因此，1979年的一個十二月夜晚，理論物理學家艾倫·古斯特在思考缺失的單極子之謎時，偶然發現了一個非凡的解決方案。

一個不僅解決了自身問題，還解決了宇宙的視界問題和平坦性問題的機制，而不是逐漸在數十億年內擴張到我們今天所見的遼闊程度。她提出了一個機制，通過這個機制，宇宙可以突然而幾乎瞬間地膨脹到原始尺寸的很多倍，然后減速并繼續以更線性的方式擴張。這種膨脹期間，宇宙將在不到一兆分之一秒的時間內倍增大約90倍，導致指數級的膨脹，從根本上改變宇宙的面貌。因為當指數級膨脹發生時，事物會迅速變得非常龐大。想象一下反復折疊一張巨大的紙，開始時厚度為一厘米，第一次折疊會使其翻倍到兩厘米，下一次則會使其接近半厘米的厚度，第三次再次翻倍，現在它的厚度大約是指甲的厚度。到目前為止，還沒有什么特別之處，但當你折疊到第七次時，單張紙的厚度已經達到整個筆記本的厚度。十次折疊時，它的厚度將與你的手的寬度一樣。實際上，在2002年，一名美國女學生將一張紙巾折疊成長達1.2公里的一捆，厚度超過半米，創造了此實驗的世界紀錄，僅折疊了12次。如果可能制作和處理更大的紙張，進一步的折疊將使厚度成倍增加。23次折疊將使紙張厚約一公里，而30次折疊則足以將其從地球表面垂直升高100公里進入太空。42次折疊將使紙張到達月球，而51次折疊則足以到達太陽。81次折疊將使紙張的寬度與仙女座星系相當，約為141,000光年，而90次折疊相當于膨脹期90次倍增，將使那張巨大的紙張折疊成比整個室女座超星系團（橫跨130 million光年）還要大的一堆。這種令人難以置信的膨脹是艾倫提出的針對整個宇宙的，僅在不到一兆分之一秒的時間內，在普朗克時刻和大統一時代混亂的湍流之后，這個熾熱高密度的宇宙膨脹了超過十萬億倍，如果說有什么東西使宇宙大爆炸有了威力，那就是這個。宇宙一度似乎如此熾熱、充滿活力，現在變得巨大、空蕩和寒冷。雖然看起來很激烈，但這實際上是一個優雅的解決方案，可以解決困擾宇宙大爆炸理論的三個問題，因為這種膨脹使我們有可能接受這樣一個可能性，即我們看到的巨大宇宙實際上并不是全部，而只是可觀測宇宙的一個氣泡，其大小由光速、流逝的時間和自時間開始以來的膨脹所定義。由于膨脹和隨后的擴張，我們可觀測的氣泡直徑約為930億光年，但它仍然只是整個宇宙的一小部分，而正是在這個無法看見的范圍內，我們可以找到解決問題的答案。

熱均勻性的地平線問題只有在我們所見到的均勻性應用于整個宇宙時才成問題，但膨脹理論允許宇宙的收縮部分包含極端的溫度變化，然后在指數膨脹期間相互分離得很遠。我們所觀測到的宇宙的局部區域僅代表整體的一小部分，在膨脹之前與自身處于熱平衡，并且可能與我們無法看到的其他部分存在著巨大差異。同樣地，空間-時間曲率的平坦性問題只有在我們只看到一個微小部分時才是一個令人困惑的巧合，無法確定它是否適用于整個宇宙。這可能是一種視角的問題，從海岸上看，海洋的地平線似乎是平坦的，但只有當我們在地球上空飛行時，從更高的角度感知到更多的地面時，我們才能看到實際上它是彎曲的。更廣闊的宇宙可能是正曲率、負曲率或兩者的扭曲組合，但我們無法看到我們自己宇宙的邊界以外。最后，磁單極子的缺失只有在我們假設它們在整個宇宙中不存在時才是一個問題，但如果它們存在于早期宇宙中，并且數量符合我們當前的模型預測，那么指數膨脹會使它們相互分離，直到它們分布到每個可觀測宇宙中大約一個單極子。在一個直徑為930億光年的球體內尋找一個單一的單極子，我們尚未找到它也就不足為奇了。

宇宙膨脹理論現在已經成為我們對宇宙最早時刻的理解的一部分，天體物理學家自艾倫的啟示以來已經花費了40年的時間來研究宇宙突然而劇烈膨脹的機制。這個戲劇性階段的時機與能量下降和冷卻的時間相吻合，這標志著基本力的宏觀統一的結束和強核力的出現。一些科學家理論推測，電弱力傳遞的粒子衰變創造了一個由新的信使粒子“脹子”傳遞的強膨脹場。這種強大的新膨脹能量推動了宇宙的

生物也與我們共享雙邊對稱性，從最大的鯨魚到最低微的蠕蟲，如果不是鏡像對稱的兩倍，其他動物如海星和海膽更傾向于五個輻射對稱的觸角。科學家發現，進化明顯偏愛這些平衡對稱的形式，至少因為它們可以由比其他更復雜和非重復的幾何形狀更簡單的指令構造而成。正是基于數學算法的簡單性構成了整個自然非生命世界中發現的對稱性。

