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安德烈亚斯·J·阿尔布雷克特(英语:Andreas J. Albrecht),美国理论物理学家和宇宙学家,加利福尼亚大学戴维斯分校教授和物理系主席。他是暴胀宇宙学的创始人之一。
宇宙暴胀
在物理宇宙学中,宇宙暴胀,简称暴胀,是早期宇宙的一种空间膨胀呈加速度状态的过程。:198:9 暴胀时期在大爆炸后10−36秒开始,持续到大爆炸后10−33至10−32秒之间。暴胀之后,宇宙继续膨胀,但速度则低得多。
“暴胀”一词可以指有关暴胀的假说、暴胀理论或者暴胀时期。这一假说以及“暴胀”一词,最早于1980年由美国物理学家阿兰·古斯提出。
在微观暴胀时期的量子涨落,经过暴胀放大至宇宙级大小,成为宇宙结构成长的种子,这解释了宇宙宏观结构的形成。很多宇宙学者认为,暴胀解释了一些尚未有合理答案的难题:为什么宇宙在各个方向都显得相同,即各向同性,为甚么宇宙微波背景辐射会那么均匀分布,为甚么宇宙空间是那么平坦,为甚么观测不到任何磁单极子?[1]
虽然造成暴胀的详细粒子物理学机制还没有被发现,但是基本绘景所作出了多项预测已经被观测所证实。导致暴胀的假想粒子称为暴胀子,其伴随的场称为暴胀场。
2014年3月17日,BICEP2科学家团队宣布在B模功率谱中可能探测到暴胀所产生的重力波。这为暴胀理论提供了强烈的证据,对于标准宇宙学来说是一项重要的发现 。可是,BICEP2团队于6月19日在《物理评论快报》发布的论文承认,观测到的信号可能大部分是由银河系尘埃的前景效应造成的,对于这结果的正确性持保留态度。必需要等到十月份普朗克卫星数据分析结果发布之后,才可做定论。9月19日,在对普朗克卫星数据进行分析后,普朗克团队发布报告指出,银河系内尘埃也可能会造成这样的宇宙信号,但是并没有排除测量到有意义的宇宙信号的可能性。
除了暴胀理论之外,还有非标准宇宙学理论,包括前大爆炸理论和旋量时空理论等。
概述
在一个膨胀的宇宙中,两个区域相隔越远,两者间的空间就膨胀得越快。非常遥远的光线(或任何辐射)因此无法到达观测者,这就产生了宇宙视界:观测者只能看到视界以内,而非视界以外的物质和辐射。这就像地球弯曲所形成的地平线一样。
从地球上观测到的可见宇宙只是更大的整体宇宙的一小部份,但其他的“不可见宇宙”区域与我们之间尚未有信息的传达。这些不可见的区域位于宇宙视界之外。在缺乏暴胀的标准大爆炸模型中,宇宙视界不断向外扩张,使新的区域落入到可观测范围之内。然而当某观测者第一次看到这些区域时,却会发现彼此相距遥远的区域却极为相似:背景辐射具有几乎相同的温度,时空曲率的演化也近乎相同。这带出了一个难题:在从未“沟通”过的情况下,两个从未有过因果联系的区域如何达到如此接近的温度和曲率?(参见超光速#天文学与宇宙学。)
暴胀理论就旨在解决这一问题。理论假定,宇宙的所有区域都来自同一个早期阶段,这一阶段具有很高的真空能量,也就是宇宙常数。在拥有宇宙常数的宇宙中,视界并不向外扩张,而是维持不动,任何观测者离视界的距离都是相同的。这时,空间指数膨胀,使两个十分接近的观测者极迅速地远离对方;其速度之快,使两者马上超出了对方的可观测范围。
当暴胀逐渐衰弱时,宇宙常数趋向于零,空间开始正常膨胀。这一正常膨胀阶段内落入到视界以内的空间区域正正是曾经因暴胀而超出视界的区域。由于这些区域曾经十分接近,所以都具有相同的温度和曲率。
暴胀理论可以解释为甚么相隔遥远的区域具有几乎相同的温度和曲率。它预测在任一时刻的总空间曲率为零,意味著宇宙中的普通物质、暗物质以及残馀的真空能量之总和必须是临界质量。现有的观测证据强烈支持这种说法。物理学家利用暴胀理论,还可以计算出暴胀阶段的量子涨落在宇宙各区域所造成的细微温度差异,这同样经过了观测的验证。