宇宙如何开始（5）

因此，1979年的一个十二月夜晚，理论物理学家艾伦·古斯特在思考缺失的单极子之谜时，偶然发现了一个非凡的解决方案。

一个不仅解决了自身问题，还解决了宇宙的视界问题和平坦性问题的机制，而不是逐渐在数十亿年内扩张到我们今天所见的辽阔程度。她提出了一个机制，通过这个机制，宇宙可以突然而几乎瞬间地膨胀到原始尺寸的很多倍，然后减速并继续以更线性的方式扩张。这种膨胀期间，宇宙将在不到一兆分之一秒的时间内倍增大约90倍，导致指数级的膨胀，从根本上改变宇宙的面貌。因为当指数级膨胀发生时，事物会迅速变得非常庞大。想象一下反复折叠一张巨大的纸，开始时厚度为一厘米，第一次折叠会使其翻倍到两厘米，下一次则会使其接近半厘米的厚度，第三次再次翻倍，现在它的厚度大约是指甲的厚度。到目前为止，还没有什么特别之处，但当你折叠到第七次时，单张纸的厚度已经达到整个笔记本的厚度。十次折叠时，它的厚度将与你的手的宽度一样。实际上，在2002年，一名美国女学生将一张纸巾折叠成长达1.2公里的一捆，厚度超过半米，创造了此实验的世界纪录，仅折叠了12次。如果可能制作和处理更大的纸张，进一步的折叠将使厚度成倍增加。23次折叠将使纸张厚约一公里，而30次折叠则足以将其从地球表面垂直升高100公里进入太空。42次折叠将使纸张到达月球，而51次折叠则足以到达太阳。81次折叠将使纸张的宽度与仙女座星系相当，约为141,000光年，而90次折叠相当于膨胀期90次倍增，将使那张巨大的纸张折叠成比整个室女座超星系团（横跨130 million光年）还要大的一堆。这种令人难以置信的膨胀是艾伦提出的针对整个宇宙的，仅在不到一兆分之一秒的时间内，在普朗克时刻和大统一时代混乱的湍流之后，这个炽热高密度的宇宙膨胀了超过十万亿倍，如果说有什么东西使宇宙大爆炸有了威力，那就是这个。宇宙一度似乎如此炽热、充满活力，现在变得巨大、空荡和寒冷。虽然看起来很激烈，但这实际上是一个优雅的解决方案，可以解决困扰宇宙大爆炸理论的三个问题，因为这种膨胀使我们有可能接受这样一个可能性，即我们看到的巨大宇宙实际上并不是全部，而只是可观测宇宙的一个气泡，其大小由光速、流逝的时间和自时间开始以来的膨胀所定义。由于膨胀和随后的扩张，我们可观测的气泡直径约为930亿光年，但它仍然只是整个宇宙的一小部分，而正是在这个无法看见的范围内，我们可以找到解决问题的答案。

热均匀性的地平线问题只有在我们所见到的均匀性应用于整个宇宙时才成问题，但膨胀理论允许宇宙的收缩部分包含极端的温度变化，然后在指数膨胀期间相互分离得很远。我们所观测到的宇宙的局部区域仅代表整体的一小部分，在膨胀之前与自身处于热平衡，并且可能与我们无法看到的其他部分存在着巨大差异。同样地，空间-时间曲率的平坦性问题只有在我们只看到一个微小部分时才是一个令人困惑的巧合，无法确定它是否适用于整个宇宙。这可能是一种视角的问题，从海岸上看，海洋的地平线似乎是平坦的，但只有当我们在地球上空飞行时，从更高的角度感知到更多的地面时，我们才能看到实际上它是弯曲的。更广阔的宇宙可能是正曲率、负曲率或两者的扭曲组合，但我们无法看到我们自己宇宙的边界以外。最后，磁单极子的缺失只有在我们假设它们在整个宇宙中不存在时才是一个问题，但如果它们存在于早期宇宙中，并且数量符合我们当前的模型预测，那么指数膨胀会使它们相互分离，直到它们分布到每个可观测宇宙中大约一个单极子。在一个直径为930亿光年的球体内寻找一个单一的单极子，我们尚未找到它也就不足为奇了。

宇宙膨胀理论现在已经成为我们对宇宙最早时刻的理解的一部分，天体物理学家自艾伦的启示以来已经花费了40年的时间来研究宇宙突然而剧烈膨胀的机制。这个戏剧性阶段的时机与能量下降和冷却的时间相吻合，这标志着基本力的宏观统一的结束和强核力的出现。一些科学家理论推测，电弱力传递的粒子衰变创造了一个由新的信使粒子“胀子”传递的强膨胀场。这种强大的新膨胀能量推动了宇宙的