2008年10月14日星期二

从宇宙看量子

宇宙从非常热开始并随膨胀而冷却的景象,和我们今天所有的观测证据相一致。尽管如此,还有许多重要问题未被回答:

  (1)为何早期宇宙如此之热?

  (2)为何在大尺度上宇宙是如此一致?为何在空间的所有地方和所有方向上它显得是一样的?尤其是,当我们朝不同方向看时,为何微波辐射背景的温度是如此之相同?这有点像问许多学生一个考试题。如果所有人都刚好给出相同的回答,你就会十分肯定,他们互相之间通过话。在上述的模型中,从大爆炸开始光还没有来得及从一个很远的区域传到另一个区域,即使这两个区域在宇宙的早期靠得很近。按照相对论,如果连光都不能从一个区域走到另一个区域,则没有任何其他的信息能做到。所以,除非因为某种不能解释的原因,导致早期宇宙中不同的区域刚好从同样的温度开始,否则,没有一种方法能使它们有互相一样的温度。

  (3)为何宇宙以这样接近于区分坍缩和永远膨胀模型的临界膨胀率的速率开始,以至于即使在100亿年以后的现在,它仍然几乎以临界的速率膨胀?如果在大爆炸后的1秒钟那一时刻其膨胀率甚至只要小十亿亿分之一,那么在它达到今天这么大的尺度之前宇宙就已坍缩。

  (4)尽管在大尺度上宇宙是如此的一致和均匀,它却包含有局部的无规性,诸如恒星和星系。人们认为,这些是从早期宇宙中不同区域间的密度的很小的差别发展而来。这些密度起伏的起源是什么?

-霍金

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