來(lái)源：原理（微信公眾號(hào)）

　　今天，我們所看到的宇宙是浩瀚無(wú)垠的，但它并非總是如此。在遙遠(yuǎn)的過(guò)去，它有一個(gè)開(kāi)端，在它誕生的最初三分鐘，發(fā)生了許多有趣的事情。為了描繪一幅完整的圖景，科學(xué)家不斷地發(fā)展更好的理論，并且通過(guò)極其強(qiáng)大的粒子對(duì)撞機(jī)、望遠(yuǎn)鏡和衛(wèi)星等技術(shù)來(lái)探索和觀測(cè)這個(gè)宇宙。雖然還有許多的問(wèn)題等待著被揭開(kāi)，但我們對(duì)宇宙的歷史已經(jīng)有了一個(gè)非常好的描述。現(xiàn)在，讓我們首先回到宇宙誕生之后的最初時(shí)刻……

　　普朗克時(shí)期

　　時(shí)間：< 10??³秒

　　理論物理學(xué)家對(duì)普朗克時(shí)期所發(fā)生的事情知之甚少。在大爆炸理論大受歡迎之后，科學(xué)家們認(rèn)為，宇宙在最初的時(shí)刻是處于一種溫度和密度最大化的狀態(tài)。那時(shí)，宇宙中只有一種統(tǒng)一的基本力，之后才分裂成今天已知的四種基本力（電磁力、弱核力、強(qiáng)核力和引力）。

　　宇宙的膨脹

　　時(shí)間：10??³秒~10?³?秒

　　科學(xué)家認(rèn)為宇宙在這個(gè)階段經(jīng)歷了指數(shù)式的膨脹，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為暴脹。物理學(xué)家在 20 世紀(jì) 80 年代首次提出暴脹理論，為的是要解決大爆炸理論的一些不足之處。在當(dāng)時(shí)，大爆炸理論雖然很受歡迎，卻不能解釋為什么宇宙為何如此平坦和均勻，也不能解釋為什么宇宙的不同部分會(huì)同時(shí)開(kāi)始膨脹。

　　在暴脹期間，量子漲落可能會(huì)伸展開(kāi)來(lái)而產(chǎn)生一種模式，這種模式在后來(lái)決定了星系的位置。也許只有在這段暴脹期之后，宇宙才會(huì)像大爆炸理論所描述的那樣，變成一個(gè)熾熱又致密的火球。

　　基本粒子的誕生

　　時(shí)間：~10?³?秒

　　當(dāng)宇宙還很熱時(shí)，它就像是一個(gè)巨大的加速器，一個(gè)比大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）強(qiáng)大得多的加速器。在這個(gè)以極高能量運(yùn)行的巨型“加速器”中，那些我們現(xiàn)在所知道的基本粒子誕生了。

　　科學(xué)家認(rèn)為，首先出現(xiàn)的是奇異粒子，然后是一些更熟悉的粒子，比如電子、中微子和夸克。暗物質(zhì)粒子也可能是在這段時(shí)間出現(xiàn)的。夸克很快就結(jié)合了起來(lái)，形成我們熟悉的質(zhì)子和中子，它們被統(tǒng)稱(chēng)為重子。中微子能夠逃離這些帶由電粒子組成的等離子體湯，開(kāi)始在空間中自由移動(dòng)，而光子則繼續(xù)被束縛在這個(gè)等離子體中。

　　第一批原子核的出現(xiàn)

　　時(shí)間：~1 秒~3 分鐘

　　當(dāng)宇宙冷卻到足以讓猛烈的碰撞平息下來(lái)時(shí)，質(zhì)子和中子就聚集成了一些輕元素（氫、氦、鋰）的原子核，這一過(guò)程被稱(chēng)為大爆炸核合成。與中子相比，質(zhì)子有著更小的質(zhì)量，因此它們比中子更加穩(wěn)定。自由中子衰變的半衰期為 15 分鐘，而迄今為止，我們還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)質(zhì)子衰變的證據(jù)（擴(kuò)展閱讀：《9 秒之謎》）。

