宇宙的起源是什麼?可能自從人類出現以來,這個問題就一直令人好奇,並促使我們不斷的探索自身在宇宙中的位置,以及在思考我們從哪裡來,到哪裡去。自從二十世紀三十年代,大爆炸理論首次提出後,物理學家和宇宙學家一直在檢驗和發展這個理論,填補宇宙最初形成的細節。
但是這一理論仍然留下了尚未回答的問題,我們並不知道大爆炸之前有什麼東西存在過,科學家們透過實驗,只能一瞥大爆炸後不到1秒的時間發生了什麼。
一、大爆炸
時間、空間和一陣強烈的能量爆發,突然在一定的範圍內同時出現,宇宙狀態在第一個10的負43次方秒內是不確定的,它熱的不可思議並且四個基本力(強核力、弱核力、電磁力、引力)此時是統一的,稱之為“超力”。
二、大統一時期
這個時期引力從其他基本力裡分離出來。在這短暫的時間內,物質和能量是一種流動的可互換模式,稱為質能。
三、暴脹開始、結束
宇宙經歷了一段短暫的極速膨脹,使宇宙更快的擴張,在此期間產生了大量質能,這個時候強互相作用從其餘兩個基本力裡分離出來。此時的宇宙由光子(電磁能量)主導。
時間到了10的負32秒,隨著暴脹結束,大量粒子和反粒子自發的由能量形成,然後湮滅(自毀),迴歸為能量。這個階段宇宙的溫度仍然是十幾億億億攝氏度。
四、力的最終分離
在10的負12次方秒時,弱互相作用從電磁力裡分離出來,然後物理學的基本力和定律延續至今。即由單一的統一的超力分化出引力、強互相作用、電磁力和弱互相作用。
五、第一批原子和中子形成
隨著宇宙冷卻,使得夸克開始透過膠子結合起來,形成複合粒子,如:質子、中子等。而反夸克則結合起來形成反質子和反中子。宇宙大爆炸在1秒內的時間,出現了質子和中子。1秒以後,隨著宇宙冷卻物質和反物質轉換成為能量的過程停止了。
六、第一批原子核
質子和中子之間的碰撞開始,形成氦-4原子核和少量其他的原子核,例如氦-3原子核和鋰-7原子核。所有的中子都被這些反應清除了,但許多自由質子(氫原子核)仍然存在。
七、第一批原子
電子與質子結合形成氫原子,與其他原子核結合形成氚(重氫)、氦和鋰原子。宇宙大爆炸中第一批原子核形成用了不到一天的時間,而第一批原子的形成則用了38萬年。
隨著電子束縛於原子中,它們不再幹擾光子,光子可以以輻射的形式自由穿過空間,宇宙變得透明。從而出現了我們今天所知道的物質的基本力和形態,宇宙大爆炸理論也被廣泛的接受。