宇宙在最熱的時候是什么樣的？

當我們不雅察今天的宇宙時，我們看到各個偏向、各個地域都布滿了恒星和星系。然而，宇宙并不是靜止的。遙遠的星系被束厄局促在一路，當作群當作團，這些星系群和星系團在不竭膨脹的宇宙中加快遠離彼此。跟著空間膨脹，宇宙不僅會變得更稀少，并且會更冷，因為當光子在太空中穿行時，會逐漸標的目的能量更低的波段紅移。

但這意味著，若是我們回首曩昔，宇宙不僅更致密，并且更熱。若是我們回到最初的時刻，到宇宙年夜爆炸的第一個剎時，那時辰宇宙是絕對最熱的。下面來看看那時的環境。

在今天的宇宙中，粒子遵守必然的物理法則。它們中的絕年夜大都都有靜質量，與粒子固有的內能相對應。它們可所以物質（費米子），反物質（反費米子），也可以都不是（玻色子）。有些粒子是無靜質量的，好比光子和膠子，這就要求它們以光速活動。

當響應的物質/反物質對彼此碰撞時，它們會自覺地湮滅，凡是發生兩個無質量的光子。當用足夠年夜的能量將任何兩個粒子一路完全破壞時，就有可能自覺地締造出新的物質/反物質粒子對。只要有足夠的能量，按照愛因斯坦的質能關系E=mc^2，能量可以轉化為物質，反之亦然。

但在早期宇宙中，環境有所分歧。在宇宙年夜爆炸最早期階段具有極高能量時，尺度模子中的每一個粒子都是無質量的。希格斯粒子的對稱性破缺會付與粒子質量，但在早期極高的溫度下，希格斯粒子的對稱性會完全恢復。那時溫度太高了，不只無法形當作原子以及束厄局促原子核，甚至單個質子和中子也不成能形當作。那時的宇宙是一個熾熱、密集的等離子體，里面布滿了所有可以存在的粒子和反粒子。

那時能量極其之高，以至于最飄忽不心猿意馬的粒子和反粒子，中微子和反中微子，也比其他任何時辰更頻仍地撞擊其他粒子。每一個粒子每微秒就會撞擊彼此上萬億次，所有粒子都以光速活動。

除了我們所知道的粒子之外，還有可能存在我們今天不知道的額外粒子（和反粒子）。那時宇宙比我們在地球上看到的任何工具都要熱，能量都要高，比最高能宇宙射線高百萬倍，比年夜型強子對撞機（LHC）的能量強上萬億倍。理論上，那時的宇宙中發生的其他粒子包羅超對稱粒子、年夜同一理論展望的粒子、經由過程年夜的或扭曲的額外維度可接觸的粒子、組成我們此刻認為最根基的粒子的更小粒子、重的右旋中微子、各類各樣的暗物質候選粒子。

值得注重的是，盡管有這些難以置信的能量和密度，但仍是有極限的。宇宙從來都不是肆意熾熱和密集的，我們有不雅察到的證據來證實。現在，我們可以不雅察宇宙微波布景，即宇宙年夜爆炸遺留下來的輻射輝光。固然它在各標的目的遍地都是平均的2.725 K（-270.425 ℃）黑體輻射，不外仍是有細小的波動：幾十或幾百個微開爾文的波動。因為有了普朗克衛星，我們已經把宇宙微波布景繪制得很是切確，角分辯率低至0.07度。

這些波動的規模和量級告訴我們，在宇宙年夜爆炸最早期、最熱的階段，宇宙所能達到的最高溫度有一個上限。在物理學中，所有可能的最高能量都在普朗克標準上，也就是10^19 GeV，1GeV是加快一個電子到10億伏電勢所需要的能量。跨越這些能量，物理心猿意馬律不再有意義。

可是考慮到宇宙微波布景的波動圖，我們可以知道宇宙從未達到過這些溫度。我們宇宙所能達到的最高溫度，就像宇宙微波布景的波動所顯示的那樣，只有10^16 GeV，或者比普朗克標準小1000倍。換句話說，宇宙有一個所能達到的最高溫度，并且比普朗克標準要低得多。這些波動不僅告訴我們熱年夜爆炸所達到的最高溫度，還告訴我們宇宙從什么樣的種子當作長到今天所擁有的宇宙布局。

冷點嚴寒是因為光需要從稍年夜一些的引力勢中爬出，它對應著一個比平均密度年夜的區域。響應地，熱點來自低于平均密度的地域。跟著時候推移，這些冷點將會當作長為星系、星系群和星系團，并將促進形當作龐大的宇宙網。另一方面，熱點將會把它們的物質釋放到密度更年夜的區域，在數十億年的時候里當作為龐大的宇宙浮泛。宇宙布局的種子來自豪爆炸的最早、最熱的階段。

更主要的是，一旦達到了早期宇宙所能達到的最年夜溫度，它就會當即起頭直線下降。就像當我們用熱空氣填滿氣球時它會膨脹，因為分子有良多能量，并匹敵氣球壁標的目的外推，當用熱粒子，反粒子和輻射填充宇宙時，宇宙布局就會膨脹。

當宇宙膨脹時，它也會冷卻。因為輻射的能量與它的波長當作反比，跟著空間布局的拉伸，波長也會拉伸，輻射的能量也會變得越來越低。較低的能量對應較低的溫度，是以，跟著時候推移，宇宙不僅密度更小，并且溫度也降低了。

在熱年夜爆炸剛起頭，宇宙達到了它最熾熱、最致密的狀況，而且布滿了物質、反物質和輻射。宇宙幾乎是完全平均的，但仍是有1/30000的非平均性，這種不完美告訴我們它能達到多熱的水平，同時也供給了宇宙的年夜規模布局從中發展起來的種子。此后，宇宙當即起頭膨脹和冷卻，變得不那么熱，不那么致密，使得制造任何需要年夜量能量的工具變得加倍堅苦。E=mc^2這個心猿意馬律意味著沒有足夠的能量，就不克不及締造一個給心猿意馬質量的粒子。

跟著時候推移，不竭膨脹和冷卻的宇宙將會帶來龐大的轉變。但在一個短暫的剎時，一切都是對稱的，并且盡可能的達到高能量。跟著時候推移，這些初始前提締造了現在我們所知的整個宇宙。

文章出處：百度知道日報（）