這要取決于你如何去測(cè)量宇宙，有兩種不同的回答可能是正確的。
如果你想了解宇宙中發(fā)生了什么，首先你必須有能力去看到。今天我們理所當(dāng)然地知曉宇宙對(duì)光是透明的，并且從遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光可以暢通無(wú)阻地穿越空間到達(dá)我們眼中。但這些情況在宇宙中不是一直如此。
事實(shí)上，宇宙中有兩種方式會(huì)阻止光以直線傳播。一種方式是讓宇宙中充滿自由而不受約束的電子，然后光將與電子一起散射，在一個(gè)隨機(jī)確定的方向上反彈。另一種方式是讓宇宙中充滿由中性原子聚集而成的團(tuán)塊，然后光將會(huì)被這些物質(zhì)阻擋，就像固體物質(zhì)會(huì)阻擋光一樣。我們真實(shí)的宇宙中兩種情況都存在，直到這些障礙都被克服的時(shí)候宇宙才對(duì)光變得透明。
圖解：在宇宙大爆炸開始后的僅僅幾十萬(wàn)年，中性原子開始形成。最早的一批恒星一度將這些中性原子再度電離，但是直到恒星和星系形成數(shù)億年后，這個(gè)再電離的過程才最終完成。
在宇宙的早期階段，組成我們所知道的一切事物的原子并不是緊密聚集在一起呈現(xiàn)中性，而更準(zhǔn)確地說是被電離的：即處于等離子體狀態(tài)階段。當(dāng)光經(jīng)過一團(tuán)足夠致密的等離子體時(shí)，光會(huì)在電子上散射開，被吸收和重新發(fā)射到各個(gè)無(wú)法預(yù)測(cè)的方向上。
這時(shí)一個(gè)矛盾的過程發(fā)生了，即使是在這些早期階段。這些等離子體是由電子和原子核組成的，這就非常有利于它們結(jié)合在一起。即使在宇宙的早期也確實(shí)會(huì)發(fā)生這樣的事，只要能量足夠高的光子射入就能將它們?cè)俅畏蛛x。
圖解：當(dāng)宇宙結(jié)構(gòu)擴(kuò)張的時(shí)候，所有輻射的波長(zhǎng)也在伸展。這就導(dǎo)致宇宙變得不怎么活躍了，在早期自發(fā)的高能活動(dòng)過程在之后不再發(fā)生了，宇宙進(jìn)入冷卻時(shí)代。此后需要幾十萬(wàn)年的冷卻才能使宇宙中形成中性原子。（伊森·西格爾/《超越銀河系》）
在宇宙擴(kuò)張的過程中，宇宙密度在變得稀疏的同時(shí)，粒子也變得越來越不活躍。空間結(jié)構(gòu)自身的擴(kuò)張，也影響到了每個(gè)光子在其中的傳播。由于光子的能量取決于其自身的波長(zhǎng)，在波長(zhǎng)變長(zhǎng)的時(shí)候，光子開始轉(zhuǎn)換—即紅移—轉(zhuǎn)向低能量狀態(tài)。
這時(shí)就僅僅只是時(shí)間的問題了，之后直到宇宙中所有的光子的能量降低到一個(gè)關(guān)鍵的臨界值：這個(gè)能量值要能使電子從早期宇宙中的單個(gè)原子上被撞擊下來。在宇宙大爆炸后花費(fèi)了數(shù)十萬(wàn)年的時(shí)間才使得光子丟失足夠的能量來使中性原子的形成成為可能。
圖解：在宇宙的早期（左），由電子散射出的光子具有足夠高的能量來將任何原子撞擊回電離狀態(tài)。一旦宇宙溫度變得足夠低，并且缺乏這樣的高能量光子（右）的時(shí)候，它們與中性原子之間將不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。取而代之的是它們會(huì)在宇宙中無(wú)序地自由傳播，因?yàn)樗鼈儾痪邆浜线m的波長(zhǎng)來使這些原子保持在一個(gè)高能量狀態(tài)。（伊森·西格爾/《超越銀河系》）
