第三十七章.宇宙起源

    在宇宙形成初期，没有时间和空间。只有一个单一的热的、凝聚的点——一个奇点——包含了宇宙中所有的物质。此外，四种基本力(万有引力、电磁力、强力和弱力)被统一为一种力。这个统一的周期，称为普朗克期，持续10-43秒。然后宇宙以比光速还快的速度膨胀，从亚原子到高尔夫球的大小几乎是一瞬间的事情。科学家称这为宇宙膨胀时期。

    宇宙在超热的亚原子粒子的洪流中向外膨胀。大爆炸三秒后，空间冷却到足以让这些粒子形成元素。大约3亿年后，恒星和星系也形成了。(有关这些开始步骤的更详细信息，请阅读《生活大爆炸》。

    大爆炸理论为宇宙的起源提供了最好的模型，但它不是唯一的理论。例如，稳态理论模拟了一个密度一致的宇宙，由于不断产生新物质，这个密度似乎在膨胀。然而，1965年宇宙微波背景的发现则进一步削弱了后者的正确性，因为本质上宇宙微波背景辐射是早期宇宙膨胀的辐射特征。

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    图解：以角尺度展现的宇宙微波背景辐射温度各向异性的能谱（多极矩）。显示的数据来自WMAP（2006）、Acbar（2004）Boomerang（2005）、CBI（2004），和VSA（2004）仪器。另显示理论模型（实线）。

    火成模型表明，宇宙的形成是由于两个独立的宇宙在第四维度的碰撞。大反弹理论表明，我们的宇宙陷入了一个由大爆炸和大爆炸组成的永恒循环。

    你可以把这些理论和模型看作是对宇宙未知秘密的猜测。我们可以确定我们在宇宙中的确切位置和地位，所以它们当中的部分理论可提供足够充分的观测方向来观察宇宙。

    宇宙微波背景(CMB，CMBR)，在大爆炸宇宙学中，是宇宙早期残余的电磁辐射，也称为“残留辐射”。背景辐射是微弱的宇宙背景辐射，充满了宇宙空间。因为它是宇宙中最古老的电磁辐射，可以追溯到宇宙重组时代，所以它是早期宇宙的重要数据来源。使用传统的光学望远镜，恒星和星系之间的空间(背景)是完全黑暗的。

    然而，一个足够灵敏的射电望远镜会显示出一种微弱的背景噪声，或几乎各向同性的辉光，它与任何恒星、星系或其他物体都没有关系。这种辉光在无线电频谱的微波区域最强。1964年，美国射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙微波背景辐射，这一意外发现是20世纪40年代开始的工作的顶峰，并为这两位发现者赢得了1978年的诺贝尔物理学奖。宇宙是广袤空间和其中存在的各种天体以及弥漫物质的总称。宇宙起源是一个极其复杂的问题。宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展中。千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如何形成的。直到今天，许多科学家认为，宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起，并浓缩成很小的体积，温度极高，密度极大，瞬间产生巨大压力，之后发生了大爆炸，这次大爆炸的反应原理被物理学家们称为量子物理。大爆炸使物质四散出去，宇宙空间不断膨胀，温度也相应下降，后来相继出现在宇宙中的所有星系、恒星、行星乃至生命。