宇宙暴脹和膜 (物理學)

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宇宙暴脹和膜 (物理學)之间的区别

宇宙暴脹 vs. 膜 (物理學)

在物理宇宙學中，宇宙暴脹，簡稱暴脹，是早期宇宙的一種空間膨脹呈加速度狀態的過程。 暴脹時期在大爆炸後10−36秒開始，持續到大爆炸後10−33至10−32秒之間。暴脹之後，宇宙繼續膨脹，但速度則低得多。 「暴脹」一詞可以指有關暴脹的假說、暴脹理論或者暴脹時期。這一假說以及「暴脹」一詞，最早於1980年由美國物理學家阿蘭·古斯提出。 在微觀暴脹時期的量子漲落，經過暴脹放大至宇宙級大小，成為宇宙結構成長的種子，這解釋了宇宙宏觀結構的形成。很多宇宙學者認為，暴脹解釋了一些尚未有合理答案的難題：為什麼宇宙在各個方向都顯得相同，即各向同性，為甚麼宇宙微波背景輻射會那麼均勻分佈，為甚麼宇宙空間是那麼平坦，為甚麼觀測不到任何磁單極子？ 雖然造成暴脹的詳細粒子物理學機制還沒有被發現，但是基本繪景所作出了多項預測已經被觀測所證實。導致暴脹的假想粒子稱為暴脹子，其伴隨的場稱為暴脹場。 2014年3月17日，BICEP2科學家團隊宣佈在B模功率譜中可能探測到暴脹所產生的重力波。這為暴脹理論提供了強烈的證據，對於標準宇宙學來說是一項重要的發現 。可是，BICEP2團隊於6月19日在《物理評論快報》發佈的論文承認，觀測到的信號可能大部分是由銀河系塵埃的前景效應造成的，對於這結果的正確性持保留態度。必需要等到十月份普朗克衛星數據分析結果發佈之後，才可做定論。9月19日，在對普朗克衛星數據進行分析後，普朗克團隊發佈報告指出，銀河系內塵埃也可能會造成這樣的宇宙信號，但是並沒有排除測量到有意義的宇宙信號的可能性。 除了暴脹理論之外，還有非標準宇宙學理論，包括前大爆炸理論和旋量時空理論等。一般來說，暴脹在前大爆炸理論中並不是必須的。路易斯·貢薩雷斯-梅斯特雷斯（Luis Gonzalez-Mestres）在1996至1997年所提出的旋量時空理論中，每一個隨動觀測者都會產生一個特殊的空間方向，而宇宙微波背景中也會自然存在B模。普朗克衛星數據可能證實了這一特殊空間方向的存在。 (University of Texas Mathematical Physics Archive, paper 14-16). 弦論與相關的超重力理論中，膜（brane）為一物理實體，將點粒子的概念推廣至更高維度。舉例來說，點粒子可以視為零維的膜，而弦則可視為一維的膜；更高維的膜也可能存在。在p維度的情形，這些膜稱為p膜。膜的英文字brane源於另個英文字membrane，後者指的是二維膜。格雷格·穆爾 (2005) 膜是動力學物體，在時空中行進，所根據的是量子力學的規則。它們帶有質量與其他性質，例如電荷。一個p膜的行進在時空中掃出了(p+1)維度的體積，稱之為世界體積（worldvolume）。物理學家研究類似於電磁場的場物理，這些場存在於膜的世界體積。 弦論中，D膜為一類重要的膜，與開弦有關。當開弦在時空中行進，開弦的端點必須在D膜上。D膜的字母D表示一項數學條件，稱作狄利克雷邊界條件。D膜的研究導出重要的成果，比如AdS/CFT對偶，在量子場論的許多問題中具有重要角色。.

弦理論

弦理論，又稱弦論，是发展中理論物理學的一支，结合量子力学和广义相对论为万有理论。弦理論用一段段“能量弦線”作最基本單位以说明宇宙里所有微观粒子如電子、夸克、微中子都由這一維的“能量線”所組成；換而言之，弦論主張「弦」以不同的振動模式對應到自然界的各種基本粒子。 較早時期所建立的粒子學說則是認為所有物質是由零維的點粒子所組成，也是目前廣為接受的物理模型，也很成功的解釋和預測相當多的物理現象和問題，但是此理論所根據的粒子模型卻遇到一些無法解釋的問題。比較起來，弦理論的基礎是波動模型，因此能夠避開前一種理論所遇到的問題。更深的弦理論學說不只是描述弦狀物體，還包含了點狀、薄膜狀物體，更高維度的空間，甚至平行宇宙。弦理論目前尚未能做出可以實驗驗證的準確預測。.

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D膜

'''D膜'''示意圖：開弦端點以狄利克雷邊界條件固定在其上 在弦論中，D-膜是一種物體可以讓開弦的端點以狄利克雷边界条件固定的地方。 D-模是1989年由Dai, Leigh和約瑟夫·波爾欽斯基發現，另外較罕為人知的是，切赫·荷拉伐在1989年也曾獨立發現D-膜。約瑟夫·波耳欽斯基在1995年發現了D-膜其實和超重力的解－黑p-膜是一樣的東西。這個發現促使了第二次弦論革命，還有全像對偶和M理論對偶的發現。 D-膜通常以它的維度作分類，可以在D後面加入維度數做表示，如D0-膜是一個點，D1-膜是一條線(有時又稱作D-線)，D2-是平面等，其中D25-膜是在玻色弦理論(bosonic string theory)所考慮到維度最高的空間。除此之外，還有跟即時子同性質固定在時間和空間中的D(-1)-膜。.

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膜宇宙學

膜宇宙學（Brane cosmology）是一個物理學上超弦理論和M理論的的分支，專門研究宇宙膜，他們認為宇宙其實是鑲在一些更高維度的膜。而它們研究那些更高維度的膜是怎們影響著我們的宇宙。.

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时空

时空（时间-空间，时间和空间）是一种基本概念，分别属于物理学、天文学、空间物理学和哲学。并且也是这几个学科最重要的最基本的概念之一。 空间在力学和物理学上，是描述物体以及其运动的位置、形状和方向等抽象概念；而时间则是描述运动之持续性，事件发生之顺序等。时空的特性，主要就是通过物体，其运动以及与其他物体的相互作用之间的各种关系之汇总。空间和时.

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