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图解时间简史
1.8.9 9 从一到无穷大 宇宙开始的3分钟

9 从一到无穷大
宇宙开始的3分钟

1948年,伽莫夫等人将元素形成的假想同宇宙膨胀理论联系起来,就成为后来的热大爆炸理论的开端。

α β γ理论

20世纪40年代,伽莫夫指导学生阿尔菲研究元素合成的理论。1948年,阿尔菲提交的博士论文在《物理学评论》上发表。伽莫夫说服了物理学家汉斯·贝特,将其名字署在了论文上。这样一来,阿尔菲、贝特、伽莫夫三个人名字的谐音恰好是希腊字母的前三个,即α、β、γ。当这篇关于宇宙大爆炸模型的论文以三人的名义,在1948年4月1日愚人节那天发表后,在很长一段时间里,大爆炸宇宙论被简称为“α β γ理论”。

3分钟造就一个宇宙

宇宙初始时,是一团混沌,在绝高温度和绝高密度之下,连最基本的粒子也无法产生。但随着宇宙的扩张,温度随之降低,当温度降至1010K的时候,就出现了电子、中子和质子。这个时候离大爆炸伊始也不过1秒钟。

之后,宇宙继续扩张,温度继续降低,又过了2秒钟,也就是宇宙产生的3秒钟后,温度差不多降为109K时,氢和氦原子核就形成了。这时因为随着温度的降低,原初的粒子开始发生聚变反应,形成了原子核,这就是最初的元素的形成过程。有了这些最初的元素,就好像有了搭建摩天大楼的砖瓦,它为其他新元素的形成提供了最基本的原材料。氢和氦在不断的聚变反应中,成为碳、氧等等其他元素。

3分钟过后,现在宇宙的基本元素就都形成了,这也就搭建起了宇宙的雏形。也就是说,宇宙的最初3分钟,就造就了它最基本的框架。

3分钟与137亿年

最初的1秒钟过后,宇宙的温度降到约100亿K,这时的宇宙是由质子、中子和电子形成的一锅基本粒子汤。3分钟过后,随着这锅汤继续变冷,核反应开始发生,生成各种元素。这些物质的微粒相互吸引、融合,形成越来越大的团块,并逐渐演化成星系、恒星和行星,在个别天体上还出现了生命现象。然后,能够认识宇宙的人类终于诞生了。