138亿年前大爆炸开始之后,宇宙中充满了物质和反物质

近代主流科学认为,我们的宇宙起源于一个被称为“大爆炸”的大爆炸。138亿年前,一个体积无限小,密度温度无限高的奇点,突然发生了大爆炸,我们的宇宙诞生了。

即宇宙起源于“奇点”,但实际上科学家们并不能确定大爆炸是否真的发生了,这一理论最初仅仅是一个假设,甚至是一个讽刺,后来的确有更多令人信服的证据支持,但无论怎样,这一理论都并非完美无缺,本身也有缺陷。

138亿年前大爆炸开始之后,宇宙中充满了物质和反物质

但是,这并不妨碍我们从大爆炸的历史中了解宇宙的发展过程,毕竟,在经历了几十年的不断验证之后,大爆炸理论已经经受住了考验,在更好的宇宙起源理论出现之前,它仍然是科学界的主流理论。

按照大爆炸理论的解释,我们的宇宙有138亿年的漫长演化历史。随著时间的推移,将会发生一些非常微小但意义重大的变化,这些变化中有许多是我们人类无法察觉的,甚至用最精密、最灵敏的仪器也难以测量的。

但是这些微小的变化被放在宇宙巨大的时空尺度上,逐渐积累起来,其影响仍然十分明显,影响也十分巨大。众所周知,宇宙自诞生以来一直在膨胀,宇宙的膨胀意味着宇宙中的一切物质,包括普通物质,暗物质,暗能量,各种宇宙辐射,中微子等等都将发生巨大的变化。科学家们依据这些变化将宇宙演化的历史划分为以下时期。

在大爆炸前的宇宙膨胀时期。

这个宇宙源于大爆炸,但是有个明显的问题:大爆炸之前的宇宙究竟是什么状态?因为时间,空间,物质都是由大爆炸产生的,所以可以肯定,大爆炸之前没有物质,更确切地说,人类不知道大爆炸之前发生了什么,但是我们可以大胆猜测。

一些科学家认为,大爆炸之前的宇宙是一个量子虚空状态,在这里上演着充满了内在能量形式的量子波动(量子涨落),这能使宇宙以指数方式膨胀。

138亿年前大爆炸开始之后,宇宙中充满了物质和反物质

宇宙结构的种子是由量子虚空中的量子涨落在膨胀期产生的,然后逐步演化成今天这个浩瀚的宇宙。

在138亿年前,量子虚空中的能量被转换成各种不同的粒子,反粒子和辐射。大爆炸发生后,爆炸就结束了。

「原汤」时代。

宇宙大爆炸开始于138亿年前,宇宙充满了物质和反物质,当时的温度密度很高,后来开始逐渐冷却,冷却意味着能量的减少。在大爆炸发生1-3秒后,所有反物质都消失了,剩下的就是我们现在看到的那些。约3-4分钟后,氢元素开始进行核合成,经过一系列的核反应和放射性排泄后,宇宙中充满了诸如原子核、电子、光子、中微子等等离子体,就像一锅“浓汤”,等离子体四处乱窜。

随后又进入了等离子时代。

较轻的原子核,如氢氦,在宇宙中到处存在,其中99%是氢和氦。原子和电子相遇形成原子,这是一个历史性的时刻,因为原子的出现为后来的恒星形成奠定了坚实的基础。

但是那时宇宙的温度仍然很高,原子核和电子结合形成原子,通常会被高能电子炸开。在宇宙持续冷却数千度之后,原子才开始稳定出现。

阴暗的年代

星体形成之前,宇宙中充满了原子,阻挡了光线,因此,当时的天空都是漆黑的,不像现在我们所看到的那样明亮。

在星系间,随着时间的流逝,介质电离开始增强,越来越多的恒星开始形成,从恒星发出的紫外线光子产生了越来越多的电离区,宇宙也开始变得越来越明亮。

星星时代

五亿五千万年后的大爆炸,恒星开始迅速形成,黑暗时代已经结束,宇宙开始变得透明。星体、星系、星团、超星系团等不断发展,形成了庞大的宇宙网络。在这段时间里,暗物质占据了主导地位,在重力的影响下,各种宇宙结构变得越来越庞大。

这一过程一直持续到大爆发后的30亿年,之后,恒星的诞生速度开始变慢。宇宙在这个时候还在继续膨胀,膨胀导致了物质密度的降低,于是一股魔力,暗能量开始占主导地位。80亿年前的大爆炸后,宇宙开始再次加速膨胀。

经过一段长时间后,加速膨胀会使每一个星系完全孤立,因为远距离星系的光线无论如何也无法赶上宇宙膨胀的速度。

黑暗能量统治时代

现在我们所处的时代,正是暗能量占整个宇宙70%以上,具有绝对支配力的时代,这种支配力意味着某种无法控制的东西:宇宙中的结构生长速度开始变慢,甚至停止增长。大尺度结构在暗能量的作用下只能加速彼此远离,最终的结果是孤独的存在于茫茫宇宙中。

例如,在极远的未来,我们的银河系将成为今天我们眼中的宇宙,而其它星系将和我们毫无关系。

上一个时期,即暗能量时期,是最长的,长得我们根本无法想象。宇宙史有138亿年之久,即便如此漫长的宇宙演化历史,在整个宇宙史上也只是一瞬间。

现在是宇宙的“黄金时期”,为什么要这么说?现在我们可以看到满天星辰,每晚仰望晴朗的夜空,总能看到满天繁星,几乎全是星星。并且星体赋予这个宇宙无限的可能,代表着一个极其活跃的宇宙,甚至可以说是生命诞生的基础。

但当燃料耗尽时,恒星也会死去。就像我们的太阳,过了50亿年后,它将变成一颗白矮星。而且较小的红矮星由于耗油量较低,因此寿命也较长,可达上千亿年。

当最后的恒星走向死亡时,整个宇宙都是黑暗的,物质也开始衰变。再过了很长时间,机器只能存活一个坚硬的黑洞,此时宇宙中只剩下黑洞了。

由于霍金辐射的影响,黑洞将会逐渐消亡,尽管消亡的速度非常非常缓慢。据科学家预测,最大黑洞的寿命可达10^1000年,而且时间之长令人难以置信。

但是不管时间多长,黑洞最终都会死去。在上一个黑洞死后,时间也将被暗能量撕裂成碎片,宇宙将处于完全混乱和无秩序的状态,变成完全冰冷和无秩序的世界,这是一个非常奇怪的世界,我们甚至感觉不到时间的存在!

从这个角度,我们可以看出,宇宙的演化历史中,物质始终在不断地发生变化,时间在其中扮演着重要角色。我们可以感觉到时间在不断地流逝,但是我们自以为知道的时间,也许只是一种幻象,它让我们明白了人是多么渺小,我们只是处在浩瀚宇宙的一个遥远的角落里!

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