早在公元前340年，希臘哲學(xué)家亞里士多德就已經(jīng)證明，地球是一個圓球而不是一塊平板。他認(rèn)為地球是宇宙的中心，是不動的，太陽、月亮、行星和恒星都以圓周為軌道圍繞著它轉(zhuǎn)動。在公元后兩世紀(jì)，這個思想被托勒密精制成一個完整的宇宙模型。
1514年哥白尼提出了一個更簡單的模型：太陽是靜止地位于中心，而地球和其他行星繞著太陽作圓周運(yùn)動。
1687年牛頓出版了他的《數(shù)學(xué)的自然哲學(xué)原理》，在這本書中，牛頓提出了萬有引力定律，根據(jù)這定律，宇宙中的任一物體都被另外物體所吸引，物體質(zhì)量越大，相互距離越近，則相互之間的吸引力越大。這也就是使物體落到地面上的力。根據(jù)他的定律，引力使月亮沿著橢圓軌道繞著地球運(yùn)行，而地球和其他行星沿著橢圓軌道繞著太陽公轉(zhuǎn)。
按照牛頓的引力理論，恒星應(yīng)該相互吸引，它們不能保持基本不動。但是在20世紀(jì)之前從未有人暗示過，宇宙是在膨脹或是在收縮。甚至那些意識到牛頓的引力理論導(dǎo)致宇宙不可能靜止的人，也沒有想到提出宇宙可能是在膨脹。
20世紀(jì)30年代，哈勃通過天文觀測發(fā)現(xiàn)，宇宙中存在許多星系，不同星系之間的距離一直在增加著，任何兩個星系互相離開的速度和它們之間的距離成正比。這表明宇宙在膨脹，這正好與愛因斯坦廣義相對論的預(yù)言一致。
宇宙膨脹，準(zhǔn)確地說，是宇宙中的任何兩點(diǎn)之間的距離在變大，而非空間在延續(xù)其自身。這個圖像就像宇宙的整體是在一個膨脹著的巨大的氣球表面上。
宇宙在膨脹意味著，在過去的某一時刻（現(xiàn)已確定為137.2億年之前）鄰近星系之間的距離為零。這一時刻被稱之為大爆炸。
綜合今天所有的觀測證據(jù)，我們可以得出下面這個宇宙演化景象。
在大爆炸時，宇宙體積被認(rèn)為是零，所以是無限熱。早期宇宙存在過一個非?？焖倥蛎浀臅r期，即“暴漲”，在最初的一萬億億億分之一（10-35）秒的時間里，宇宙的半徑增大了100萬億億億（1后面跟30個0）倍。這時宇宙的體積從比原子還小，急劇脹大到宇觀尺度。
在暴漲時期，宇宙的溫度非常高，粒子會運(yùn)動得如此之快，以至于能逃脫任何將它們吸引一起的作用。而且粒子的能量是如此之高，只要它們碰撞就會產(chǎn)生出來很多不同的粒子~反粒子對，雖然其中一些粒子~反粒子隨后會湮滅，但是它們產(chǎn)生得比湮滅得更快。因此，宇宙在暴漲時期無中生有地產(chǎn)生了眾多物質(zhì)。
在我們能觀察到的宇宙里大體有一億億億億億億億億億億（1后面跟80個0）個基本粒子。它們從何而來？答案是，在量子理論中，粒子可以從粒子~反粒子對的形式由能量中創(chuàng)生出來。但能量從何而來？答案是，無中生有，宇宙的總能量剛好是零。宇宙的物質(zhì)是由正能量構(gòu)成的；然而，所有物質(zhì)都由引力互相吸引，引力場具有負(fù)能量。
要理解為何引力場具有負(fù)能量，想象使一顆行星脫離太陽系。一旦它到了自由空間，行星的能量為零。因為需要增加能量將行星拽出太陽系使它進(jìn)入能量為零的狀態(tài)，所以當(dāng)行星在太陽系范圍內(nèi)時，它的重力能為負(fù)。
在空間上大體一致的宇宙的情形中，人們可以證明，這個負(fù)的引力能剛好抵消了物質(zhì)所代表的正能量，所以宇宙的總能量為零。
宇宙暴漲時期，能量密度保持不變，當(dāng)宇宙體積加倍時，正物質(zhì)能和負(fù)引力能都加倍，總能量保持為零，而不破壞其能量的守恒。在這個時期（其實只是一個非常非常短的瞬間），宇宙的尺度增大了一個非常非常多倍，可用以制造粒子的總能量變得非常大。在宇宙的正常膨脹時，這種情況就不會發(fā)生了，因為這時當(dāng)宇宙繼續(xù)變大時，物質(zhì)能量密度也同時下降。
最近，暴漲理論可能已經(jīng)證實。因為暴漲時期的引力波作用到微波背景光子，會產(chǎn)生一種叫做B模式的特殊偏振模式，這是其他形式的擾動都產(chǎn)生不了的，因此是暴漲時期的引力波的“指紋”。最近，架設(shè)在南極的BICEP2望遠(yuǎn)鏡觀測到了宇宙大爆炸的“余燼”— 宇宙微波背景輻射中這個暴漲時期的引力波的“指紋”，這項發(fā)現(xiàn)若經(jīng)證實將是支撐宇宙暴漲理論模型迄今為止最有力的證據(jù)。③
隨著宇宙的膨脹，溫度在降低，宇宙的尺度大一倍，它的溫度就降低到一半。大爆炸后的一秒鐘，溫度降低到約為100億度，此刻宇宙主要包含光子、電子和中微子和它們的反粒子，還有一些質(zhì)子和中子。隨著宇宙的繼續(xù)膨脹，溫度繼續(xù)降低，電子~反電子對在碰撞中的產(chǎn)生率就落到它們湮滅率之下。這樣只剩下很少的電子，而大部分電子和反電子相互湮滅，產(chǎn)生出更多的光子。
在大爆炸后的大約100秒，溫度降到了10億度，在此溫度下，質(zhì)子和中子開始結(jié)合產(chǎn)生氘（重氫）的原子核，然后，氘核和更多的質(zhì)子中子相結(jié)合形成氦核，它包含二個質(zhì)子和二個中子，還產(chǎn)生了少量的兩種更重的元素鋰和鈹。
大爆炸后的幾個鐘頭之內(nèi)，氦和其他元素的產(chǎn)生就停止了。之后的100萬年左右，宇宙僅僅只是繼續(xù)膨脹，開始形成原子，然后原子凝聚成星系，星系被分割成更小的星云，形成恒星和行星，一個行星 — 地球上逐步演化出了人類，演出了許多悲壯的活劇。
宇宙還要繼續(xù)膨脹，溫度不斷降低。經(jīng)過大凍結(jié)，人類和所有智慧生命死亡。然后質(zhì)子中子等基本粒子衰變，萬物消逝。最后，按照弦論的預(yù)言，宇宙向內(nèi)塌縮成一點(diǎn)，就像當(dāng)初乍現(xiàn)那樣驟然消失。
在上千年的時間里，物理學(xué)家經(jīng)過千辛萬苦得到的這個宇宙真相，震驚了他們自己。諾貝爾物理獎得主溫伯格在其名著《最初三秒鐘》中說：“宇宙越是看來可以理解，就越顯得毫無意義……人生是場鬧劇?！?/p>
3.Nature Vol 508，28-30，3 April 2014。
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