大爆炸理論得到幾乎一切宇宙學觀測的支持，但也有不少疑難問題，比如上一章中述及
的視界疑難、平坦性疑難、磁單極子疑難等。在此將以上三個疑難的中心思想複述如下。
視界疑難是因為觀察微波背景輻射（CMB）的均勻性時產生的。CMB輻射非常均勻，其不均勻性引起的微小起伏的相對幅度只有10-5，這種均勻性表明最後散射面的等離子體宇宙各個部分是處於熱平衡狀態。然而，根據大爆炸模型倒推回去的理論計算，最後散射面上各部分的視界互相遠離，意味著互相不可能有信息交流，也應該談不上熱平衡。此矛盾謂之視界疑難。
平坦性疑難則是因為我們觀測到的宇宙的高度平坦性引起。宇宙平坦性類似於某種不穩定平衡，就像是一支豎立於桌面上的鉛筆，經不起時間的考驗，微小的擾動就會使它倒下。宇宙平坦性的理論模型就是如此，初始條件與平坦性的微小差異將會很快地被指數放大，宇宙演化了138億年還是如此平坦，說明初始時候的平坦性之高難以想象（與絕對平坦的差異只有10-58）。
磁單極子疑難質疑的是為什麼人類從未觀測到它，按照理論推算，觀測到磁單極子的概率應該大得多。
阿蘭·古斯（Alan Guth，1947年－）是出生於美國新澤西州的理論物理學家，大學時代就讀麻省理工學院時，他的研究方向是粒子物理。1979年春天，在康奈爾大學工作的古斯到斯坦福直線加速器中心作短期訪問。當時他聽了羅伯特·狄克的一個關於宇宙學平坦性疑難的報告，極感興趣，從此將研究方向轉向了宇宙學。
古斯研究了數月後就產生了“驚人的悟覺”，有關暴脹的思路已經形成。他發現如果在標準模型的早期宇宙演化過程中，加進一個暴脹時期，則有可能解決上面三個疑難問題。也就是假設宇宙演化過程中有一段時間，即暴脹期，空間以極大的速度成倍成倍地膨脹。1981年古斯正式發表了他的第一個暴脹模型，在宇宙學界引起巨大轟動，古斯被邀請到四處演講，也被聘為麻省理工學院物理系的客座副教授。
當著名物理學家溫伯格聽見古斯的暴脹理論時，第一個反應是遺憾“為什麼我沒有想到”呢？的確十分奇妙，這個32歲的年輕人的理論當時看起來雖然古怪，卻並不是高深莫測。簡單的想法令宇宙學家們吃驚，如何能夠用一個超級暴脹的思想，就解決了許多深層次的宇宙學問題？
圖10-1-1：暴脹模型解決視界問題
現在看起來，三個疑難的關鍵問題是：為了符合CMB的觀測數據，要求宇宙早期的狀態滿足較為苛刻的初始條件，而標準模型滿足不了這些條件。古斯插進一段暴脹過程便改變了這種狀況，彌補了原標準模型的缺陷。暴脹理論解決了三個疑難的同時，還提供了一個密度漲落機制。
首先以視界問題為例，在圖10-1-1中，左圖所示的是宇宙尺度按照時間變化的規律。最上面的粗實線是一條平滑的斜線，描述了宇宙標準模型的膨脹規律。圖中的虛線表示視界大小隨時間的變化規律。宇宙在膨脹，物質區和視界都在膨脹。當今的宇宙物質區和視界可以看著是基本一致的。
如果我們從現在可觀測宇宙的大小倒推至宇宙早期，宇宙的物質區域按照實線所示的標準模型倒推，而視界變化則按照虛線倒推。宇宙年齡越小，物質區和視界半徑都越小。但是比較實線和虛線可知，視界收縮得比物質區收縮的速度更快，這樣就造成了現在相鄰很近的兩個區域有可能在宇宙早期是視界互相分離、失去因果聯繫的。也就是說，當今可觀測宇宙在宇宙早期，物質區可能比視界大很多個數量級，互相沒有了因果聯繫，也無法熱平衡，繼而也不能給出如此均勻的CMB圖像了。
圖中的紅色曲線，是包括了暴脹過程的宇宙膨脹模型。根據這個模型，宇宙在極早期的尺度非常小，後來在暴脹期的一段極短時間中，線性尺度至少增大了1026。這樣就避免了視界互相分離的問題。換言之，標準模型中宇宙早期的初始尺度太大了，時間又很短，物質互相之間來不及建立熱平衡就被拋到了更為遙遠的地方。就像一大鍋湯，放到爐子上的時間不足夠也沒有來得及均勻攪拌就被分發給了宴會中的客人一樣，每碗湯不可能具有同樣的溫度。加進了暴脹模型的宇宙模型，則是在暴脹之前，將宇宙早期的初始尺度縮小了26個數量級，那時物質之間互相靠近得多，足以建立熱平衡之後再被極快地拋離。
從圖10-1-1的右圖中，可以更形象地看出宇宙物質區與視界的變化。圖中的視界用紅色圓圈表示，大球則用以表示“可觀測宇宙”的物質區。在最右邊標誌為“現在”的時間，宇宙的視界和物質區是一致的，A、B為宇宙中心相鄰的兩點。上面的過程是沒有暴脹的標準模型，宇宙早期A、B兩點的視界互相分離。下面的圖顯示的是如果發生過暴脹，宇宙在暴脹期之前，物質區很小，整個區域都在視界以內，不會有視界分離而導致的因果問題。
所謂磁單極子疑難和平坦性疑難也迎刃而解，暴脹後整個宇宙體積增大了至少26個數量級，足以將原來磁單極子的密度稀釋又稀釋，同時也將不平坦“小宇宙”的彎曲時空“伸平”又“伸平”。也就是說，宇宙中的任何不規則性都可以被這極快的膨脹抹平了，就如當你將氣球吹脹時皺紋被抹平了一樣的道理。
因此，如果暴脹確實發生過，當今的宇宙應該非常平坦，這點已經被最新的觀測結果所證實。宇宙的平坦度可用相對質量密度W0與1的接近程度來描述，不過，當古斯最開始提出暴脹理論的時候，一直到十幾年之前，測量到的W
0只在0.2到0.3左右，而當今的觀測數據W0=1.0007 ± 0.0025，這是支持暴脹理論的證據之一。
此外，儘管我們能看到的“可觀測宇宙”對我們來說已經非常之大，估計的宇宙半徑已經超過400億光年，但即使從邏輯來推斷，我們沒有任何理由認為真實的宇宙就終止在我們目力所限的範圍以內。大多數人相信，在宇宙之外仍然有星系，天外還有天！但我們完全不知道我們看不見的真正“大宇宙”到底有多大？有限還是無限？封閉還是開放？
根據暴脹模型，在圖10-1-1右下圖中，當今能夠觀測到的宇宙部分（可觀測宇宙）在暴脹期之前收縮成了視界內的一個小圓。小圓之外便應該是所謂“真正的大宇宙”了，而這個小圓呢，也許是另一個大圓的一部分？也許周圍還有許多別的大大小小的圓？這一切都是當下宇宙學的未解之謎，它們給予了人們豐富而巨大的想象空間。因為人類對這些天外之天一無所知，暫時也無法用實驗探索，科學在這些領域已經幾乎等同於科幻。
（摘自《永恆的誘惑：宇宙之謎》，作者：張天蓉）
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