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宇宙大爆炸后10-43~10-32秒(宇宙的同谋论)

让我们暂时回到现在。想象两个从地球上看去处于相反方向上的距离我们90亿光年的星系,它们之间的距离是180亿光年。泛泛而言,在最大的尺度上,它们身处的宇宙区域看起来是一样的。其中一个可能位于星系团的中心深处,就像我们附近的室女座星系团,另一个可能孤立得多;但是在第一个星系团附近会有孤立的星系,而在第二个星系的附近则不可避免地存在着星系团。所以每个区域都有相同比例的相同类型的星系,而且本地的温度也是一样的。   这就产生出一个被称为“宇宙同谋”的问题。宇宙年龄目前最好的估计是137亿年,不到180亿年,所以光还没有足够的时间从一个星系传到另一个星系。而根据相对论,光是宇宙中最快的东西。如果连光都没有时间穿过两个区域中间的空间,其他任何事情也不可能发生,没有任何东西能够从一个区域传递到另一个,所以两个区域之间的任何差异都无法消除。但是,无论我们朝哪个方向看,宇宙似乎都一样,有同样类型的星系,几乎按照一样的模式分布,好像它们曾经互相商量过一样。这个事实变得令人不解,被称作“宇宙同谋”。   为什么这会成为一个问题?难道宇宙在各个方向上看起来一样不是很自然的事情吗?也许有某个现在还不为人所知的规律在支配大爆炸的物理变化,保证只有几乎是均匀的宇宙才能产生。但是现在我们还没发现有任何物理理论能够预言这一现象的迹象,所以至少需要考虑如下的可能,就是宇宙诞生之时不同区域之间可能存在巨大的温度差异,比如在早期宇宙中,一半的温度可能是另一半温度的两倍。那么这样如何产生我们现在观察到的宇宙的均匀性呢?热量没有时间流动到宇宙中冷的部分,甚至没有时间在两个区域之间以光速发送一个消息。在这种环境下,原始的不平衡不可能被修正;而实际上,这些互相远离毫无关联的区域却是非常相似的。   我们的两个星系现在是互相远离。但是宇宙在非常年轻时要小得多,而在两边的物体有可能互相接触从而交换热量,达到今日所见的均匀性。现在的问题是,这个早期阶段的宇宙到底有多大?出乎意料地,答案相当简单。   到目前为止我们只讨论过一种能够在天文距离上起作用的力,就是万有引力。它本质上是一种把物体拉到一起的吸引力。引力本身会减缓膨胀的速度。我们可以尝试从现在反推出宇宙的大小随时间是如何变化的,而我们发现宇宙同谋的问题一直到早期宇宙都存在。换句话说,宇宙从来没有小到过能够让光从一侧运动到另一侧的程度。所以从来没有小到能够使得温度差被平坦掉的程度。这个推论是建立在引力是唯一影响膨胀速度的力的基础上的,所以如果我们要解决同谋问题,就必须放弃这个观点。