哈佛天体物理博士：我看到了宇宙诞生的瞬间

暴胀假说

正是为了解决这一难题，前面提到的阿兰·古斯在1980年提出了这样一种可能性：在宇宙诞生最初的时刻，时空发生过一次急速膨胀的过程——这便是暴胀理论。更具体地说，现在人们普遍认为，宇宙大爆炸之后的一瞬间，时空在不到10-34秒的时间里迅速膨胀了1078倍(我就不用多少个亿来表达这两个数字有多极端了)。时空在这种暴胀发生之前是有信息交流的——即便后来被暴胀拉开很远。于是，看到一致的微波背景信号也就不足为奇了。

1980年率先提出宇宙暴胀理论的阿兰·古斯。图片来源：Donna Coveney，麻省理工学院

有趣的是，暴胀理论还可以解释另一件一直让人们困惑的事情。多种不同的宇宙学测量告诉我们，今天我们身处的宇宙时空是平直的——换句话说，时空就像是拉平的一张床单。乍一看，这似乎没什么大不了。但稍微做一些不太复杂的计算，人们很快就认识到，要想保证今天宇宙时空大致平坦的话，宇宙诞生之初的时空就必须平坦到一个令人发指的地步才行。宇宙要么在诞生之初被“非常精细的微调”，不然非平坦性很容易在宇宙演化的过程中被不断放大。这被称之为“平直性困难”。

当然，我们可以要求宇宙非常严格地做到了精确平坦，这跟任何基础物理学都不矛盾。但是物理学家不喜欢这种“不自然”的事情，总觉得应该有一些未知的规律促成了这些“奇怪”的要求。你或许已经猜到了——暴胀理论的出现正好解决了这个问题!不论暴胀之前宇宙时空是不是平坦的——哪怕它长得奇形怪状，在时空被瞬时拉大一亿亿亿亿亿亿亿亿亿倍的时候，原来的样子你是肯定看不出来了。暴胀理论预言：宇宙的时空不仅应该是平直的，而且应该是精确平直的!今天的天文学观测告诉我们，宇宙时空的形状与完全平直之间的偏差，不超过千分之几。

暴胀过程的副产品也极其有趣：人们之前一直想不明白，各向同性均匀的大爆炸，怎么就产生了宇宙中如此丰富的结构?暴胀理论的回答是，急速的暴胀把量子尺度的微观扰动迅速拉大到宏观尺度，变成不可逆的密度涨落。这些涨落成为宇宙结构形成的关键“种子”。在引力的相互作用下，密度高的地方逐渐聚集了更多的物质，宇宙由此演化出星系、恒星、行星等结构，以及在一颗暗淡的行星上奔波的我们。