宇宙大爆炸
宇宙大爆炸:时间的起点

宇宙大爆炸:时间的起点宇宙大爆炸是指宇宙诞生的事件,也被称为“宇宙起源”。
这一理论认为,宇宙起源于一个极其高温、高密度的状态,随后经历了一次巨大的爆炸,从而开始了宇宙的演化过程。
宇宙大爆炸理论是现代宇宙学的基石,对于我们理解宇宙的起源和演化具有重要意义。
一、宇宙大爆炸理论的提出宇宙大爆炸理论最早由比利时天文学家乔治·勒梅特尔在1927年提出。
他通过观测到宇宙中的星系在远离我们的速度越来越快,得出了一个结论:宇宙正在膨胀。
这一发现引起了科学界的广泛关注,也为宇宙大爆炸理论的提出奠定了基础。
二、宇宙大爆炸的证据宇宙大爆炸理论得到了大量的观测和实验证据的支持。
其中最重要的证据之一是宇宙微波背景辐射的发现。
1965年,美国天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在进行天空观测时,意外地发现了一种均匀的微弱辐射,这就是宇宙微波背景辐射。
这种辐射是宇宙大爆炸后残留下来的热辐射,它的存在为宇宙大爆炸理论提供了有力的证据。
此外,宇宙的膨胀速度和星系的分布也支持了宇宙大爆炸理论。
通过观测到星系的红移现象,科学家发现宇宙中的星系正在远离我们,而且远离的速度越远,离我们越近的星系的速度越快。
这一观测结果表明,宇宙正在膨胀,与宇宙大爆炸理论相符。
三、宇宙大爆炸的起点宇宙大爆炸理论认为,宇宙的起点是一个极其高温、高密度的状态,被称为“奇点”。
在奇点之前,时间和空间不存在,也就是说,宇宙的起点也是时间的起点。
奇点之后,宇宙开始膨胀,时间和空间也随之诞生。
关于奇点之前的情况,科学家们目前还没有确凿的证据和理论。
一些物理学家认为,在奇点之前可能存在着一个“前宇宙”,它是一个超越我们理解的物质和能量的领域。
但是,由于我们无法观测到奇点之前的情况,所以对于宇宙起源的具体细节,我们还需要进一步的研究和探索。
四、宇宙大爆炸的意义宇宙大爆炸理论对于我们理解宇宙的起源和演化具有重要意义。
首先,它解释了宇宙的膨胀现象,为我们提供了一个宇宙起源的合理解释。
宇宙大爆炸理论概览

宇宙大爆炸理论概览宇宙大爆炸理论是现代天体物理学中最重要的理论之一,它试图解释宇宙的起源和演化过程。
该理论认为,宇宙起源于一个极其高温高密度的初始状态,随后经历了一系列的膨胀和冷却过程,最终形成了我们今天所看到的宇宙。
宇宙大爆炸理论的提出宇宙大爆炸理论最早由比利时天文学家乔治·勒梅特尔在1927年提出。
他通过观测到星系的红移现象,发现宇宙正在膨胀,并由此推断出一个“原始原子”的概念。
然而,当时的科学界对于这个理论并没有给予太多关注。
直到1964年,美国天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊在进行微波背景辐射实验时发现了一种与之前观测到的星系红移现象相符合的微波辐射。
这一发现被认为是对宇宙大爆炸理论的强有力支持,也使得该理论开始受到广泛关注。
宇宙大爆炸的过程根据宇宙大爆炸理论,宇宙的起源可以追溯到约138亿年前的一个极端高温高密度状态,被称为“奇点”。
在奇点之后,宇宙经历了以下几个重要的阶段:膨胀:在奇点之后,宇宙经历了一次快速膨胀的阶段,被称为“暴涨”。
在这个阶段,宇宙的体积迅速增大,同时温度和密度也在下降。
核合成:当宇宙膨胀到一定程度时,温度和密度下降到足够低的水平,原子核开始形成。
这个过程被称为“核合成”,在这个阶段,氢和氦等轻元素的核开始形成。
辐射主导时期:在核合成之后,宇宙进入了一个以辐射为主导的时期。
在这个时期,宇宙中充满了高能粒子和辐射。
物质主导时期:随着时间的推移,宇宙继续膨胀并冷却,辐射的能量密度逐渐下降,物质的能量密度开始占据主导地位。
