从彼得潘到太空堡垒卡拉狄加，所有**中最著名的概念之一是循环重复的想法：所有这些都以前发生过，并且将再次发生。 但这适用于宇宙本身吗？ 我们所知道的宇宙始于炽热的伟大**，它本身就是由一种称为宇宙膨胀的先前状态建立和引起的，这种状态在未知的时间内迅速而无情地膨胀。 当膨胀结束时，整个空间的能量——以前是场能或空间本身固有的能量——被转化为各种量子，热热潮开始了。
然而，数十亿年后，我们仍然拥有太空本身固有的一种能量形式：暗能量。 这有朝一日会不会引发类似的情况，导致一种新的大**？ 这是Sara Wright的问题，她问道：
如果我理解正确的话，当暴胀场能量突然转化为今天存在的所有粒子和辐射时，就会发生一个大**。 但也存在一种虚假的真空衰变情况，即空间的零能量可能会达到比现在更低的状态。 这两个事件之间有什么关系吗？ 如果是这样，那么产生我们的大**是否有可能仍然远远超出我们可观测宇宙的宇宙视界？
这是一个非常大的问题，也是一个令人着迷的可能性，老实说，没有人知道它是否描述了我们宇宙的未来。 这是一个好主意，也是为什么值得深思的原因。
在顶部面板中，我们的现代宇宙在任何地方（包括温度）都具有相同的属性，因为它们起源于具有相同属性的区域。 在中间的面板中，本来可以有任何任意曲率的空间被膨胀到我们今天无法观察到任何曲率的程度，从而解决了平坦度问题。 在底板中，原本的高能遗物被充气带走，为高能遗物问题提供了解决方案。 这就是通货膨胀如何解决大**本身无法解释的三大问题。 **e. siegel/beyond the galaxy
对于外行来说，宇宙的膨胀就应运而生，以解释宇宙在热大**开始时必须具有的属性，但大**本身并没有提供任何解释。 通货膨胀的最初想法是，在热**之前有一个阶段，其中：
宇宙的能量不是以物质和辐射的形式存在，而是以空间本身固有的能量的形式存在，这导致宇宙膨胀不是在膨胀时冷却和减慢，而是以指数级的、无情的速度膨胀，因此它的大小每过一秒就会翻倍， 然后在下一刻再次加倍，依此类推，直到剩下的只是平坦的、空的空间，充满了具有相同属性的空隙，例如能量密度，以及叠加在这个均匀背景上的量子涨落。
这解释了已知在热极大期开始时存在的条件，包括在所有方向和位置上几乎完全均匀的温度和密度，一个在空间上几乎完全平坦的可观测宇宙，以及一个没有剩余高能遗迹的宇宙，如磁单极子。 它还提供了一系列初始涨落，这些涨落在大宇宙尺度上略大于小宇宙尺度，所有这些都是绝热的而不是等曲率的，其中涨落存在于大于宇宙视界的尺度上，这些涨落本质上是高斯的，服从钟形曲线的分布。
如果你想研究可观测宇宙中的信号并找到超视界波动的明确证据，你需要查看CMB的TE互相关谱上的超视界尺度。 随着最终（2018年）普朗克数据的到来，证据压倒性地支持它们的存在，验证了通货膨胀的非凡**，面对通货膨胀，这种波动性不应该在没有它**的情况下存在。 欧空局和普朗克合作; e.西格尔的笔记。
但对于我们正在考虑的谜题，暴胀的相关部分——如果我们知道宇宙的开始，由从暴胀到炽热的伟大转变来定义，与我们宇宙通过真空衰变的潜在命运有关——要求我们研究暴胀是如何结束的。 在物理学中，我们称之为相变：以前以一种看似稳定或准稳定的方式存在的东西，然后在短时间内转化为另一种方式，这种新方式现在是稳定的或准稳定的，不会回到以前的样子。
一般来说，我们看待相变的方式是想象你有一个球住在一座山上，这个球是物理学家所说的“势能”的替身，可以是描述系统行为的任何一般形状。 我们可以绘制的最简单的山丘（或势）类型是一维线，它是连续的（即没有任何间隙）和可微分的（即光滑的），但可以采取任何符合这些标准的形式或形状。 最初，当它首次被提出时，正在考虑通货膨胀的人认为它有可能产生多个局部最小值，但只有一个真正的最小值，他们把通货膨胀想象成一个陷入这些“虚假”最小值之一的状态。
在许多物理实例中，你会发现自己被困在一个局部的、虚假的最小值中，无法达到最低的能量状态，即所谓的真实最小值。 无论你是被踢过障碍物，这通常会发生，还是你走的是量子隧穿的纯量子力学路径，只要你不违反基本的守恒定律，从一种状态到另一种状态总是可能的。 蔓越莓维基共享资源。
