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宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗

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online_member 发表于 2019-12-8 13:34:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
20世纪初最伟大的科学成就之一是宇宙的膨胀的发现:随着时间的流逝,遥远的星系正在远离我们,因为根据爱因斯坦的广义相对论,我们之间的空间在膨胀。在20世纪中叶,有人提出了一个伟大的想法,即如果宇宙今天变得越来越大,越来越冷,那么它在过去就更小、更热、更密集:大爆炸。大爆炸做了一些额外的预测:
宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗527 / 作者:追上前面的 / 帖子ID:55343
宇宙演化


    将有一个巨大的宇宙网络的结构,与小,中,大型结构以某些模式聚集在一起,有早期宇宙遗留下来的辐射光,冷却到离绝对零度仅几度,宇宙中最轻的元素,氢、氦和锂的不同同位素,都有一组特定的比率。
宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗308 / 作者:追上前面的 / 帖子ID:55343
1965年阿诺·彭齐亚斯和鲍勃·威尔逊发现了CMB



在20世纪60年代和70年代,这些预测都以不同程度的精确度得到证实,大爆炸成为我们感知和探测宇宙中所有事物起源的主导理论。但是,当涉及到大爆炸时,有几个问题没有答案,在这个框架内,一些现象完全无法解释。
    为什么宇宙各处的温度一样?为什么宇宙在空间上如此平坦?为什么膨胀速率和物质/能量密度彼此平衡得如此完美?如果宇宙在早期就获得了如此高的能量,为什么我们没有看到应该从宇宙中传播的稳定遗迹呢?
宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗383 / 作者:追上前面的 / 帖子ID:55343
如果这三个不同的空间区域从来没有时间来热化,共享信息或相互传输信号,那么为什么它们的温度都一样?



如果宇宙按照广义相对论的规则膨胀,就没有理由期望以比光速更大的距离分隔的空间区域被连接,更不要说同样的温度。如果你把大爆炸一直拿回到它的逻辑结论——一个无限热、致密的状态——就没有办法找到这些问题的答案。你只需要说,"它就是这样诞生的",从科学的角度来看,这是令人不满意的回答。

但还有另一个选择。也许,不是宇宙在大爆炸的那一刻刚刚诞生,而是存在一个早期阶段,建立了这些条件,以及产生我们的热、密集、膨胀和冷却的宇宙。这将是理论家的工作:找出什么可能的动态可以为大爆炸的这些条件发生创造条件。1979/1980年,阿兰·固斯(Alan Guth)提出了一个革命性的想法,它将改变我们对宇宙起源的看法:宇宙膨胀。
宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗970 / 作者:追上前面的 / 帖子ID:55343
艾伦·古斯1979年的笔记本



通过假设大爆炸之前,宇宙没有充满物质和辐射,而是空间结构本身固有的巨大能量,阿兰·固斯(Alan Guth)能够解决所有这些问题。此外,随着20世纪80年代的进展,出现了进一步的发展,表明,为了复制宇宙的膨胀模型,我们看到:
    用物质和辐射来填充它,使宇宙各向异性(在所有方向上都相同),使宇宙均匀(在所有位置都相同),并给它一个热、致密、膨胀的状态,

有很多类的模型,可以做到这一点,如安德烈·林德提出的宇宙模型,保罗·斯坦哈特的大爆炸宇宙模型等等。但是最简单的且能解决了这个问题,并且拥有最少自由参数的模型只分为两类。
宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗479 / 作者:追上前面的 / 帖子ID:55343
两种最简单的通胀潜力类别,即混沌膨胀 (L) 和新膨胀 (R)。



出现了新的膨胀,在顶部非常平坦,膨胀场可以"缓慢地向下滚动",到达底部,并且存在混乱膨胀,在那里有一个U形的可能性,再次,膨胀慢慢向下滚动。

在这两种情况下,宇宙空间会呈指数级扩展,被拉伸平,到处都有相同的属性,当膨胀结束的时候,我们会找回一个和现在非常相似的宇宙。此外,我们还会获得六个额外的新预测,所有这些预测在当时尚未观察到。
宇宙六大膨胀预测,已经证实了五大预测,最后一个预测会被证实吗231 / 作者:追上前面的 / 帖子ID:55343

<ol start="1">一个完全平坦的宇宙。因为膨胀导致了这种快速的指数扩张,它采取宇宙碰巧的形状,并伸展到巨大的尺度:尺度比我们可以观察到的要大得多。因此,我们看到的部分看起来与平面没有区别,就像窗户外的地面看起来是平的一样,但它实际上是整个弯曲的地球的一部分。一个在尺度上波动大于光的宇宙是可以穿越。膨胀导致宇宙空间呈指数级膨胀,导致在非常小的尺度上发生的事情被放大更多的尺度上。这包括量子波动,它通常在空旷空间内就地波动。但是在膨胀期间,由于快速的指数扩张,这些小规模的能量波动被拉伸到巨大的宏观尺度上,最终可以跨越整个可见宇宙!最高温度不任意升高的宇宙。如果我们能把大爆炸一直带回任意的高温和密度,我们会发现证据表明宇宙曾经达到至少物理定律分解的温度尺度:普朗克尺度,或10^19 GeV的能量周围。但是,如果膨胀发生,它一定是发生在低于这个能量尺度,其结果是,宇宙的膨胀后的最高温度必须低于10^19 GeV。波动不绝的宇宙,或处处熵相等的宇宙。波动可能有不同的类型:绝热、等曲率或两者的混合。膨胀预测,这些波动应该是100%的绝热,这意味着宇宙开始量子波动类型的详细测量,应该能揭示在微波背景和大规模宇宙结构中的特征。波动的光谱略小于尺度不变(ns  0.02)或新膨胀(通常为 r < 0.04,并且有重叠)模型可能受到强烈青睐。但是,如果 ns 的测量值保持现在认为的值,并且十年后我们约束了 r
online_member 发表于 2019-12-8 13:35:11 | 显示全部楼层
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