在这个时期,宇宙中开始形成了星系和其他天体结构。
加速膨胀:近年来的观测结果表明,宇宙的膨胀速度正在加快。
这一发现被归因于一种被称为“暗能量”的神秘力量,它对宇宙的膨胀起到了推动作用。
宇宙大爆炸理论的意义宇宙大爆炸理论不仅解释了宇宙的起源和演化过程,还提供了许多重要的科学洞察。
以下是该理论的几个重要意义:宇宙演化:宇宙大爆炸理论为我们提供了一个框架,帮助我们理解宇宙从起源到现在的演化过程。
宇宙大爆炸:创世之始的奇迹(宇宙大爆炸和上帝创世说)

1. 宇宙大爆炸是一场创世之始的奇迹。
这个理论认为,宇宙起源于一个巨大的爆炸,将一切物质和能量释放出来,创造了我们所知道的宇宙。
2. 这个理论最早由比利时天文学家乔治·勒梅特尔在1927年提出,并随后得到了其他科学家的支持和发展。
宇宙大爆炸理论已经成为现代宇宙学的基础,为我们解释了宇宙的起源、演化和结构。
3. 根据宇宙大爆炸理论,宇宙起源于一个极度高温高密度的状态,被称为“奇点”。
在这个奇点中,时间和空间都不存在,一切物质和能量都集中在一个点上。
4. 然后,在约138亿年前,这个奇点经历了一次巨大的爆炸,宇宙开始膨胀扩展。
这个爆炸释放了巨大的能量,将物质和能量散布到宇宙的每一个角落。
5. 随着时间的推移,宇宙不断地膨胀,物质和能量逐渐冷却和凝聚。
原子核形成,并开始结合成氢和氦等元素。
6. 在宇宙的膨胀过程中,物质逐渐聚集形成了星系、恒星和行星。
这些天体的形成使得宇宙变得丰富多样,出现了生命的可能性。
7. 宇宙大爆炸理论还能解释宇宙的背景辐射,这是一种被称为宇宙微波背景辐射的微弱辐射,来自于宇宙起源时的高温状态。
这个发现进一步证实了宇宙大爆炸理论的正确性。
8. 尽管宇宙大爆炸理论被广泛接受,但仍然存在一些未解之谜。
例如,对于宇宙爆炸前的奇点状态我们还知之甚少,以及宇宙膨胀的速度和未来的命运等问题。
9. 为了回答这些问题,科学家们进行了大量的观测和研究。
通过观测宇宙微波背景辐射、探测暗物质和暗能量等手段,我们不断深入了解宇宙的起源和演化。
10. 宇宙大爆炸理论让我们认识到宇宙的无限广阔和复杂性。
它是对宇宙起源的一种合理解释,同时也催生了更多的科学探索和思考。
11. 在追寻宇宙的奥秘的道路上,我们还有很多未知的领域等待我们去发现和探索。
通过不断地努力,我们或许能够揭开更多关于宇宙大爆炸的谜团。
12. 宇宙大爆炸是一个震撼人心的概念,它展示了宇宙的无限可能性和奇迹般的创世之始。
我们作为人类,应该继续努力探索宇宙的奥秘,为这个壮丽的宇宙留下属于我们自己的足迹。
宇宙大爆炸的真相与后果

1. 宇宙大爆炸是宇宙演化的关键事件之一,被广泛认为是宇宙起源的起点。
这一理论由比利时天文学家乔治·勒梅特尔和伯特兰德·勒梅特尔在1927年提出,并在之后的几十年里得到了越来越多的证据支持。
2. 根据宇宙大爆炸理论,大约137亿年前,整个宇宙处于一个极度高温、高密度的状态,称为“原初奇点”。
突然间,这个原初奇点经历了一次巨大的爆炸,释放出惊人的能量和物质。
这一爆炸导致了宇宙的扩张和演化。
3. 宇宙大爆炸的真相在于,它不仅仅是宇宙开始的一瞬间,更是整个宇宙演化的起点。
在大爆炸之后,宇宙开始快速膨胀,物质和能量以极高的速度向外扩散,形成了宇宙中的星系、恒星和行星等天体。
4. 大爆炸释放出的能量和物质不断冷却和结合,最终形成了各种元素,包括氢、氦和一些轻元素。
这些元素是构成宇宙中物质的基本成分,也是生命存在的基础。
5. 宇宙大爆炸对于我们来说有着深远的影响。
首先,它解释了宇宙的起源和演化过程,使我们对宇宙的认识更加完整和深刻。
其次,大爆炸释放的能量和物质为宇宙中的星系和恒星形成提供了条件。
没有宇宙大爆炸,就没有我们所见到的丰富多样的宇宙景象。