这是第一个关于暴胀的提议，今天在宇宙学家中被称为“旧暴胀”。 艾伦·古斯（Alan Guth）最初被普遍认为是通货膨胀的创始人，他很快意识到，旧通货膨胀的想法面临着一个主要问题：它无法按要求重现热大。在扩展过程中，您可以将扩展空间的面积视为一个三维体积，其中该体积的内部是扩展区域。 通货膨胀的结束可以被认为是适用于该交易量的特定“泡沫”，在上面的例子中，泡沫：
有一个内部（气泡的内部），有一个边界（气泡的壁），膨胀通过量子隧穿结束。
请记住，热大**的定义特征是空间需要均匀地充满物质和辐射（在量子涨落范围内）：每个位置都相同，所有方向都相同。 但要做到这一点，被困在那个气泡状区域的能量必须最终进入气泡内部，而不是气泡壁。
这种量子隧穿膨胀模型的最大问题——“旧膨胀”——使它如此可疑：这种类型的相变将能量放入气泡壁中，而不是内部。 由于这个问题，这个模型最终被放弃了。
当宇宙膨胀发生时，空间中固有着大量的能量，因为它位于这座山的顶部。 当球滚入山谷时，能量被转化为粒子。 这不仅提供了一种机制，不仅可以设置热大，还可以解决与之相关的问题并制作新的问题。 e. siegel/beyond the galaxy
它被替换了什么？ 通过具有不同类型潜力和不同类型过渡的通货膨胀模型：巧妙地命名为“新通货膨胀”。 大家应该知道，在物理学中，相变主要有两大类，非常巧妙地命名为“一阶”和“二阶”相变。
一阶相变类似于量子隧穿，其中存在一个假最小值，突然过渡到真正的最小值。 在这种情况下，“球”会自发地从虚假的最小值切换到真正的最小值，并且从一种状态到另一种状态的变化是瞬间的。
然而，如上图所示，二阶相变有一个球从高原的顶部开始，逐渐滚入下面的山谷，在那里它在底部围绕它遇到的最小值向下振荡。
在暴胀的情况下，一阶跃迁将导致所有能量都在暴胀结束的任何一个区域的气泡墙内。 然而，二阶跃迁导致所有能量在该气泡区域内被转换为各种量子（例如，标准模型的粒子和反粒子）。 这很重要，因为在通货膨胀的背景下，通货膨胀结束的区域——即通货膨胀空间内的不同“泡沫”——永远不会重叠或相互联系。
在宇宙膨胀的过程中，膨胀区域中包含的空间呈指数级增长，每过几分之一秒，所有三个维度都会翻倍。 通货膨胀结束的地方，随之而来的是热**。 但是由于量子效应，每个发生大**的区域都会被更多膨胀的、指数级膨胀的空间所包围，从而确保没有两个发生热**的区域发生碰撞、相交或重叠。 **k**li impu
这是因为在通货膨胀期间，扩张率永远不会下降。 然而，一旦通货膨胀在任何地方结束，扩张速度就会突然**。 原因很简单：因为宇宙的能量密度决定了膨胀的速度。 当你的宇宙充满场能或空旷空间中固有的能量时，能量密度保持不变。 然而，一旦你的宇宙充满了量子——比如物质、反物质和辐射——能量密度就会降低，因为量子的数量保持不变，而空间的体积却在膨胀。
因此，在膨胀的宇宙中，只要膨胀发生，膨胀率就会无限期地保持在高位。 只要有扩展的领域，它就会无情地扩张，成倍地将所有领域彼此分开。
然而，每当通货膨胀结束时，扩张速度就会立即开始，因此任何通货膨胀结束的“泡沫”总是比它们周围的通货膨胀区扩张得更慢。 这意味着：
没有两个结束暴胀的气泡会接触，没有两个气泡会重叠或碰撞，因此，你不能让多个气泡相互撞击，你不能在各个气泡壁之间交换能量，因此，暴胀不能以一阶相变结束（即通过量子隧穿），但它必须以二阶相变结束： 滚下山坡，滚入山谷。
球在高表面上滑动的类比是当膨胀持续存在时，而结构坍塌并释放能量以表示能量转化为粒子，这发生在膨胀结束时。 这种从暴胀能量到物质和辐射的转变代表了宇宙膨胀和性质的突然变化，以及暴胀结束时熵的大幅增加。 **e. siegel/beyond the galaxy
在膨胀结束时，在每个单独的气泡中，从山上滚落到山谷中的“球”将在底部振荡，将场能（或空间固有的能量）转化为粒子：这一过程被称为宇宙再加热。 在热最大值期间达到的温度有一个上限——一个远低于普朗克温度的温度——这一事实进一步证明了支持通货膨胀和反对将宏观**外推到任意温度、密度和能量。
这就是暴胀的概念：我们过去常常以场的形式锁定宇宙的所有能量，或者换句话说，以空间本身固有的能量的形式锁定。 这种能量导致宇宙无情地、指数级地膨胀，每过一秒，体积就会翻倍。 只要这个“球”保持在相对平坦的高原上，膨胀就会继续，并在球滚入山谷时结束：这是二阶相变的一个例子。 这种转变导致了通货膨胀的结束，导致了热**作为后果的一部分。
正是由于这个原因，我们不再认为伟大的**是时间和空间上的一个单一的开端，而只是我们所知道的宇宙的开端。 在它之前有一个阶段，宇宙的膨胀，在它之前，一切都被设置好了。
