【摘要】:“忆往昔峥嵘岁月稠。”或许是宇宙往事的最好概括。怎么能用稠来概括呢?是不是不识“稠”滋味?所以,早期宇宙确实稠密而峥嵘。这为早期宇宙的研究提供了丰富的物理内容。这就是宇宙的“热历史”。图2.9宇宙的热历史图中1eV相当于1万摄氏度,1MeV为100万电子伏特,1GeV为10亿电子伏特。这是因为,我们目前对基础物理的认识是不完备的。在宇宙诞生后几十皮秒的时候,基本粒子开始获得内禀的质量。数亿年的时候,宇宙中的星系开始形成。
“忆往昔峥嵘岁月稠。”或许是宇宙往事的最好概括。
你可能会问,刚刚不是说过,宇宙的平均密度极其低吗?怎么能用稠来概括呢?是不是不识“稠”滋味?
确实,宇宙现在的密度极其低。但是,宇宙是膨胀的。所以,沿着时间向回追溯,时间越早,宇宙的密度越大。一般认为,早期宇宙曾经达到的密度,是现在任何人造实验都不能达到的。
物理学里有个现象:压缩气体做功,气体会变热。宇宙也是如此。逆着时间的方向看,宇宙中的体积被压缩。也就是说,早期宇宙不仅比现在密度大,也比现在热。时间越早,温度越高(除一些特殊相变期间以外)。所以,早期宇宙确实稠密而峥嵘。
随着温度变化,物理学涌现出不同的样貌。这为早期宇宙的研究提供了丰富的物理内容。这就是宇宙的“热历史”(见图2.9)。
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图2.9 宇宙的热历史
图中1eV(电子伏特)相当于1万摄氏度,1MeV为100万电子伏特,1GeV为10亿电子伏特。
在宇宙的热历史中,我们不知道其中的很多环节。这是因为,我们目前对基础物理的认识是不完备的。不过,我们知道其中的很多片段。例如,在极早期的宇宙中,曾经有一段宇宙加速膨胀的时期(一般认为是暴胀)。在宇宙诞生后几十皮秒的时候,基本粒子开始获得内禀的质量。几十微秒的时候,质子和中子形成。40万年的时候,宇宙中第一束光开始自由传播。数亿年的时候,宇宙中的星系开始形成。等等。
下面,就让我们深入地探究其中的两个片段:宇宙中的第一束光,以及暴胀的宇宙。
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