Wenn es zur Inflation kam, endete sie vor etwa 13,7 Milliarden Jahren. Aber wie lange dauerte die Inflation davor? War es nur ein kurzer Zeitsprung, so dass es wirklich in Ordnung ist zu sagen, dass das Alter des Universums 13,7 Milliarden Jahre beträgt, oder dauerte es lange, bevor es endete (vielleicht für immer?)?
Wie es in der Einleitung des Wikipedia-Artikels heißt , wird allgemein davon ausgegangen, dass Inflation stattgefunden hat Zu Sekunden nach dem Urknall. Dies ist eine extrem extrem kurze Zeitspanne. Es ist in Ordnung zu sagen, dass das Universum wahrscheinlich ungefähr 13,7 Milliarden Jahre alt ist.
Die Antwort auf diese Frage ist ohne eine Theorie über den Beginn der Inflation sehr schwer zu geben. Es gibt keinen festen Konsens, weil die Details der Inflation geheimnisumwoben sind.
Die Art und Weise, wie Sie den ungefähren Zeitpunkt finden, zu dem die Inflation eintritt, besteht darin, die Slow-Roll-Bedingungen zu integrieren. Langsames Rollen bedeutet, dass das Inflationsfeld den Potenzialschacht hinunterrutscht wie eine in Honig getauchte Kugel, die eine Steigung hinunterrutscht, und Sie können anhand der Form des Potenzials erkennen, wie es gerutscht ist. Sie gehen also zurück, bis Sie zu einer kosmologischen Konstante oder einem Feldwert auf der Planck-Skala kommen.
Ich nehme an, die Wikipedia-Schätzungen beziehen sich auf Standard-Inflationsmodelle mit einem skalaren und einem polynomisch steigenden Potenzial. Dann liegt die Zeitskala für die Inflation in der Größenordnung der Verdopplungszeit auf der durch CMB-Beobachtungen bestimmten Inflationsskala.
Bei der nach der Stringtheorie plausiblen Braninflation gleiten einige Branen aufeinander zu und vernichten sich dann. In dieser Situation ist die Situation, in der die Branen weit voneinander entfernt sind, die Anfangsbedingung, und sie endet nicht unbedingt in einem singulären Urknall, sondern in einem anderen Regime. Um herauszufinden, was beim Urknall in diesen Arten von Theorien passiert, müssen Sie die genaue Stringlösung und die genaue Branenkonfiguration vor der Vernichtung kennen.
Es gibt andere Situationen, in denen Sie das Universum nur als Anfangszustand in einem sich aufblähenden Zustand starten. Das ist die Hartle-Hawking-Idee – das Universum tunnelt in die Existenz als kleine Kugel (ein kleiner sich aufblähender De-Sitter-Raum), und es gibt keine Zeit in der Nähe des Anfangs, daher ist es unmöglich zu fragen, wie lange die Inflation gedauert hat, weil der Zeitbegriff bricht zusammen.
In der Theorie der ewigen Inflation hört das Universum nie auf sich aufzublähen und erzeugt ständig neue Blasen. Diese Art von Theorie hat keine rückständige Singularität, da sie die Bereiche, in denen Inflation stattfindet, auffüllt, indem sie die Vorstellung eines enormen Raumvolumens außerhalb des kosmologischen Horizonts verwendet. In dieser Theorie hat die Inflation nie begonnen.
Meiner Meinung nach kann diese Art von Theorie durch die allgemeinen Prinzipien des logischen Positivismus ausgeschlossen werden, die uns verbieten, über Dinge zu sprechen, die wir nicht beobachten können, wie eine sich ewig aufblähende Region, die dauerhaft außerhalb unseres Horizonts liegt. Die Befürworter der ewigen Inflation hoffen, dass eine Art Statistik über das ewige Volumen den Beobachtungen in unserem Patch beobachtbare Konsequenzen geben wird.
Aber bei der ewigen Inflation blähen sich die "wahrscheinlichsten" Volumina des Universums so lange wie möglich auf. Daraus ergeben sich paradoxe Konsequenzen, wie Guth feststellt. Das Paradoxe ist, dass die Menge des Universums, die sich für 1 weitere Sekunde aufbläst, volumenmäßig weitaus größer ist als eine Region, in der die Inflation vor einer Sekunde aufgehört hat. Wenn wir also die letzte Bedingung auferlegen, dass wir hier sind, schlussfolgern wir, dass wir, wenn wir uns in einem typischen Raum-Zeit-Volumen befinden, so schnell wie möglich hätten herauskommen sollen, damit die Inflation so lange wie möglich andauern kann. Das ist absurd, weil es unwahrscheinliche Verschwörungen in unserer Geschichte erfordert, wie das Sonnensystem und die Planeten so schnell wie möglich entstehen zu lassen usw. usw., wobei jede Sekunde eingesparter Zeit mit einem Faktor von 10 auf die Bazillion gewichtet wird.
Diese Arten von Paradoxien können vermieden werden, indem man die Aufmerksamkeit auf einen kausalen Fleck in der Kosmologie beschränkt. Dieser Standpunkt wurde kürzlich ausdrücklich von Susskind vertreten, und er wurde auch von Polchinski vertreten, aber ich denke, er sollte wirklich als eine alte holographische Prinzipfolklore klassifiziert werden.
Joss L