由于和实际观测结果吻合度非常高，大爆炸宇宙模型很好的解释了原初核合成、宇宙膨胀，宇宙背景辐射等重大问题，因此这个理论很有说服力，也被科学家们称为“标准宇宙学模型”。但它仍然存在几个较大的难题，让早期的大爆炸理论难以解释。其中主要的问题包括平坦（flatness）问题、视界（horizon）问题，以及磁单极（monopole）问题。 ### 平坦问题第一个问题被称为平坦问题（Flatness Problem）。我们今天拥有的最敏感的卫星，其测量结果显示宇宙是“平坦的”。这里的"平坦"不是指"纸张般的平坦"，而是指在宇宙中，平行线会永远保持平行，不会相交（非欧几里得几何，三维曲面中的平行线是可以相交的）。但根据最初的大爆炸理论，宇宙的曲率会随着时间的推移而增加，而当前的观测结果预示着早期宇宙的物质密度，一定会非常接近于临界密度，偏离程度只有10^-55量级，这是个微小到难以想象的值。为什么宇宙早期物质密度会如此接近于临界密度？为什么宇宙早期的空间性质会如此接近于平直空间？这是十分令人费解的。除非有特别的机制加以保证，否则难以想象会有如此接近的偶然性。 **临界密度（critical density）是使宇宙封闭所需要的密度**，简单理解，这个值决定了宇宙是否会无限膨胀下去，还是会重新收缩起来。

为什么宇宙最初的膨胀速率会如此接近临界值，从而恰好保证不会再度坍缩？如果大爆炸后一秒钟时，宇宙的膨胀速率哪怕只是小了10亿亿分之一，宇宙就会在达到它今天的大小之前再度坍缩。另一方面，要是一秒钟时的膨胀速率增加同样的微小的数值，那么宇宙就会极度膨胀，以至于现在它简直就会变得空无一物了。一个平坦的宇宙是指，宇宙中存在的物质总量恰好足以停止其膨胀，但又不足以使其重新坍缩。这将代表着一种非常微妙的平衡状态。考虑到宇宙从微观状态膨胀到今天的尺寸，在这样的跨度里，宇宙的物质密度恰好符合平坦性的要求，这是非常难以解释的问题。

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暴涨理论解释了目前宇宙的平坦疑问。随着“气球表面”（将气球表面假设为宇宙空间）的扩大，就算原先有个喜马拉雅山，它也会在足够广阔的平滑曲面上被抹平。注意，这只是一个为了方便理解的示意图，我们并不确定宇宙的真实形状。其实理解宇宙的平坦性和理解地球是圆的，都属于非常类似的问题，需要我们具备一定的抽象思维能力；事实上，直到21世纪的今天，还是有很多人无法理解地球为什么是圆形的。但是暴涨理论可以解释太初宇宙所具有的这种，高的异常的精度，即10^-55。暴涨相当于通过将一个曲面扩大到巨大的尺寸来解决这个问题，那么极早期宇宙的任何弯曲或结构（即能量不平衡状态）都会因为极度膨胀，导致宇宙大小的增加而变得平滑了，甚至基本上可以被抹去了，这就解决了平坦问题。 ### 视界问题第二个是视界问题，视界是指宇宙诞生时发出的信号，在给定的时段中最多能走多远的极限；也可以理解为可观测宇宙的范围有多大的问题。这也是位于空间的两点之间，它们能相互影响的的最大距离，或者更理论的说法：因果关系能够有效作用的最大距离。视界与膨胀宇宙的年龄成正比。根据标准宇宙学模型的理论计算，在大统一时期，当时宇宙的尺度要远远大于当时可观测部分的大小，这就造成在全宇宙范围内包含了10⁷⁸个无因果联系的区域（也有材料认为是10⁸³个或其他值，大家大可不必纠结这些细节，有个感性认识即可）。但是，在今天所实际观测到的视界范围内，宇宙中物质的分布却是均匀的；那么就有了一个疑问：即这么多无因果联系的区域，为什么会如此相似？这些区域是如何做到相互影响的从而“变得相同”的？这就好像相互隔绝了2万年，且位于不同世界区的人类群体之间，居然有完全相同的文化：比如哥伦布到达美洲后，发现那里的社会和欧洲完全相同，人们有相同的语言、文化和相貌，就像回到了自己的家乡热那亚一样。这将令人感到非常奇怪，这就是视界疑难。

视界疑问，A区域和B区域的视界并不重合，因此它们之间不可能发生信息交换，但是从地球观察，A与B完全相同。我们可以把这两个点换成任何相距足够远的宇宙区域，但并不改变它们的相似性。它们是如何做到在不可能存在任何信息交换的前提下，保持状态一致的？但如果引入了暴涨模型，那么我们就可以解决这个问题，即暴涨前，这些目前没有因果关系的区域曾经是相互联系的，暴涨让它们突然分开（空间本身超过光速的膨胀），但是它们也继承了瞬间前的状态，即时空的暴涨屏蔽了因果关系。暴涨假说并不违反相对论，因为暴涨的是空间本身，而光速则是空间内光在真空中的速度，或者看做是时空中信息传递的速度极限。

图片来源：《起源：NASA天文学家的万物解答》

比较宇宙正常膨胀下的视界和暴胀时期下的视界。根据暴胀模型，宇宙的不同部分在暴胀之前有接触，这就解决了视界问题。下图中，蓝色区域的中心，与蓝色区域外不会有任何信息交换了，但是由于暴涨，它们均保存了之前相同的状态。

### 磁单极问题我们知道，电荷有正、负之分。质子带正电，电子带负电。一对电荷相隔一小段距离就可以组成一个电偶极。电偶极是电中性的，但具有电偶极矩。正负电荷分开就是电单极。就像正负电荷那样，磁极也有南北之分，但是，磁总是以偶极方式出现，两者从不单独存在。所谓磁单极就是指带有净“磁荷”的粒子，即磁北极或磁南极。磁单极最早是由狄拉克在20世纪30年代研究电荷量子化时预言的。他说如果有了磁单极，就可以很自然地解释为什么电荷总是电子电荷的整数倍。后来，大统一理论也预言了磁单极的存在。按照大统一理论算出的磁单极的质量，比质子质量还重10¹⁵倍，约为0.02微克，这让一个微观粒子的质量达到了宏观物质的层级。磁单极极少湮灭，磁单极密度降低是因为随着宇宙的膨胀而造成体积增大所致。理论上随着宇宙温度的降低，电磁力分化出来后会引发对称性破缺，经过一系列拓扑学变化，会产生出性质极为稳定的磁单极子，而且其密度还不低，甚至可能成为宇宙的主要成分，那么今天的磁单极密度应该约为2×10^-8/米³。如果是这样，那么磁单极应当非常容易就能找到。但事实上，却一个也没有发现。同时，考虑到磁单极的质量非常大，按此计算，磁单极对宇宙密度的贡献将高达3×10^-16克/米³。按这样高的密度来计算，今天宇宙的年龄将会年轻到十分荒谬的地步，即只有几万年！这就是磁单极疑难。但通过暴涨理论，整个宇宙的体积在极短瞬间内增大了二十多个数量级，这足以将原来的磁单极子的密度稀释到我们的探测能力极限，所以我们发现不了磁单极这个问题也就迎刃而解了。

图片来源：Bing

磁单极问题的示意图

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暴涨期