20世纪初最伟大的科学成就之一是宇宙的膨胀的发现：随着时间的流逝，遥远的星系正在远离我们，因为根据爱因斯坦的广义相对论，我们之间的空间在膨胀。在20世纪中叶，有人提出了一个伟大的想法，即如果宇宙今天变得越来越大，越来越冷，那么它在过去就更小、更热、更密集：大爆炸。大爆炸做了一些额外的预测：
宇宙演化
- 将有一个巨大的宇宙网络的结构，与小，中，大型结构以某些模式聚集在一起，
- 有早期宇宙遗留下来的辐射光，冷却到离绝对零度仅几度，
- 宇宙中最轻的元素，氢、氦和锂的不同同位素，都有一组特定的比率。
1965年阿诺·彭齐亚斯和鲍勃·威尔逊发现了CMB
在20世纪60年代和70年代，这些预测都以不同程度的精确度得到证实，大爆炸成为我们感知和探测宇宙中所有事物起源的主导理论。但是，当涉及到大爆炸时，有几个问题没有答案，在这个框架内,一些现象完全无法解释。
- 为什么宇宙各处的温度一样？
- 为什么宇宙在空间上如此平坦？为什么膨胀速率和物质/能量密度彼此平衡得如此完美？
- 如果宇宙在早期就获得了如此高的能量，为什么我们没有看到应该从宇宙中传播的稳定遗迹呢？
如果这三个不同的空间区域从来没有时间来热化，共享信息或相互传输信号，那么为什么它们的温度都一样？
如果宇宙按照广义相对论的规则膨胀，就没有理由期望以比光速更大的距离分隔的空间区域被连接，更不要说同样的温度。如果你把大爆炸一直拿回到它的逻辑结论——一个无限热、致密的状态——就没有办法找到这些问题的答案。你只需要说，"它就是这样诞生的"，从科学的角度来看，这是令人不满意的回答。
但还有另一个选择。也许，不是宇宙在大爆炸的那一刻刚刚诞生，而是存在一个早期阶段，建立了这些条件，以及产生我们的热、密集、膨胀和冷却的宇宙。这将是理论家的工作：找出什么可能的动态可以为大爆炸的这些条件发生创造条件。1979/1980年，阿兰·固斯（Alan Guth）提出了一个革命性的想法，它将改变我们对宇宙起源的看法：宇宙膨胀。
艾伦·古斯1979年的笔记本
通过假设大爆炸之前，宇宙没有充满物质和辐射，而是空间结构本身固有的巨大能量，阿兰·固斯（Alan Guth）能够解决所有这些问题。此外，随着20世纪80年代的进展，出现了进一步的发展，表明，为了复制宇宙的膨胀模型，我们看到：
- 用物质和辐射来填充它，
- 使宇宙各向异性（在所有方向上都相同），
- 使宇宙均匀（在所有位置都相同），
- 并给它一个热、致密、膨胀的状态，
有很多类的模型，可以做到这一点，如安德烈·林德提出的宇宙模型，保罗·斯坦哈特的大爆炸宇宙模型等等。但是最简单的且能解决了这个问题，并且拥有最少自由参数的模型只分为两类。
两种最简单的通胀潜力类别，即混沌膨胀 （L） 和新膨胀 （R）。
出现了新的膨胀，在顶部非常平坦，膨胀场可以"缓慢地向下滚动"，到达底部，并且存在混乱膨胀，在那里有一个U形的可能性，再次，膨胀慢慢向下滚动。
在这两种情况下，宇宙空间会呈指数级扩展，被拉伸平，到处都有相同的属性，当膨胀结束的时候，我们会找回一个和现在非常相似的宇宙。此外，我们还会获得六个额外的新预测，所有这些预测在当时尚未观察到。
- 一个完全平坦的宇宙。因为膨胀导致了这种快速的指数扩张，它采取宇宙碰巧的形状，并伸展到巨大的尺度：尺度比我们可以观察到的要大得多。因此，我们看到的部分看起来与平面没有区别，就像窗户外的地面看起来是平的一样，但它实际上是整个弯曲的地球的一部分。
- 一个在尺度上波动大于光的宇宙是可以穿越。膨胀导致宇宙空间呈指数级膨胀，导致在非常小的尺度上发生的事情被放大更多的尺度上。这包括量子波动，它通常在空旷空间内就地波动。但是在膨胀期间，由于快速的指数扩张，这些小规模的能量波动被拉伸到巨大的宏观尺度上，最终可以跨越整个可见宇宙！
- 最高温度不任意升高的宇宙。如果我们能把大爆炸一直带回任意的高温和密度，我们会发现证据表明宇宙曾经达到至少物理定律分解的温度尺度：普朗克尺度，或10^19 GeV的能量周围。但是，如果膨胀发生，它一定是发生在低于这个能量尺度，其结果是，宇宙的膨胀后的最高温度必须低于10^19 GeV。
