是誰搖勻了宇宙的溫度?幾乎所有的背景溫度都比絕對零度高2.73度

是誰搖勻了宇宙的溫度?幾乎所有的背景溫度都比絕對零度高2.73度

​讓鄰居們在晚上熄掉所有燈光,你坐在陽臺椅子上觀察天空。雖然那些光過於黯淡,你的眼睛無法辨別,但來自宇宙最深處和宇宙微波背景輻射的光線的確進入了你的眼睛。如果用恰當的設備觀察足夠長的時間,你的輻射地圖將顯示宇宙中幾乎所有背景都具有-270.42°C的溫度,比絕對零度高2.73度。

現在,帶上你的陽臺椅子,去地球的另外一邊,與你原先所在地方完全相對的地點,也就是所謂地球上的“對地”。如果你是在北京某地進行的初始觀察,地球另一面相對的點應該在阿根廷某地,周圍沒有燈光。你再次凝視星空,收集那些在宇宙中旅行了一百三十八億年最後進入你眼睛的光線。

還是-270.42°C。

完全一樣的溫度。宇宙微波背景輻射。

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但絕對沒有理由到處一樣啊。事實上,這種可能性應該完全不存在吧?

到達位於北京的你眼中的宇宙微波背景輻射來自可見宇宙的一邊,而到達位於阿根廷的你眼中的宇宙微波背景輻射則來自可見宇宙的完全相反的另一邊。這兩邊的光源如此遙遠(一百三十八億光年的兩倍距離!),除非有些什麼奇怪的事情發生在中間某個階段,不然在我們宇宙的整個歷史過程中,它們應該不可能相互接觸。

所以它們不應該有著同樣的溫度。

要意識到這有多麼奇怪,不妨拿著一杯熱咖啡走進自己的起居室。

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首先,你起居室的肯定會比你的熱咖啡冷,但只要你等足夠久,你的咖啡與房間的溫度應該變得相同,也就是說,兩者都到達一個平衡溫度。這是常識。

現在將你的咖啡杯放進冰箱,關上冰箱門。過一陣後,又會到達一個新的平衡溫度。一個更低的溫度。

帶著你的飲料旅行到某個炎熱的沙漠,又會帶來新的平衡溫度。這次是更高的溫度。

所有這一切聽起來都很正常。沒什麼奇怪的。

現在,再給你自己倒一杯熱咖啡,將它放回你的起居室。它最後達到的溫度與放在冰箱裡的咖啡一樣的可能性應該很小。

兩個從來沒有接觸過,現在也並不接觸,甚至互相都不知道對方存在的物體或地點沒有任何理由到達同樣的溫度。這聽起來是個很合理的假設,不是嗎?這麼合理的假設在外太空應該也可以適用吧。

是誰搖勻了宇宙的溫度?幾乎所有的背景溫度都比絕對零度高2.73度

要讓位於完全相反方向的“對地”位置的夜空在分別存在了一百三十八億年之後都具有完全一樣的-270.42°C,它們必定在過去某個階段,通過某種方式互相接觸。考慮到宇宙的年齡和它們的膨脹速度,它們之間如此遙遠的距離應該確保了它們沒有任何方式能夠互相接觸甚至交流。除非有些非常非常詭異的事發生。

有些東西,比如說,能以比光速更快的速度運動。

不幸的是,作為信號來說,這不可能。不管這些信號是什麼,它們都不可能獲得比光更快的速度。那是被禁止的現實。

但是,宇宙微波背景輻射溫度就在那裡,所有地方都完全一樣,絕對不可能只是巧合。怎麼會呢?

可能是時空——宇宙本身——成長得比光速還快,在過去的某個階段。

這就是你逆著時間回溯到熱大爆炸發生之前時所看到的現象,就在你進入那個被稱為“暴脹期”的時候,在那時,宇宙中充滿了暴脹場。

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早期宇宙有一個暴脹時期的想法被以現代的形式提出是在二十世紀八十年代。其基本想法是,很久以前,甚至物質、光和其他我們所知道的所有東西都尚未形成時,在可見宇宙之外,大爆炸之前,存在著一種場,充滿了整個宇宙,帶著互相排斥與引力相反的作用力。那個場非常強大,它引發了一段極為劇烈的膨脹期,那次膨脹將早期宇宙的不同部分以遠遠高於光速的速度炸開,所以今天看起來距離非常遙遠,過去絕對不應該有接觸的地方,實際上曾經緊貼在一起。

順便提一下,這與愛因斯坦對於任何東西都不能以超過光速運動這一限制並不矛盾,因為在這裡,發生膨脹的是時空本身,而不是在時空中運動的信號的速度。兩個物體以超過光速的速度互相遠離將永遠,也從來不會被觀察到。


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