宇宙暴涨理论如何解释这种现象
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发布时间:2024-10-23 19:03
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时间:2024-11-13 19:50
为了理解这种现象,麻省理工学院的阿伦·固斯提出了一个引人注目的理论——“暴涨宇宙模型”。固斯设想,在宇宙的早期阶段,膨胀速度远非如今的递减,而是经历了难以置信的快速膨胀,仅在不到1秒的时间里,宇宙半径就增加了10^30亿亿亿倍。
他解释说,大爆炸时的宇宙极其炽热且混乱,高温使得强、弱、电磁三种基本力在当时统一为一个力量。随着宇宙的膨胀和冷却,当粒子能量降低,这些力的对称性破裂,强力、弱力和电磁力开始分离。这就像液态水在结冰时失去对称性,呈现出各向异性,能量的对称性在低温下被打破。
暴涨过程的作用就像吹胀的气球,将所有的不规则性瞬间抹平。更重要的是,它解释了为何宇宙中拥有如此丰富的物质。在量子理论中,能量可以转化为粒子对,这些粒子和反粒子的质量虽然产生负能量,但总量保持零,确保能量守恒。暴涨时期,宇宙的体积急剧翻倍,使得原本微小的粒子生成能量激增,以至于我们观测到的宇宙中有约10^80亿亿亿亿个粒子,固斯戏称为“宇宙的免费午餐”。
暴涨理论的核心假设是,当宇宙密度达到极点,连引力子也无法逃离时,内部的引力平衡被打破,释放出大量物质。如果哈勃定律成立,我们可以通过数学公式V(t)=hS(t)推导出,初期宇宙膨胀的速度和距离都呈现指数增长,似乎存在一股向外的推力。进一步计算得出,加速度与初始距离和哈勃常数成正比,显示出暴涨的显著特征。