暴涨的宇宙

今天我们所见到的能被观测的宇宙起源于一个比原子还要小的区域空间。大爆炸事件被广泛认为是创造了宇宙的事件，它发生在100亿到150亿年以前，导致其产生的原因仍然是未知的，但天体物理学家已经整理出了一套关于大爆炸后的异常详尽的知识体系——开始于大爆炸后极短的时间。此时传统的物理定律被认为已经产生了。在极早期的宇宙中，4种自然力——引力、电磁力、强核力和弱核力——被合并成单一的超力。物质与能量并非今天这样明显分离。即使是空间也因为这个时候宇宙所占据的小得难以置信的体积而持续被打破和折叠。随着时间的推移，宇宙不断膨胀，而在它膨胀时，超力分成了引力与大统一力。

→被观测到的所有视界距离为150亿光年的空间区域都发出相同的温度的辐射。为什么它们温度相同并且发射出相同类型的辐射？在暴涨（1）前，空间被紧密压缩，因而所有区域都是相邻着的，因此存在着热平衡的状态。在宇宙以超过光速的速度短暂地“暴涨”（2）之后，类星体和星系等物体形成，它们都有自己的视界，由大爆炸后光所传播的距离决定。因此A和B就都位于对方的视界之外。在现代的宇宙（3）里，仍然存在着相同的几何关系——尽管宇宙额外的年龄意味着视界的扩张。在（2）和（3）阶段中，类星体A和B并不互相接触，因而不可能知道对方的存在，然而我们知道它们都存在是因为它们都会待在我们的视界里。

测量距离

天文学家们使用几种长度单位。跨越太阳系的距离使用天文单位（AU）来测量，一个天文单位是地球与太阳间的平均距离——1.496×108千米。测量恒星间更长距离用光年（ly）作为单位，1光年等于光在一年里所走的距离——9.46×1012千米，或者63240AU。

另一个单位——秒差距被定义为1AU的距离划过的1弧度秒（这是个非常小的角度，1分的弧度包含了60秒，60分为1度）的弧长。1秒差距等于3.26光年。

对于秒差距的定义涉及一种叫作视差法的测量恒星距离的方法。随着地球围绕太阳旋转，邻近恒星的位置相对于更远处的恒星产生移动。三角函数被用来计算这些距离。

↑在地球上，地平线是我们所能看到的最远点，这是因为我们世界的弯曲。在宇宙中，我们的视界就是我们所能看到的最远点，受到宇宙的年龄以及光的有限速度的限制。如果宇宙是150亿岁的话，那么我们的视界就是150亿光年。任何距离大于150亿光年的两个物体不能知道对方的存在，因为它们所发出的光线没有足够的时间到达对方。宇宙暴涨前，我们的视界以光速扩展。当暴涨发生时，宇宙的半径只有10-35光秒。随着大统一力的分裂，宇宙内部的空间按指数函数膨胀。因此，宇宙变得比所能看到的部分要大得多。原来相接触的区域随着空间的膨胀被分离开来，而分离速度是光速的许多倍。

1.可见视界重叠2.可见视界分离：r=100亿光年3.可见视界分离：r=150亿光年

关键的下一步发生在宇宙的第10-35秒时。此时，宇宙已经膨胀并且冷却到足够使大统一力进一步分离成强核力和弱电作用。伴随这一分离的是夸克与轻子的突然产生，这个过程与大气中的水蒸气在周围空气的温度充分低的时候凝结成云是一样的道理。物质粒子的自发形成导致了宇宙内的变化，这产生了巨大的压力，使得宇宙以一个极大的加速度速率膨胀——比光速还快。这一过程就是暴涨，它将宇宙扩大了1050的指数，而这一切仅仅发生在10-32秒之内。尽管如爱因斯坦所说，没有东西在空间中运动速度能够超过光速，但是这一限制并不适用于空间本身，所以在暴涨的过程中并没有违背任何物理定律。

暴涨理论并未被证明，人们还提出许多其他的想法。普林斯顿大学的保罗·斯坦哈特和英格兰剑桥大学的尼尔·图洛克提出了循环宇宙理论。它以M理论为基础，指出我们的宇宙只是在更高维度上连接起来的多个宇宙中的一个。其他天文学家则相信，在未来几年里，空间探测器对于充斥整个宇宙的微波背景辐射的更深入观测将证实暴涨的发生。