宇宙在最热的时候是什么样的？

当我们不雅察今天的宇宙时，我们看到各个偏向、各个地域都布满了恒星和星系。然而，宇宙并不是静止的。遥远的星系被束厄局促在一路，当作群当作团，这些星系群和星系团在不竭膨胀的宇宙中加快远离彼此。跟着空间膨胀，宇宙不仅会变得更稀少，并且会更冷，因为当光子在太空中穿行时，会逐渐标的目的能量更低的波段红移。

但这意味着，若是我们回首曩昔，宇宙不仅更致密，并且更热。若是我们回到最初的时刻，到宇宙年夜爆炸的第一个刹时，那时辰宇宙是绝对最热的。下面来看看那时的环境。

在今天的宇宙中，粒子遵守必然的物理法则。它们中的绝年夜大都都有静质量，与粒子固有的内能相对应。它们可所以物质（费米子），反物质（反费米子），也可以都不是（玻色子）。有些粒子是无静质量的，好比光子和胶子，这就要求它们以光速活动。

当响应的物质/反物质对彼此碰撞时，它们会自觉地湮灭，凡是发生两个无质量的光子。当用足够年夜的能量将任何两个粒子一路完全破坏时，就有可能自觉地缔造出新的物质/反物质粒子对。只要有足够的能量，按照爱因斯坦的质能关系E=mc^2，能量可以转化为物质，反之亦然。

但在早期宇宙中，环境有所分歧。在宇宙年夜爆炸最早期阶段具有极高能量时，尺度模子中的每一个粒子都是无质量的。希格斯粒子的对称性破缺会付与粒子质量，但在早期极高的温度下，希格斯粒子的对称性会完全恢复。那时温度太高了，不只无法形当作原子以及束厄局促原子核，甚至单个质子和中子也不成能形当作。那时的宇宙是一个炽热、密集的等离子体，里面布满了所有可以存在的粒子和反粒子。

那时能量极其之高，以至于最飘忽不心猿意马的粒子和反粒子，中微子和反中微子，也比其他任何时辰更频仍地撞击其他粒子。每一个粒子每微秒就会撞击彼此上万亿次，所有粒子都以光速活动。

除了我们所知道的粒子之外，还有可能存在我们今天不知道的额外粒子（和反粒子）。那时宇宙比我们在地球上看到的任何工具都要热，能量都要高，比最高能宇宙射线高百万倍，比年夜型强子对撞机（LHC）的能量强上万亿倍。理论上，那时的宇宙中发生的其他粒子包罗超对称粒子、年夜同一理论展望的粒子、经由过程年夜的或扭曲的额外维度可接触的粒子、组成我们此刻认为最根基的粒子的更小粒子、重的右旋中微子、各类各样的暗物质候选粒子。

值得注重的是，尽管有这些难以置信的能量和密度，但仍是有极限的。宇宙从来都不是肆意炽热和密集的，我们有不雅察到的证据来证实。现在，我们可以不雅察宇宙微波布景，即宇宙年夜爆炸遗留下来的辐射辉光。固然它在各标的目的遍地都是平均的2.725 K（-270.425 ℃）黑体辐射，不外仍是有细小的波动：几十或几百个微开尔文的波动。因为有了普朗克卫星，我们已经把宇宙微波布景绘制得很是切确，角分辩率低至0.07度。

这些波动的规模和量级告诉我们，在宇宙年夜爆炸最早期、最热的阶段，宇宙所能达到的最高温度有一个上限。在物理学中，所有可能的最高能量都在普朗克标准上，也就是10^19 GeV，1GeV是加快一个电子到10亿伏电势所需要的能量。跨越这些能量，物理心猿意马律不再有意义。

可是考虑到宇宙微波布景的波动图，我们可以知道宇宙从未达到过这些温度。我们宇宙所能达到的最高温度，就像宇宙微波布景的波动所显示的那样，只有10^16 GeV，或者比普朗克标准小1000倍。换句话说，宇宙有一个所能达到的最高温度，并且比普朗克标准要低得多。这些波动不仅告诉我们热年夜爆炸所达到的最高温度，还告诉我们宇宙从什么样的种子当作长到今天所拥有的宇宙布局。

冷点严寒是因为光需要从稍年夜一些的引力势中爬出，它对应着一个比平均密度年夜的区域。响应地，热点来自低于平均密度的地域。跟着时候推移，这些冷点将会当作长为星系、星系群和星系团，并将促进形当作庞大的宇宙网。另一方面，热点将会把它们的物质释放到密度更年夜的区域，在数十亿年的时候里当作为庞大的宇宙浮泛。宇宙布局的种子来自豪爆炸的最早、最热的阶段。

更主要的是，一旦达到了早期宇宙所能达到的最年夜温度，它就会当即起头直线下降。就像当我们用热空气填满气球时它会膨胀，因为分子有良多能量，并匹敌气球壁标的目的外推，当用热粒子，反粒子和辐射填充宇宙时，宇宙布局就会膨胀。

当宇宙膨胀时，它也会冷却。因为辐射的能量与它的波长当作反比，跟着空间布局的拉伸，波长也会拉伸，辐射的能量也会变得越来越低。较低的能量对应较低的温度，是以，跟着时候推移，宇宙不仅密度更小，并且温度也降低了。

在热年夜爆炸刚起头，宇宙达到了它最炽热、最致密的状况，而且布满了物质、反物质和辐射。宇宙几乎是完全平均的，但仍是有1/30000的非平均性，这种不完美告诉我们它能达到多热的水平，同时也供给了宇宙的年夜规模布局从中发展起来的种子。此后，宇宙当即起头膨胀和冷却，变得不那么热，不那么致密，使得制造任何需要年夜量能量的工具变得加倍坚苦。E=mc^2这个心猿意马律意味着没有足够的能量，就不克不及缔造一个给心猿意马质量的粒子。

跟着时候推移，不竭膨胀和冷却的宇宙将会带来庞大的转变。但在一个短暂的刹时，一切都是对称的，并且尽可能的达到高能量。跟着时候推移，这些初始前提缔造了现在我们所知的整个宇宙。

文章出处：百度知道日报（）