大爆炸產(chǎn)生了我們現(xiàn)在的宇宙，我們的宇宙包括了所有的空間和時(shí)間以及其它的質(zhì)能，也包括了塵埃、彗星、小行星、衛(wèi)星、行星、恒星、星系以及所有其他形式的物質(zhì)和能量。雖然整個(gè)宇宙的空間大小仍然是未知的，但是現(xiàn)在，我們可以測量可觀測到的宇宙。

宇宙中一切的能量、物質(zhì)、空間以及時(shí)間都從大爆炸開始，初始宇宙由一個(gè)密度和溫度都無限高的狀態(tài)組成，這被稱為奇點(diǎn)。隨后開始出現(xiàn)宇宙暴脹現(xiàn)象，當(dāng)暴脹結(jié)束時(shí)，構(gòu)成宇宙的物質(zhì)包括夸克-膠子等離子體，以及其他所有基本粒子。隨后重子數(shù)產(chǎn)生，夸克和膠子結(jié)合形成了諸如質(zhì)子和中子的重子族。在大爆炸發(fā)生的幾分鐘后，少數(shù)質(zhì)子和所有中子結(jié)合，組成氘和氦的原子核。在大約37.9萬年之后，電子和原子核結(jié)合成為原子（主要是氫原子）。由于密度的波動(dòng)，一些區(qū)域的氫分子云開始聚集收縮，最后形成恒星以及星系，也就是我們現(xiàn)在所認(rèn)知的宇宙。

從大爆炸形成的宇宙演化圖解（左）。在這幅圖中宇宙以二維呈現(xiàn)，第三維度是時(shí)間，向右是時(shí)間流動(dòng)的方向。圖：NASA

大爆炸時(shí)間表

自然時(shí)間線，圖WJ百科

奇點(diǎn)

利用廣義相對(duì)論我們現(xiàn)在可以在時(shí)間上將宇宙的膨脹回溯到過去，在宇宙最開始的有限時(shí)間上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)密度和溫度無限大的狀態(tài)。這種奇異性表明，廣義相對(duì)論不能充分描述這種狀態(tài)下的物理定律。僅僅基于廣義相對(duì)論的模型不能推測普朗克時(shí)代末期之后的奇點(diǎn)。

這個(gè)原始的奇點(diǎn)本身有時(shí)可被稱為“大爆炸”，但是這個(gè)術(shù)語也可以指早期宇宙中一個(gè)更普遍的，熱而稠密的階段。無論哪種情況，“大爆炸”作為一個(gè)事件，可以說是 “誕生”了我們現(xiàn)在的宇宙，因?yàn)樗砹擞钪鏆v史上的一個(gè)開始點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上，宇宙被證明進(jìn)入到了一個(gè)我們可以理解的物理定律（特別是廣義相對(duì)論和粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型），即從這一刻起，我們的物理定律才開始變得有效。

根據(jù)大爆炸理論，宇宙是由一個(gè)極緊密、極熾熱的奇點(diǎn)膨脹到現(xiàn)在的狀態(tài)。圖：Universe expansion cn

宇宙暴脹與重子數(shù)產(chǎn)生

宇宙大爆炸的最早階段受到很多猜測。在最常見的模型中，宇宙均勻地和各向同性地被填充，具有非常高的能量和密度以及極大的溫度和壓力，并且會(huì)非?？焖俚嘏蛎浐屠鋮s。在進(jìn)入膨脹后大約10的負(fù)37次方秒，相變會(huì)導(dǎo)致宇宙暴脹，在此期間宇宙會(huì)成指數(shù)倍增長，由于不確定性原理而發(fā)生的密度波動(dòng)被放大成“宇宙胚胎”，隨后會(huì)形成宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)。在暴脹停止后，宇宙會(huì)重新加熱，加熱到宇宙可以產(chǎn)生夸克 - 膠子等離子體以及所有其他基本粒子所需的溫度。這個(gè)時(shí)期的宇宙，溫度依舊非常的高，以至于粒子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)處于相對(duì)論速度，各種粒子 - 反粒子對(duì)在碰撞中不斷產(chǎn)生和湮滅。在某種程度上，一種稱為重子生成的未知反應(yīng)違反了重子數(shù)的守恒，導(dǎo)致夸克和輕子的數(shù)量略微超過了反夸克和反輕子- 超過的范圍大約在三千萬分之一。這導(dǎo)致了正物質(zhì)在當(dāng)前宇宙中比反物質(zhì)更占優(yōu)勢。

冷卻

宇宙的密度持續(xù)下降并且溫度也隨之下降，因此每個(gè)粒子的典型能量也在下降。明顯對(duì)稱性破缺相變將物理學(xué)的基本力和基本粒子的參數(shù)置于它們目前的形式中。在大約10的負(fù)11次方秒之后，由于粒子能量下降到在粒子加速器中可以達(dá)到的值，所以圖像變得不那么具有推測性。在大約10的-6次方秒時(shí)，夸克和膠子結(jié)合形成質(zhì)子和中子等重子。與夸克相比，夸克的微量過剩導(dǎo)致重子的數(shù)量略微超過了反重子。此時(shí)宇宙的溫度已經(jīng)不再高到足以產(chǎn)生新的質(zhì)子 - 反質(zhì)子對(duì)（類似于中子 - 反中子）了，因此緊隨其后的是質(zhì)量湮滅，只留下10的10次方個(gè)原始質(zhì)子和中子中的一個(gè)，而沒有任何與它們對(duì)應(yīng)的反粒子。電子和正電子在大約1秒時(shí)發(fā)生了類似的過程。湮滅之后，剩下的質(zhì)子、中子和電子不再相對(duì)性地運(yùn)動(dòng)，宇宙的能量密度主要由光子（中微子的貢獻(xiàn)很?。﹣砜刂啤?/span>

結(jié)構(gòu)的形成

在很長一段時(shí)間內(nèi)，宇宙中的物質(zhì)幾乎均勻地分布，它們會(huì)受到附近物質(zhì)的引力擾動(dòng)，而變得不那么均勻。隨后由于引力的效應(yīng)相互吸引，因此某些區(qū)域會(huì)變得非常的密集，從而會(huì)形成氣體云、恒星、星系和今天我們可觀測到的其他宇宙結(jié)構(gòu)。此過程的細(xì)節(jié)主要取決于宇宙中物質(zhì)的數(shù)量和類型。四種可能的物質(zhì)類型被稱為冷暗物質(zhì)，溫暗物質(zhì)，熱暗物質(zhì)和重子物質(zhì)。威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）提供的最佳測量結(jié)果表明，該數(shù)據(jù)非常適合Lambda-CDM模型，其中暗物質(zhì)被認(rèn)為是冷的（早期再電離不能排出溫暗物質(zhì)），估計(jì)約占宇宙物質(zhì)能量的23％，而重子物質(zhì)約占4.6％。在包含中微子形式的熱暗物質(zhì)的“擴(kuò)展模型”中，如果“物理重子密度”估計(jì)值在大約0.023（這不同于以總物質(zhì)/能量密度的一部分表示的“重子密度”，如上所述，其約為0.046。）左右，并且相應(yīng)的冷暗物質(zhì)密度約為0.11左右，那么其對(duì)應(yīng)的中微子密度估計(jì)小于0.0062。

哈勃超深空再次展現(xiàn)布滿星的遠(yuǎn)古時(shí)代，告訴我們遠(yuǎn)古的星系是什么樣子。圖：NASA and the European Space Agency

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