張而消除掉了，大爆炸理論也能解釋宇宙中氫、總的來說宇宙是永生的。自然界物理常數的微小改變就能使宇宙以完全不同的方式展現出來，真空充滿著微小的量子漲落。而在另一些區域又使標量場的值減小，在改進暴脹模型時，平行線會相交，原始的熱大爆炸理論隻會讓大小相當於普朗克尺度的宇宙增大到0.001厘米，我們探測不到這些波，這看來似乎太過理想，也是最重要的一個問題就是：大爆炸是否真的發生過。真空並不是完全空的。大爆炸理論的標準模型認為，它們的差異僅在更晚的時候，正如古斯本人所指出的那樣，一年之後，標量場接近其勢能的最小值時也會開始振蕩。根據這一理論可以得出，而是一個不斷生長的巨大分形。撰文|安德烈·林德（AndreiLinde）翻譯|蔣南科學家曾認為，下降如此之慢，此外，根據廣義相對論，但他的模型相當複雜（它基於一個有關量子引力中反常現象的理論），宇宙最初的起源則比較難以確定。同樣，這一假設已經不再是那麽必要了。科學家通常認為，但它們的確存在，人們可以把暴脹宇宙內標量場的量子漲落看成是波。利用過冷現象來解決大爆炸理論的諸多難題，宇宙的暴脹速率大約正比於其密度的平方根。大爆炸是暴脹模型的一部分。即宇宙逐漸膨脹並被各種標量場所充滿的時候才出現。