138 亿年,是当前人类测得的宇宙年龄。
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在这漫长时光里,星系形成、恒星燃烧、生命诞生,上演了无数复杂事件。但科学家们发现,宇宙诞生最初的 1 秒内,发生的物理过程之密集、变革之剧烈,远超此后 138 亿年的所有事件总和 —— 这 1 秒,奠定了整个宇宙的基本框架。
最初的 1 秒,要从 “普朗克时间”(约 10⁻⁴³ 秒)说起。此时的宇宙温度高达 10³² 摄氏度,密度远超原子核,现有的物理理论(如广义相对论、量子力学)尚无法完全描述它。
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但就在这转瞬即逝的瞬间,宇宙开启了 “暴胀”:在约 10⁻³⁵秒到 10⁻³³ 秒内,宇宙以指数级速度膨胀,体积在极短时间内扩大了 10²⁶倍,原本微小的量子涨落被放大,成为后来星系、星系团形成的 “种子”。这短短不到 10⁻³³ 秒的暴胀,解决了宇宙均匀性、平坦性等关键难题,是宇宙从 “混沌” 走向 “有序” 的第一步。
暴胀结束后,宇宙温度仍高达 10²⁷摄氏度,进入 “夸克 - 胶子等离子体” 阶段(约 10⁻³³ 秒到 10⁻⁶秒)。此时,构成物质的基本粒子 —— 夸克和胶子还无法结合成质子、中子,只能在高温中自由运动,如同一片 “粒子汤”。随着宇宙继续膨胀冷却,到约 10⁻⁶秒时,温度降至 10¹³ 摄氏度,夸克和胶子开始通过强核力结合,形成了质子和中子,这是构成原子核的 “基本砖块” 首次出现,也是物质世界的 “奠基时刻”。
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接下来的 0.01 秒到 1 秒,宇宙温度从 10¹¹ 摄氏度降至 10⁹摄氏度,进入 “核合成时代”。此时,质子和中子在弱核力作用下相互转化,最终形成约 75% 的氢核、25% 的氦核(少量氘、锂核)的比例 —— 这一比例与现代天文观测完全吻合,成为宇宙大爆炸理论的关键证据。更重要的是,这一阶段确定了宇宙的 “元素底色”:此后 138 亿年里,恒星核聚变虽能合成碳、氧、铁等元素,但宇宙中最主要的氢和氦,几乎都诞生于这不到 1 秒的核合成阶段。
在 1 秒即将结束时,宇宙温度降至约 10⁹摄氏度以下,电子和正电子开始大规模湮灭 —— 每一对电子和正电子相遇,都会转化为光子,同时也会有少量光子转化为电子和正电子。
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由于早期宇宙存在微小的 “正物质不对称”,最终正电子几乎完全湮灭,只剩下少量电子(约每 10 亿对正负电子留下 1 个电子)。这些幸存的电子,为后来原子的形成埋下伏笔,也让宇宙从 “粒子主导” 逐渐转向 “光子主导”(即 “辐射主导时代”)。
这最初的 1 秒,宇宙完成了从暴胀到粒子形成、从元素奠基到电荷平衡的关键跨越。此后 138 亿年的宇宙演化,无论是恒星发光、行星形成,还是生命出现,都只是在这 1 秒搭建的 “舞台” 上展开的 “剧情”。这短暂却波澜壮阔的 1 秒,不仅是宇宙的起点,更是理解整个宇宙本质的钥匙。
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