宇宙的起源

宇宙的起源

我们宇宙起源的最受支持的理论是围绕一个被称为“大爆炸”的事件进行的。该理论的诞生是因为观察到其他星系正朝着各个方向以极高的速度远离我们自己的星系移动，就好像它们都是由古老的爆炸力推动的一样。

一位名叫乔治·勒梅特（GeorgesLemaître）的比利时牧师于1920年代首次提出大爆炸理论，当时他提出宇宙起源于单个原始原子。埃德温·哈勃（Edwin Hubble）关于银河系向四面八方飞离我们的观察，以及1960年代由阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）解释的宇宙微波辐射（被解释为大爆炸的回声）的发现，极大地推动了这一想法。

进一步的工作有助于弄清大爆炸的节奏。这是理论：在宇宙存在的最初10 ^ -43秒内，宇宙非常紧凑，不到单个原子的十亿亿分之一。有人认为，在如此令人难以置信的密集，充满活力的状态下，重力，电磁力和强弱核力这四个基本力被锻造为一个力，但是我们目前的理论尚未弄清楚统一部队将起作用。要做到这一点，我们需要知道重力如何在亚原子尺度上起作用，但目前还不知道。

人们还认为，四分之一的极近距离允许宇宙的最初粒子混合，混合并沉降到大致相同的温度。然后，在不可思议的很小的几分之一秒内，所有物质和能量或多或少均匀地向外扩展，而量子尺度上的波动则产生了微小的变化。称为膨胀的突如其来的膨胀模型可以解释为什么宇宙具有如此均匀的温度和物质分布。

通货膨胀后，宇宙继续扩张，但速度要慢得多。尚不清楚究竟是什么助长了通货膨胀。

宇宙通货膨胀的后果

随着时间的流逝和物质的冷却，更多种类的粒子开始形成，它们最终凝结成我们当前宇宙的恒星和星系。

到宇宙是十亿分之一秒的时候，宇宙已经降温到足以使四个基本力彼此分离的地步。宇宙的基本粒子也形成了。但是，仍然如此炎热，以至于这些粒子尚未组装成我们今天拥有的许多亚原子粒子，例如质子。随着宇宙的不断膨胀，这种热腾腾的原始汤料（称为夸克-胶子血浆）继续冷却。一些粒子对撞机（例如CERN的大型强子对撞机）功能强大，足以重建夸克-胶子等离子体。

早期宇宙的辐射是如此之强，以至于碰撞的光子会形成由物质和反物质构成的成对粒子，这与常规物质在各个方面都一样，只是带有相反的电荷。认为早期宇宙包含相等数量的物质和反物质。但是随着宇宙的冷却，光子不再堆积足够的冲子来构成物质-反物质对。因此，就像一场极端的音乐椅游戏一样，许多物质和反物质粒子相互配对并相互消灭。

不知何故，一些多余的物质幸存了下来，现在它是由人，行星和星系组成的东西。我们的存在清楚地表明，自然法则在对待物质和反物质方面略有不同。研究人员通过实验观察到了这种规则失衡，称为CP违规。物理学家仍在努力弄清楚物质是如何在早期宇宙中获胜的。

建筑原子

在宇宙的第一秒内，它足够凉，足以使剩余的物质聚结成质子和中子，而质子和中子是构成原子核的熟悉粒子。在最初的三分钟后，质子和中子组装成氢和氦核。从质量上讲，氢占早期宇宙物质的75％，氦占25％。氦的丰度是大爆炸理论的一个关键预测，并且已经得到科学观察的证实。

尽管有原子核，但年轻的宇宙仍然太热，以至于电子无法在其周围安定以形成稳定的原子。宇宙的物质仍然是一个带电的雾，雾是如此浓密，光线很难通过它反弹。宇宙还需要38万年左右的时间才能冷却到足以形成中性原子的时间，这一关键时刻称为复合。较凉的宇宙首次使它透明，这使光子在其中四处晃动，最终无阻碍地滑过。

今天，我们仍然将这种原始余辉视为宇宙微波背景辐射，这种辐射在整个宇宙中都可以找到。辐射类似于用于通过天线传输电视信号的辐射。但这是已知的最古老的辐射，并且可能包含有关宇宙最早时刻的许多秘密。

从最初的星星到今天

直到大爆炸发生大约1.8亿年之后，宇宙中才出现一颗恒星。引力花了很长时间才聚集了氢气云，并将它们锻造成恒星。许多物理学家认为，巨大的暗物质云（一种仍未知的物质，比可见物质的重量超过五比一）为第一批星系和恒星提供了重力支架。

一旦宇宙的第一批恒星点燃，他们发动的轻包装足一拳再次从中性原子剥离电子，称为再电离宇宙的一个重要篇章。在2018年2月，一个澳大利亚团队宣布他们可能已经检测到这种“宇宙黎明”的迹象。通过大爆炸后4亿年，第一个星系诞生了。从那以后的数十亿年中，恒星，星系和星系团已经形成并重新形成，最终形成了我们的故乡银河系和我们的宇宙之家太阳系。

即使现在宇宙正在膨胀，令天文学家惊讶的是，膨胀的步伐还在加速。人们认为这种加速度是由一种排斥重力的力驱动的，这种力称为暗能量。我们仍然不知道什么是暗能量，但是据认为它占宇宙总物质和能量的68％。暗物质占了另外27％。从本质上讲，您所见过的所有事情-从您的初恋到头顶上的星星-都不构成宇宙的百分之五。