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宇宙大爆炸与宇宙历史（第1页）

宇宙大爆炸与宇宙历史

从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，经过了近几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样的一部宇宙历史：

大爆炸开始时：大约150～200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。

大爆炸后10～43秒：宇宙从量子背景出现。

大爆炸后10～35秒：同一场分解为强力、电弱力和引力。

大爆炸后10～5秒：10万亿度，质子和中子形成。

大爆炸后0。01秒：1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子只不过占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度及密度不断下降。

大爆炸后0。1秒后：300亿度，中子质子比从1。0下降到0。61。

大爆炸后1秒后：100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力还不足以束缚中子和质子。

大爆炸后13。8秒后：30亿度，氘、氦一类的稳定原子核（化学元素）形成。

大爆炸后35分钟后：3亿度，核过程停止，尚无法形成中性原子。

大爆炸后30万年后：3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙的主要成分为气态物质，同时逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，一直到恒星和恒星系统。

还有一种被广为认可的宇宙演化理论，其要点是，宇宙是从温度和密度都极高的状态中由一次“大爆炸”产生的，时间起码发生在100亿年前。这种模型基于两个假设：第一是爱因斯坦提出的，可以正确描述宇宙物质的引力作用的广义相对论；第二是所谓宇宙学原理，也就是，宇宙中的观测者所看到的事物既同观测的方向无关也同所处的位置无关。这个原理只适用于宇宙的大尺度上，但是它也意味着宇宙是无边的。因此，宇宙的大爆炸源不是发生在空间的某一点，而是发生在同一时间的整个空间内的。

有了这两个假设，就可以计算出宇宙从某一确定时间（称为普朗克时间）起始的历史，而在此之前，何种物理规律在起作用到现在还不清楚。宇宙从那时起迅速膨胀，使密度和温度从原来极高的状态降下来，紧接着，预示质子衰变的一些过程同样也使物质的数量远超过反物质，就像我们今天所看到的一样。

许多基本粒子在这一阶段也可能出现。过了几秒钟，宇宙温度就降低到可以形成某些原子核。这一理论还预言能形成一定数量的氢、氦和锂的核素，丰度同现在所看到的一致。大约再过100万年以后，宇宙会进一步冷却，开始形成原子，而充满宇宙中的辐射则在宇宙空间自由传播。这种辐射叫做宇宙微波背景辐射，它已经被观测所证实。除了原始物质和辐射外，大爆炸理论还预言，如今宇宙中应充满中微子，它们是无质量或无电荷的基本粒子。现在科学家们正在努力找寻这种物质。

大爆炸模型可以统一地说明以下几个观测事实：

一、理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，所以任何天体的年龄都应比自温度下降至现在这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。

二、观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。要是用多普勒效应来进行解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。

三、在各种不同天体上，氦丰度十分大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有这么多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。

四、根据宇宙膨胀速度还有氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。

根据大爆炸理论，宇宙是150亿年前从一个极小的点诞生的，从那里诞生了时间和空间、质量和能量，从而由物质小微粒聚集成大团的物质，并且最终形成星系、恒星和行星等。在大爆炸发生前，宇宙中没有物质，没有能量，甚至也同样没有生命。但是，大爆炸理论难以回答现在的宇宙在大爆炸发生之前到底是什么样，或者说发生这次大爆炸的原因是什么。按照大曝炸理论，宇宙没有开端。它只不过是一个循环不断的过程，从大爆炸到黑洞的周而复始，便是宇宙创生与毁灭火并且再创生的过程。

然而，这只是一个设想，并不是一个完美的理论。