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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 [:1700895610]
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 6 宇宙的势力范围 视界疑难
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我们回溯宇宙的历史，宇宙如果一直在膨胀，按照众所周知的热力学定律，该区域中辐射之温度反比于其体积而下降。这意味着我们可以利用辐射温度作为这一部分宇宙大小的量尺。若其体积加倍，则其温度减半。
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可见宇宙
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让我们想象一个非常早的时刻，当时的宇宙温度为约3×1028K。这是宇宙开始膨胀后仅约10-35秒时的温度。现在，也就是膨胀开始之后约1017秒，辐射的温度已下降到了3K。所以，自从那个早期时刻以来，温度已经改变了1028倍，根据上面的理论，今天的可见宇宙所包容的事物，当时容纳在一个半径比今日之可见宇宙小1028倍的球中。
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可见宇宙指的是我们周围的一个球形区域，自从宇宙开始膨胀以来，光刚好有足够的时间从该区域的外缘到达我们这里。也就是说，可见宇宙今天的尺度由其年龄乘以光速而给出，约为3×1027厘米。按照上面的所说的方法，用温度和体积的关系一换算，在宇宙早期时刻，我们这个可见宇宙内的一切东西都包容在一个半径为3毫米的球内。
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疑问所在
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3毫米这个数量听起来小得惊人，但问题却在于这实际上是太大了。因为，从宇宙开始膨胀直到那时，光能够行进的距离是光速（每秒3×1010厘米）乘以年龄（10-35秒），即3×10-25厘米。这是自从膨胀开始以来，任何信号所能传播的最大距离。它被称为视界距离。
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这样一来，膨胀成我们今天的可见宇宙的那个区域，要比当时的视界的尺度大了很多倍。这就是热大爆炸理论无法解释的疑团之一。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 大爆炸的视界疑难
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 7 解决诸多疑难 暴胀理论的提出
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1980年，麻省理工学院的一位青年粒子物理学家古斯提出一种解决大爆炸问题的办法。后来，古斯的暴胀宇宙概念成为极早期宇宙研究的焦点，至今已发展成一个新的分支学科。
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视界疑难的解决
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前一节中我们说到，极早期宇宙中视界尺度过小，按照那样的视界尺度来计算，宇宙膨胀到今天也不过成为一个大小为100千米的区域。而暴胀理论使宇宙膨胀合理化，只要宇宙在极早的时期膨胀得较快，那么也许就能使像视界那样大小的区域膨胀为今天的可见宇宙所具有的尺度。这也就是古斯的暴胀宇宙假说所提出的内容。它要求宇宙在极早期经历一个短暂的加速膨胀（“暴胀”）阶段。而这个阶段非常之短，从10-35秒加速到10-33秒就可完成暴胀过程。
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磁单极疑难的解决
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如果出现这种加速，那么我们的整个可见宇宙就可以从早先光信号能到达的范围内的某一区域膨胀而来。它的平滑性和各向同性就变得可以理解了。但更重要的是，在暴胀宇宙模型中，磁单极问题是有可能解决的。
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首先，这种模型并未制止磁单极的形成，也未通过某种途径消除它们。所有的磁单极仍如原来设想的那样照样形成。事情只不过变成了我们的整个可见宇宙来自仅含一个磁单极（或一个也不含）的小区域。
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与此相似，我们观测到的宇宙的均匀性和各向同性也得到了解释，这是由于我们看到的只是一个极小的区域膨胀后的映象，这个区域小得足以在一开始就将较热区域过剩的能量携往较冷区域，这个自然平滑的过程使得宇宙保持了均匀性。
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