#科學了不起#
人類努力探索時空的秘密,或許「一切探索的終點,將回到我們出發的地方。」
最初之開始
我們並不清楚,發生宇宙大爆炸之後最初的短暫時刻,宇宙究竟是什麼模樣。科學界把這個最初時刻稱為「普朗克時期」,特指從發生大爆炸到普朗克時間(~10^-43秒)這個瞬間,當時的宇宙只是一個「奇點」,直徑只有普朗克長度(~10^-35米)。人類現在物理學的認知無法描述「普朗克時期」,所以用「奇點」來形容大爆炸之前那個奇妙的世界。奇點裡面或許只存在一種「超級力」,在爆炸的瞬間,這種「超級力」分化成了我們熟知的四種基本力——引力、電磁力、強核力和弱核力。
宇宙體積暴脹
大爆炸發生後約10^-36秒發生的故事在科學界有很大的爭議,宇宙的體積以一種無法想像的速度急速擴張,這個事件稱為「暴脹」。小小的「奇點」釋放出巨大的能量,宇宙在極短的時間裡膨脹了約10^50倍。
物質以微弱的優勢戰勝反物質
我們生活在「物質」世界裡,卻不明白「反物質」都去哪裡了。「反物質」是「物質」的鏡中夥伴,兩者各種性質都一模一樣(包括質量、自旋等),只有電荷是相反的,兩者相遇就會相互抵消(湮滅)。科學家在實驗室裡人工製造反物質,發現每產生10億個反物質粒子,就會產生10億零1個物質粒子,物質和反物質的對稱性就這樣被「打破」了,才有了今天的物質世界。
第一縷光
宇宙在不到1秒的瞬間完成了不可思議的蛻變,卻花了幾十萬年才產生第一縷光。在這幾十萬年裡,物質和能量相互糾纏,宇宙像一大鍋「濃湯」。如果我們可以回到那時的宇宙,會發現我們什麼都看不見,因為光子在飛進眼睛之前就被濃密的電子彈飛了。宇宙在38萬歲時,它的溫度冷卻下來,物質「濃湯」凝結成原子,光子才可以自由傳播,宇宙變得明亮起來。這些最早的光子至今仍在宇宙空間遊蕩,形成了著名的微波背景輻射(CMB),為我們留下了138億年前的豐富信息。
恆星造物
宇宙冷卻下來後的數億年間,原子非常緩慢地聚集在一起,變成了原子團。在引力的幫助下,幾十萬甚至幾百萬個原子聚集成宇宙塵埃。濃密的氣體和塵埃組成雲團,在自身引力的作用下坍縮,引力勢能轉化成熱能,誕生了溫度極高的恆星。恆星把氫和氦聚變成較重的元素,開啟了宇宙造物的新紀元。
地球之誕生
約46億年前,宇宙中發生了一件毫不起眼的事情。在一個普通星系(銀河系)的普通位置(獵戶座旋臂),一個普通的圓盤形氣體星雲(太陽星雲)發生坍縮,成為一顆普通的恆星(太陽)。殘餘的材料變成了幾顆普通的行星,其中一顆後來變成了我們的地球家園。地球的位置得天獨厚,如果地球離太陽近一點,海水就會蒸發,如果離太陽遠一點,海水就會結冰。地球與太陽「恰到好處」的配合孕育了生命的繁榮。
參考資料:Top Ten Origins: The Universe’s Greatest Hits, by By Paul Sutter.