Standardowa teoria Wielkiego Wybuchu zakłada, że cała materia Wszechświata była obecna w jakiejś postaci od samego początku i nic nie mówi skąd się wzięła. Natomiast Teoria inflacji pokazuje jak cała materia, mogła powstać z początkowego zalążka o masie zaledwie kilku gramów i średnicy ponad miliard razy mniejszej od protonu.

Teoria inflacyjna przewiduje, że do momentu 10-37 sekundy po Wielkim Wybuchu obserwowany Wszechświat był niewiarygodnie mały i wynosił zaledwie 10-52 metra, czyli był znacznie mniejszy niż przewiduje to standardowa teoria dla tego właśnie momentu. Także różnica mas Wszechświata w tym momencie była olbrzymia, w teorii standardowej była to cała masa Wszechświata, w teorii inflacji zaledwie kilka gramów.

Według teorii inflacji, 10-37 sekundy po Wielkim Wybuchu wystąpił krótki okres inflacji, czyli gwałtowna ekspansja, której standardowa teoria Wielkiego Wybuchu nie przewiduje. W krótkim okresie ekspansji powstała cała materia Wszechświata a rozmiary obserwowanego Wszechświata wzrosły do rozmiarów przewidzianych dla tego momentu przez teorię standardową. Po inflacji, dla obu teorii wykresy rozmiarów obserwowanego Wszechświata w funkcji czasu są zbieżne.

Problem horyzontu znika zatem, ponieważ w przypadku tak małego obszaru obserwowanego Wszechświata przed inflacją, prędkość światła nie stanowi żadnego ograniczenia. Obszar ten miał bardzo dużo czasu, aby osiągnąć jednorodną temperaturę. Po uzyskaniu jednorodności w tym małym obszarze, został on rozciągnięty w wyniku inflacji i stał się wystarczająco duży, aby obejmować cały obserwowany Wszechświat.
Wówczas, to co dziś obserwujemy jako nasz horyzont kosmologiczny pochodziłoby z "inflacyjnego” rozdęcia niewielkiego obszaru przyczynowo powiązanego.

Na rysunku poniżej, oś pionowa przedstawia promień obszaru, który w trakcie ewolucji stanie się obecnie obserwowanym Wszechświatem, natomiast oś pozioma odmierza czas. W okresie inflacji, zaznaczonym na wykresie szarym pionowym paskiem, Wszechświat wypełniony jest fałszywą próżnią. Linię, opisującą standardową teorię Wielkiego Wybuchu, narysowano czerwoną, nieco grubszą linią od niebieskiej odpowiadającej teorii inflacyjnej, tak aby łatwo było zobaczyć, że po inflacji obie linie się zbiegają. Przed inflacją rozmiary Wszechświata są dużo mniejsze niż w teorii standardowej, co pozwala, aby w dostępnym czasie obserwowany Wszechświat osiągnął jednorodną temperaturę.

Teoria inflacji zakłada, że cały Wszechświat jest przynajmniej 1023 razy większy od obserwowanego. Założenie to, dotyczy zarówno okresu sprzed inflacji, po inflacji, a także teraźniejszości. Z Teorii inflacji wynika więc, że obserwowany kosmos jest tylko nikłą częścią całego Wszechświata, dopuszcza także istnienie nieskończonej liczby wszechświatów, oddzielonych od naszego.

Inspiracją dla pomysłu zaistnienia fazy inflacji były kłopoty modeli Friedmanna. Powrócono tu do dwóch starych koncepcji - do rozwiązania de Sittera (tzw. pusty i ekspandujący świat) oraz do rozwiązań ze stałą kosmologiczną - wśród których istnieją rozwiązania z bardzo szybką (eksponencjalną) ekspansją. Koncepcje te znalazły się teraz w nowym kontekście, uzupełnione wiedzą z zakresu teorii pola.

W okresie inflacji, dla każdego obserwatora istnieje absolutnie nieprzekraczalny horyzont, spoza którego nigdy nie dotrą sygnały świetlne, nawet po nieskończenie długim czasie. Coraz to nowe rejony i obiekty wylatują poza dostępny naszemu obserwatorowi obszar. Ta własność ekspansji może doprowadzić do obserwowanej obecnie jednorodności promieniowania reliktowego i płaskości naszego świata.
W zasadzie wszystko jest O.K., trzeba tylko znaleźć fizyczne uzasadnienie dla ujemnej gęstość energii (lub ujemnego ciśnienia), a parametr ten jest istotnym elementem teorii.

Teoria Wszechświata inflacyjnego nie jest jedną teorią, lecz całą klasą teorii. Dwie najwcześniejsze hipotezy to model pierwotny i model kolejny autorstwa Alana H. Gutha. Następną odmianę teorii, zwaną inflacją chaotyczną zaproponował Andriej Linde. Jest jeszcze inflacja rozszerzona, inflacja podwójna, potrójna i hybrydowa, zmutowana hybrydowa, poprawiona hybrydowa,hiperrozszerzona. Badano inflację napędzana grawitacją, spinem, struną i polem wektorowym, a także inflację ciepłą, miękką, letnią naturalną, super naturalną i wiele innych.

Zobacz też Inflację kosmologiczną w Wikipedii


2002-2014. Ostatnia aktualizacja strony: 17-05-2014.
Opracował: Romuald Kurjańczyk