6. 然而,宇宙大爆炸也带来了一些问题和后果。
首先,由于爆炸释放的能量非常巨大,宇宙的扩张速度非常快,导致宇宙中的物体相互之间的距离不断增大。
这意味着我们与其他星系的联系变得越来越困难,宇宙中的信息传递变得极为困难。
7. 其次,宇宙大爆炸还引发了一系列的宇宙射线和宇宙微波背景辐射。
这些辐射对宇宙中的物体产生了一定的影响,包括对生命的形成和演化过程产生了一定的约束和影响。
8. 宇宙大爆炸还引发了宇宙学原则中的一些问题,例如“同质性问题”和“平坦性问题”。
同质性问题指的是宇宙中的物体分布是否均匀;平坦性问题则是指宇宙的几何形状是否是平直的。
这些问题至今仍然存在,并且还没有得到完全的解答。
9. 总之,宇宙大爆炸是宇宙起源和演化的关键事件,它解释了宇宙的起源和演化过程,为我们提供了更深入的宇宙认识。
宇宙大爆炸名词解释

宇宙大爆炸名词解释宇宙大爆炸,又称为大爆炸宇宙论,是关于宇宙起源和演化的理论。
这一理论的主要观点是宇宙起源于一个极度高温和高密度的状态,被称为“奇点”。
首先,让我们追溯到宇宙的最初时刻。
宇宙大爆炸理论认为宇宙起源于一个极度高温和高密度的状态,被称为“奇点”。
在这个理论中,“奇点”被认为是空间和时间的起点,它的密度无穷大,体积无穷小,并且包含着所有的物质和能量。
在大爆炸之前,我们无法使用现有的物理学理论来描述奇点的性质,因为它超出了我们的理解和想象范围。
接下来是宇宙大爆炸的过程。
当奇点爆炸时,它释放出巨大的能量和物质,宇宙开始急剧膨胀,并且宇宙中的所有物质和能量开始向各个方向扩张。
宇宙大爆炸理论认为宇宙的膨胀速度非常快,远超过光速。
同时,宇宙中的物质和能量也开始冷却和凝结,形成了各种不同的元素和天体。
那么,为什么我们需要宇宙大爆炸理论呢?首先,宇宙大爆炸理论提供了一种解释宇宙起源和演化的框架。
它帮助我们理解宇宙的起源、演化和最终命运。
其次,宇宙大爆炸理论也与许多观测结果相符合。
例如,宇宙中的元素比例、宇宙微波背景辐射等观测结果与宇宙大爆炸理论的预测相一致。
最后,宇宙大爆炸理论还帮助我们探索物理学的一些基本问题,如物质的本质、空间的性质和时间的起源等。
但是,宇宙大爆炸理论仍然有一些未解之谜和需要进一步研究的问题。
例如,我们不知道宇宙为什么会开始膨胀,也不知道宇宙中的暗物质和暗能量的本质。
此外,我们还需要更深入地研究宇宙的演化历史和最终命运。
总之,宇宙大爆炸理论是一种解释宇宙起源和演化的理论。
它为我们提供了一个框架来理解宇宙的起源、演化和最终命运,并且与许多观测结果相符合。
虽然仍有一些未解之谜和需要进一步研究的问题,但宇宙大爆炸理论为我们探索宇宙的奥秘提供了一个重要的工具。
宇宙大爆炸

宇宙的结构
我们尚不清楚宇宙结构的 形成机制,以及为什么宇 宙看起来如此有序。
宇宙大爆炸与其他宇宙学理论的关系
宇宙充气理论
宇宙大爆炸理论与宇宙充气理 论相辅相成,解释了宇宙演化 的不同阶段。
弦理论
弦理论为宇宙大爆炸理论提供 了更深层次的物理学解释。
多元宇宙理论
多元宇宙理论揭示了宇宙大爆 炸可能只是众多宇宙中的一个 。
结论和展望
1 宇宙大爆炸是独一无二的
宇宙大爆炸是宇宙起源的关键事件,对我们理解宇宙的起源和演化 提供了重要突破。
2 仍有待发现的宇宙奥秘
尽管宇宙大爆炸理论得到广泛接受,但还有很多未解之谜等待我们 进一步研究和探索。
理论与发现
宇宙膨胀
爱因斯坦的广义相对论支持 了宇宙膨胀的理论,证明了 宇宙曾经是一个非常热、非 常密集的初始状态。
宇宙微波背景辐射
宇宙微波背景辐射的发现是 宇宙大爆炸理论中的重要证 据,它是宇宙大爆炸后剩余 的热辐射。
宇宙元素丰度
宇宙大爆炸的理论成功解释 了宇宙中丰富的氢、氦元素 丰度以及轻元素的起源。
