今天的内容会有一点点收费内容，还请大家一如既往的支持我。爱你们。
138亿年前，宇宙在一个瞬间开始，之前空无一物，之后万物蓬勃。
现在的我们知道，关于宇宙的一切都取决于机制、过程和因果关系。
虽然数代的我们努力的去理解事物存在的原因，
但是，
在最基本的层面上，我们依然不知道整个宇宙究竟是如何诞生的。因为没有人曾亲眼见证那一过程。
正如斯蒂芬·霍金曾经假设的那样，考虑到我们所居住的宇宙中，空间和时间是固有的联结属性，宇宙的开始标志着时间的开始。时间之前可能没有空间存在，因此，也没有宇宙。通过观察时空的几何形状回溯到过去，他发现宇宙在某一时刻会收缩、弯曲，并最终成为一个封闭的形状。或许，并没有实际的起点。
科学家们认为，宇宙的诞生是一个瞬间的指数级扩张阶段，被称为膨胀，它为随后发生的一切奠定了基础。我们的宇宙在极短的时间内停止了膨胀，但一些物理学家认为，这并不是宇宙中唯一的膨胀时期，而是膨胀会在其他地方继续，永远产生气泡宇宙，这些宇宙散布在一个永恒的多元宇宙中。
或许，我们当前的宇宙仅仅是，一个漫长而潜在无限的膨胀和收缩宇宙系列中的最新一环，这个理论被称为大反弹。在这种理论中，宇宙并非从无开始，而是经历了一系列的膨胀和收缩，宇宙的膨胀会一直持续，直到达到一个极大值，然后再开始收缩。在收缩过程中，物质和能量会重新聚集，最终形成一个新的高温高密度状态，然后再次经历膨胀。这种膨胀和收缩的周期性循环会不断重复，以形成今天所见的结构。像保罗·斯坦哈特这样的当代物理学家认为，宇宙中的一切都经历着周期性的生长和收缩。
或许我们对尺度的理解在根本上是不完整的，物理学家罗杰·彭罗斯认为，不考虑形状的大小，我们可以将宇宙视为一个统一的整体，不受尺寸限制。就像在玩棋时，无论棋盘是放在口袋里还是横跨整个庭院，棋局的本质都是相同的，没有时间和尺度的差异，从所有意义上说都是等效的。这意味着宇宙的本质是不变的，无论是在微观的粒子层面还是在宏观的星系层面，都存在着相似的规律和属性。
或许，我们的宇宙是由维度的暂时碰撞而形成的。弦理论试图解释现实的基本原理是超空间中的微小振动的弦，在我们的宇宙中，我们所经历的三个空间维度和一个时间维度只是整体体积中的一部分，我们的宇宙的起源和成长是由更高阶的纬度体积碰撞而形成的。或许，可能还存在其他数学或物理领域的未知角落，我们尚未揭示和理解的内容。至今，我们宇宙的起源仍然是一个谜，一个多元选择的可能性。尽管如此，在138亿年前，宇宙确实开始了。
宇宙中，最炙热的地方在哪里？或许最先出现在头脑里的想法是，恒星中心的天然聚变反应堆，可是那里的温度仅达到1500万摄氏度。我们也可以寻找宇宙中更为剧烈的现象，比如超新星爆炸。在恒星戏剧性的死亡过程中，超热的气体壳向各个方向喷射，形成了一个引力压缩的中子星，其温度远远超过正常恒星的炉温，达到1000亿摄氏度。但这仍然不是最高温度，事实上，有记录的最高温度在地球上，位于瑞士拉蒙湖边雪地之下100米处。这并非自然过程，而是数百名科学家和数十亿欧元的研究和开发，在欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机中共同努力的结果。在这里，粒子以接近光速的速度相互碰撞，2012年两个铅原子的碰撞瞬间产生了约5.5万亿摄氏度的温度，比超新星炽热50倍。但是，这可能仍然远远不及可能的最高温度。
温度是粒子能量、运动或振动速度的一种表现形式。绝对零度，即0开尔文，是粒子理论上可能达到的最低极限，粒子在这里将完全停止震动。然而，绝对炽热也有一个上限，标志着粒子在其自身撕裂之前的最高温度。
这被称为普朗克温度，大约是1.4乘以10的32次方开尔文。普朗克温度得名于德国理论物理学家马克斯·普朗克，他在20世纪初迎来了他的学术巅峰。他的思想被视为量子物理学的基石，并导致了光的量子化，即将光量子化为能量的离散单位，即光子。然而，他的思想也使他考虑到其他自然现象的基本量子，使用诸如光速和重力力这样的普遍特性，结合他的普朗克常数，定义了普朗克长度，即最小的距离量子，大约是1.6乘以10的负35次方米，比质子小了约一百万亿亿倍。光穿过这个微小距离所需的时间是普朗克时间，约为5.39乘以10的负44次方秒。普朗克温度是绝对热量的实用度量，它表示热辐射的波长达到普朗克直径时不再变小。