許多宇宙事件發(fā)生在這個(gè)時(shí)期：早期不穩(wěn)定的同位素放射性衰變；物質(zhì)活躍性的增強(qiáng)變得比輻射更占據(jù)主導(dǎo)地位；引力將物質(zhì)聚集在一起的萌芽開始形成。在光子紅移越來越強(qiáng)烈時(shí)，阻礙中性原子形成的另一個(gè)障礙出現(xiàn)了：在電子被質(zhì)子捕獲的時(shí)候光子被發(fā)射了。每當(dāng)一個(gè)電子被原子核成功地俘獲時(shí)，會(huì)發(fā)生兩件事情：
1）這個(gè)過程中將會(huì)發(fā)射一個(gè)紫外光子，因?yàn)樵榆S遷總是以預(yù)定的方式降低能級(jí)。
2）光子會(huì)被其他粒子轟擊，包括宇宙中數(shù)以十億計(jì)的存在于電子上的光子。
每當(dāng)形成一個(gè)穩(wěn)定的中性原子，總會(huì)放射出一個(gè)紫外光子。這些光子會(huì)繼續(xù)沿直線傳播，直到遭遇處于電離狀態(tài)的原子核。
圖解：當(dāng)自由電子被氫原子核合并，電子的能級(jí)會(huì)下降，然后發(fā)射光子。為了在早期宇宙中行成穩(wěn)定的中性原子，這些原子必須達(dá)到基態(tài)，而不致產(chǎn)生紫外光子使另一個(gè)同樣的原子被電離。
在這種機(jī)制下沒有額外的中性原子產(chǎn)生，因此僅是通過這樣的途徑，宇宙就不會(huì)對(duì)光透明。然后另一種效應(yīng)來了，它將占據(jù)支配地位。難以置信的是在這種效應(yīng)下，花費(fèi)了大約10萬(wàn)年的時(shí)間使原子變得穩(wěn)定和中性，那又是這個(gè)故事的另一段不可思議和復(fù)雜的部分了。
大多數(shù)時(shí)候，在一個(gè)氫原子中，當(dāng)一個(gè)電子達(dá)到第一基態(tài)后，僅僅只是跌入到最低能級(jí)，并以一個(gè)特征的能量發(fā)射一個(gè)紫外光子：萊曼ɑ光子。但是每一百萬(wàn)次的轉(zhuǎn)換中會(huì)有一次是通過另一個(gè)不同的方式使電子的能級(jí)降低，這時(shí)將會(huì)發(fā)射兩個(gè)低能量光子。這就是被稱作兩光子衰變或轉(zhuǎn)換的反應(yīng)，它是導(dǎo)致宇宙變中性的主要原因。
圖解：你將有一個(gè)難得的機(jī)會(huì)通過發(fā)射兩個(gè)同能量的光子來從一個(gè)“s”軌道轉(zhuǎn)換進(jìn)入一個(gè)低能量的“s”軌道。兩光子轉(zhuǎn)換甚至發(fā)生在2s（第一激發(fā)態(tài)）狀態(tài)和1s（基態(tài)）狀態(tài)之間，大約每一百萬(wàn)次轉(zhuǎn)換中會(huì)有一次。（R·羅伊等，《光學(xué)快訊》25(7)：7960·2017年4月）
每當(dāng)發(fā)射一個(gè)單光子的時(shí)候，幾乎總是會(huì)與另一個(gè)氫原子發(fā)生碰撞，激發(fā)并導(dǎo)致氫原子的再次電離。但是當(dāng)發(fā)射的是兩個(gè)光子的時(shí)候，很難使兩個(gè)光子同時(shí)擊中同一個(gè)原子，這就意味著會(huì)有額外的中性原子增加。
雖然很少見，但是在兩光子轉(zhuǎn)換的過程中中性原子首次形成。它使我們的宇宙從一個(gè)酷熱的等離子體狀態(tài)進(jìn)入一個(gè)幾乎同樣酷熱充滿100%中性原子的狀態(tài)。雖然我們說在宇宙大爆炸38萬(wàn)年后形成了原子，但這個(gè)過程其實(shí)又持續(xù)了緩慢的10余萬(wàn)年的時(shí)間，才使得這個(gè)圖景完全實(shí)現(xiàn)。一旦這些原子呈中性以后，就不會(huì)再有宇宙大爆炸的光產(chǎn)生了。這就是宇宙最初的CMB（宇宙微波背景輻射）：宇宙微波背景輻射。
