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今天,，我們所看到的宇宙是浩瀚無垠的,，但它并非總是如此。在遙遠(yuǎn)的過去,，它有一個(gè)開端,，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)來探索和觀測(cè)這個(gè)宇宙,。雖然還有許多的問題等待著被揭開,，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)過程被稱為暴脹。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)開始膨脹。 在暴脹期間,，量子漲落可能會(huì)伸展開來而產(chǎn)生一種模式,，這種模式在后來決定了星系的位置。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，形成我們熟悉的質(zhì)子和中子,，它們被統(tǒng)稱為重子,。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，這一過程被稱為大爆炸核合成,。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)子仍然沒有配對(duì)。由此所導(dǎo)致的結(jié)果就是,，氫原子,，即那些沒能找到“伴侶”的質(zhì)子，占我們宇宙中“正?！蔽镔|(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?？赡苁菧y(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 時(shí)間：380000年 在暴脹發(fā)生的幾十萬年之后,，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)過程被稱為復(fù)合,，通過復(fù)合過程,，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)稱之謎等懸而未決的問題的答案時(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宇宙的氣體,。由于沒有任何物體能發(fā)射出高能量的光子,，宇宙因此陷入了數(shù)百萬年的黑暗時(shí)代。 最早的恒星開始閃耀 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)的電離光子來自于最早的恒星,。但是其他的一些過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%,。 |
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