👆🏼 🔮 👨🏾‍🔧 问伊桑101：为什么宇宙不均匀？ 🤙🏽 👩🏼‍🎓 📑

换句话说，如果它非常光滑，那么今天会出现恒星和星系吗？

先看看我的房子。当然，他是马马虎虎，但比你家的马马虎虎。
-大块头，太空公主，冒险时间

想象一下宇宙，您可能不认为它是全部平滑且均匀的。像地球一样的块与宇宙空洞显然不同！但是从大范围看，宇宙是相当光滑的，而在更早的时期，它是光滑的并且规模较小。我已经讨论过了，本周我从您的问题中选择了以下内容：

我对您在CMB讨论中几次发言有疑问。具体来说，如果宇宙在大爆炸之后是完全均匀的，那么结构就不会形成。我了解这个概念。但是，从量子力学的角度来看，让我感兴趣的是，宇宙是否可能完全均匀？如果不是这样，是否有可能在开始时建立一个更加统一的宇宙，从而导致我们现在所拥有的世界，是否需要更多时间？

让我们来看看今天的宇宙。

在近尺度上，我们有许多物质：恒星，行星，卫星，小行星，人。它们之间是巨大的空旷空间，居住着更多稀疏的血块：星际气体，尘埃和等离子体，它们既是死恒星和垂死恒星的残余物，又是未来将出现恒星的地方。所有这些都在我们伟大的银河系银河系中连接在一起。

大规模而言，星系可以孤立地存在（场星系），可以连接成小群（例如我们当地的星系群），也可以存在于由成千上万个大型星系组成的大型星团中。纵观更大的尺度，我们发现簇和群位于巨大的细丝上，其中一些绵延数十亿光年的空间。在他们之间？巨大的空洞，空洞：稀疏的区域，根本没有，或者星系和恒星很少。

从数百亿光年的角度看，甚至更大的尺度，都会显示出空间的任何区域看起来都非常相似。相同的密度，相同的温度，相同数量的恒星和星系，相同类型的星系等。

在最大的规模上，宇宙中没有哪个部分相对于其他部分显得特别。显然，宇宙的不同区域具有与所有其他区域相同的基本属性。

但是在我们的宇宙开始时，没有这些巨大的团块和空隙。如果我们看一下宇宙的“婴儿照片”-遗留辐射（RI），我们会发现，年轻的宇宙的密度在各个尺度上实际上都是相同的。当我说“相同”时，我的意思是根据测量，各个方向的温度分别为2 K，然后是2.7 K，然后是2.73 K，然后是2.725K。实际上，各处温度都是一致的。

最终，到1990年代，我们发现有些地区的密度仅比平均密度稍高，而其他地区的密度则比平均值略少80-90微开尔文。平均而言，早期的宇宙非常均匀，与这一点的偏差不超过0.003％。

普朗克卫星上的婴儿照片显示出与理想同质性的偏离，其中红色的“热点”对应于稀疏区域，蓝色的“冷点”对应于密集区域：然后它们成长为富含恒星和星系的区域。宇宙需要这些缺陷-这些密度增加和减少的地方-以便形成结构。

如果它是完全均匀的，那么任何空间区域都不会比其他任何区域吸引更多的物质，并且不会发生重力增长。但是，即使您从非常小的缺陷开始（每十万分之几的缺陷），也将在50到1亿年内形成第一颗恒星。在几亿年中，第一个星系将出现。在短短的十亿年中，将出现如此多的恒星和星系，可见光将能够穿过宇宙传播而不会遇到阻碍它的中性物质。在数十亿年中，我们今天知道的星系团和星团会出现。

让我们以这种知识回到吉姆的问题。是否可以创建没有波动的宇宙？答：不，如果您以创建方式创建它。宇宙的可见部分来自大爆炸，当时宇宙突然充满了炽热而密集的物质海，反物质和辐射。

高温大爆炸的能量来自通货膨胀的结束，然后，空间本身固有的能量转化为物质和辐射，这一过程称为二次宇宙加热。宇宙并没有在所有地方都预热到相同的温度，因为在膨胀期间，整个宇宙都有量子涨落！这是密集和稀疏区域出现的根源。

如果我们采用充斥着物质和辐射的宇宙，宇宙是由通货膨胀而产生的，并且服从我们已知的物理定律，那么我们将恰好得到这种波动，从而导致出现密集而稀疏的区域。

但是，什么决定了它们的大小？它们可以小些吗？

答：是的，他们可以。如果膨胀发生在较低的能量下，或者如果膨胀潜能具有其他性质，则这些波动可能会小得多。不仅比我们少十倍，而且少一百，一千，一百万甚至十亿倍！

这是非常重要的，因为空间结构的形成需要很长时间。在我们的宇宙中，从初始波动到能够测量波动的时间（RI）的过渡需要数十万年。从RI到引力促成第一批恒星形成的瞬间的转变需要数亿年的时间。

但是，从最初的恒星到宇宙的过渡并不是那么大，在过渡中，黑暗能量占主导地位，并且没有新的结构，只有那些已经由重力连接的结构。从大爆炸到加速爆发，整个宇宙大约需要78亿年。因此，如果初始波动小得多，以致在大爆炸之后的前一百亿年中没有形成第一批恒星，那么这些小波动与暗能量的结合肯定会导致恒星根本不出现的事实。

这种波动应该有多小？答案会让您感到惊讶-仅比我们少数百倍！如果下图（RI）中这些波动的数量在几十个左右，而不是几千个左右，那么如果今天至少有一颗恒星或星系，那么宇宙将是幸运的，而且看上去肯定会与我们的不同宇宙。

如果不是暗能量-如果我们只有物质和辐射-那么，如果有足够的时间，我们可以形成结构，而不管初始波动的大小如何。但是加速膨胀的必然性带来了一些紧迫性，否则就不存在这种紧迫性，因此绝对必要的是平均波动至少应为平均密度的0.00001％，这样在宇宙中就存在任何明显的连通结构。

减小波动，宇宙中将一无所有。将它们提高到0.003％的“巨大”水平，创建与我们相似的宇宙就不会有问题。

我们的宇宙诞生之初就存在违规行为，但是如果通货膨胀不同，那么这些团块的质量就应该不同。非常小-结果将无法获得结构。还有更多-宇宙将充满灾难性地充满很早形成的黑洞。

为了获得今天的宇宙，必须成功地结合各种情况，幸运的是，我们的宇宙显然是正确的。

问伊桑101：为什么宇宙不均匀？

换句话说，如果它非常光滑，那么今天会出现恒星和星系吗？

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