起初，近140 億年前，整個(gè)宇宙比這個(gè)句子末尾的句號(hào)還小。到底有多小呢？不妨把這個(gè)句號(hào)想象成一張比薩餅，然后再把這張比薩餅切成一萬(wàn)億片。萬(wàn)事萬(wàn)物——包括組成你的身體、你窗外的樹(shù)木或建筑、你朋友的襪子、矮牽?；?、你的學(xué)校、我們這顆星球上最高的山脈和最深的海洋、太陽(yáng)系乃至其他遙遠(yuǎn)星系的粒子， 宇宙中所有的空間、能量和物質(zhì)都擠在這個(gè)點(diǎn)里，而且它很燙。

　　環(huán)境如此酷熱，又有這么多東西擠在這么小的空間里，宇宙能做的事只剩下一件，那就是膨脹——飛快地膨脹。今天，我們將這個(gè)事件稱為“大爆炸”，在億萬(wàn)分之一秒（確切地說(shuō)，是一千億億億億億分之一秒）的時(shí)間內(nèi)，宇宙急速膨脹。

　　對(duì)于宇宙生命在最初這個(gè)瞬間的事情，我們到底了解多少？不幸的是，非常少。今天我們知道，四種基本力控制著世間的一切， 從行星的運(yùn)行軌道，到組成我們身體的粒子。但在大爆炸之后的那個(gè)瞬間，這四種力仍糾纏在一起，宇宙在膨脹中冷卻。

　　這個(gè)瞬間被科學(xué)家稱為“普朗克時(shí)期”，因德國(guó)物理學(xué)家馬克斯·普朗克（Max Planck）而得名。在這個(gè)瞬間快要結(jié)束的時(shí)候，有一種力從混沌中掙脫出來(lái)。這種力將組成星系的恒星和行星聚集在一起，讓地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，它便是引力。引力無(wú)處不在，我們可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)它：拿起一本書(shū)，把它舉到離你最近的桌面上方幾厘米的位置，然后放手。接下來(lái)，你看到的便是引力造成的結(jié)果。（要是你的書(shū)沒(méi)往下掉，請(qǐng)立即聯(lián)系離你最近的物理學(xué)家，告訴他宇宙出了大麻煩）

　　不過(guò)，在早期宇宙最初的短暫瞬間，行星、書(shū)本等等你能想到的物體都不存在，所以引力也沒(méi)處施展身手。引力最擅長(zhǎng)操控龐大的物體，然而早期宇宙里的一切都小得超乎想象，但這只是開(kāi)始，宇宙繼續(xù)膨脹。

　　接下來(lái)，自然界中另外三種主要的力彼此分開(kāi)，這些力的主要任務(wù)是控制充斥宇宙的粒子，或者說(shuō)小塊物質(zhì)。一旦這四種力完全分開(kāi)，我們就擁有了搭建宇宙所需的工具。

　　大爆炸萬(wàn)億分之一秒后

　　宇宙依然難以想象地小而熱，但里面開(kāi)始擠滿粒子。這時(shí)候的粒子有兩種，它們分別叫作夸克和輕子。夸克的性質(zhì)十分古怪。你永遠(yuǎn)不可能抓到落單的夸克，它總是和附近的伙伴“勾肩搭背”，夸克就像那些不愿落單的孩子，哪怕上廁所都得搭伴。

　　兩個(gè)或兩個(gè)以上的夸克被分開(kāi)得越遠(yuǎn)，將它們束縛在一起的力就會(huì)變得越強(qiáng)——它們就像被某種看不見(jiàn)的微型橡皮筋綁在一起。但要是夸克被分開(kāi)得足夠遠(yuǎn)，橡皮筋就會(huì)繃斷，儲(chǔ)存的能量就會(huì)在斷裂的兩頭分別創(chuàng)造出一個(gè)新的夸克，于是被分開(kāi)的伙伴各自獲得了一位新朋友。