毫无疑问，人类大脑无法真正理解这些数字，并不是对人类智力的公平评价。我们的进化使我们适应了与我们相关的尺度，所以普朗克单位可能看起来太小，或者在温度的情况下太大，以至于没有实际用途。但是，当我们思考宇宙初始时刻那个无法测量的微小瞬间，这些单位才真正发挥作用。因为我们的宇宙正在膨胀，变得不那么密集，并且在整个历史过程中一直如此。科学家并不知道我们的宇宙是否是无限的，但如果是的话，它一直都是无限大的，而不是从一个单点开始。随着时间的推移，宇宙并不会增长，而只是变得不那么密集。我们可观测的宇宙，也就是我们能够看到、相互作用的部分，受到光速和自宇宙诞生以来已经传播的距离的限制，这距离为138亿年。然而，随着时间的倒退，可观测宇宙的部分缩小并变得更加紧凑，直到最终我们回溯到一个时间点，宇宙中的一切只有一个普朗克时间的年龄，一个普朗克长度的直径，我们可观测的宇宙，包括宇宙的最初一瞬间，都被称为普朗克时刻。在时间和空间开始之后的每一秒，我们所经历的一切都受到某些不可改变的自然定律的支配，这些定律最终由四种主要力量的相互作用所控制。这四种力量是：将原子团结在一起的强力，控制某些类型的放射性衰变的弱力，将能量分布在很远距离上的电磁力和引力。
正如普朗克在19世纪末预测的那样，强力、弱力和电磁力可以量子化，表示为微小的相互作用单元，类似于物质的粒子。这些所谓的信使粒子分别被称为胶子、W和Z玻色子以及光子。但是引力是不同的，通过爱因斯坦的广义相对论，他推翻了经典力学对引力的定义，将其概念化为时空的弯曲，是现实本质的一种扭曲。通过各种大规模实验，广义相对论一次又一次地得到验证，引力诱发的时空弯曲现在被认为是宇宙固有的属性，影响其中的所有物质和能量。因此，在普朗克时刻，在任何常规自然定律产生之前，最早显现的是引力。但是问题在于，我们今天对引力运作的所有认识都基于爱因斯坦成功的理论，但是这个理论只在较大尺度上得到了测试和验证。然而，宇宙演化的早期阶段，我们整个可观测宇宙被压缩到比质子小很多万倍的区域，因此广义相对论并没有太大帮助。相反，极小尺度的动力学由量子力学统治着，在这个尺度上，我们可以将物质的个别亚原子粒子或量子化的力与能量的信使粒子考虑在内，适用一套完全不同的规则。在这个领域，物质永远不在你所期望的地方，观察的行为本身就改变了结果，量子物理学家不处理绝对的概念，而是考虑概率，而且事物从来都不会长时间保持不变。幸运的是，这个无法无天的量子世界只在纳米尺度上占主导地位，当我们达到我们更熟悉的尺度时，事物的规律就会回归我们的认知正常。但是，在普遍的纳米尺度的宇宙演化的早期阶段，量子无法被回避，这就是理解事物在那一刻实际上是如何运作的问题，广义相对论和量子力学在本质上是不兼容的，因此研究人员仍在寻找解决方案，一种被称为量子引力的理论，能够协调现代物理学中最重要的两个理论，并正确描述普朗克时刻的宇宙行为。不幸的是，这个问题无法通过实验手段合理地解决，考虑到需要产生和研究所需的巨大能量。
在对撞机设施内的其他力量信使粒子和引力在定义所有时空中所占据的高位平面，要真正探测到普朗克时刻极端情况下的引力，需要一个粒子加速器，其直径大约相当于我们整个太阳系，但这并不妨碍理论上的推测和推断。有一种观点认为，像自然界的其他基本力量一样，引力也是由一个信使粒子传递的，这个量子单位的引力已经被称为引力子。但是，作为一种力量，引力比其他力量弱得多，因此其微弱的引力子几乎不可能被检测到。另一种被称为环量子引力的理论在这方面非常不同。在这种理论中，物理学家想象时空的光滑和不断变化的几何形状在最小的尺度上最终被像素化，并通过用线或环代替点来重写爱因斯坦的广义相对论方程，量子尺度上的引力计算变得更加容易。
