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视界问题

发布时间:2023-09-15 16:45:04

视界问题来源于任何信息的传递速度不可能超过光速的前提。对于一个存在有限时间的宇宙而言,这个前提决定了两个具有因果联系的时空区域之间的间隔

视界问题

具有一个上界,这个上界被称作粒子视界。

视界问题视界来源

视界问题粒子视界

视界问题来源于任何信息的传递速度不可能超过光速的前提。对于一个存在有限时间的宇宙而言,这个前提决定了两个具有因果联系的时空区域之间的间隔具有一个上界,这个上界被称作粒子视界。

视界问题暴胀理论

从这个意义上看,所观测到的微波背景辐射的各向同性与这个推论存在矛盾:如果早期宇宙直到“最终的散射”时期之前一直都被物质或辐射主导,那时的粒子视界将只对应着天空中大约2度的范围,从而无法解释为何在一个如此广的范围内都具有相同的辐射温度以及如此相似的物理性质。对于这一看似矛盾之处,暴胀理论给出了解决方案,它指出在宇宙诞生极早期(早于重子数产生)的一段时间内,宇宙被均匀且各向同性的能量标量场主导着。在暴胀过程中,宇宙空间发生了指数膨胀,而粒子视界的膨胀速度要远比原先预想的要快,从而导致处于可观测宇宙两端的区域完全处于彼此的粒子视界中。从而,现今观测到的微波背景辐射在大尺度上的各向同性是由于在暴胀发生之前,这些区域彼此是相互接触而具有因果联系的。

视界问题原理

根据海森堡的不确定性原理,在暴胀时期宇宙中存着微小的量子热涨落,随着暴胀这些涨落被放大到宇观尺度,这就成为了当今宇宙中所有结构的种子。暴胀理论预言这些原初涨落基本上具有尺度不变性并满足高斯分布,这已经通过测量微波背景辐射得到了精确的证实。如果暴胀的确发生过,宇宙空间中的大片区域将因指数膨胀而完全处于我们可观测的视界范围以外。

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