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「天文」如果时间是有限的，它的终点会在哪里？( 三 )



「天文」如果时间是有限的，它的终点会在哪里？
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宇宙微波背景是大爆炸的余辉 ， 却并不均匀 ， 其中有一些微小的缺陷 ， 温度也在几百μK（开尔文）之间波动 。 这在引力的增长之后起很大的作用 ， 并且 ， 早期的宇宙以及如今规模庞大的宇宙都只有小于0.01%的部分是不均匀的 。 普朗克曾探测并计算出了更精确的波动范围 ， 甚至揭示了宇宙中微子对其的影响 。 这些波动的性质有力地证明了可观测范围内的宇宙的膨胀 。 （欧洲航天局以及普朗克合作）
尤其是 ， 我们观察到了的来自早期热致密状态的现存残余辐射 ， 其中的波动的模式和量级给我们提供了大量与宇宙的重要性质有关的信息 。 我们从中了解到暗物质和常态物质（质子、中子和电子）中存在多少物质 。 这些数据帮助我们测量了宇宙的空间曲率、暗物质的存在以及中微子的作用 。
但这些数据同时告诉了我们一些非常重要但经常被忽略的事情：宇宙诞生初期是否存在最高温度 。 根据来自WMAP（威尔金森微波各向异性探测器）和普朗克的数据 ， 宇宙中的温度没有高于1029开尔文度过 。 这个数字是庞大的 ， 但把它等同于奇点所需的温度还小1000多倍 。

「天文」如果时间是有限的，它的终点会在哪里？
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在理论上 ， 我们对整个的宇宙历史已经非常了解了 ， 但这只是定性分析 。 我们通过观察确定了宇宙曾经存在过的各种状态 ， 如第一批恒星和星系的形成时间 ， 以及宇宙是如何随着时间的推移而膨胀 ， 借此我们逐渐真正地了解了我们的宇宙 。 宇宙中留下的一些遗迹来自大爆炸之前的膨胀状态 ， 这为我们考查宇宙历史提供了一种独特的办法 。 （NICOLE RAGER FULLER/美国国家科学基金会）
来自宇宙早期的独特性质留下的痕迹为我们研究曾经的物理反应过程打开了一扇窗 。 它们不仅告知我们无法将宇宙大爆炸直接反推得到奇点 ， 并且显示了宇宙在大爆炸之前的存在状态：一段宇宙暴涨的时期 。
在暴涨过程中 ， 宇宙内部存在着巨大的能量 ， 导致了宇宙的快速膨胀 ， 其膨胀速度呈指数增长 。 这段暴涨时期发生在大爆炸之前 ， 为宇宙最初的发展提供了条件 ， 并留下了一系列独特的特征供人们探索 ， 而在探查之前 ， 已经有理论预测了这些特征的存在 。 从各项数据来看 ， 这段暴涨时期是一个巨大的成功 。

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暴涨时期里产生的量子涨落拉伸到了整个宇宙中 ， 而当暴涨停止时 ， 它们就变成了密度波动 。 而这跨越了时间的长流 ， 导致了宇宙如今规模宏大的结构 ， 以及宇宙微波背景中的温度波动 。 这些预测有力地证明了微调机制的有效性 ， 并证实了这段暴涨时期是宇宙大爆炸的起源这一新的主要理论 。 (E. SIEGEL, WITH IMAGES DERIVED FROM ESA/PLANCK AND THE DOE/NASA/ NSF INTERAGENCY TASK FORCE ON CMB RESEARCH)
但是这却背离了我们对宇宙的开端的设想 。 我在前文中展示了一张随时间而发展的宇宙规模图 。 那张图表显示了如果宇宙在早期是由物质（红色）、辐射（蓝色）或者空间本身（如暴涨期 ， 黄色）主导的话 ， 其膨胀方式会有什么不同 。 但是我并没有向你展示这个图表的所有内容 。
你看 ， 我省略了原图表中的一些内容 ， 删减了其中正向且有限的时间轴 。 换句话说 ， 我在时间轴达到零之前截断了它 。 如果我们继续反推 ， 物质和辐射曲线的确会在t=0这一特定的时间点上成为奇点 。 这就是我们最初提出宇宙大爆炸这一设想的依据 。 但是在暴涨的宇宙中 ， 其规模只能渐近零 ， 但永远无法达到零 。 不管是在t=0的特定时刻 ， 还是任何早期的时刻 ， 无论反推多久 。


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