也许最有可能的量子引力解决方案继续在理论物理的背景中咆哮，弦理论将传统物理学的点状粒子想象为一维振动的弦，而这些弦的振动状态定义了什么是粒子，以及难以捉摸的引力力量。然而，为了使弦理论的数学成立，必须涉及不少于10或11个维度，其中许多维度将被折叠在自身或划分为二维或五维结构，被称为大脑，这是一个甚至更难以捉摸的总体理论的基本对象，简称M理论。
因此，这些关于量子引力如何实际工作的假设每一个都比上一个更令人费解，根植于数学的抽象，几乎无法形象化。
具有讽刺意味的是，在上世纪50年代，当量子力学科学还处于萌芽阶段时，美国理论物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒为我们提供了关于那个动荡混乱时期的具体描述。他想象早期宇宙由一种冒泡的、充满活力的量子泡沫组成。这种量子泡沫如惠勒所描述的那样产生于量子尺度上相互作用的动态和不可预测的本质。海森堡的不确定性原理严重地影响了我们在普朗克尺度宇宙中定义长度、时间或能量的能力，因此我们今天所熟悉的连续而连贯的时空被一种固有的不可预测和变化的泡沫状纹理所取代，这个纹理会随机地变动和改变。量子微小的黑洞和虫洞会自发地产生，然后毫无痕迹地消失，没有任何明显的因果关系。在这个高能超紧凑和微缩的宇宙中，短暂的时刻里，任何事情都有可能发生。然而，仅仅在一亿亿亿亿分之一秒后，普朗克误差的普遍不可预测性结束了，因为宇宙微小的膨胀和冷却宣告了一个新时代的到来。在接下来的一段时间里，宇宙的外观和行为将与今天完全不同，但从现在开始，我们目前的理论至少有机会描述正在发生的事情。我们宇宙中的一切都受到自然界的四个基本力量的控制和定义。想象一下打开电视，引力将你牢牢地固定在椅子上，将地球的大气层保持在表面附近，并使地球绕着最近的恒星运行，为你持续存在提供了一个适宜居住的环境。然而，尽管如此，引力相对较弱，你可以用一只胳膊的肌肉来克服它，将遥控器举起来响应你的按钮按下。看不见的红外光电磁辐射从遥控器前方穿过起居室，图像在你面前活跃起来。
数百万个微小的像素发射可见光，这是另一种电磁辐射形式，它穿过房间并进入你的眼睛。你的眼球本身是进化创新的奇迹，但它们最终依赖于原子内部的电子和核子的特性和行为，它们由电磁力将其维持在一起。原子核本身是由强核力将质子和中子聚集在原子中心的。不仅如此，这些质子和中子实际上是由三个更小的亚原子粒子称为夸克组合而成的，它们也受到相同力的束缚。你身体中的每个原子，存在的电视，甚至整个宇宙本身都依赖于这种力量，因为你的眼睛聚焦并与屏幕上的图像进行交互，你大脑内的每根神经每秒最多发射200次。所有这些协调的电位都依赖于体内钾的适当平衡，像其他元素一样，钾也是由强核力维持在一起，但还有其他因素在起作用。因为钾具有微弱的放射性，大约每秒有5000个钾原子放射性衰变，这是由弱核力驱动的衰变。所以，在距离我们150亿公里的地方，太阳的核心像恒星熔炉一样燃烧，靠氢聚变成氦提供动力。这种极为强大的反应负责保持地球的可居住温度，在银河尺度上，构成行星、电视、你以及所有事物的元素也依赖于弱核力。
这四个基本力量，引力、电磁力以及强核力和弱核力共同作用，塑造了我们对宇宙的体验，而且在我们宇宙多亿年的历史中一直如此。但在时间的最初瞬间，条件相互作用，创造出了一套非常不同的规则。在紧密统一纪元中，这是继普朗克时刻之后的阶段，只存在两种力量。但这是如何发生的呢？将这个问题形象化的关键在于抛硬币。抛硬币来决定两个同等重要的选择之间的结果，正面代表一方，反面代表另一方。决策只有在硬币停下来，通过拇指和食指的弹动提供的能量完全耗尽之后才能确定。在此之前，当硬币充满能量，在空中或桌面上旋转时，甚至无法区分两个面，也就是你可选的两个选择。只有一个旋转的球体，具有自己的特征。这正是当我们观察更高能量下的基本力量行为时所遇到的情况。新生宇宙中存在的能量增加了温度，使弱核力和电磁力的独立属性开始减弱和模糊，彼此融为一体。我们不再看到电磁力的明确正面和弱力的反面，而是两种力量的旋转无面力量的统一体。
联系客服
