本文參加【科普新星培訓(xùn)營】，內(nèi)容為作者原創(chuàng)。

相信不少人已經(jīng)看過了謝耳朵的《生活大爆炸》，共計(jì)10季。也一定有很多人認(rèn)同“宇宙大爆炸”的理論，認(rèn)為他是最符合天文常識的一種假說。那么，宇宙大爆炸理論到底是什么？

“大爆炸宇宙論”（The Big Bang Theory）認(rèn)為：宇宙是由一個(gè)致密熾熱的奇點(diǎn)于137億年前一次大爆炸后膨脹形成的。1927年，比利時(shí)天文學(xué)家和宇宙學(xué)家勒梅特（Georges Lema?tre）首次提出了宇宙大爆炸假說。1929年，美國天文學(xué)家哈勃根據(jù)假說提出星系的紅移量與星系間的距離成正比的哈勃定律，并推導(dǎo)出星系都在互相遠(yuǎn)離的宇宙膨脹說。

爆炸之初，物質(zhì)只能以中子、質(zhì)子、電子、光子和中微子等基本粒子形態(tài)存在。宇宙爆炸之后的不斷膨脹，導(dǎo)致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻，逐步形成原子、原子核、分子，并復(fù)合成為通常的氣體。氣體逐漸凝聚成星云，星云進(jìn)一步形成各種各樣的恒星和星系，最終形成我們?nèi)缃袼吹降挠钪妗?/p>

大爆炸開始時(shí)：約150億年前，體積無限小，密度無限大，溫度無限高，時(shí)空曲率無限大的點(diǎn)，稱為奇點(diǎn)?？臻g和時(shí)間誕生于某種超時(shí)空——部分宇宙學(xué)家稱之為量子真空（假真空），其充滿著與海森堡不確定性原理相符的量子能量擾動(dòng)。

大爆炸后（10exp-43）秒（普朗克時(shí)間）：約1032度，宇宙從量子漲落背景出現(xiàn)，這個(gè)階段稱為普朗克時(shí)間。在此之前，宇宙的密度可能超過每立方厘米1094克，超過質(zhì)子密度1078倍，物理學(xué)上所有的力都是一種。（超對稱）在這個(gè)階段，宇宙已經(jīng)冷卻到引力可以分離出來，開始獨(dú)立存在，存在傳遞引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力（強(qiáng)、弱相互作用和電磁相互作用）仍為一體。

大爆炸后（10exp-35）秒：約1027度，暴漲期（第一推動(dòng)），引力已分離，夸克、玻色子、輕子形成。此階段宇宙已經(jīng)冷卻到強(qiáng)相互作用可以分離出來，而弱相互作用及電磁相互作用仍然統(tǒng)一于所謂電弱相互作用。宇宙也發(fā)生了暴漲，暴漲僅持續(xù)了10-33秒，在此瞬間，宇宙經(jīng)歷了100次加倍（2100），得到的尺度是先前尺度的1030倍（暴漲的是宇宙本身，即空間與時(shí)間本身，并不違反光速藩籬）。暴漲前宇宙還在光子的相互聯(lián)系范圍內(nèi)，可以平滑掉所有粗糙的點(diǎn)，暴漲停止時(shí)，今天所探測的東西已經(jīng)在各自小區(qū)域穩(wěn)定下來，而這被稱為暴漲理論。

大爆炸后（10exp-12）秒：約1015度，粒子期，質(zhì)子和中子及其反粒子形成，玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子穩(wěn)定下來。宇宙變得足夠冷，電弱相互作用分解為電磁相互作用和弱相互作用。輕子家族（電子、中微子以及相應(yīng)的反粒子）需要等宇宙繼續(xù)冷卻10-4秒才能從與其他粒子的平衡相中分離出來。其中中微子一旦從物質(zhì)中退耦，將自由穿越空間，原則上可以探測到這些原初中微子。

大爆炸后0.01秒：約1000億度，光子、電子、中微子為主，質(zhì)子中子僅占10億分之一，熱平衡態(tài)，體系急劇膨脹，溫度和密度不斷下降。

大爆炸后0.1秒后：約300億度，中子質(zhì)子比從1.0下降到0.61。

大爆炸后1秒后：約100億度，中微子向外逃逸，正負(fù)電子湮沒反應(yīng)出現(xiàn)，核力尚不足束縛中子和質(zhì)子。

大爆炸后10秒后：約30億度，核時(shí)期，氫、氦類穩(wěn)定原子核（化學(xué)元素）形成。當(dāng)宇宙冷卻到109開爾文以下（約100秒后），粒子轉(zhuǎn)變不可能發(fā)生了。核合成計(jì)算指出，重子密度僅占拓?fù)淦接钪嫠栉镔|(zhì)的2%~5%，強(qiáng)烈暗示了其他物質(zhì)能量的形式（非重子暗物質(zhì)和暗能量）充滿了宇宙 。

大爆炸后35分鐘后：約3億度，原初核合成過程停止，尚不能形成中性原子。

大爆炸后1011秒（104年），溫度約為105開爾文，物質(zhì)期。在宇宙早期歷史中，光主宰著各能量形式。隨著宇宙膨脹，電磁輻射的波長被拉長，相應(yīng)光子能量也跟著減小。輻射能量密度與尺度（R）和體積（4πR3/3）的乘積成反比例減小，即安1/R4減小，而物質(zhì)的能量密度只是簡單地與體積成1/R3反比例減小。一萬年后，物質(zhì)密度追上輻射密度且超越它，從那時(shí)起，宇宙和它的動(dòng)力學(xué)開始為物質(zhì)所主導(dǎo)。

大爆炸后30萬年后：約3000度，化學(xué)結(jié)合作用使中性原子形成，宇宙主要成分為氣態(tài)物質(zhì)，并逐步在自引力作用下凝聚成密度較高的氣體云塊，直至恒星和恒星系統(tǒng)。

量子真空在暴漲期達(dá)到全盛，之后便以暗能量的形式彌漫于全宇宙，且隨著物質(zhì)和輻射密度迅速減小，暗能量越來越明顯。暗能量可能占據(jù)宇宙總能量密度的2/3，從而推動(dòng)了宇宙加速膨脹。