宇宙形成和演化的影响
1
宇宙形成
宇宙大爆炸奠定了宇宙形成的基础,
宇宙演化
2
创造了我们所知的宇宙。
宇宙大爆炸后,宇宙开始膨胀并逐渐
演化,从而形成恒星、星系等结构。
3
星系聚集
宇宙大爆炸后,由于引力作用,星系 开始相互聚集形成更大的结构。
证据与观测
1 宇宙微波背景辐射
2 宇宙膨胀观测
宇宙微波背景辐射的发现是 宇宙大爆炸理论的重要证据 。
宇宙大爆炸
宇宙大爆炸是指宇宙起源于一次巨大的爆炸事件。这个理论目前是关于宇 宙起源最接受的理论之一,下面将会对宇宙大爆炸进行详细介绍。
宇宙大爆炸

宇宙大爆炸
宇宙大爆炸,简称大爆炸(英文:BigBang)是描述宇宙诞生初始条件及其后续演化的宇宙学模型,这一模型得到了当今科学研究和观测最广泛且最精确的支持。
基本内容:
在宇宙大爆炸后质子与中子开始形成原子核大爆炸后13.8秒大爆炸开始时约137亿年前,极小体积,极高密度,极高温度。
大爆炸前10~43秒宇宙从量子背景出现。
大爆炸前10~35秒同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸前10~5秒10万亿度,质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后100亿度,中微子向外逃逸,正负电子湮没反应出现,核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后30亿度,氘、氦类稳定原子核(化学元素)形成。
大爆炸后35分钟后3亿度,核过程停止,尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后3000度,化学结合作用使中性原子形成,宇宙主要成分为气态物质,并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块,直至恒星和恒星系统。
什么是宇宙大爆炸理论,它是如何影响我们的?

什么是宇宙大爆炸理论,它是如何影响我们的?宇宙大爆炸理论是现代天文学的核心理论之一,它揭示了宇宙的起源和演化历程,对我们的认知和科学研究产生了深远影响。
本文将对宇宙大爆炸理论进行科普介绍,并阐述其对我们的影响。
一、宇宙大爆炸理论简介宇宙大爆炸理论是指宇宙从一个无限小、无限密的初始点猛然膨胀而成的学说。
该理论一开始存在争议,但后来通过大量的实验观测和多学科的研究,逐渐得到了广泛的认可。
二、宇宙大爆炸理论的研究成果1.宇宙的起源宇宙大爆炸理论揭示了宇宙的起源,认为宇宙由一个起源点开始膨胀,因此我们可以大致了解宇宙的诞生。
后续的宇宙学研究和观测进一步证实了这一观点,并对宇宙的演化历程做出了详细解释。
2.暗物质宇宙大爆炸理论的研究帮助我们了解暗物质这个神秘的物质。
据信,暗物质占据宇宙中绝大部分的物质,但至今仍未被发现,这是目前天文学领域研究的重要课题。
3.宇宙微波背景辐射宇宙大爆炸理论的研究还发现了宇宙微波背景辐射。
科学家们认为,这是由于宇宙大爆炸的余热在宇宙膨胀过程中逐渐降温导致的。
这项研究为宇宙背景辐射的观测和研究提供了重要的指导和基础。
三、宇宙大爆炸理论的影响1.对哲学思考的启示宇宙大爆炸理论是对我们对宇宙及其起源的认知提出了挑战,并启示了我们不断探索宇宙的奥秘。
这种尝试当中涉及到一些哲学思考,让我们更深刻地认识到我们在宇宙中的渺小和无知。
同时,宇宙大爆炸理论的发现也引发了文学、影视、艺术等领域的创作和启示。
2.推动技术创新宇宙大爆炸理论的研究,推动了一系列先进技术的发展和创新。
例如,计算机模拟、粒子探测、射电天文学和红外天文学等技术的广泛应用。
这些技术的发展,不仅帮助我们更好地研究宇宙大爆炸理论,也推动了社会生产力的发展。
