宇宙起源大爆炸的最有力的证据（宇宙的起源是什么）

当我们在晴朗的夜晚仰望星空时，我们总会不禁问自己：这一切都是从哪里来的？一切是怎么开始的？宇宙的起源是什么？现代宇宙学家试图用大爆炸理论来回答这一系列问题。

图解：根据大爆炸理论，宇宙是由一个极紧密、极炽热的奇点膨胀到现在的状态。

在大爆炸之前，没有时间和空间。大爆炸标志着宇宙的起源，宇宙从奇点（或接近奇点的东西）——一个无限小、无限热、密度无限大的点——膨胀而来。

图解：大爆炸后的时期图示（ESA）

自从大爆炸以来，根据宇宙基本力和粒子的特征来区分，宇宙经历了几个不同的时期。

普朗克时期

虽然物理学家对宇宙起源的早期阶段有了相当好的理解，但人们对大爆炸后紧接着的一瞬间，即普朗克时代，还没有很好的理解。从最初的膨胀到10^-43秒后这段时间，宇宙学家猜想今天宇宙中的四种基本力（强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力和万有引力）被结合成一个统一的力。

大统一时期

大统一时期发生在普朗克时期之后，发生于10^-43秒到10^-35秒之间。该时期以引力从其他三种力分离为开始，以强相互作用力从电弱相互作用中分离出来为结束。

弱电时期

弱电时期（10^-35秒到10^-10秒）的初期，强相互作用力从电弱相互作用中分离出来，释放出巨大的能量引起极速的膨胀，即所谓的暴涨。随着空间超光速的膨胀，高能相互作用产生了基本粒子，如光子、胶子和夸克。该时期以电磁力与弱相互作用力的分离为结束。

基本粒子时期

在10^-10秒到0.001秒之间，即基本粒子时期，“粒子汤”填满整个宇宙。夸克与反夸克，电子与正电子，以及其他粒子和反粒子通过物质与反物质的碰撞不断地将质量交换成能量。随着宇宙的冷却，由于温度降得太低，无法从光子中重新产生出成对的粒子，而粒子仍在继续湮灭。物质与反物质之间数量（也可能是行为）的轻微不对称，使得物质成为了主宰，并成为了宇宙初期的要素。

核合成时期

核聚变发生在核合成时期（0.001秒到3分钟），期间质子与中子结合成第一个原子核——氢，其中一些进一步聚变为氦和锂。冷却继续进行，很快，温度下降到聚变无法继续，这段时期称为原子核时期（3分钟到38万年）。大爆炸核聚变留给宇宙大约75%的氢原子核，25%的氦原子核，以及微量的锂核和氘核。带正电的原子核和带负电的自由电子的等离子体充满了宇宙，将光子困在其中。

原子时期

当宇宙最终冷却并膨胀到足以让原子核俘获自由电子，形成完全成熟的中性原子时，原子时代（38万年到10亿年）开始了。先前捕获的光子终于能够自由地在空间中移动，宇宙第一次变得明亮。从那时起，这些光子就一直在太空中穿梭，形成了宇宙微波背景。宇宙起源以来的膨胀使最初的高能光子红移为微波波长。宇宙微波背景也为我们标记了我们能回溯观测到的最远时间点——在这之前的时间有时被称为黑暗时代。

图解：描述宇宙膨胀的艺术构想图，其中横坐标表示宇宙演化的时间，而对应的空间尺寸（包括想象中的不可观测部分）都用相应的圆横截面表示。左端表示在暴胀时期发生的急速膨胀（注意不成实际比例），而当宇宙演化到中期时开始加速膨胀。而微波背景辐射的形成、恒星形成、星系形成以及WMAP的出现都在相应的时间上表示出来。 图片来自2006年的WMAP新闻发布会。

图解：威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）拍摄到宇宙在大爆炸发生后宇宙微波背景的影像

在宇宙微波背景下，密度的差异为星系的形成提供了种子。最初的星系形成于宇宙大约10亿年前，预示着如今星系的时代到来。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. skyandtelescope- Andrew Ho

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