🌤️ 💰 🕌 询问伊桑第10号：为什么宇宙无处不在 🤘🏽 👸🏽 👂

人类最悲惨的特质之一就是挽救生命。我们所有人都梦想着在地平线之外建立一个神奇的玫瑰园，而不是欣赏窗外盛开的玫瑰。

戴尔卡耐基。

读者问：

我不太了解宇宙通货膨胀和地平线问题。我想您已经谈论过这一点，但是我想听听更多的细节。

让我们回到开始。

这是你的宇宙。它延伸到最强大的望远镜可以全方位观察的范围。他们看到成千上万个星系散布在各个方向的数百亿光年的距离上，无论我们在哪里。在大范围内，一切都差不多-密度，温度，恒星和星系的类型，恒星的金属性（元素的相对浓度比氦重）等。我们所看到的只是我们越看越远，看到的越年轻，它们离开我们的速度就越快。

所有这些都与宇宙的膨胀和演化有关。在广义相对论的背景下，我们的三个主要证明是：

宇宙的哈勃扩展-红移与到银河系的距离
，宇宙微波背景辐射（KMFI）的存在和性质-几乎完全均匀的黑体辐射的所有方向的黑海，温度略高于绝对零
在恒星形成之前，年轻宇宙中大量的轻元素-氢，氘，氦（3和4的氦）和锂

告诉我们，宇宙已经从更热和更稠密的状态演化而来，并且已经处于当前状态138亿年。长，但不是无限的。这种范例被称为“大爆炸”。

但是有一个问题。 138亿年后，宇宙根据广义相对论定律膨胀，即空间的膨胀速度由一组初始条件和宇宙的能量含量（普通物质，暗物质，辐射，中微子，暗能量，空间曲率等）决定。这样一切都很好-问题在于，无论我们在哪里看，宇宙都是同质的，并且在各个方向上都具有大致相同的属性。

无论如何将宇宙分为几部分，宇宙一侧的星系团的密度和性质都与另一侧相同。那应该很奇怪，不是吗？

的确，自大爆炸以来，信息的传输速度无法超过光速。我们可以看到460亿光年长的宇宙，因为在过去的138亿年中，光在不断扩展的宇宙中以这种距离传播。因此，如果我们朝一个方向看时为230亿光年，然后再朝另一个方向看，那么我们可以预期这两个部分将不会相互连接。

还不清楚吗？我会打个比方。

想象一下锅中的开水。您从下面加热，同时所有地方的水都沸腾了。水的上部和下部之间没有温差。这是为什么？

您从下面加热锅，但是到处都是水。这是因为其分子移动，相互碰撞并共享能量。下方的水与上方的水交换能量和信息，并且这种交换所需的时间比沸腾所需的时间少得多。

但这并非总是如此。

在这张照片中，熔岩从活跃的火山流入海洋。当加热到1000°C以上的熔岩与水接触时，它会立即沸腾。但是海洋很大，热传播的速度是有限的。离这个地方不太远，水温几乎不会因熔岩而改变。从实际的角度来看，这些区域彼此分开；它们不交换信息或属性。

如果彼此不接触且不交换信息的彼此分开的区域具有相同的温度，那将是奇怪的。但是在宇宙中，这正是发生的情况。

宇宙只有380,000年的历史，它发出了宇宙微波本底辐射（KMFI），那时光在任何方向上的传播都不得超过一百万光年。如果用一百万光年半径的圆圈将微波天空充满，那么您将需要超过一百亿个独立区域来填充我们看到的一切。但是，在这些互不相关的区域中，温度，光谱和密度相同，准确度为99.99％。

当由于某种原因彼此不接触的区域具有相同的属性时，此问题称为水平问题。

可以通过以下方式解决：也许这些地区没有时间互相交换信息，但是如果在大爆炸之后，它们已经具有相同的属性，该怎么办？

总的来说，这是一个扩展：在大爆炸之前发生的事情不仅为它做了准备，而且还为我们的宇宙准备了初始条件。他们设置了一个很小的区域（可能无限小），以指数形式扩展，并拉伸到比观察到的宇宙大的大小，同时设置了以下规则：

膨胀之前存在于该区域中的任何物质，粒子，能量或拓扑缺陷的密度都如此降低，以至于整个宇宙中
膨胀粒子的大小不超过一个（解决了单极子问题），无论膨胀之前具有什么曲率空间，其膨胀都是它的伸展使它变得与平坦的空间变得无法区分（正在解决平坦的宇宙的问题），
无论在扩展之前空间的不同区域中如何存在温度和密度变化，我们的可观测宇宙都来自一个小区域。因此，宇宙的温度和密度到处都是相同的（解决了地平线问题）
膨胀过程中发生的量子涨落导致对宇宙可见部分的温度和密度涨落做出了清晰的预测，

如果我们放弃了膨胀理论，则必须用其他三个问题（单极子，平坦的宇宙和水平线）和一个预测（关于温度涨落的频谱和地毯下的宇宙密度），然后说：“这些只是“大爆炸”的初始条件”，以使模型正常工作。

或者，您可以认识到通货膨胀模型-这是解决所有这些问题的简单，优雅且直接的方法。

这就是为什么我们所知道的宇宙在各个方向和各个方向都一样。

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