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没有确凿不移的答案。
其中一个可能的解释是宇宙在很早的时候经历过一次非常快速的膨胀。
如果这是真的,那么很小的波纹就会被迫扩张为非常大尺度的波纹,这个问题就解决了。
宇宙迅速膨胀的时期被称为宇宙暴涨。
现在,科学家们检验这类假说的方法,就是尝试去预言这一假说导致的其他后果,并拿出我们的望远镜去验证这些预言。
对于宇宙暴涨来说这非常困难,因为我们还不知道是什么导致了暴涨。
而且它发生的时间也太早了。
但是,还是有一些可以预言的大方向,我们可以通过观察夜空来验证它们。
其中一个预言就是空间的几何结构应该非常接近平直。
我们已经知道它和观测是符合的。
这个可能是最令人印象深刻的预言,涉及了刚才讨论的半经典方法。
回顾一下,吉本斯和霍金证明了膨胀的空间会产生辐射的海洋。
实际上辐射的海洋在空间中每一点并不都是均匀的。
量子力学的本性是统计,这意味着人们需要引入一些随机的涨落,也就是说在某些空间点辐射多一些,另一些空间点又少一些。
预测这些量子力学涨落具体会在哪里发生是不可能的,但理论可以让我们了解空间中随机的一个点高于或低于平均辐射密度的概率。
它也能告诉我们高于或低于平均辐射密度的区域的空间分布。
这些都是半经典物理做出的预言,我们可以通过观测它带来的后果以验证这一理论。
而且我们可以通过观测量子涨落产生的结果来估测宇宙暴涨。
现在来回顾一下第5章我们讨论过的CMB中的波纹。
这些波纹对宇宙学家们来说是非常重要的百宝箱。
但到现在为止我还没有介绍过它的来源是什么。
也就是说,我们还没有讨论过是什么产生了这些大尺度结构的种子。
这些种子需要有非常特殊的特征才能解释科学家们在CMB中测量统计出的性质,而且在宇宙暴涨理论出现之前,没有人能够解释这些种子是怎么产生的。
如果早期宇宙真的发生过暴涨,那么一种可能的给大尺度结构“播种”
的方式,就是吉本斯和霍金预言的量子力学涨落。
AP和普朗克卫星的观测表明,这些波纹确实是在这种情况下产生的。
这是一项意义重大的发现。
它不仅验证了关于暴涨时期最普遍的预言,而且验证了在引力场中考虑量子力学独特的计算方法是合理的。
霍金在1974年预言的那种辐射还没有被直接观测到,但它的结果在CMB中明明白白地展示出来了。
证据就藏在天文学家们测绘的CMB天图中。
但是,我们的探索依然没有结束,我们还要发掘更多的证据。
产生CMB波纹的量子力学过程同时也会产生引力波。
该引力波就是BICEP2团队在2014年3月错误地以为他们探测到了的那种(见第5章)。
在本书写作之时,宇宙暴涨产生的引力波还没有得到观测证实,然而一旦未来的观测发现了它们,那就会为研究早期宇宙开启一扇全新的窗口。
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