大爆炸的第1秒

在大爆炸的一瞬间，宇宙达到了温度的极限，也就是普朗克温度——1.4亿亿亿亿摄氏度，而且体积非常小。在接下来的1秒钟之内，宇宙经历了一段非常特殊的时期。1秒钟对于我们来说几乎是一眨眼的事，对于今天的宇宙来说更是连一瞬间都不如。但是对于刚刚经历了大爆炸的婴儿宇宙来说，这段时间内发生的事远远超出了你的想象。

首先在10^-33秒内，宇宙进入了暴胀时期。在如此短的时间内，宇宙的体积膨胀了2^100倍！接下来，导致宇宙发生暴胀的因素衰变、消失，取而代之的是充斥在宇宙中的各种辐射。

随后，夸克出现了。今天我们无法观测到单独的夸克，因为它们之间的联系太过于紧密。但是在刚刚经历了暴胀的宇宙中，这些夸克反而无法结合，只能和胶子弥漫在宇宙空间中，这就是我们所说的夸克汤。

到了大爆炸后的10^-12秒，宇宙的温度虽然还是非常高，但已经不再足以将夸克分离了。于是，在胶子的作用下，夸克们相互结合，形成了重子，其中最常见的就是质子和中子。接下来，中微子、电子等粒子也逐渐形成。

质子和中子形成了宇宙中最早的物质元素，其中绝大部分是氢，还有少部分的氦以及极其微量的锂。它们从等离子态逐渐转变成了中性，后来结合在一起形成了恒星，最后形成了今天的宇宙。

你可能不相信，但恒星形成之前我们描述的内容，都是在大爆炸后仅仅1秒的时间里所发生的。大体上来说，科学家们对此已经达成了共识，不过其中仍然有很多细节是未知的，而且还有很多是超出了人类的认知范围的。为此，科学家们仍然在进行着不断的尝试，力求能够找到这些谜题的答案。

未知的谜题

暗物质

首先一个问题就非常令人困扰，那就是暗物质。

我们知道，这种神秘的物质今天占据了大约85%的宇宙质量，但却不与可见物质发生除引力之外的相互作用。因此，直到今天，科学家们对于暗物质的了解仍然几乎是0。

刚才我们已经介绍了科学家分析的可见物质是如何在早期宇宙中诞生的，可是，对于暗物质的形成，科学家们仍然非常没有找到什么解释的方法。它到底是一开始随着可见物质一同形成的、还是后来才逐渐出现的？在可见物质形成的过程中，它是否参与了其中的某些进程，还是与可见物质井水不犯河水呢？

反物质

和暗物质一样，反物质也是一种很神秘的物质，并且深深地困扰着科学家。不同的是，暗物质的出现让人困惑，而反物质则是因为消失而让人百思不得其解。

反物质是电荷与普通物质相反，但其他参数相同的物质。反物质和物质通常都是成对出现，并且在一起会发生湮灭，转化为能量。按照这个理论，宇宙在大爆炸时就应该产生等量的物质和反物质，然后二者相互湮灭，最终完全消失。

然而，正如我们今天所看到的那样，宇宙已经被物质所统治了。那么，反物质去哪了呢？我们知道一定有某种未知的机制导致了这个结果，但这种机制到底是什么呢？

原初黑洞

20世纪70年代，著名物理学家霍金首次提出了原初黑洞的概念。和普通的黑洞通过大质量恒星死亡时核心的坍缩来形成不同，原初黑洞的形成源自于大爆炸早期宇宙物质比较密集，所以可能直接坍缩而形成。

由于原初黑洞是在宇宙的高压力下形成的，因此质量也不受到限制。典型的原初黑洞质量可能达到10亿吨，但是最小的黑洞甚至可能只有原子或中子那么大，极其微小，所以也可以称为量子黑洞。

原初黑洞普遍非常小，即使是10亿吨的质量，史瓦西半径也远远小于人类可观测的范围。而且，这么小的黑洞，连霍金自己的原理都不允许它们坚持到今天。对于那些量子黑洞来说，早在很久以前就通过霍金辐射而彻底蒸发了。因此，宇宙大爆炸初期到底有没有原初黑洞的形成，至今仍然是个谜。

暴胀

关于暴胀期本身，科学家们也一头雾水。首先，到底是什么样的机制导致了宇宙以如此惊人的速度迅速膨胀呢？其次，为何暴胀期仅仅持续了连一瞬间都不到的时间后就结束了呢？还有，到底是什么样的机制结束了宇宙的这次疯狂膨胀呢？

同时，关于暴胀期持续的时间，科学家们也还有所争议。它真的只持续了这么短的时间吗？或者可能持续了1秒的时间，所以才能够让我们意识到它的存在？

科学家该怎么办？

虽然目前科学家已经找到了越来越多证明宇宙大爆炸的证据，并且已经推测出了很多细节，但上面这些谜题和很多我们没有介绍的问题，依然是非常棘手的。对于科学家们来说，还有很长的路要走。目前来说，科学家们也找到了一些方法来进行尝试——

粒子对撞机：虽然我们不可能回到宇宙的起点去看看当时发生了什么，但是凭借着强大的粒子对撞机，科学家们还是可以尽量模拟那种极端的环境，了解宇宙早期可能发生的事；
宇宙微波背景辐射：在大爆炸的38万年后，宇宙中的等离子体逐渐过渡到了中性气体状态。混沌的宇宙中，光终于可以自由移动，这最初的辐射如今已经成为了弥散在宇宙中的微波，科学家们可以通过它了解早期宇宙。而且，如果当时真的形成了原初黑洞，科学家有望看到它们会宇宙微波背景辐射的影响；
引力波：宇宙早期也有大量的引力波出现，并且残留到了今天，这也是我们了解这段历史的重要工具。随着人类的引力波探测技术不断提升，科学家们也将可以获得更多关于宇宙大爆炸的信息，破解其中的谜题。

我们距离宇宙的最深处秘密，已经越来越近了。

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