- 波动不绝的宇宙，或处处熵相等的宇宙。波动可能有不同的类型：绝热、等曲率或两者的混合。膨胀预测，这些波动应该是100%的绝热，这意味着宇宙开始量子波动类型的详细测量，应该能揭示在微波背景和大规模宇宙结构中的特征。
- 波动的光谱略小于尺度不变（ns
- 最后，一个具有特定引力波波动光谱的宇宙。这是最后一个，也是唯一 一个尚未确认的大宇宙。一些模型，比如简单的混沌膨胀模型，给出大幅度引力波（BICEP2可能看到的这种引力波），而其他模型，如简单的新膨胀模型，可以给出非常小的幅度引力波。
在过去的35年里，我们对宇宙微波背景的波动进行了令人难以置信的全天空测量，从整个可见宇宙的尺度到0.07°的角分辨率。随着时间的推移，随着天基卫星的能力变得越来越强大，如20世纪90年代的COBE、2000年代的WMAP和2010年代的普朗克。当宇宙不到其当前年龄的0.003%时，我们对宇宙有了难以置信的洞察力。
斯隆数字天空调查（SDSS）
同样，大尺度的结构调查已经变得极其普遍，有些覆盖了整个天空，有些覆盖了更深处的巨大斑块。斯隆数字天空调查提供了最好的现代数据集，我们已经能够确认这六个预测中的前五个，使膨胀建立在非常坚实的基础上。
- 宇宙在空间上完全平坦——曲率正好为1——精确到1.0007± 0.0025，这从宇宙的大尺度结构中可以最好地显示出来。
- 宇宙微波背景的波动显示了一个宇宙，其尺度延伸到可观测宇宙的地平线上。
- 如宇宙微波背景的波动所示，我们的宇宙所能达到的最高温度仅为+10^16 GeV，比非膨胀宇宙小1000倍。
- 宇宙诞生的波动类型，据我们最好的测量，是100%绝热和0%等曲率。宇宙微波背景和宇宙大规模结构之间的相关性就显示了这一点，尽管这直到21世纪初才得到证实。
- 从最先进的宇宙微波背景卫星Planck的最新数据来看，它为我们提供了一个标量光谱指数（来自密度波动），它不仅小于1，而且精确测量为ns = 0.968 ± 0.006。
如果我们想要寻找第六个也是最后一个膨胀预测，最后一个数字ns的值，真的非常重要：引力波波动。
在上面图中，微波背景的波动频谱看起来就像波浪线，但它成长于所有不同形式的能量随时间的相互作用，从膨胀结束到宇宙是38万年前。它是由膨胀结束时的密度波动而产生：水平线。只是，这条线不是水平的，有轻微的倾斜，斜率表示光谱指数ns偏离1。
这一点很重要的原因是膨胀对特殊比率 （r） 做了具体预测，其中是引力波波动与标量光谱指数（ns）的比率。对于两大类通胀模型——以及其他模型——在预测中存在巨大差异。
对于混沌模型，r 通常非常大：不小于 0.01，其中 1 是最大可想而知值。但对于新膨胀模型，r 可以从大约 0.05 到 10^(-60) 等微小数字不等！但是，这些不同的 r 值通常与 ns 的特定值相关，如上所示。如果ns实际上就是我们目前最擅长衡量的值（0.968），那么对于混沌膨胀和新通胀可以记下来的最简单的模型，只给出大于10^(-3)的r值。
正如Mark Kamionkowski 在AAS演讲时所报道的（基于他在这里的论文）那样，对于ns的测量值，可以记下的所有简单模型，意味着r不能从10^(-60)到1；它只能从 10^(-3 )到 1。这在短期内可能非常成问题，因为有一大堆地面调查正在测量可以测量r的信号类型，如果r大于或等于+10^(-3)，则已经将r限制在0.09以下。
膨胀产生的引力波波动导致电子模式和B模式的极化，但密度波动（和ns）只出现在电子模式中。因此，如果您测量 B 模式极化，您可以了解引力波波动并确定 r！
这就是BICEP2、POLARBEAR、SPTPOL 和SPIDER 等实验正在进行的测量工作。有由透镜效应引起的B-模式偏振信号，但如果膨胀波动大于r ~ 0.001，他们将能够在5-10年内看到的实验运行和计划运行时间。
如果我们发现 r 的正信号，则混沌膨胀（通常如果 r > 0.02）或新膨胀（通常为 r
如果大自然对我们不友好，我们几十年内将难以对宇宙膨胀的最后的大预测——原始引力波的存在，将在未来几十年内扑簌迷离，并且将继续未经证实。