　　所以當(dāng)粒子結(jié)合時(shí)，許多質(zhì)子仍然沒(méi)有配對(duì)。由此所導(dǎo)致的結(jié)果就是，氫原子，即那些沒(méi)能找到“伴侶”的質(zhì)子，占我們宇宙中“正常”物質(zhì)質(zhì)量的 74% 左右。第二豐富的元素是氦，約占 24%，其次是微量的氘、鋰和氦-3。

　　科學(xué)家已經(jīng)能夠精確地測(cè)量宇宙中的重子密度。測(cè)量的數(shù)據(jù)大多與理論家的理論估計(jì)相符，但有一個(gè)問(wèn)題卻揮之不去：鋰含量的計(jì)算結(jié)果與測(cè)量結(jié)果相差了三倍。可能是測(cè)量數(shù)據(jù)有誤，但也可能是在這段時(shí)間里，發(fā)生了一些改變了鋰的豐度的未知事件。

　　宇宙微波背景變得可見(jiàn)

　　時(shí)間：380000 年

　　在暴脹發(fā)生的幾十萬(wàn)年之后，粒子湯已經(jīng)冷卻到足以使電子與原子核結(jié)合形成電中性的原子。這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為復(fù)合，通過(guò)復(fù)合過(guò)程，光子得以自由地穿梭于宇宙之中，創(chuàng)造了宇宙微波背景（CMB）。

　　今天，當(dāng)宇宙學(xué)家探索宇宙的深處，找尋如膨脹的本質(zhì)、物質(zhì)-反物質(zhì)的不對(duì)稱(chēng)之謎等懸而未決的問(wèn)題的答案時(shí)，宇宙微波背景輻射就是他們擁有的最有價(jià)值的工具之一。在探測(cè)到宇宙微波背景輻射后不久，中性的氫粒子就形成了充滿(mǎn)宇宙的氣體。由于沒(méi)有任何物體能發(fā)射出高能量的光子，宇宙因此陷入了數(shù)百萬(wàn)年的黑暗時(shí)代。

　　最早的恒星開(kāi)始閃耀

　　時(shí)間：~1 億年

　　隨著第一批恒星的形成和再電離（也就是高能光子從中性氫原子中剝離電子的過(guò)程）的出現(xiàn)，黑暗時(shí)代結(jié)束了。科學(xué)家認(rèn)為，絕大多數(shù)的電離光子來(lái)自于最早的恒星。但是其他的一些過(guò)程可能也起到了一定的作用，比如暗物質(zhì)粒子之間的碰撞。在這個(gè)時(shí)候，物質(zhì)開(kāi)始形成第一批星系。我們所在的銀河系就包含誕生于宇宙只有幾億歲時(shí)的恒星。

　　太陽(yáng)的誕生

　　時(shí)間：92 億年

　　銀河系中包含幾千億顆恒星，我們的太陽(yáng)正是其中的一顆。科學(xué)家認(rèn)為，它主要由氫和氦組成的巨大氣體云所形成的。伴隨著太陽(yáng)誕生的還有行星、小行星等。最終，在一個(gè)藍(lán)色的星球上孕育出了智慧生命。

　　此時(shí)此刻

　　時(shí)間：138 億年

　　如今，我們宇宙的溫度處于 2.7 開(kāi)爾文（零下 270.42 攝氏度）的低溫狀態(tài)，它正在以一種速率遞增的方式膨脹，雖然有點(diǎn)類(lèi)似于暴脹，但要比暴脹慢很多。物理學(xué)家認(rèn)為，最有可能推動(dòng)宇宙加速膨脹的是一種神秘的排斥力——暗能量，目前它占宇宙總質(zhì)量和能量的 68%。

　　參考鏈接：

　　https://www.symmetrymagazine.org/article/a-universe-is-born

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一个宇宙的诞生的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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