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[交流] 【交流】暴涨理论已有8人参与

暴涨理论
暴涨理论是宇宙大爆炸理论中一个重要组成部分，如果没有暴涨理论，宇宙大爆炸理论会导致许多无法解决的矛盾。但它又是一个‘事后的理论’，完全是为了‘解决问题’而杜撰出来的理论。没有人知道为什么会出现‘暴涨’，又为什么会在仅仅经历10的-33次方妙这样一个极短瞬间后就嘎然而止。因此暴涨理论是是一个非常不靠谱的理论，以致暴涨理论的奠基人之一，美国普林斯顿大学物理学家保尔•斯坦因哈特（Paul Steinhardt）自己后来也成为成了暴涨最主要的批评人之一。
在‘预言和发现’中我已经提到，有关微波背景辐射是宇宙大爆炸产生的残余辐射的预言早在1948年就有伽莫夫等人做出，并估算出由于宇宙的膨胀和冷却，如今它所具有的温度应当约为5K。而暴涨理论是在20世纪80年代才提出来的。因此，伽莫夫等人在做出微波背景辐射是宇宙大爆炸产生的残余辐射的预言时根本没有可能考虑暴涨对微波背景辐射可能产生的影响，但是，他们却相当准确的估算出由于宇宙的膨胀和冷却，如今它所具有的温度约为5K。这不能不说是一种巧合。因为根据暴涨理论，宇宙在暴涨过程中只持续了10的负33次方妙，宇宙就膨胀了10的35次方倍，这比‘标准宇宙学模型’在150亿年内膨胀的倍数还多（参看俞允强教授的‘热大爆炸宇宙学’119页）。这样一个激烈的宇宙膨胀过程是否存在居然对伽莫夫等人对微波背景辐射温度的估算结果的准确度没有产生任何影响。附件是俞允强教授在‘热大爆炸宇宙学’中给出的暴涨对温度的影响图。暴涨使气体的温度徒然下降，暴涨后气体得到了重新加热，温度又奇迹般地回到标准宇宙学模型所要求的数值附近，然后温度将继续按标准模型的行为下降。由此可见伽莫夫等人对微波背景辐射温度的理论估算其可靠性如何。
下面的内容主要是摘录自科学松鼠会的一篇文章‘检验暴涨’中的一些文字。本人只增加了一些评论。

如果没有暴涨的推动，大爆炸只能产生非常小的宇宙。为了调和量子理论和宇宙学，物理学家们乐于相信原初宇宙始于直径10-35米。但这样一来就会导致矛盾。现在宇宙的年龄已经被可靠地定在了137亿年。如果宇宙诞生的时候确实如科学家希望的那么小并且还以目前的膨胀速率膨胀的话，那么它现在的大小将比这句话末尾的句号还要小得多得多。
除了解释宇宙的大小以外，暴涨还干净地解决了许多问题。它解释了为什么宇宙在几何上是平直而非弯曲的——想象一个被吹得非常大的气球，它的表面看上去就像一个非常大的平面。它还解释了从各个方向上看去都迥然不同的宇宙为什么又是如此的相同——有着相同的平均星系密度和微波背景温度。
最重要的是，暴涨解释了星系的存在。尽管暴涨使得处于婴儿期的宇宙变得几近彻底平直和真空，但是暴涨也必须遵循量子力学的旨意，它会使得密度在不同的地方出现极其微小的涨落。因此宇宙中的某些地方最终会具有比其他地方更高的密度。这些高密度区就是星系和恒星引力坍缩的种子。诸如2001年发射的美国宇航局威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的早期观测证明，微波背景辐射中不仅存在涨落，而且这些涨落的大小分布与暴涨预言的精确相符。
由此可见‘暴涨理论’在‘标准宇宙学模型’中具有何等重要地位。
然而除了能解决一些问题之外，暴涨也有自身的问题。从本源上讲，没有人知道是什么驱动了暴涨。理论物理学家们用场来描述这个驱动“力”并且给了它一个名字——暴涨子，但是问题依旧。同样的问题也困扰着研究暗能量的天文学家，暗能量占据了宇宙组成的四分之三并且正在使得宇宙加速膨胀。造成暴涨的东西是否有可能是形成暗能量的幕后“黑手”？虽然两者有很有趣的相似性，但是却作用在差距巨大的尺度上。如果说其中一个跳蚤的话，那么另一个就是大象。“它们看起来似乎不太可能彼此相关，”特纳说。“这也正是要研究它的原因，”他顽皮地补充说。
　　按照美国普林斯顿大学物理学家保尔•斯坦因哈特（Paul Steinhardt）的说法，暴涨存在的一个更大的问题并不在于它是什么而是它是如何停下来的。“暴涨一旦开始就没办法停下来，”斯坦因哈特说。他是20世纪80年代暴涨理论的奠基人之一，但是现在他却成了暴涨最主要的批评人之一。没有明显的理由可以解释为什么超高速的膨胀会减弱到我们今天观测到的膨胀速率。
这一无法停止的暴涨对于斯坦因哈特的同事兼竞争对手、美国斯坦福大学的物理学家安德雷•林德（Andrei Linde）来说是一根“肉中刺”。［现在美国麻省理工学院的艾伦•古思（Alan Guth）在1980年第一个提出了暴涨理论，林德、斯坦因哈特以及斯坦因哈特那时的研究生也和古思一起建立发展了这个理论。］
暴涨还有第三个问题。暴涨并不是一个描述一切是如何开始的理论，它描述的是在一切都开始之后发生的事情。它是一个“事后”的理论。
由此可见，暴涨理论这样一个“事后”的理论具有多么大的可塑性和猫腻。以致暴涨理论的奠基人之一，现在却成了暴涨最主要的批评人之一。俞允强教授在他的‘热大爆炸宇宙学’中讨论了暴涨理论时，虽然列举了一些对暴涨理论有利的证据，但俞允强教授在一开始就明确指出（p113）：可惜的是对暴涨本身的实际起因，今天尚没有肯定的答案。但是占据主流地位的‘标准宇宙学模型’拥护者却仍然把暴涨理论看成是绝对真理，容不得他人有不同意见！我认为这种情况是极不正常的。

附件：暴涨对温度的影响图