　　而另一方面，輕子卻是“獨(dú)行俠”。將夸克束縛在一起的力對(duì)輕子不起作用，所以它們不會(huì)聚集成群。最有名的輕子是電子。除了這些粒子以外，宇宙中還充斥著沸騰的能量，能量被裹在波狀的小包裹里，這些光能量團(tuán)叫光子。事情從這里開(kāi)始變得奇怪起來(lái)。

　　宇宙如此熾熱，所以光子會(huì)不斷轉(zhuǎn)化成物質(zhì)- 反物質(zhì)粒子對(duì)，這些粒子對(duì)又會(huì)相互碰撞，再次轉(zhuǎn)化為光子。但出于某些神秘的原因， 這種轉(zhuǎn)化有十億分之一的概率產(chǎn)生一個(gè)落單的物質(zhì)粒子，沒(méi)有反物質(zhì)粒子與它配對(duì)。要是沒(méi)有這些孤單的幸存者，宇宙中就不會(huì)有物質(zhì)存在。這是件好事，因?yàn)槲覀兌际怯晌镔|(zhì)組成的。

　　隨著時(shí)間的流逝，宇宙不斷膨脹、冷卻。在它膨脹得比我們的太陽(yáng)系還大的過(guò)程中，它的溫度也在迅速下降。雖然這時(shí)的宇宙還很熱，但它已經(jīng)降到了1 萬(wàn)億開(kāi)氏度以下。

　　大爆炸百萬(wàn)分之一秒后

　　宇宙已經(jīng)從句號(hào)的億萬(wàn)分之一膨脹到了和我們的太陽(yáng)系差不多大，也就是說(shuō)，直徑近3 000 億千米。

　　1 萬(wàn)億開(kāi)氏度，這個(gè)溫度比太陽(yáng)表面熱得多，但比大爆炸之后的那個(gè)瞬間已經(jīng)冷卻了不少。這個(gè)溫吞吞的宇宙溫度和密度都不足以繼續(xù)“烹制”夸克，所以夸克紛紛抓緊“舞伴”，創(chuàng)造出更重的粒子。它們的組合很快帶來(lái)了我們更熟悉的物質(zhì)形態(tài)，譬如質(zhì)子和中子。

　　截至現(xiàn)在，大爆炸剛剛過(guò)去了1 秒

　　宇宙的直徑已經(jīng)膨脹到了幾光年，大約相當(dāng)于太陽(yáng)和離它最近的恒星之間的距離。溫度降到了10 億開(kāi)氏度。這還是很熱，足以“烹制”小小的電子和它們的搭檔——正電子。這兩種粒子不斷誕生，彼此湮滅，然后消失。但電子和其他粒子都遵循同一條法則： 它們有十億分之一的概率幸存下來(lái)，其余的則相互摧毀。宇宙的溫度降到了1 億開(kāi)氏度以下，還是比太陽(yáng)表面熱。

　　更大的粒子開(kāi)始彼此聚合。組成我們今天能看見(jiàn)的宇宙—— 包括恒星和行星、你窗外的樹(shù)木或建筑、你朋友的襪子、我的胡須——的原子所需的基本元素終于走到了一起。質(zhì)子與中子、其他質(zhì)子共同組成原子的核心，我們稱之為“原子核”。

　　大爆炸已經(jīng)過(guò)去了2 分鐘

　　正常情況下，宇宙中呼嘯而過(guò)的電子會(huì)被質(zhì)子和原子核吸引。電子帶有一個(gè)負(fù)電荷，質(zhì)子和原子核則攜帶正電荷，異性相吸。可這些粒子為什么會(huì)攜帶正電荷和負(fù)電荷呢？或者你還會(huì)問(wèn)，異性為什么相吸呢？

　　它們就是這樣。

　　我真想告訴你一個(gè)更好的答案，但宇宙沒(méi)有義務(wù)為我們提供合理的解釋。只能說(shuō)，這兩個(gè)概念背后都有很多很多年的科學(xué)研究支持。

