宇宙大爆炸最初三分鐘發生了什麼?

物之理道之極

簡答的說,宇宙大爆炸最初三分鐘確定了我們今天看到的宇宙,以及這個宇宙是否適合生命存在。宇宙從一個隨機的量子漲落開始,引發了一次大爆炸,該時期是普朗克時期,這時候宇宙的密度無限高、溫度無限高,只有一種力。

到了10的-43次方秒時,引力開始分離出來,這時候的宇宙只有能量和時間。在10的-35次方秒時,宇宙形成基本粒子,比如夸克,宇宙空間開始膨脹。在10的-12次方秒時,宇宙中電子、質子都已經出現。大爆炸之後的10秒,暗物質和暗能量填滿了宇宙空間,溫度開始明顯降低。

在大爆炸之後的3分鐘,宇宙大爆炸初期格局開始形成,一直到之後的30萬年,宇宙都處於一個姿勢膨脹。這段時期,宇宙膨脹的方向基本確定,奠定了未來可形成生命的基本常數,宇宙開始朝出現生命的方向開始演化。


川陀太空

基於宇宙目前正在膨脹、宇宙中充滿著微波背景輻射、宇宙中的元素丰度等一系列重要觀測證據,再結合廣義相對論,可以推導出宇宙在很早之前又熱又小,這就是宇宙大爆炸理論。根據這一理論,在大約138億年前,宇宙萬物都還沒誕生,只存在一個熾熱並且緻密的奇點。此後,時空從這個奇點膨脹開來,宇宙開始誕生。

在宇宙最早時刻,自然界中的四種基本力是統一在一起的。到了10^-43秒之後,引力率先與電核力分離開來。隨著空間膨脹,宇宙溫度下降,另外三種力也隨之分離開來。到了10^-35開始,宇宙空間經歷了10^-33秒的暴脹,宇宙尺寸急劇增大。宇宙同時產生了相同數量的粒子和反粒子,但由於某種機制,正物質相比更多,從而導致反物質被湮滅掉。

此後,空間繼續以一個較快的速率膨脹。到了10^-6秒,宇宙的溫度降低到一定地步,質子和中子開始形成。在宇宙誕生10秒後,宇宙的溫度進一步大幅降低。太初核合成開始了,逐漸合成了氫、氦、鋰和鈹原子核。其中氫原子核的比例約為75%,氦原子核的比例為25%,另外兩種元素基本忽略不計。這個過程一直持續到宇宙誕生之後20分鐘。

由於我們目前只能看到宇宙大爆炸發生38萬年之後所餘下的熱輻射,早期宇宙其實又熱又小,所以目前對於宇宙極早期的演化過程更多的是一種猜測。好在目前的大型粒子對撞機可以產生足夠高溫的環境,所以我們能夠對宇宙早期環境進行一些模擬。想要揭開更多有關宇宙大爆炸最初之時的謎團,還需進一步的研究。


火星一號

宇宙大爆炸理論告訴我們宇宙有一個起源,也就是所謂的奇點,那是一個密度無限大,體積無限小,溫度無限高的點(至於為什麼會出現所謂的“奇點”,物理學界尚無定論),出於目前不為我們所知的原因,奇點迅速膨脹,宇宙大爆炸開始了!

不可思議的是,宇宙大爆炸最初的幾分鐘所發生的宇宙事件,遠遠超過了之後137億年的所有事件總和,那短短的幾分鐘也遠遠超出了人類對宇宙起源的認知程度! 一切的一切開始於10^- 43 秒(10的負43次方秒,也稱為普朗克時間,人類已知的最短的時間,任何短於普朗克時間的長度都沒有實際意義)。在普朗克時間,十維度宇宙迅速分裂成一個六維度宇宙和一個四維度宇宙,六維度宇宙迅速崩潰,而四維度宇宙(也就是我們的宇宙)則迅速膨脹,溫度高達10^32度。

10^- 35 秒,大統一作用力崩解成四種宇宙基本作用力。

10^- 3 秒,夸克開始凝聚在一起,宇宙質子中子出現了,但溫度仍然高達10^14度。

3分鐘,質子與中子開始凝聚,形成原子核。

30萬年,原子形成。

50億年,第一個星系出現。

以上就是所謂的宇宙創世時間表。或許很多人看到這個時間表,感覺就像是看科幻小說一樣,事實上並非如此,上面的創世時間表在眾多科學家領域已經形成了共識,也並不是簡單胡亂的猜測,而是根據大量的觀測事實計算出來的。

