“暴胀”简说

我在上个月,也就是2017年10月,集中用了几个番茄,阅读了《Newton科学世界》2017年10月刊那篇长达30页的封面文章“宇宙第一缕光”。

封面:宇宙第一缕光

说是宇宙第一缕“光”,但却不是“可见光”,而是宇宙背景所辐射的“无线电波”。也叫“宇宙3K背景辐射”☢️或“宇宙微波背景辐射”,前者根据的是温度,后者根据的是波长。

我在最近又加入了小能熊7天60秒费曼打卡行动,第1天费曼就想到了上个月读过的这篇科普文。然而60秒的时间太短,我只好选择就只费曼“暴胀”,然而60秒还是没能说完,我就补充了文字费曼。所谓费曼,简单粗暴就是说人话!让每个人都能听明白!

以下是我的60秒打卡费曼“暴胀”在简书上的配图改编:

暴胀模型的提出来源于“宇宙3K背景辐射”(K是“开尔文”,温度单位)。简单来说就是科学家发现宇宙各个角度背景辐射的温度惊人一致在3开尔文左右,如此一致的温度对于多姿多彩的宇宙来说是不符合常理的。只有平坦的宇宙、物质分布处处平均,才会有一致的温度。然而正是因为宇宙不平坦,才会诞生星体,才会有星系的聚集,才会有太阳系,这是由于引力-其实就是时空弯曲引起的,举太阳系为例:大质量恒星就像一块布中央的小球,促使时空(布)弯曲,由于时空(布)的弯曲,周围的小球-行星围绕着它运转(广义相对论)。


图片发自简书App

越来越精确,微小的温度差异已被证实:


COBE
WMAP
Planck

那么问题就来了!不平坦的时空所辐射的温度也应该是不同的,然而探测器却发现各个角度的宇宙背景辐射温度相差极小,只有10万分之1K!如此一致的辐射温度实在让人匪夷所思这究竟是为什么?!难道是因为时间使温度慢慢变平均了吗?通过使用空调的体验我们知道,空调开了一会儿屋子里的温度就慢慢变平均了,慢慢地整个屋子都热起来了(当然,如果开的是热风)!由此我们得知,宇宙(类比屋子)要想热度都平均,也需要一定的时间。

然而,对于宇宙刚刚诞生37万年之后就发出的背景辐射来说,是不可能在半径高达4100万光年的广阔范围内使整个宇宙温度都变得如此平均的,这就像你刚刚打开空调,诺大的屋子不可能立即在每个角度都一样热!

也就是在这个前提下,科学家提出了“暴胀”模型,即宇宙在大爆炸之前可能经历过一个由极小的点瞬间膨胀成宇宙尺度大小的过程。那么,由于现在的宇宙实际是从这个极小的点瞬间膨胀而来的,而这个点的温度是一定的,那么现在的宇宙温度也是一致的就不足为奇了。

到这里,你可能觉得已经有了合理的解释,事情可以结束了。真的是这样吗?当然不是!理论是要实证的,提出的模型再合理,没有观测证据也不行!而这一过程所运用的科学思想和方法,就是首先对现象进行大胆而又合理的解释,再用仪器等手段进行观测来验证这一解释。具体来说就是找到证据就确认理论模型,找不到证据就要修正或者考虑新的理论模型。而对于“暴胀”来说,它的一个证据就是“原初引力波”(源于暴胀的宇宙空间的弯曲)所造成的B模(偏振漩涡)。


从量子涨落到弯曲的宇宙空间
偏振漩涡

现如今观测暴胀证据的项目有:BICEP,POLARBEAR以及LiteBiRD:


采访BICEP
采访POLARBEAR
采访LiteBird
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,271评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,275评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,151评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,550评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,553评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,559评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,924评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,580评论 0 257
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,826评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,578评论 2 320
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,661评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,363评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,940评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,926评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,156评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,872评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,391评论 2 342

推荐阅读更多精彩内容