呆瓜科普發(fā)布時間: 10-1622:25學(xué)者,科學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)作者
中國民間神話傳說認(rèn)為宇宙初期是一片混沌，是盤古掄起大斧頭將混沌劈開，隨后逐漸形成天地及其其他物質(zhì)。其他古文明則認(rèn)為，宇宙是由神創(chuàng)造。然而隨著科學(xué)水平的進(jìn)步，人類對宇宙起源的研究逐漸步入正軌，其中大爆炸理論為大多數(shù)人所接受。
大爆炸理論由美國物理學(xué)家伽莫夫于1946年正式提出，他認(rèn)為宇宙由大約150億年前發(fā)生的一次大爆炸所形成。起初人們對該理論嗤之以鼻，甚至到現(xiàn)在仍然有不少科學(xué)家持有反對意見。然而隨著哈勃定律、宇宙微波背景輻射、紅移現(xiàn)象、原初引力波、黑洞等現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為宇宙大爆炸理論提供了有力證據(jù)支持。大爆炸經(jīng)過了很多階段才形成如今的宇宙。
1.大爆炸開始期
時間T=0，約150億年前，量子不確定性使宇宙之初以空間、時間和能量的超致密混合形式而存在。那時的宇宙是一個體積無限小，密度無限大，溫度無限高，時空曲率無限大的點，稱為奇點?？臻g和時間誕生于某種超時空（假真空）。
2.普朗克時期
時間T=10（-43次方）秒，受量子物理定律支配，空間和時間以模糊的實體存在。宇宙密度非常大，可能超過每立方厘米10（94次方）克，此時期宇宙中的四種基本力，即引力、強(qiáng)弱相互作用力、電磁力等統(tǒng)一為一種力（超力）。在普朗克時期結(jié)束時，發(fā)生了第1次宇宙相變，引力從超力中分離出來成為一個獨立的實體，從此出現(xiàn)了空間和時間。物理學(xué)家對普朗克時期的宇宙知之甚少，仍在尋找一個大統(tǒng)一理論，因為還沒有任何物理理論能夠描述宇宙在這個階段內(nèi)經(jīng)歷的事情。
3.暴脹時期
時間T=10（-35次方）秒，宇宙經(jīng)歷了第2次相變。此時引力和強(qiáng)相互作用力從超力中分離出來，只有電磁力和弱相互作用力仍束縛在一起，合稱為弱電力。這個階段形成夸克、波色子，輕子。這種相變被認(rèn)為導(dǎo)致了暴脹，也就是空間的超速膨脹，這阻止了胚胎宇宙的重新塌縮，并最終形成了星系。
4.輻射和物質(zhì)形成期
時間T=10（-32次方）秒，爆炸的相變期結(jié)束了，驅(qū)動爆炸的能量被轉(zhuǎn)移到彌漫在宇宙中的大量希格斯粒子上。此時，這些粒子中有許多仍在衰減并隨著輻射釋放能量。由于前期的迅速爆炸，使得宇宙大幅降溫，這種能量釋放相當(dāng)于給宇宙再加熱。重新加熱后不久，輻射過程中能量自發(fā)衰變?yōu)槲镔|(zhì)和反物質(zhì)的亞原子粒子。這些粒子和反粒子中的大多數(shù)只是簡單的重新組合和湮滅，重新變回輻射狀態(tài)。此衰變過程中，每10億個反物質(zhì)粒子對應(yīng)著10億個物質(zhì)粒子再加1個物質(zhì)粒子。因此這個過程結(jié)束后只剩下少量的物質(zhì)，這些物質(zhì)構(gòu)成了宇宙的組成部分。
5.電弱相變期
時間T=10（-10次方）秒，質(zhì)子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子穩(wěn)定下來。宇宙變得足夠冷，電弱相互作用分解為電磁相互作用和弱相互作用。四種自然力：引力、電磁力、強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力作為不同的實體單獨存在。
6.前原子粒子形成時期
時間T=0.0001秒，夸克是在暴脹后不久形成的粒子，在此時期聚集在一起形成我們更為熟悉的質(zhì)子和中子，而質(zhì)子和中子是構(gòu)成原子核的基本元素。
7.氫原子核合成時期
時間T=100秒，大爆炸火球的溫度下降到足以讓質(zhì)子和中子結(jié)合在一起，而不會被輻射再次撕裂，此時形成了最輕的化學(xué)元素氫、氦和少量鋰的原子核。
8.原子形成時期
時間T=500000年，此階段溫度足夠低，原子核在最初的100秒內(nèi)產(chǎn)生，質(zhì)子捕獲電子后形成第1個完整的原子。在此之前，電子一直在不停的散射輻射，但是當(dāng)所有的電子都突然被束縛在原子中，這個過程就停止了，這就是為什么宇宙歷史上的這一時期有時被稱為“最后的散射”。輻射隨后在毫無阻礙的空間中自由穿梭。如今射電天文學(xué)家把這種輻射看作是宇宙微波背景，它相當(dāng)于一種保存完好的宇宙誕生50萬年后的化石遺跡。
9.星系形成時期
時間T=10億年，大爆炸后50萬年到10億年之間，宇宙處于所謂的黑暗時期。輻射能量已經(jīng)下降到肉眼可見的程度以下，而物質(zhì)還沒有凝聚成恒星和星系。此時的宇宙是一片荒涼，黑暗和空曠之地。然而，大約10億年之后，在引力的作用下產(chǎn)生了第1代恒星和星系。宇宙誕生后，950萬年時產(chǎn)生的第一縷“光”。起初出現(xiàn)了一些微弱的閃光，慢慢地其他的星光也如同涓涓細(xì)流匯聚成洪水般，然后整個宇宙在這一瞬間被耀眼的星光照亮。
10.光明時代
時間T=138億年，此時宇宙仍處于恒星紀(jì)元，即恒星時代，也稱為光明時代，這一時期將在持續(xù)大約10萬億年。
大爆炸理論還有很多不足，遭到很多質(zhì)疑和挑戰(zhàn)，但這其實也是一種鞭策，反而促進(jìn)了它的發(fā)展，盡管科學(xué)家們至今還沒有完全理解宇宙的歷史，但對于其一些常見的疑問有了一些簡單的答案。
