时空手记

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宇宙大爆炸时间轴

| 一条评论

  • 137亿年前

宇宙大爆炸起始于奇点。奇点是一个密度无限大、时空曲率无限高、热量无限高、体积无限小的“点”。一切已知的物理定律均在奇点失效。

  • 大爆炸开始至 10^-43 秒

普朗克时期是一个温度非常高的时期 ,它的温度高到足以让四种基本力(引力、电磁力、弱核力和强核力)都统合成一种基本力——超力。

  • 大爆炸后 10^-43 秒至  10^-36 秒

随着宇宙的冷却,引力开始与其它几种力(电磁力、弱核力、强核力)分离。在这个大一统时期,物质和能量可以自由地相互转换。

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  • 大爆炸后  10^-36 秒至  10^-32 秒

宇宙在此短短的时间里,从大约只有一个质子十亿分之一(直径10^-26m)的大小,迅速膨胀到一颗葡萄柚那么大,体积增加了差不多10^78倍。此时期称为暴胀时期。

  • 大爆炸后   10^-32秒至  10^-12 秒

宇宙变成一锅粒子汤,大量夸克-反夸克粒子从能量中出现,又重新湮灭为能量,胶子、引力子、希格斯玻色子等粒子也在这时出现。此时期称为夸克时期(或电弱时期)。

  • 大爆炸后   10^-12秒至  10^-6 秒

夸克时期即将结束时,宇宙直径达到10^12m,温度已经降低到可以让强核力与电弱力(电磁力和弱核力)分离,这以后,宇宙中的作用力和物理定律,就和今天的一样了。

  • 大爆炸后  10^-6 秒至1秒

宇宙的温度继续下降,夸克和反夸克各自结合,形成强子——强子包括重子(质子和中子)、反重子和介子——不过它们很快会衰变或湮灭。残存的质子和中子可以通过吸收或放出电子和中微子来相互转化。此时期称为强子时期。

  • 大爆炸后1秒至10秒钟

在强子时期的末期,多数的强子和反强子互相湮灭,留下的轻子(电子、中微子)和反轻子成为宇宙中的主角。此时为轻子时期。

  • 大爆炸后10秒钟至380,000年

轻子时期的结尾,多数的轻子和反轻子互相湮灭,宇宙的能量由光子控制的。这些光子频繁的和带电的质子、电子和可能存在的少量核子进行相互作用,并且持续进行到300,000年。由于光子在不停地与自由电子发生碰撞,被电子散射的光子几乎无法直线传播。此时为光子时期。

  • 大爆炸后3分钟至20分钟

光子时期,宇宙的温度下降至原子核可以形成的温度,核合成反应开始。质子和中子碰撞开始形成氦核(2个质子和2个中子)和极少量的其他原子核,如氘(1个质子和1个中子)和锂(3个质子和4个中子)。这一时期氢核的质量大约是氦核的三倍,其它的原子核只有微量。宇宙中现有的氦原子,98%都是在此时形成的。

  • 大爆炸后377,000年

大爆炸30万年后,温度下降到2700摄氏度,质子和原子核开始捕获电子,形成最初的原子。电子被束缚在原子核中,无法再散射光子。物质和辐射从此“解耦”。光子开始以辐射形式在宇宙中传播,宇宙从此变得透明。这些最初的光子就是我们今天探测到的宇宙微波背景辐射(CMBR)。

  • 大爆炸后2亿年

第一代恒星点亮宇宙,它们几乎完全由氢和氦组成。恒星们发出的强烈辐射使其周围的宇宙发生“氢再电离”,从这个时间点开始,宇宙中的中性气体再次转化为我们今天看到的电离状态。

  • 大爆炸后10亿年

宇宙中第一个星系形成。

 

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1 评论

  1. 我们的灵魂也是被炸出来的吗?

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