在科學中，對稱性的含義比日常使用更廣泛，它表明某個事物是相同的，無論發生什么變化，從物理定律到能量和動量守恒，宇宙本質上是對稱的，正電荷與負電荷平衡，一些粒子順時針旋轉，其他粒子逆時針旋轉，如果你測量阿爾法半人馬座上的重力強度，結果將與我們太陽系中的相同。然而，宇宙并不是完全對稱的，就像人體在更仔細的觀察中，心臟偏移一側，宇宙的完美平衡也存在缺陷。有些粒子永遠不順時針旋轉，而另一些永遠不逆時針旋轉，物質和反物質的數量存在不平衡，電場能夠做到的事情磁場不能做到，盡管這兩者在概念上是等效的，許多這些不平衡對于現實的運作至關重要，但它們并非一開始就是這樣。

實際上，在宇宙學家認為的第一萬億分之一秒內，一切都是完美對稱的，存在平衡，但隨著力量的最終分離和涌現，一切都發生了變化，這將影響到很大程度上存在的質量。就像溫度的降低預示著水從蒸汽到液態到固態冰的相變，從根本上改變了其性質，每個轉變都減少了它的對稱性，因此，在年輕的宇宙中，溫度的降低引起了能量和填充其中的物質的相變，四個基本力最終完全分離并結晶為獨立的實體，一個新時代的曙光出現了。夸克時代首次由物質的相互作用來定義，巨超新星UY Scuti可能是我們宇宙中已發現的最大單個物體，其直徑比我們的太陽大約大1700倍，如果它位于我們太陽系的中心，其外緣將位于木星軌道之外，然而，就像所有的恒星一樣，它幾乎完全由宇宙中最小的粒子組成，即輕元素氫和氦的單個原子。氫是最小的原子，其名稱源自希臘語中的“不可分割”一詞，但通過20世紀初原子理論的革命，我們現在知道原子是可以分割的，這個事實導致了人類歷史上一些最具毀滅性的武器的產生，盡管氫和氦很簡單，但它們是由質子、中子和電子這些復合粒子組成的，這些粒子可以相對容易地被分離和操縱，但即使這些也不是最小的基本粒子，質子和中子本身是由更小的單位——夸克組成的，夸克的各種特性以及電子的特性最終決定了一切事物，包括巨超新星UY Scuti。對物質的基本粒子的搜索已經是物理學家的指導性追求已有200年的時間，揭示其中的內在結構需要大量的能量，只有通過將這些粒子加速到極高的速度然后相互碰撞來獲得，通過檢查這些碰撞的殘骸，我們可以組成我們宇宙構建塊的完整圖像，這個圖像被稱為粒子物理學的標準模型，從理論上講，它是我們解釋為什么一切看起來是現在的宇宙的方式所需要的。如我們所見，正常物質由質子和中子組成，它們集體被稱為強子，但它們本身由夸克的組合組成，每個夸克都有獨特的特性，如質量、電荷、自旋，以及另一種稱為顏色的屬性，這是一個任意的名稱，與顏色無關，但有助于解釋它們如何結合成團，一個帶正電的質子由兩個上夸克和一個下夸克組成，而一個中性的中子由兩個下夸克和一個上夸克組成，但還有其他夸克，具有奇異、魅力、頂和底等奇特的名稱，它們組合形成更奇特的復合強子粒子，這些粒子在物理實驗之外幾乎看不到，因此，盡管物理學家在這些實驗中不斷地將強子相互碰撞，力度不斷增大，但他們并沒有發現夸克是由任何更小的東西組成的跡象，它們似乎真的是兔子洞的底部。與此同時，繞著原子核軌道運動的電子似乎也是不可分割的，它們是一種稱為輕子的粒子，盡管所有正常物質只用負電子就足夠，但在粒子碰撞的殘骸中可以發現奇特的變種，如μ子、τ子、各種中微子的變種，所以我們的標準模型包括12種基本的不可分割的物質粒子，六種夸克和六種輕子，以及每個粒子的反物質對應物和基本力的信使粒子，光子是電磁力的信使粒子，膠子是強核力的信使粒子，W和Z玻色子是弱核力的信使粒子，如果虛擬粒子存在于時空中傳遞引力，那么它仍然未被探測到，所以目前只有四個規范玻色子連接著物質粒子，描述了宇宙中的一切，至少幾乎一切。然而，我們目前的模型中還缺少一個關鍵的部分，那就是質量，宇宙中的每個元素，從氫到钚，都有自己特有的質量，主要對應于其核中的質子和中子的數量，因此，一個原子的大部分質量來自于質子和中子，但當我們深入研究質量的最終來源時，我們并不看到這個情況，因為事實證明，一個質子的重量遠遠超過其部分的總和，一個質子內部的基本粒子是三個夸克，但這些夸克的質量只占質子整體質量的9％，其余的質量來自于核中儲存的能量，來自于愛因斯坦所確定的能量和質量之間的奇特關系以及膠子的奇異量子相互作用，也就是強核力的傳遞者。因此，當我們重新考慮宇宙中所有正常物質的質量時，超過90％的質量實際上并不來自物質本身，而是來自于空間中的潛在能量和空虛，但夸克確實具有質量，這是一個獨立的、不同于這種能量的東西，其原因長時間以來一直是一個謎。光子和膠子沒有質量也能很好地存在，電子和中微子的質量甚至比最小的夸克還要小，而弱力的傳遞者W玻色子的質量甚至比一個上夸克還要重，甚至比一個完整的鐵原子還要重，那么是什么造成了質量的巨大差異？為什么粒子會有質量？這是上世紀60年代困擾英國理論物理學家彼得·希格斯的問題，當時他在愛丁堡大學任教和研究。摘自: www.ws46.com