3.加深跨学科交叉研究宇宙大爆炸理论作为一个综合性学科领域,涉及物理、数学、天文学、化学、地质学等诸多学科。
它的研究促进了跨学科交叉的科研合作,提高了人类认识世界的综合能力,也使不同学科之间的联系和相互关联更加紧密。
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(Carl Wilhelm Wirtz)证实了绝大多数类似的星云都在退离地球。
不过斯里弗尔并没有因此联想到这个观测结果对宇宙学的意义,这也是由于在当时,人们就这些“星云”是否是我们的银河系之外的“岛宇宙”这一问题存在着高度争议。
在理论研究方面,1917年爱因斯坦将广义相对论理论应用到整个宇宙,发表了标志着物理宇宙学建立的论文《根据广义相对论对宇宙学所做的考察》。
然而从广义相对论出发建立的宇宙模型不是静态的,这和当时相信静态宇宙的主流观点并不符合,爱因斯坦为此在场方程中加入了一个宇宙学常数来进行修正。
1922年,苏联宇宙学家、数学家亚历山大·弗里德曼假设了宇宙在大尺度上的均匀和各向同性,利用引力场方程推导出描述空间上均一且各向同性的弗里德曼方程,并且在这一组方程中宇宙学常数是可以消掉的。
通过选取合适的状态方程,从弗里德曼方程得到的宇宙模型是在膨胀的。
1924年,埃德温·哈勃对最近的“旋涡星云”距地球的距离进行了测量,其结果证实了它们在银河系之外,本质是其他的星系。
1927年,比利时物理学家、天主教牧师乔治·勒梅特在不了解弗里德曼工作的情况下独立提出了星云后退现象的原因是宇宙的膨胀。
1931年勒梅特进一步指出,宇宙正在进行的膨胀意味着它在时间反演上会发生坍缩,这种情形会一直发生下去直到它不能再坍缩为止,此时宇宙中的所有质量都会集中到一个几何尺寸很小的“原生原子”上,时间和空间的结构就是从这个“原生原子”产生的。
1924年起,哈勃为勒梅特的理论提供了实验条件:他在威尔逊山天文台利用口径250厘米的胡克望远镜费心建造了一系列天文距离指示仪,这是宇宙距离尺度的前身。
这些仪器使他能够通过观测星系的红移量来推测星系到地球的距离。
他在1929年发现,星系远离地球的速度同它们与地球之间的距离刚好成正比,这就是所谓哈勃定律。
而勒梅特在理论推测,根据宇宙学原理当观测足够大的空间时,没有特殊方向和特殊点,因此哈勃定律说明宇宙在膨胀。
二十世纪三十年代,还出现了一些尝试解释哈勃所观测到现象的非主流宇宙模型,例如米尔恩宇宙、振荡宇宙(最早由弗里德曼提出,后来的主要推广者是阿尔伯特·爱因斯坦和理查德·托尔曼)、弗里茨·兹威基的衰减光子假说。
第二次世界大战以后,宇宙膨胀的观点引出了两种互相对立的可能理论:一种理论是由勒梅特提出,乔治·伽莫夫支持和完善的大爆炸理论。
伽莫夫提出了太初核合成理论,而他的同事拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼则理论上预言了宇宙微波背景辐射的存在。
另一种理论则是英国天文学家弗雷德·霍伊尔等人提出的稳恒态宇宙模型。
在稳恒态宇宙模型里,新物质在星系远离留下的空间中不断产生,从而宇宙在任何时候看上去都基本不变化。
具有讽刺意味的是,大爆炸理论的名称却是来自霍伊尔提到勒梅特的理论时所用的称呼,他在1949年3月的一期BBC广播节目《物质的特性》(The Nature of Things)中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。
之后的许多年,这两种理论并立,但射电源计数等一系列观测证据使天平逐渐向大爆炸理论倾斜。
1965年,宇宙微波背景辐射的发现和确认更使绝大多数物理学家都相信:大爆炸是能描述宇宙起源和演化最好的理论。
