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天地膨大的问题过头处分按次

天地学中明白最好的模子之一，其背后的物理依据亦然最薄弱的。专栏作者莉亚克兰涌现，这给咱们留住了一个谜题，它可能会建立或颠覆咱们所默契的物理学。

量子引力表面能否推崇大爆炸刚发生后发生了什么？

量子引力表面能否推崇大爆炸刚发生后发生了什么？

格雷姆林盖蒂图片社

天地暴胀是一个问题。在天地出生的率先极短时刻内，东说念主们深广合计天地膨大了约10³⁰倍。然后，就像脱手时一样马上，这种指数增长如丘而止。这一办法率先被提倡，是因为若是回溯咱们所看到的星系、恒星等大表率天地结构的演化经由，你会得出论断：天地万物齐发源于一次大爆炸。暴胀表面一次性处分了大爆炸天地学的几个问题，但在某些领域它仍然存在一定争议。而关于努力于将主宰宏不雅全国的定律与主宰微不雅全国的定律长入起来的推敲东说念主员而言——这大概是当代天地学中最大的难题——暴胀表面是最大的艰涩。

着手，好音书是，除了解释天地怎么从极小变得大得多除外，膨大表面还解释了我称之为结构问题的表象——也即是比行星更大的结构究竟是怎么形成的。在膨大发生之前，天地在很猛进度上是均匀的，惟有量子效应带来的极其微小的变化。膨大会把这些变化放大，并引入新的变化，最终使它们迷漫显耀，让物资通过引力脱手连络，进而形成星系、恒星以及咱们面前在天地中看到的其他一切。若是莫得膨大，咱们就不会有恒星，更毋庸说像星系和超星系团这么浩荡的结构了。

可能与直观相背的是，天地膨大也解释了为什么天地中的一切看起来齐大约疏导。这被称为视界问题：若是咱们朝两个相背的标的尽可能远地不雅察，所见现象极端视似。但可不雅测天地两头的两个区域相距太远，甚至于无法以任何特道理的情势互相作用——即使是通过光——是以若是莫得膨大，它们莫得原领路有任何相似之处。不外，当把膨大加入大爆炸模子后，咱们不错说，总共空间区域在向外快速扩张之前，如故迷漫接近，能够互相作用并达到均衡。结构问题和视界问题是合并枚硬币的两面；膨大既解释了天地为何是块状的，也解释了它为何是平滑的。大爆炸假说中还有其他一些空缺之处，膨大也填补了这些空缺。浅薄地说，它特地善于解释天地如今为何是咱们看到的面貌。

不外，它也有月旦者，而况并非莫得道理。一方面，咱们并不真实明晰天地膨大为何会发生。要启动天地膨大，天地需要具备极其特定的脱手条目，这就引出了天地学家所说的微调问题：咱们无法解释天地为何会有这些脱手条目，因此这看起来像是咱们在出动数值以匹配表面，而非单纯找到最当然契合的表面。推敲东说念主员关于膨大表面是否会激勉微调问题存在不对，但真实总共东说念主齐合计微调是倒霉的科学。任何表面中出现微调的暗影，齐足以让各样物理学家感到不安。

是以，找到启动膨大的机制很难，一朝膨大脱手，找到限度它的机制也相同勤奋，原因肖似。虽然，存在很多不同的膨大模子，每个模子齐有支合手和反对的字据。当你脱手将天地学中的其他谜团与它沿途议论时，情况只会变得更复杂。

其中最大的问题是广义相对论与量子力学之间的干系——广义相对论是推敲极大表率（由引力主导）的物理学，量子力学则是推敲极小表率的物理学。这两者本应在某个中间地带交织交融，从而能被整合为一套量子引力表面，但事实并非如斯。

暴胀时代过头之前的微小时刻片断，是极小与极大互关联联的场所；在这里，一切物资密度极高，波音体育(bbinSports)甚至于时常轻细的引力变得极端苍劲，且一切物资尺寸极小，充满了量子效应。对量子引力而言，这使得暴胀时代成为空想的推敲领域。

一个生效的量子引力模子不仅必须解释面前天地中相对论和量子力学的效应，还必须解释暴胀若因何及为何脱手和限度。你对这个问题念念考得越多，它就变得越复杂。

处分通货膨大

一种可能的处分决策来自圈量子引力表面，该表面合计天地的开端和收场大约对称——这是一种大反弹的场景：天地先膨大，之后收缩，然后再次反弹膨大。另一种处分决策是不灭暴胀表面：若是天地中某些区域长久以指数级速率膨大，那么就不必转头怎么限度暴胀。但这会带来一个问题——形成一个无穷的分形多元天地，其中各个膨大区域成为独处的天地，它们离咱们的天地太远，咱们长久无法到达。这个问题相等严重，很猛进度上缓慢了东说念主们对该模子的支合手。无穷多元天地对很多物理学家来说难以接收，因为在这么的现实中，总共可能发生的事情齐会在某个场所发生，因此在无穷多元天地框架下作念出的任何看似合理的估计现实上齐无法考证。

跟着更浅薄的场景被排斥，越来越复杂的场景出现了。有羼杂暴胀表面，它引入了至少两个新的场（不是草地或推敲领域那种场，而是肖似电磁场的场），这些场佩带了启动、减缓并限度暴胀所需的能量。还有膜暴胀表面，它源自弦表面，特地复杂，可能无法简要解释，但实质上它合计咱们的天地存在于不同维度之间的膜上，这不错解释暴胀关联的任何令东说念主困惑的问题。

还有一种叫作念二次引力的表面，它触及修改引力模子，使其在广义相对论容易失效的极高能量密度环境下仍然适用。当你在这些方程中加入量子修正时，暴胀表象就会出现，而咱们归因于相对论的看成会跟着天地的演化当然产生。简而言之，它既合适量子力学的规则，又与广义相对论的原则相契合——这两者是物理学中经过极其充分考证的两大撑合手。这是一个很好的开端。

量子二次引力可能处分暴胀问题betibup33Shutterstock

量子二次引力大概能处分暴胀问题betibup33Shutterstock

betibup33shutterstock图库

量子二次引力的主要问题在于它涌现咱们应该能不雅测到深广阴灵粒子，但到面前为止咱们尚未在实验中发现任何此类粒子。不外，最近一篇对这一奇特办法提倡新解读的论文给出了其中的原因。推敲着力标明，在天地暴胀技巧呈指数级膨大时，引力变得更强，正如推敲东说念主员所说，这导致了阴灵粒子的拦阻。

天地暴胀得到解释，鬼场问题得以处分，这是个很有远景的办法。量子二次引力的另一个上风在于，它应该会追随早期天地产生的时空荡漾，尽管这些引力波会特地轻细，但下一代探伤器大概能够探伤到它们。

个东说念主而言，我合计天地暴胀在异日几十年仍会存在一定争议。要解释它怎么发生所需的测量精度真实难以言喻——除了探伤极轻细的引力波外，咱们还需要对天地微波布景（CMB）进行极其精准的测量，这是天地出生之初留住的放射钤记。此外，即使得到了这些测量数据，确保对其解读正确也存在难度。咱们昔时曾误读CMB——那些被合计是天地暴胀产生的引力波信号，一度被赞为世纪发现，着力却仅仅星河系尘埃变成的。天地历史中这一真实无穷微小的片刻，既有可能苟且咱们所默契的物理学，也有可能将咱们用来形容所居住天地的两大最好表面长入起来。

BY: Leah Crane

FY: AI

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