Какую именно проблему решает инфляция?

Существует множество документов о том, как инфляция решает проблему, которую Общая теория относительности предсказывает комковатым CMB. Это влияние «сглаживает» флуктуации кривизны и, таким образом, предсказывает реликтовое излучение при тепловом равновесии. Идеальная кривая излучения Черного тела является доказательством того, что видимое небо в какой-то момент находилось в причинно-следственном контакте со всеми остальными частями видимого неба.

Но я не понимаю, откуда эта проблема, и не могу найти внятного описания ни в одном тексте. В момент времени t=0 Вселенная находилась в причинно-следственном контакте и в тепловом равновесии. На данный момент это должно быть совершенное Черное Тело. В т "=" дельта , пиковая температура пространства находится на каком-то конечном значении, и опять же, излучение должно давать идеальный профиль, потому что нет никакой физики для случайного распределения начальной энергии (нет первичного двигателя) Большого взрыва. Это продолжается для т "=" 2 дельта , т "=" 3 дельта , и так далее.

Проходит время и мы в итоге получаем квантовые флуктуации в полях. Одним из полей, которое может колебаться, является энергия/масса. Таким образом, мы получаем всплеск кривизны, потому что один маленький участок имеет большую/меньшую массу, чем средний. Вызваны ли неоднородности, которые фиксирует инфляция, тем фактом, что масштабный фактор теперь постоянно отличается в более/менее плотных областях?

Сопутствующий вопрос здесь .
Я был бы полезен, если бы вы прочитали вопрос, прежде чем публиковать ответ. На странице Wiki, как и во всех учебниках, утверждается, что мы наблюдаем однородную Вселенную. Ни в коем случае они не обсуждают, почему это проблема. В т "=" 0 , по определению. вся Вселенная находилась в причинном контакте и имела бы одинаковую температуру. Что вызвало неоднородности, которые инфляция стремится исправить.

Ответы (2)

Черное тело не имеет постоянной температуры. Любой объект выше абсолютного нуля испытывает случайные статистические флуктуации в распределении энергии, поэтому он имеет более горячие и более холодные области. В теле, находящемся в тепловом равновесии, эти колебания постоянно возникают и исчезают, поэтому температура в целом имеет постоянное и четко определенное значение.

Проблема Вселенной в том, что на ранних стадиях расширения она расширялась слишком быстро, чтобы более горячие флуктуации могли нагреть более холодные флуктуации и исчезнуть. Как только возникала флуктуация, расширение разрывало более горячие и более холодные области и сохраняло разницу температур.

На самом деле последующее расширение увеличивает неоднородность, потому что более холодные и плотные области расширяются меньше, а более горячие менее плотные области расширяются больше. Конечным результатом является то, что ко времени реликтового излучения тепловые флуктуации создали бы разницу температур на много порядков большую, чем наблюдаемая в реликтовом излучении. Это фундаментальная проблема, которую решает инфляция.

Подразумевает ли область с более высокой температурой больше энергии/массы? Если да, означает ли это, что масштабный коэффициент отличается от области с меньшей энергией/массой? Если да, означает ли это, что области пространства расширяются с разной (измеримой) скоростью?
@DonaldAirey скорость расширения увеличивается по мере того, как вы возвращаетесь к Большому взрыву, и становится бесконечной в сингулярности. Падение скорости расширения во времени связано с тем, что коллективная гравитация всей материи во Вселенной замедляет скорость расширения. Менее плотные регионы замедляются меньше, чем более плотные регионы, поэтому менее плотные регионы в конечном итоге расширяются быстрее, чем более плотные регионы в любой момент времени после Большого взрыва. Однако во времена реликтового излучения разница была настолько мала, что для ее точного измерения потребовались десятилетия.
Глядя на Вселенную сегодня, мы не видим заметных различий в скорости расширения, хотя, конечно, любые измерения затруднены из-за мелкомасштабных неоднородностей, таких как сверхскопления и меньше.
>> расширение разорвало бы более горячие и более холодные области и сохранило бы разницу температур Да. Я понимаю эту часть, но какая величина разницы «застыла» в ней? Это больше, чем 1 часть на 500 000, которую мы видим сегодня (не учитывая эффект, который вы упоминаете в следующем абзаце вашего ответа).
@DonaldAirey У меня нет под рукой цифр, но разница температур будет на порядки больше, чем наблюдается в CMB.
ХОРОШО. Итак, мы подошли к моему первоначальному вопросу. Откуда ты это знаешь? Я не сомневаюсь в ваших полномочиях, но, будучи ученым, я хотел бы проследить физику и прийти к такому же выводу. Я примерно понимаю, что энергия в локальных областях квантового поля будет колебаться. Я понимаю, что эти области могут раздвигаться быстрее, чем фотон может нести информацию, но я не понимаю вывод о том, что эти флуктуации больше, чем мы наблюдаем сегодня (например, 1 часть на 500 000).
@DonaldAirey это то, что я читал на протяжении многих лет. Я постараюсь найти ссылку, но это может занять некоторое время. Я помню только общий результат, а не детали расчета. Я подумал, что опубликую тот отрывок, который запомнил, так как он даст вам возможность начать, если вы захотите изучить его самостоятельно.
«На самом деле последующее расширение увеличивает неоднородность, потому что более холодные и плотные области расширяются меньше, а более горячие менее плотные области расширяются больше». Это утверждение кажется более близким к истине. Это крошечная ошибка, которая будет накапливаться со временем. Это также прямой результат применения ОТО к коэффициенту масштабирования. Ваш первый ответ, кажется, является предсказанием любого адиабатического охлаждения, а не конкретно ОТО (которое в текстах постоянно указывается как источник ошибочного предсказания).

Проблема или утверждение состоит в том, что инфляция решает проблему плоскостности. Конкретно проблема в том, что в космологии есть динамическая переменная (т. е. зависящая от времени), называемая параметром плотности кривизны. Он по построению безразмерный (не имеет единиц измерения) и сегодня его значение меньше 0,1.

Стандартная модель космологии горячего Большого взрыва требует начальных условий, которые проблематичны по двум причинам:

  1. Предполагается, что ранняя Вселенная была в высшей степени однородной, несмотря на то, что отдельные области были причинно не связаны (проблема горизонта); и
  2. Начальное значение постоянной Хаббла должно быть отрегулировано с необычайной точностью, чтобы получилась такая же плоская Вселенная (т. е. с плотностью массы, близкой к критической), какую мы видим сегодня (это проблема плоскостности!).

Эти проблемы исчезли бы, если бы в начале своей истории Вселенная переохлаждалась до температур на порядки ниже критической температуры для какого-то фазового перехода.

Огромный коэффициент расширения возник бы в результате периода экспоненциального роста, и энтропия Вселенной умножилась бы на огромный коэффициент при высвобождении скрытого тепла. Такой сценарий совершенно естественен в контексте моделей великого объединения взаимодействий элементарных частиц.

Для дальнейшего чтения см. Лекцию 1 здесь.

Я прочитал лекцию, и в ней та же проблема, что и во всем остальном тексте: в ней говорится, что инфляция решает проблему, но не описывается, как она стала проблемой. Вот пример: «Это означает, что они должны выглядеть очень непохожими друг на друга» . Почему? Вселенная находилась в равновесии в т "=" 0 , так что же было основной движущей силой, вызвавшей неоднородность, которую исправляет инфляция?
Какую именно проблему решает инфляция?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v