为什么宇宙会衰变（为什么说宇宙暴涨是永恒的）

描述我们宇宙诞生的模型被称为大爆炸模型，它是目前最受欢迎的理论，但是这个模型有一些问题。例如，它并不能告诉我们为什么宇宙是非常均匀，也就是说在几何上看起来非常平坦。正如我们之前的文章所讨论过的，宇宙暴涨可以解决这些问题，并解释了我们今天观察到的宇宙的大部分结构。

当宇宙暴涨开始时，在很短的时间内，这样体积就增加了10^78倍。这种宇宙暴涨的影响之一是，比我们可观测宇宙大得多的宇宙可能不是那么均匀。在1990年代，科学家们意识到这种大规模的不均匀性可能意味着暴涨在不同时间、不同的地点结束，这个概念被称为永恒暴涨。如果这是真的，那么宇宙可能比我们意识到的要大得多、复杂得多。事实上，我们所知道的宇宙可能只是所有存在的一小部分。

暴涨的发生是因为我们的宇宙拥有大量以标量场（暴涨场）形式存在的能量，这个场引起了宇宙的大规模膨胀，但持续时间很短。当宇宙迅速冷却时，它衰变成其他场和粒子。这次膨胀之后，宇宙继续膨胀，但速度要慢得多。

使用物理方程，并大致了解该场需要具有的总能量（可以根据我们宇宙当前的总能量计算），我们可以估计暴涨应该持续多长时间。大多数模型表明它们持续的时间很短，例如10^-32秒。不过这些计算所预测的时间只是暴涨的平均持续时间，但量子力学总是确保存在一些随机性。在宇宙的不同部分，暴涨的持续时间可能比预期的更长或更短。

在1980年代，Paul Steinhardt、Andre Lind 和 Alexander Vilenkin 意识到，宇宙暴涨虽然在我们的宇宙中停止了，但在宇宙的其他不可观测部分可能会继续下去。以放射性衰变为例，半衰期意味着大量粒子的一半衰变的时间，但并不代表过了半衰期每个粒子都会衰变。量子不确定性可能会导致暴涨宇宙一半体积在大约10^-32 秒后停止暴涨，但宇宙的另一半可能还在持续暴涨。

随着宇宙暴涨的继续发生，停止暴涨的那一部分就好像是一个泡泡宇宙。这可能是我们的宇宙，也可能是任何随机的宇宙。随着空间继续呈指数级扩张，又过了10^-32 秒，在宇宙的另一部分又停止了暴涨形成另一个气泡宇宙。所以现在我们有了两个气泡宇宙，但是这两个宇宙之间的空间还在继续显着扩大。这个新创造的空间的一部分又会陆陆续续停止暴涨，形成更多气泡宇宙。

Steinhardt等人意识到，如果暴涨场的衰减发生得比宇宙的膨胀速度慢，那么原则上暴涨可能会持续下去，创造出越来越多的泡沫宇宙。这就是它被称为永恒暴涨的原因，暴涨停止的这些部分中的每一个看起来都像一个单独的宇宙，并且独立于宇宙其他部分发生的事情。事实上，膨胀的速度超过了光速，任何信息都不能在气泡宇宙之间传播。无论你等多久，它们永远不会碰撞，所以在信息上它们是相互隔离的。

这听起来可能会很奇怪，甚至可能是荒谬的，我们需要证据才能支持该理论。不幸的事实是，我们永远无法直接探测到这些其他宇宙，因为它们之间膨胀得如此之快，以至于无法进行通信，除非能在两个宇宙之间创造一个虫洞。但到目前为止，我们也不知道虫洞是否真实存在。

了解早期宇宙的关键在于研究高能物理。如果我们能复制大爆炸时期的能量和温度，它可能会为我们提供关于永恒暴涨是否真实的线索。目前，我们能产生最高能量的是位于欧洲的大型强子对撞机，它产生的最高能量约为10^13电子伏特。但大爆炸时期的能量要高得多，接近10^24电子伏特，所以目前我们还无法模拟这些条件。

引力波中也可能有一些关于早期宇宙的线索。在宇宙中可能存在微弱的引力波背景，它是大爆炸的残余。斯蒂芬·霍金去世后才发表的最后一篇研究论文指出，引力波背景的想法可能包含多元宇宙的线索。但目前我们的探测器还不够灵敏，还探测不到这么微弱的引力波背景。