第6章 绝对正确

的开端仍然会导致暴胀，但方式有点儿出人意料。

前面提到，伪真空具有很大的张力，这是导致斥引力的原因。如果它充满整个空间，那么任何地方的张力都是一样的，而且除了影响引力之外，不会产生其他任何的物理影响。但如果它被真真空所环绕，伪真空内部的张力无法与任何外部力量相抗衡，就会导致伪真空区块的收缩。你也许会认为，张力可以和斥引力相抵消，但实际情况并非如此。

基于爱因斯坦广义相对论的分析表明，引力互斥是纯粹的内部作用。如果你手上有一小块伪真空，那么它旁边的物体不会像图1.1中所示的那样飞开，反而会被它所吸引。在伪真空之外，引力仍然是相吸的。因此，实际情况是，张力将导致伪真空区块的收缩，其内部的斥引力则倾向于让它扩张，但最终结果取决于伪真空区块的大小。

如果伪真空区块小于一定的临界尺寸，那么张力会获胜，区块会像一张被拉伸后放开的橡胶一样收缩。然后，在经历过几次振荡之后，伪真空分解成为基本粒子。

如果尺寸大于临界尺寸，那么斥引力获胜，伪真空开始膨胀，它会像吹气球一样使空间扭曲。图6.7描绘了球状伪真空区域情况下的这种效应。图中仅显示了两个空间维度，因此区域的球面边界用圆形表示。张力将边界向内、向球体的中心方向拉，导致伪真空体积的减小。但是，与伪真空内部的指数级扩张相比，这种减小完全可以忽略不计。

图6.7 一个膨胀中的伪真空气球（深色部分）通过“虫洞”与外部空间相连，而这个伪真空区域被外界视为黑洞

这个正在膨胀的伪真空气球通过一个狭窄的“虫洞”与外部空间相连。从外面看，这个虫洞会被视为一个黑洞，至于这个黑洞内部是否存在一个巨大的正在膨胀的宇宙，外部区域的观测者既无法证实也无法反驳这一点。同样，在这个膨胀的宇宙泡内部生存演化的观测者只能看见其中的很小一部分，而永远不会发现他们自己的宇宙有边界，更不会发现在他们的宇宙之外还有一个更大的宇宙。

既然这个伪真空球的命运很大程度上取决于它的半径是否大于临界值，那么知道临界半径的确切取值就非常重要了。这个取值取决于真空能量密度，能量密度越大，临界半径越小。对于弱电真空来说，这一数值是大约1毫米；而对于大统一真空，它的临界半径只有十万亿分之一毫米。这就是创造一个宇宙所需要的一切！这真是一顿完全免费的午餐。几乎如此……

请参见A. H. Guth, “The inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems”, Physical Review, vol. D23, p.347 (1981).

暴胀结束之后，由于宇宙膨胀，物质密度将被稀释。因此，当较缓慢的区域终于结束暴胀的时候，那些快速结束暴胀的空间区域已经被稀释了。

斯塔罗宾斯基的模型基于爱因斯坦引力场方程的修正形式。只有当时空的曲率变得很高时，引力的量子修正才变得重要。在这一理论中，曲率的大小扮演了标量场的角色。

穆哈诺夫现就职于慕尼黑马克西米利安大学，他的照片见本书的第66页。

穆哈诺夫和奇比索夫的论文是名副其实的苏联风格，即“为朗道服务”的风格，他们陈述了结果，但是几乎没有呈现推导的详细内容。纳菲尔德研讨会的一些参会者认为，穆哈诺夫和奇比索夫的推导过程缺失了重要的一步，他们也不应该为此受到褒奖。但我认为他们值得这个荣誉。

当标量场沿着能量函数缓慢地向下滚落时，量子冲击会变弱，由此产生的扰动也会变小。但是，由于标量场滚动得太慢，在它对所有的天体物理学尺度产生扰动的时间范围内，它不会移动太多。

苏联的叶拉斯特·格利纳（Erast Gliner）、斯塔罗宾斯基和林德，日本的佐藤胜彦，比利时的罗伯特·布鲁、弗朗索瓦·恩勒特和埃德加·贡齐格（Edgard Gunzig），他们都在考虑早期宇宙可能经历了一个指数级膨胀的时期。佐藤同样也意识到了优雅退出问题。