什么是宇宙暴涨？为什么宇宙需要暴涨？

暴涨理论将量子物理学和粒子物理学的观点结合在一起，来探索宇宙大爆炸之后的早期时刻。根据暴涨理论，宇宙是在一种不稳定的能量状态下产生的，这迫使宇宙在早期迅速膨胀。其中一个结果就是宇宙比预期的要大得多，比我们用望远镜所能观测到的要大得多。另一个结果是，这个理论预测了一些特性，如能量的均匀分布和空间几何的平直性，而这些特性之前在大爆炸理论框架内都没有解释。

暴涨理论是由粒子物理学家艾伦·古斯于1980年提出的，今天它被普遍认为是大爆炸理论中的一个组成部分，尽管大爆炸理论的核心思想在暴涨理论发展之前就已经确立多年了。

多年来，大爆炸理论被证明是相当成功的，特别是通过宇宙微波背景辐射(CMB)的发现得到了证实。尽管这个理论成功地解释了我们所看到的宇宙的大部分方面，但仍然存在三个主要问题:

1.均匀性疑难(或者“为什么宇宙在大爆炸一秒钟后就如此均匀?)

2.平直性疑难

3.磁单极子产量过剩的预测

大爆炸模型似乎预测了一个弯曲的宇宙，在这个宇宙中，能量不能均匀地分布，有很多磁单极子，但没有一个与观测相符。

1978年，粒子物理学家艾伦·古斯在康奈尔大学罗伯特·迪克的一次演讲中首次发现了平直性疑难。在接下来的几年里，古斯将粒子物理学的概念应用到这种情况中，并建立了早期宇宙的暴涨模型。

1980年1月23日，古斯在斯坦福线性加速器中心发表了他的发现。他的革命性想法是，作为粒子物理学核心的量子物理学原理可以应用于大爆炸创造的早期阶段。宇宙会以高能量密度被创造出来。热力学定律意味着宇宙的密度将会迫使其极迅速地膨胀。

对于那些对细节感兴趣的人来说，从本质上说，在希格斯机制被关闭(或者换句话说，希格斯玻色子不存在)的情况下，宇宙将被创造在一个“假真空”中。它将经历一个过冷的过程，寻找一个稳定的低能量状态(希格斯机制启动的“真正的真空”)，而正是这个过冷过程推动了快速膨胀时期的暴涨。

如何迅速?宇宙每10负35次方秒就会扩大一倍。在10的负30次方秒内，宇宙的大小将增加10万倍，这足以解释平直的问题。即使宇宙一开始就有曲率，那么大的膨胀也会使它今天看起来是平的。(考虑到地球的大小大到在我们看来是平的，即使我们知道我们所站的表面是一个球体外的曲面。)

同样，能量分布之所以如此均匀，是因为当它开始的时候，我们只是宇宙中非常小的一部分，而这部分宇宙膨胀得如此之快，以至于如果有任何主要的不均匀的能量分布，它们会离我们太远而无法察觉。这是均匀性疑难的一个解决方案。

优化理论据古思所知，这个理论的问题在于，一旦暴涨开始，它将永远持续下去。似乎没有明确的关闭机制。而且，如果空间以这种速度持续膨胀，那么先前由西德尼·科尔曼提出的关于早期宇宙的观点就不会成立。科尔曼曾预言，早期宇宙的相变是由聚集在一起的小气泡产生的。随着暴涨的发生，这些小气泡彼此远离的速度太快以至于无法合并。

被这一前景所吸引，俄罗斯物理学家安德烈·林德着手研究这个问题，并意识到有另一种解释可以解决这个问题，而在冷战铁幕的这一边(记得吗，那是20世纪80年代)，安德烈亚斯·阿尔布雷希特和保罗·j·斯坦哈特也提出了类似的解决方案。

这个理论的更新版本在整个20世纪80年代获得了广泛的关注，并最终成为既定的大爆炸理论的一部分。

该理论还有两种密切相关的变体，混沌暴涨和永恒暴涨，它们有一些细微的区别。在这些理论中，暴涨机制不是在大爆炸之后立即发生一次，而是在空间的不同区域不断发生。他们假设，作为多元宇宙的一部分，“泡泡宇宙”的数量在迅速增加。一些物理学家指出，这些预测存在于所有版本的暴涨理论中，所以不要真的把它们看作是不同的理论。

虽然现代宇宙学理论中的暗能量也能导致宇宙的加速膨胀，但其中涉及的机制与暴胀理论中涉及的机制非常不同。宇宙学家感兴趣的一个领域是暴胀理论可能导致对暗能量的洞察，反之亦然。

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