从可以想象到的最小空间区域（普朗克尺度）开始，宇宙的膨胀导致空间呈指数级膨胀：每过一秒，它就会无情地翻倍和再翻倍。 虽然这清空了宇宙并使其变平，但它也包含叠加在它上面的量子涨落：这些涨落反过来将为我们自己宇宙中的宇宙结构提供种子。 虽然宇宙被拉伸得非常大，但它仍然会有一些空间曲率，这是由暴胀动力学引起的。 **ben gibson/big think
现在，我们快进到今天：暴胀的结束和热大**的开始是在宇宙的最后十亿年。 今天，我们的宇宙甚至不再由物质或辐射主导，而是由一种神秘的能量形式所支配，这种能量导致宇宙的膨胀随着时间的推移而加速。 我们将这种形式的能量称为暗能量，并通过测量宇宙在其整个宇宙历史中的膨胀来推断其性质。 也许令人惊讶的是，它的特征看起来有些熟悉。
它似乎是一种能量形式，在宇宙历史的早期是无法探测到的，当时物质和/或辐射是密集的。
大约80亿年前，它的影响开始出现在数据中，导致宇宙膨胀的速度比没有暗能量的速度要快。
大约60亿年前，它成为膨胀宇宙中的主导效应，标志着遥远的物体在远离我们时减速（如以前）和加速（如随后）和越来越快地撤退之间的过渡。
大约45亿年前，就像地球形成一样，它成为宇宙中占主导地位的能量形式：超过暗物质和正常物质的总和，以及辐射和中微子的总和。
值得注意的是，它的行为就好像暗能量密度随时间保持不变：就像能量密度在膨胀期间的行为一样。
虽然物质（正常和黑暗）和辐射由于体积的增加而随着宇宙膨胀而变得不那么密集，但暗能量以及膨胀过程中的场能是空间本身固有的一种能量形式。 随着在膨胀的宇宙中创造新的空间，暗能量密度保持不变。 **e. siegel/beyond the galaxy
那么，暗能量从何而来，它的真实本质是什么？
在我们描述宇宙中基本力和相互作用的每一种理论中，暗能量的可能起源都已经出现。 一个是我们在广义相对论背景下的引力理论。 在广义相对论的背景下，有一种形式的能量表现得像观测到的暗能量：爱因斯坦的宇宙学常数。 它是空间本身固有的一种能量形式，它代表了如果你从宇宙中去除所有物质、反物质、辐射和任何其他量子，剩下的东西。 开放空间中仍然有能量，我们测量为正的宇宙学量化了它。 它可能比膨胀过程中存在的能量密度小 100 多个数量级（系数为 10100），但它仍然存在。
另一种可能的**来自量子真空：由于描述我们宇宙的量子场论的零点能量而产生的空旷空间的能量。 量子系统的最低能态不一定是零，但它通常可以表现出正的非零值，就像氢原子一样。 正是在这种背景下，提出了真空衰变的情景，理论上认为宇宙可能不是处于真正的最小状态，但正如暗能量的正能量密度所证明的那样，它可能处于虚假的最小值，并有可能在未来过渡到较低的状态。
假真空中的标量场。 请注意，能量 e 高于真实真空或基态下的能量，但有一个障碍阻止磁场经典地向下滚动到真实真空。 还要注意如何允许最低能量（真真空）状态具有有限、正、非零值。 众所周知，许多量子系统的零能量都大于零，没有人知道今天观测到的暗能量是由于真真空状态还是假真空状态。 **stannered/wikimedia commons
但现在，我们必须记住，我们谈到了两种类型的相变：一阶相变，对应于从假最小值到真最小值的量子隧穿，以及二阶相变，对应于从台地到下面的山谷的缓慢滚动。 宇宙暴胀，为了再现我们观察到的宇宙，必须是二阶相变。 但真空衰变场景都依赖于量子隧穿，这强烈表明一级相变将是罪魁祸首。
换句话说，尽管暗能量和风暴在许多方面可能相关和相似，但风暴的结束和热量的开始以及暗能量真空衰变成低能量状态的场景对他们来说至关重要！ 很久以前的暴胀状态和今天的暗能量之间可能仍然存在某种关系，而且对于暴胀和任何未来的真空衰变情景，导致这种转变的电位形状仍然有可能随着时间的推移而改变。 然而，任何关于我们未来真空衰变情景的讨论仍然纯粹是推测性的，因为没有证据表明这种衰变曾经发生过或将来会发生。
当谈到伟大的宇宙未知数时，我们必须对所有尚未排除的可能性持开放态度。 然而，在没有任何证据来验证像真空衰变这样的幻想场景的情况下，我们不得不承认，没有证据表明这样的事情会发生，如果确实发生了，我们将不得不从中学到一些非常意想不到的东西，以便能够将其与通货膨胀联系起来。 不能排除这个想法，但在这一点上，它完全属于纯粹的猜测领域。