但是為什么在嬰兒期宇宙膨脹速度會(huì)如此突然地急劇增加?看起來(lái)需要引入一種新型的力,它和引力起的作用相反,來(lái)對(duì)這種巨大的加速負(fù)責(zé)??茖W(xué)家已經(jīng)開(kāi)始研究這種力應(yīng)該具備什么樣的屬性,但還沒(méi)有得出明確的結(jié)論。就我們所知,暴脹發(fā)生前的宇宙環(huán)境并沒(méi)有任何特別之處,故而這種加速力的突然出現(xiàn)和消失顯得多少有些隨意。但是它的存在確實(shí)使我們能夠處理宇宙同謀的問(wèn)題。
引入暴脹之后還能為我們解決哪些問(wèn)題呢?暴脹還能解釋我們今天觀察到的宇宙中的另兩種現(xiàn)象。沒(méi)有暴脹,那么這兩種現(xiàn)象根本無(wú)從解釋。首先,根據(jù)粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)理論,一種被稱作“磁單極子”的粒子應(yīng)該能夠偶爾被探測(cè)到。但實(shí)際上,我們從未探測(cè)到磁單極子。這無(wú)疑需要某種解釋。暴脹理論使我們能夠爭(zhēng)辯,因?yàn)檫@種粒子分布得太稀疏了,所以探測(cè)不到并不令人驚訝。比如,為了辯論我們假設(shè)在大爆炸中產(chǎn)生了100萬(wàn)億個(gè)這種粒子,那么我們會(huì)感到奇怪為什么一個(gè)都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。但是如果同樣數(shù)目的粒子被散布在比暴脹之前大幾十億倍的宇宙中,那么在我們可觀測(cè)的宇宙范圍內(nèi)找不到這種粒子就很有可能了。暴脹的力度是如此之大,就在它起作用的短暫時(shí)間里,它所產(chǎn)生的宇宙也比傳統(tǒng)大爆炸理論所預(yù)計(jì)的大了不知道多少倍。暴脹為這些失蹤的粒子提供了一個(gè)解釋:它們被過(guò)度稀釋了。
暴脹之后
經(jīng)過(guò)暴脹之后的宇宙就像上面最后的球面一樣,因?yàn)樗蛎浀搅巳绱司薮蟮牡夭?,我們所能觀察到的宇宙僅僅是整體的極其微小的一部分,所以只能夠測(cè)量出它的局部性質(zhì)。因此可以得出這樣的結(jié)論,即我們看到的宇宙是平坦的。在這個(gè)巨大的宇宙中我們無(wú)法獲知自己觀測(cè)范圍之外的幾何學(xué)是什么樣子的。不管在宇宙中可能存在多少種幾何學(xué),暴脹說(shuō)明了為什么我們看到的宇宙是平坦的。
上面的三個(gè)問(wèn)題被暴脹設(shè)想利落地解決了,其代價(jià)是引入了一個(gè)我們知之甚少的、神秘的、暫時(shí)的加速,也許當(dāng)我們對(duì)大爆炸本身有了更為深入的了解之后會(huì)有其他的答案,但在目前階段暴脹不失為一個(gè)很好的解釋。
在暴脹之后,宇宙以一個(gè)較低的速度繼續(xù)膨脹和冷卻。大爆炸后3秒,溫度降低到約10億開(kāi)。宇宙中3/4的物質(zhì)是氫,其余幾乎都是氦。氦原子有2個(gè)電子,環(huán)繞著由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成的原子核。