　　既然異性相吸，那么接下來(lái)你肯定覺(jué)得質(zhì)子和電子會(huì)緊緊黏在一起。不過(guò)在接下來(lái)的幾千年里，宇宙的溫度還是太高，這些粒子根本無(wú)法安定下來(lái)。電子自由游蕩，撞得質(zhì)子?xùn)|倒西歪，自由電子就愛(ài)干這事兒。

　　宇宙溫度降到3 000 開(kāi)氏度（大約相當(dāng)于太陽(yáng)表面溫度的一半） 時(shí)，這樣的局面就結(jié)束了，所有自由電子都和帶正電的質(zhì)子結(jié)合在了一起，它們結(jié)合產(chǎn)生的所有光子至今仍原封不動(dòng)地在宇宙中穿行——直到今天，科學(xué)家仍能探測(cè)到這些光。

　　大爆炸之后38 萬(wàn)年

　　這幅通過(guò)望遠(yuǎn)鏡拍攝的畫(huà)面讓我們看到了銀河系中心附近的數(shù)十萬(wàn)顆恒星。

　　宇宙繼續(xù)膨脹，像一只不會(huì)爆炸的氣球。膨脹過(guò)程中，宇宙逐漸冷卻，引力開(kāi)始起效。最開(kāi)始的幾十萬(wàn)年里，粒子到處亂跑，就像幼兒園操場(chǎng)上的小朋友。然后引力將這些碎片凝聚起來(lái)，形成宇宙中的城市，我們稱之為星系。近一千億個(gè)星系成形了。每個(gè)星系擁有幾千億顆恒星。

　　這些恒星像高壓鍋一樣，迫使微小的粒子聚合形成越來(lái)越大的元素。最大的恒星積聚了極高的熱和壓力，制造出鐵這樣的重元素。巨型恒星內(nèi)的元素如果一直停留在自己誕生的地方就沒(méi)什么用處。但這些恒星并不穩(wěn)定。它們會(huì)爆炸，將自己內(nèi)部的物質(zhì)拋灑出去。

　　宇宙誕生90 億年后，在宇宙中一個(gè)平凡星系的一塊平凡區(qū)域里， 一顆平凡的恒星誕生了，它便是太陽(yáng)。

　　它是怎么形成的？引力慢慢聚集起一大片氣體云，里面充斥著粒子和包含多余質(zhì)子、中子的重元素。在這些粒子圍繞彼此旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，引力迫使它們不斷靠近，最終發(fā)生碰撞，聚合在一起。

　　太陽(yáng)誕生之初，這團(tuán)氣體云里仍殘留著足夠多的宇宙原料，它提供的物質(zhì)足以制造出幾顆行星、幾十萬(wàn)顆被稱為小行星的太空巖石和幾十億顆彗星。甚至到了這一步都還有富余，剩下的垃圾到處晃蕩，常常撞上其他天體。

　　從 700 千米的高度俯瞰地球，你就會(huì)明白為什么我們叫它藍(lán)色星球。

　　這樣的撞擊能量驚人，足以熔化巖石行星的表面。

　　太陽(yáng)系中左沖右撞的碎片越來(lái)越少，這樣的撞擊也逐漸減少， 行星表面開(kāi)始冷卻。被我們稱為地球的行星形成于太陽(yáng)周?chē)摹敖鸢l(fā)姑娘帶”。童話里的金發(fā)姑娘不喜歡粥太燙或者太冷，她想要溫度剛剛好。同樣地，地球和太陽(yáng)之間的距離也剛剛好。要是地球離太陽(yáng)更近一點(diǎn)，海洋就會(huì)蒸發(fā)；而要是再遠(yuǎn)一些，海洋就會(huì)封凍。

　　無(wú)論是前者還是后者，我們所知的生命都不會(huì)演化出來(lái)。

　　現(xiàn)在宇宙已經(jīng)90 多億歲了

　　組成我們這顆年輕熾熱星球的巖石中蘊(yùn)含的水被釋放到空中。隨著地球逐漸冷卻，這些水以雨的形式墜落下來(lái)，漸漸形成海洋。在這些海洋里，簡(jiǎn)單的分子以我們尚未發(fā)現(xiàn)的某種方式組合在一起， 形成生命。

