宇宙大爆炸刚开始之时是什么样的？ _小知识

经由过程不雅察我们今天的宇宙，我们不仅看到了各类各样的恒星和星系，我们还看到了一种奇异的关系：遥远的星系离我们越远，它远离我们的速度越快。这意味着宇宙空间正在膨胀，跟着时候推移，所有的星系和星系团之间的距离越来越远。在曩昔，宇宙更热，更致密，宇宙中的一切联系更慎密。
若是我们尽可能地将时候往回推，我们会达到第一个星系形当作之前的某个时候；达到第一颗恒星燃烧之前；达到中性原子或原子核，甚至不变物质存在之前。在最早的时刻，那时宇宙炽热、密集、平均地布满物质，阿谁时刻也被称为“宇宙年夜爆炸” 。下面来领会它最初若何起头的。
有些人可能会问，“年夜爆炸不是时候和空间的降生吗？”是的，这是最初的构思。此刻的宇宙有必然的大小和春秋，若是往回倒退，最终会来到一个奇点，即空间和时候的降生。

文章插图

只是，有年夜量的证据表白我们的宇宙有一个非奇异的发源。我们从来没有达到过那种极端高温，存在一个限制。相反，对宇宙最好的描述是，在年夜爆炸之前有一个暴胀期间，而年夜爆炸是在暴胀竣事时所发生的后果。让我们来看看这是什么样子。
在暴胀时代，宇宙是完全空的。没有粒子，没有物质，没有光子，只有空荡空间自己。这个空荡空间里有年夜量的能量，跟着时候推移，能量的切确量会有轻细的波动。这些波动被扩展到更年夜的规模，而新的小规模的波动又在这之上发生。
只要暴胀继续下去，这种环境就会持续下去。可是，暴胀将会随机地竣事，且不会同时呈现在所有的处所。事实上，若是我们糊口在一个暴胀中的宇宙中，我们可能会发现四周一个区域的暴胀竣事，而我们和它之间的空间呈指数增加。在一个短暂刹时，在阿谁区域消逝之前，我们会看到年夜爆炸起头时的环境。

文章插图

在一个最初相对较小的区域中，它也许没有一个足球年夜，但也许会更年夜，其空间固有的能量转化为物质和辐射。转换过程相对较快，年夜约需要10^-33秒摆布，但不是瞬时的。跟着空间中的能量被转化为粒子、反粒子、光子等等，温度起头敏捷上升。
因为转化的能量极其之年夜，所有事物的活动速度都将接近光速。它们都将表示为辐射，非论粒子是有质量仍是无质量都一样。这种转换过程被称为再加热，暗示当暴胀竣事时，被称为“热年夜爆炸”的阶段起头了。
在暴胀的宇宙中，空间指数式扩张，跟着时候推移，更远的区域加快消逝。但当暴胀竣事，宇宙从头升温，热年夜爆炸起头时，随时候推移，更遥远区域远离的速度减慢。从整体角度来看，暴胀竣事的宇宙部门，膨胀速度下降了，而四周正在暴胀的区域速度并没下降。

文章插图

从概率的角度来看，若是我们处于正在暴胀的任何区域，我们极有可能会多次看到四周地域的暴胀竣事。这些暴胀竣事的处所将很快布满物质、反物质和辐射，并且比那些仍在暴胀的区域的膨胀速度要慢得多。这些区域将膨胀远离那些仍呈指数暴胀的区域，这意味着它们将很快从视野中消逝。在尺度的暴胀环境下，因为膨胀速度的转变，发生分歧热年夜爆炸的两个宇宙几乎不会发生碰撞或彼此感化。
最后，我们将要糊口的区域获得了宇宙级幸运，暴胀竣事了。空间自己固有的能量被转化当作一个炽热，密集，几乎平均的粒子海洋。独一的不完美，以及独一违反一致性的误差，合适暴胀时代存在（并在宇宙间延长）的量子涨落。正涨落对应于最初的超密度区域，而负涨落则对应最初的低密度区域。