现在宇宙物理学的几乎所有研究都与宇宙大爆炸理论有关,或者是它的延伸,或者是进一步解释,例如大爆炸理论的框架下星系如何产生,早期和极早期宇宙的物理定律,以及用大爆炸理论解释新观测结果等。
二十世纪九十年代后期和二十一世纪初,望远镜技术的重大发展和如宇宙背景探测者(COBE)、哈勃太空望远镜(HST)和威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)等空间探测器收集到的大量数据使大爆炸理论又有了新的大突破。
宇宙学家从而可以更为精确地测量大爆炸模型中的各种参数,并从中发现了很多意想不到的结果,比如宇宙的膨胀正在加速。
编辑本段宇宙大爆炸理论验证了古代思想家直觉宇宙大爆炸理论告诉我们,宇宙大爆炸伊始,宇宙间只有能量。
这验证了古代思想家们的直觉。
古希腊哲学家柏拉图提出“从一发散”;中国古代《道德经》中认为“一生二,二生三,三生万物。
”这个“一”就是能量。
其后,能量凝聚成基本粒子。
就此,宇宙的演化开始了:能量→基本粒子→原子、分子→无机界→生物界→人类编辑本段介绍大爆炸年表通过广义相对论将宇宙的膨胀进行时间反演,则可得出宇宙在过去有限的时间之前曾经处于一个密度和温度都无限高的状态,称之为奇点,奇点的存在意味着广义相对论理论在这里不适用。
而仍然存在争论的问题是,借助广义相对论我们能在多大程度上理解接近奇点的物理学——可以肯定的是不会早于普朗克时期。
宇宙极早期这一高温高密的相态被称作“大爆炸”,这被看作是我们宇宙的诞生时期。
通过观测Ia型超新星来测量宇宙的膨胀,对宇宙微波背景辐射温度涨落的测量,以及对星系之间相关函数的测量,科学家计算出宇宙的年龄大约为137.3 ±1.2亿年。
这三个独立测算所得到的结果相符,从而为具体描述宇宙所包含物质比例的ΛCDM模型提供了有力证据。
关于大爆炸模型中极早期宇宙的相态问题,至今人们仍充满了猜测。
在大多数常见的模型中,宇宙诞生初期是由均匀且各向同性的高密高温高压物质构成的,并在极早期发生了非常快速的膨胀和冷却。
大约在膨胀进行到10^-37秒时,产生了一种相变使宇宙发生暴涨,在此期间宇宙的膨胀是呈指数增长的。
当暴涨结束后,构成宇宙的物质包括夸克-胶子等离子体,以及其他所有基本粒子。
此时的宇宙仍然非常炽热,以至于粒子都在做着相对论性的高速随机运动,而粒子-反粒子对在此期间也通过碰撞不断地创生和湮灭,从而宇宙中粒子和反粒子的数量是相等的(宇宙中的总重子数为零)。
直到其后的某个时刻,一种未知的违反重子数守恒的反应过程出现,它使夸克和轻子的数量略微超过了反夸克和反轻子的数量——超出范围大约在三千万分之一的量级上,这一过程被称作重子数产生。
这一机制导致了当今宇宙中物质相对于反物质的主导地位。
随着宇宙的膨胀和温度进一步的降低,粒子所具有的能量也普遍逐渐下降。
当能量降低到1太电子伏特(1012eV)时产生了对称破缺,这一相变使基本粒子和基本相互作用形成了当今我们看到的样子。
宇宙诞生的10^-11秒之后,大爆炸模型中猜测的成分就进一步减少了,因为此时的粒子能量已经降低到了高能物理实验所能企及的范围。
10^-6秒之后,夸克和胶子结合形成了诸如质子和中子的重子族,由于夸克的数量要略高于反夸克,重子的数量也要略高于反重子。
此时宇宙的温度已经降低到不足以产生新的质子-反质子对(类似地,也不能产生新的中子-反中子对),从而即刻导致了粒子和反粒子之间的质量湮灭,这使得原有的质子和中子仅有十亿分之一的数量保留下来,而对应的所有反粒子则全部湮灭。
大约在1秒之后,电子和正电子之间也发生了类似的过程。
经过这一系列的湮灭,剩余的质子、中子和电子的速度降低到相对论性以下,而此时的宇宙能量密度的主要贡献来自湮灭产生的大量光子(少部分来自中微子)。
