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本文參加【科普新星培訓營】，內容為作者原創。 相信不少人已經看過了謝耳朵的《生活大爆炸》，共計10季。也一定有很多人認同「宇宙大爆炸」的理論，認為他是最符合天文常識的一種假說。那麼，宇宙大爆炸理論到底是什麼？ 「大爆炸宇宙論」（The Big Bang Theory）認為：宇宙是由一個緻密熾熱的奇點於137億年前一次大爆炸後膨脹形成的。1927年，比利時天文學家和宇宙學家勒梅特（Georges Lemaître）首次提出了宇宙大爆炸假說。1929年，美國天文學家哈勃根據假說提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，並推導出星系都在互相遠離的宇宙膨脹說。 爆炸之初，物質只能以中子、質子、電子、光子和中微子等基本粒子形態存在。宇宙爆炸之後的不斷膨脹，導致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，並複合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星雲，星雲進一步形成各種各樣的恆星和星系，最終形成我們如今所看到的宇宙。 ...宇宙奇點 大爆炸開始時：約150億年前，體積無限小，密度無限大，溫度無限高，時空曲率無限大的點，稱為奇點。空間和時間誕生於某種超時空——部分宇宙學家稱之為量子真空（假真空），其充滿著與海森堡不確定性原理相符的量子能量擾動。 大爆炸後（10exp-43）秒（普朗克時間）：約1032度，宇宙從量子漲落背景出現，這個階段稱為普朗克時間。在此之前，宇宙的密度可能超過每立方厘米1094克，超過質子密度1078倍，物理學上所有的力都是一種。（超對稱）在這個階段，宇宙已經冷卻到引力可以分離出來，開始獨立存在，存在傳遞引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力（強、弱相互作用和電磁相互作用）仍為一體。 ...大爆炸。代表宇宙起源的概念電腦藝術作品 大爆炸後（10exp-35）秒：約1027度，暴漲期（第一推動），引力已分離，夸克、玻色子、輕子形成。此階段宇宙已經冷卻到強相互作用可以分離出來，而弱相互作用及電磁相互作用仍然統一於所謂電弱相互作用。宇宙也發生了暴漲，暴漲僅持續了10-33秒，在此瞬間，宇宙經歷了100次加倍（2100），得到的尺度是先前尺度的1030倍（暴漲的是宇宙本身，即空間與時間本身，並不違反光速藩籬）。暴漲前宇宙還在光子的相互聯繫範圍內，可以平滑掉所有粗糙的點，暴漲停止時，今天所探測的東西已經在各自小區域穩定下來，而這被稱為暴漲理論。 大爆炸後（10exp-12）秒：約1015度，粒子期，質子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子穩定下來。宇宙變得足夠冷，電弱相互作用分解為電磁相互作用和弱相互作用。輕子家族（電子、中微子以及相應的反粒子）需要等宇宙繼續冷卻10-4秒才能從與其他粒子的平衡相中分離出來。其中中微子一旦從物質中退耦，將自由穿越空間，原則上可以探測到這些原初中微子。 大爆炸後0.01秒：約1000億度，光子、電子、中微子為主，質子中子僅占10億分之一，熱平衡態，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。 大爆炸後0.1秒後：約300億度，中子質子比從1.0下降到0.61。 大爆炸後1秒後：約100億度，中微子向外逃逸，正負電子湮沒反應出現，核力尚不足束縛中子和質子。 大爆炸後10秒後：約30億度，核時期，氫、氦類穩定原子核（化學元素）形成。當宇宙冷卻到109開爾文以下（約100秒後），粒子轉變不可能發生了。核合成計算指出，重子密度僅占拓撲平宇宙所需物質的2%~5%，強烈暗示了其他物質能量的形式（非重子暗物質和暗能量）充滿了宇宙 。 大爆炸後35分鐘後：約3億度，原初核合成過程停止，尚不能形成中性原子。 大爆炸後1011秒（104年），溫度約為105開爾文，物質期。在宇宙早期歷史中，光主宰著各能量形式。隨著宇宙膨脹，電磁輻射的波長被拉長，相應光子能量也跟著減小。輻射能量密度與尺度（R）和體積（4πR3/3）的乘積成反比例減小，即安1/R4減小，而物質的能量密度只是簡單地與體積成1/R3反比例減小。一萬年後，物質密度追上輻射密度且超越它，從那時起，宇宙和它的動力學開始為物質所主導。 ...宇宙大爆炸的早期模擬示意 大爆炸後30萬年後：約3000度，化學結合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態物質，並逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體雲塊，直至恆星和恆星系統。 量子真空在暴漲期達到全盛，之後便以暗能量的形式瀰漫於全宇宙，且隨著物質和輻射密度迅速減小，暗能量越來越明顯。暗能量可能占據宇宙總能量密度的2/3，從而推動了宇宙加速膨脹。

文章來源取自於：

每日頭條 https://kknews.cc/science/oqzqy9p.html

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