654.38+038亿年的宇宙历史是怎样的?
时空诞生于某种超空间——一些宇宙学家称之为量子真空(伪真空),充满了符合海森堡测不准原理的量子能量扰动。
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大爆炸后10-43秒(普朗克时间):约1032度,宇宙从量子涨落的背景中浮现出来,这个阶段称为普朗克时间。
在此之前,宇宙密度可能超过每立方厘米1094克,比质子密度高1078倍。物理学中所有的力都是一种。
(超对称)在这个阶段,宇宙已经冷却到引力可以分离并开始独立存在的程度,存在传递引力相互作用的引力子。
宇宙中的其他力(强相互作用、弱相互作用和电磁相互作用)仍然是一体的。
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大爆炸后10-35秒:约1027度。在暴胀时期(第一次推动),重力已经分离,形成了夸克、玻色子和轻子。
在这个阶段,宇宙已经冷却到可以分离强相互作用的程度,而弱相互作用和电磁相互作用仍然统一在所谓的电弱相互作用中。
宇宙也经历过一次暴涨,仅持续了10-33秒。这一刻,宇宙经历了100次倍增(2100)。
得到的尺度是之前尺度的1030倍(是宇宙本身,也就是空间和时间本身,不违反光速的阻隔)。
在暴胀之前,宇宙还在光子的互联范围内,可以抹平所有的粗糙点。当通货膨胀停止时,今天检测到的已经稳定在各自的小区域内,这就是所谓的通货膨胀理论。
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宇宙大爆炸后10-12秒:约1015度。在粒子阶段,质子和中子及其反粒子形成,玻色子、中微子、电子、夸克和胶子稳定下来。
宇宙变得足够冷,弱电相互作用分解为电磁相互作用和弱相互作用。
轻子族(电子、中微子和相应的反粒子)需要等待宇宙继续冷却10-4秒,才能与其他粒子脱离平衡相。
一旦中微子与物质解耦,它们将在太空中自由旅行,原则上,这些初级中微子可以被探测到。
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大爆炸后0.01秒:约1000亿度,主要是光子、电子和中微子,质子中子仅占1亿的一部分,处于热平衡,系统迅速膨胀,温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒:约300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。
宇宙大爆炸后1秒:约1000亿度,中微子向外逃逸,正负电子出现湮灭反应,核力不足以束缚中子和质子。
大爆炸后10秒:约30亿度。在原子核时期,形成了氢、氦等稳定的原子核(化学元素)。
当宇宙冷却到109开尔文以下时(约100秒后),粒子跃迁不可能发生。
核合成的计算表明,重子密度只占一个拓扑平坦宇宙所需物质的2%~5%,这强烈暗示了其他形式的物质能量(非重子暗物质和暗能量)充斥着宇宙。
大爆炸后35分钟:约3亿度,初级核合成过程停止,中性原子无法形成。
大爆炸后为1011秒(104),温度约为105开尔文,为物质期。
在宇宙的早期历史中,光主宰了所有形式的能量。
随着宇宙的膨胀,电磁辐射的波长拉长,相应的光子能量也减少。
辐射能量密度与尺度(R)和体积(4πR3/3)的乘积成反比减小,即一个1/R4减小,而物质的能量密度只是与体积1/R3成反比减小。
一万年后,物质密度赶上了辐射密度,并超过了辐射密度。从此,宇宙及其动力学开始被物质所主宰。
宇宙大爆炸后30万年:大约3000度,中性原子通过化学结合形成,宇宙的主要成分是气态物质,在自引力的作用下逐渐凝聚成密度很高的气体云,直至恒星和恒星系统。
量子真空在暴涨期达到顶峰,随后以暗能量的形式渗透到整个宇宙,并且随着物质和辐射密度的迅速降低,暗能量越来越明显。
暗能量可能占据宇宙总能量密度的2/3,从而推动宇宙加速膨胀。