在大爆炸发生的几分钟后,宇宙的温度降低到大约十亿开尔文的量级,密度降低到大约空气密度的水平。
少数质子和所有中子结合,组成氘和氦的原子核,这个过程叫做太初核合成。
而大多数质子没有与中子结合,形成了氢的原子核。
随着宇宙的冷却,宇宙能量密度的主要来自静止质量产生的引力的贡献,并超过原先光子以辐射形式的能量密度。
在大约37.9万年之后,电子和原子核结合成为原子(主要是氢原子),而物质通过脱耦发出辐射并在宇宙空间中相对自由的传播,这个辐射的残迹就形成了今天的宇宙微波背景辐射。
虽然宇宙在大尺度上物质几乎均一分布,但仍存在某些密度稍大的区域,因而在此后相当长的一段时间内这些区域内的物质通过引力作用吸引附近的物质,从而变得密度更大,并形成了气体云、恒星、星系等其他在今天的天文学上可观测的结构。
这一过程的具体细节取决于宇宙中物质的形式和数量,其中形式可能有三种:冷暗物质、热暗物质和重子物质。
来自WMAP的目前最佳观测结果表明,宇宙中占主导地位的物质形式是冷暗物质,而其他两种物质形式在宇宙中所占比例不超过18%。
另一方面,对Ia型超新星和宇宙微波背景辐射的独立观测表明,当今的宇宙被一种被称作暗能量的未知能量形式主导着,暗能量被认为渗透到空间中的每一个角落。
观测显示,当今宇宙的总能量密度中有72%的部分是以暗能量这一形式存在的。
根据推测,在宇宙非常年轻时暗能量就已经存在,但此时的宇宙尺度很小而物质间彼此距离很近,因而在那时引力的效果显著从而减缓了宇宙的膨胀。
但经过了几十上百亿年的膨胀,不断增长的暗能量开始让宇宙膨胀缓慢加速。
表述暗能量的最简洁方法是在爱因斯坦引力场方程中添加所谓宇宙常数项,但这仍然无法回答暗能量的构成、形成机制等问题,以及与此伴随的一些更基础问题:例如关于它状态方程的细节,以及它与粒子物理学中标准模型的内在联系,这些未解决的问题仍然有待理论和实验观测的进一步研究。
所有在暴涨时期以后的宇宙演化,都可以用宇宙学中的ΛCDM模型来非常精确地描述,这一模型来自广义相对论和量子力学各自独立的框架。
如前所述,目前还没有广泛支持的模型能够描述大爆炸后大约10^-15秒之内的宇宙,一般认为需要一个统合广义相对论和量子力学的量子引力理论来突破这一难题。
如何才能理解这一极早期宇宙的物理图景是当今物理学的最大未解决问题之一。
粒子及各物质元素形成过程宇宙最开始,没有物质只有能量,大爆炸后物质由能量转换而来(质能转换E=mcc),当代粒子物理学告诉我们,在足够高的温度下(称为“阈温”),物质粒子可以由光子的碰撞产生出来。
下面是宇宙物质进化的详细过程:宇宙诞生第1/10000秒(时标),温度达几十万亿开,大于强子和轻子的阈温,光子碰撞产生正反强子和正反轻子,同时其中也有湮灭成光子。
在达到平衡状态时,粒子总数大致于光子总数相等,未经湮灭的强子破碎为“夸克”,此时夸克处于没有任何相护作用的“渐进自由状态”。
宇宙中的粒子品种有:正反夸克,正反电子,正反中微子。
最后,有十亿分之一的正粒子存留下来时标0.01秒温度1000亿开,小于强子阈温大于轻子阈温。
光子产生强子的反应已经停止,强子不再破碎为夸克,质子中子各占一半,但由于正反质子正反中子不断湮灭,强子数量减少。
中子与质子不断相护转化,到1.09秒时,温度100亿开,质子:中子=76:24时标13.82秒,温度小于30亿开,物质被创造的任务完成。
中子衰变现象出现,衰变成质子加电子加反中微子。
这时质子:中子=83:17时标3分46秒,温度9亿开,反粒子全部湮灭,光子:物质粒子=10亿:1,中子不再衰变,质子:中子=87:13(一直到现在);这时出现了一个非常重要的演化:由2个质子和2个中子生成1个氦原子核,中子因受核力约束而保存下来。