走出黑暗
没有序幕
在我们的星球上,无论是西方的歌剧还是东方的戏曲,通常都有一个序曲或序幕,表示好戏要开场了。但宇宙没有。
宇宙最初是黑沉沉的虚空,一无所有:没有地,也没有天,没有草原,也没有牛,更没有你我。神话大抵是这样说的。后来的宗教表示反对,怎么可能“无中生有”?他们说在宇宙戏剧开场前,一定有一种至高无上的力量触动了某个开关,进而拉开了宇宙剧场的序幕,那就是宇宙间的“第一推动力”。至于“推动力”的发出者,自然就是他们信仰的最高神明。
科学家是怎么说的呢?宇宙本身就是自己的推动力。它没有序幕,但有一个开始,就像所有的故事那样——一次远古大爆炸。我们就从大爆炸说起。
黢黑的虚空中,有一个谁也看不见的小点,叫作奇点。奇点比针尖、比灰尘还小,比你能想象到的所有小点都小,但它坚硬无比,充满了热度与能量。一刹那间,神奇的一幕出现了:奇点爆裂开来,虚空中迎来第一次大爆炸。那阵势谁也没见识过,连个谱儿也没有,没法从我们的星球上找一个类似的例子来比喻。
▍宇宙诞生的瞬间
▍宇宙大爆炸模型
那次大爆炸不是从点射向四周的扩散,根本就是一次全部空间的大爆发,从一开始就充满了整个空间。空间和时间,以及万事万物的雏形都产生了,那时候,宇宙的温度有多高?大约是1000亿℃。幸好,随后它就开始降温了。
要有光
大爆炸之后的宇宙什么样?简直就是一团高能粒子雾,混沌而黏稠。到处都是能量,到处都是辐射,到处都是各种看不见的微小物质,光子、电子、中子……统称“粒子”。它们躁动不安,四下流窜,像一群没头的苍蝇。因为速度太快,粒子间互相碰撞是常有的事,有时候正、反粒子碰到一块,立刻“身与形俱灭”,化作一束高强能量。
好在温度即刻降低了,这给粒子间的“友好”结合提供了机会,它们开始抱团形成氢和氦元素,这是元素周期表中的头两号元素。那时候的宇宙中也有一些锂元素,但总体说来是氢、氦两大元素的联合王国。氢数量巨大,是当之无愧的“大当家”。这时候,大爆炸才刚过3分钟。
▍宇宙中的基本粒子
环保小贴士
温差巨大
宇宙的温度无处不在,但差别巨大,冷热不均。有些地方热得要命,比如太阳,表面温度高达6000℃,而牛郎星与织女星的表面温度则可达7000℃及9000℃。在地球上,-70℃已成为极端低温,但冥王星的表面温度则低至-230℃。无论是极高还是极低的温度,都不可能发展出任何生命形式。
粒子间的流窜与碰撞一直折腾了38万年,宇宙的温度也降到了2700℃左右。电子失去了躁动,开始寻找原子核,并与它们牢牢结合在一起。就这样,宇宙间的第一批原子出世了。
粒子间无意识地“抱团”改变了宇宙的命运,引起了宇宙涟漪,第一束自由的光也随之产生。它们沿着各自的路径,向四面八方传播开去,开启了穿越时空的无尽旅程。宇宙变得清朗开阔,雾散了。
生命的可能
无数道光冲破黑暗,各奔前程,把空间留给氢原子和氦原子。这时候一种从大爆炸中释放出的力——引力,开始纵横驰骋。那时候的宇宙追求膨胀向外,但引力完全不听那一套,专门把四散的物质吸引到一块儿。
引力四处拉拢物质,渐渐地,宇宙中的第一个庞大天体——气体星云出现了。这时候的星云主要由氢和氦两种元素组成。它们是孕育恒星和星系的摇篮。
▍闪亮夺目的气体星云N55被看作宇宙中的一朵“七色祥云”,它的尘埃物质和气体一样﹐都是在星云形成的初期就已经存在的
因为引力肆无忌惮地吸引物质“扎堆”,终于引发原子集团的“反叛”——从内部炸裂开来。每4个氢核转变为1个氦核,这就是核聚变反应。但引力全然不顾这种“反叛”行为,继续施压,终于将星云“压缩”为第一代恒星。此时,时间已过去了2亿年。
恒星出现后,宇宙开始展现它的造化之功:只凭简单的两种元素,炼造出如今我们看到的绝大多数元素,乃至形成复杂的生命体。
那时候的宇宙化身“炼金炉”,每一颗恒星都是“炼金术士”。它们的体内疯狂地进行着核聚变反应,燃烧的终点便是整颗恒星彻底的大爆发(超新星爆炸)。它们用悲壮的方式结束自己的一生,同时向宇宙喷射出各种质量更大的新元素。每一代新星从上一代那里继承到一种元素,牺牲时又贡献出另一种元素,千万代恒星前仆后继,锂、铍、碳、氧、钙……宇宙中的元素也就越来越多。这些元素就是构成我们人体的化学元素,它们用上百亿年的时间等待生命的出现。所以说,我们每一个人都是远古星星的孩子。