　　人類(lèi)是需氧生物。我們需要富含氧的空氣。主宰早期海洋的是簡(jiǎn)單的厭氧菌，這些顯微級(jí)生命不需要氧氣也能存活。多虧了厭氧菌， 它們能釋放氧氣，這些充盈在空氣中的氧最終為我們?nèi)祟?lèi)提供了繁榮的基礎(chǔ)。有了富含氧的新大氣，越來(lái)越多的復(fù)雜生命形式得以興起。

　　但生命是脆弱的。偶爾會(huì)有大型的彗星和小行星撞擊地球，造成巨大的破壞。

　　白堊紀(jì)末期，小行星撞擊了如今墨西哥的尤卡坦半島。

　　6 500 萬(wàn)年前，一顆重達(dá)10 萬(wàn)億噸的小行星撞擊了如今墨西哥的尤卡坦半島。這塊太空巖石在地球表面上撞出了一個(gè)180 千米寬、20 千米深的大坑。這次撞擊，以及它揚(yáng)起的塵埃和碎片，抹去了地球上的絕大部分生命，包括所有著名的大型恐龍。

　　滅絕——生物或生命形式的絕對(duì)終點(diǎn)。這次大災(zāi)難讓我們哺乳動(dòng)物的祖先得以繁榮發(fā)展，而不是繼續(xù)充當(dāng)霸王龍的零食。這些哺乳動(dòng)物中有一支腦袋特別大的，我們稱之為靈長(zhǎng)類(lèi)，它們演化出了一個(gè)聰明得足以發(fā)明科學(xué)方法和工具甚至追尋宇宙起源和演化的物種——現(xiàn)代智人。那便是我們。

　　大爆炸之前發(fā)生過(guò)什么？

　　天體物理學(xué)家也不知道。或者說(shuō)，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們最具創(chuàng)造性的答案幾乎得不到實(shí)驗(yàn)科學(xué)的任何支持。換句話說(shuō)，我們無(wú)法證明它們。面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，有人堅(jiān)持認(rèn)為，一切必然有個(gè)開(kāi)始：某種強(qiáng)于其他所有力的力，某個(gè)萬(wàn)物源頭。他們腦子里的這個(gè)源頭當(dāng)然就是上帝。

　　但是，也許宇宙早已存在，以某種我們尚未確認(rèn)的方式——譬如說(shuō)，有個(gè)不斷創(chuàng)造出新宇宙的多重宇宙。會(huì)不會(huì)是這樣呢？

　　或者宇宙是從虛無(wú)中突然誕生的？又或者我們所知、所愛(ài)的一切不過(guò)是某個(gè)外星超級(jí)智慧物種創(chuàng)造出來(lái)的電腦游戲？

　　一般而言，這些問(wèn)題滿足不了任何人。但它們卻能提醒我們， 無(wú)知——而不是已知——才是研究型科學(xué)家的常態(tài)。聰明的年輕人往往不愿意說(shuō)“我不知道”，但承認(rèn)自己的無(wú)知是科學(xué)家必須面對(duì)的日常。如果有人相信自己無(wú)所不知，那他肯定沒(méi)有尋找過(guò)宇宙中已知和未知之間的邊界，更不曾被這邊界絆倒過(guò)。

　　我們確切知道的是，宇宙有一個(gè)起點(diǎn)。我們知道宇宙一直在演變。我們還知道，你身體里的每一個(gè)原子都能追溯到大爆炸那一刻，追溯到50 多億年前將自己內(nèi)部的物質(zhì)灑遍星系的巨型恒星熔爐之中。我們是被賦予生命的星塵。宇宙賦予了我們探查它的力量——我們這才剛剛開(kāi)始。


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書(shū)籍】，了解最新科普書(shū)籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥(niǎo)知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥(niǎo)相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情