創世時間表也只是大約的時間點,因為宇宙大爆炸的瞬間時間實在太短,無法想象一個普朗克時間10^- 43 秒到底是一個什麼概念。不管怎麼說,宇宙大爆炸剛剛開始的幾分鐘對於我們的宇宙來說意義重大,決定了之後宇宙的發展方向和一切的自然物理規則。

當然,關於宇宙大爆炸和最初的幾分鐘發生的事件,遠遠不是我們目前的科技所能解釋的,甚至我們目前所熟知的物理定律都不適用那短短的幾分鐘,或許需要更高一級全新的物理定律才能給予完整的解答,這也是人類這種智慧物種存在的價值和意義所在,不斷地探索未知,永不停止!


宇宙探索

四方上下曰宇,古往來今曰宙,所謂的宇宙我們可以理解為為無限的時空。我們沒有辦法知道這浩瀚無邊宇宙時間的終點,空間的極限。但是千里之行始於足下,我們要探尋這浩瀚的宇宙必須一步一步來。而今天我們乘坐“時光號”來到宇宙開始。

宇宙最初的開始一篇混沌。如果可以形容的話,就好比一鍋黏糊糊的粥,當然這鍋粥的密度無限大。 好了。我們乘坐的時光號有特殊技能就是能穿越時間,但是本身不會對時光號外的空間進行干擾。 現在我們在時光號裡面,看見外面的宇宙。這鍋的密度是無限大的,體積是無限小的。



現在網絡上很多都說宇宙最初是一個體積無限小的點,其實這並不正確,根據哈勃紅移以及宇宙微波背景輻射圖就可以判斷出這個說法的不準缺性。這點我們以後詳細說。 迴歸到時光號裡面,那麼宇宙最初不是一個點那是什麼呢?答案是,就是一個鍋至於這個鍋有多大呢?這點我們也無從而知,但是不會太小。


宇宙大爆炸並不想我們核彈爆炸那樣,即從一箇中心點開始爆炸然後向四周擴散進而周圍物質(我們暫且稱為物質)被吞噬的越來越多。宇宙大爆炸應該是在這鍋粥裡面的多個地方同時開始爆炸,或許時間上會有小小的誤差但是這比萬分之一還小的時間差我們可以忽略不計。 這鍋粥從各個地方發生大爆炸,從一開始就充滿了整個空間,每個物質粒子都與其他的粒子迅速分離開來。 說到這裡我們暫且停一下(宇宙最開始的這鍋粥是有窮的還是無盡的,其實並不重要。無論是指無窮的宇宙還是指如球面的空間,還是指時間的起始甚至涉及到維度學,在宇宙大爆炸百分之一秒前都毫無意義。沒有任何討論價值。)


迴歸正題,大爆炸開始後大約在百分之一秒的時間裡,宇宙的溫度達到10^11億℃,這一溫度比最熱的恆星中心已經黑洞的周圍還高得多。如此高的溫度粒子的頻率加快,大量的粒子碰撞使得本來就十分炎熱的宇宙變得更熱。這種溫度下,分子,原子,原子核都沒去一個能聚集在一起。並且此時此刻的各種粒子都是大爆炸的物資迅速分離成的所謂基本粒子。

在宇宙大爆炸中百分之一秒也是我們目前能自信談論的最早時間。 相信此時此刻的你已經驚呆了。那麼下面我們會看見一位現在我們在實驗室才能看見的客人,它的名字叫做正電子。 正電子只有在實驗室中,在某類放射線和宇宙射線已經我們熟悉的超新星爆炸這樣劇烈的天體現象才能找得到。但是在早起宇宙正電子與電子的數量不相上下。除了電子和正電子外,宇宙中還有沒有任何質量或電荷的中微子最後宇宙還充滿了光線。當然這都是後話了。我們稍後在繼續聊這個問題。 現在我們先繼續回到大爆炸,大爆炸開始後,在百分之一秒內,溫度是直線升高。伴隨著大爆炸的繼續,溫度開始下降。大約在十分之一秒溫度下降到3x10^10℃,大約一秒後溫度下降到1x10^10℃大約在15秒後溫度下降到3x10^9℃。



好了我們繼續來看我們的正電子客人。在3x10^9℃左右的溫度,我們的電子和正電子的湮滅速度已經明顯的快與光子和中微子創造的速度。物質湮滅所釋放的能量暫時降低到10億攝氏度。此時此刻距離宇宙大爆炸只過了不到三分鐘。 此刻的溫度已經能夠讓質和中子結合起來形成簡單的原子核,我們的宇宙也終於開始了。


物之理道之極

但是這個氣泡正在膨脹!等膨脹到沒有膨脹力時因物質與能量的引力就會收縮!到收縮到一切星體塵埃和能量吸積壓縮到一定程度!就成為了科學家說的這個其點!但是這個其點不一定很小!總歸是一切宇宙的物質和能量聚集在一起的一個超大質量能量混合體!但是這個混合體密度極高!高到一立方厘米幾萬噸的質量!溫度不斷升高!溫度高到比太陽溫度都高!把物質粒子!電子!核子!光子!輕子!夸克!這些物質粒子都分解開了!由於這些粒子的高速運動溫度再加升高!再也沒有能力承受這些物質與能量的壓力和膨脹力


使其爆炸了!

再慢慢一步一步的膨脹!但能量還在!物質的引力還在!在膨脹的同時因有正負電子的引力和漲力物質才以中心高速旋轉!之後大的物質的聚變反應再次爆炸出一些小的物質體和恆星體!經幾億萬年的旋轉才慢慢再孕育了各大星系星體和我們的地球!


幫你走出牛角尖

1、大爆炸後10-43秒(普朗克時間),普朗克時間也是最小的時間單位,沒有比普朗克時間更小的時間單位了,這個時候引力開始分離出來了,,夸克、玻色子、輕子形成。從廣義相對論來理解:這個時候的宇宙出現了時間和空間。

2、大爆炸後10秒後:約30億度,氫、氦類穩定原子核(化學元素)形成。這裡所說的原子核是沒有電子的,電子雖然已經形成但是因為宇宙還是極度的熾熱,高能量、高速度的電子還在四處亂竄,還沒有被原子核捕捉,還沒有形成像現在的那種穩定的原子(原子核+電子)。

3、大爆炸後10¹¹秒(10000年),溫度約為105開爾文,創世:上帝說有光,第一道光開始形成。這時候宇宙和它的動力學開始為物質所主導,也可以這樣認為這時候宇宙的物質開始形成。

4、大爆炸後30萬年後:約3000度,微觀粒子(原子、中子)的基本形態已經穩定,就和現在差不多了,這些微觀粒子然後逐步在自引力的作用下凝聚成密度較高的氣體雲塊,直至形成黑洞或恆星和恆星系統,然後在演變成星系,在暗能量的作用下散落在宇宙的每個角落,就是現在看到的星空。

總結:回到題主提出的問題;宇宙大爆炸最初的三分鐘發生什麼?這麼理解吧:這個宇宙間還是非常的緻密熾熱,這個時期的宇宙只有光子在不斷的生成,宇宙中越來越明亮。


萬源同歸

看過許多專家的論斷後,發表一下個人看法。個人覺得,不存在最初三分鐘的問題。其實我們現正還處在大爆炸的那一瞬間,只是大爆炸的能量太大了,從爆炸的中心點向外,空間和時間都被無限拉伸放大,以至於我們地球的時間已經過去了數百億年,但是在宇宙中心點,其實僅僅是一瞬間。這也就是古代神話中所說的,天上一天,地上一年。確切點說,應該是天上一秒,地上數億年。

就好比你點燃了一個鞭炮,爆炸對你來說僅僅是一瞬間,但是在爆炸的那個小火球裡,也許就是一個小宇宙,在那個小宇宙的某一個點就有一個小地球,上面也有一些愚蠢的生命,度過了數億年的時光,開始研究宇宙飛船,探索宇宙的起源、中心、邊緣………

時間和空間都是相對的,一花一世界,一葉一菩提。


雙搖快花

很高興可以回答你的問題。

因為紅移現象和宇宙背景微波輻射現象的發現,科學上越來越認同宇宙大爆炸的觀點,通過多方查找資料,讓我們看一下宇宙大爆炸最初三分鐘發生了什麼。

奇點:溫度奇高,密度極大,體積極小,時間的起點t=0。

大爆炸1秒內宇宙從背景量子出現,統一場分解為強力弱力引力,質子和中子在10萬億攝氏度中形成,大爆炸1秒後中微子向外逃逸,電子湮沒反應出現。大爆炸1分鐘核反應產生氫和氦,以及少量的鋰,宇宙直徑約1600萬億公里,溫度100億攝氏度。大爆炸3分鐘產生目前存在存在物質的98%。宇宙基本初具雛形。

微言淺見,祝好。


黑洞家的鏟屎官


李志勇123569


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