圖解：一個(gè)擴(kuò)張和冷卻的宇宙中自由電子和質(zhì)子與光子碰撞轉(zhuǎn)換為中性原子并對(duì)光子透明。左圖展示的是宇宙微波背景輻射發(fā)射之前電離的等離子體，右圖展示的是之后轉(zhuǎn)換為中性宇宙并對(duì)光子透明的圖景。電子之間的散射，以及電子和光子之間的散射可以很好地被狄拉克方程解釋，但是光子與光子之間的反應(yīng)目前還沒有方程可以解釋。（圖片版權(quán)：AMANDA YOHO）
宇宙微波背景輻射是宇宙首次對(duì)光變得透明的標(biāo)志。宇宙大爆炸的殘留光子現(xiàn)在具有長(zhǎng)波長(zhǎng)和低能量，可以自由地穿越宇宙。在自由電子消失后—被約束進(jìn)穩(wěn)定的中性原子—沒有什么可以阻止和遲滯這些光子了。
因?yàn)橹行栽蝇F(xiàn)在充斥于宇宙的每個(gè)角落，并且扮演著一個(gè)隱伏的角色。當(dāng)中性原子導(dǎo)致宇宙對(duì)低能量光子透明的時(shí)候，這些中性原子將會(huì)聚集在一起形成原分子云、塵埃、以及氣體的聚合物。在這些結(jié)構(gòu)中的中性原子可能會(huì)對(duì)低能量的光子透明，但是那些由恒星發(fā)射的高能量光子將會(huì)被中性原子吸收。
圖解：宇宙第一批恒星開始運(yùn)轉(zhuǎn)的圖景。在沒有金屬為恒星降溫的時(shí)候，在只有大質(zhì)量星云的龐大聚合體中會(huì)誕生恒星。直到有足夠長(zhǎng)的時(shí)間使引力在大尺度上產(chǎn)生影響之前，在早期只有小尺度上可以形成結(jié)構(gòu)，恒星將會(huì)發(fā)現(xiàn)它們發(fā)出的光無(wú)法在不透明的宇宙中傳播多遠(yuǎn)。（NASA）
在現(xiàn)今宇宙中原子都是中性原子，它們對(duì)星光的阻滯效應(yīng)相當(dāng)有效。我們期待已久要求宇宙對(duì)光透明的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在反而使得其對(duì)不同波長(zhǎng)的光子再次不透明：由恒星產(chǎn)生的紫外光，可見光，以及近紅外光。
為了使宇宙對(duì)這些另外的光透明，我們就需要將它們?nèi)吭俅坞婋x。這就意味著我們需要一個(gè)強(qiáng)烈的紫外輻射源來發(fā)射高能量的光將電子從束縛它們的原子上轟擊下來。
換句話說，宇宙需要形成足夠多的恒星才能成功地使其中的原子電離，從而使脆弱，低密度的星際間介質(zhì)對(duì)星光透明。
圖解：這四張圖展示了四種不同波長(zhǎng)光下的銀河系中心區(qū)域，在頂部的是長(zhǎng)波長(zhǎng)（亞毫米）光下的，接下來是遠(yuǎn)至近紅外光（第二和第三）光下的，最后是可見光視角下的銀河系。請(qǐng)注意，塵埃帶和前景中的恒星在可見光波段下遮擋了銀河系中心，但在紅外光波段下并沒有遮擋太多。
我們甚至可以在我們的星系中看到這個(gè)景象：銀河系中心在可見光波段下不可見。銀面中富集的中性塵埃和氣體極有效地阻滯了高能量的紫外光和可見光，但紅外光卻不受影響暢通無(wú)阻。這就解釋了為什么是星光而不是宇宙微波背景輻射會(huì)被中性原子吸收。
幸運(yùn)的是，我們宇宙中形成的恒星盡可能的巨大而熱，并且多數(shù)恒星都比我們的太陽(yáng)更加明亮和酷熱。宇宙早期的恒星是我們太陽(yáng)的十倍，百倍，或者千倍大，意味著它們表面的溫度可以達(dá)到幾萬(wàn)度，并且亮度是太陽(yáng)的數(shù)百萬(wàn)倍。這些宇宙巨怪是中性原子在宇宙中傳播的最大威脅。
圖解：宇宙中的第一批恒星被主要是由中性原子所組成的氫氣圍繞，這些氫氣吸收星光。這些氫氣使得宇宙對(duì)可見光、紫外光和大部分的紅外光不可見，但長(zhǎng)波光如無(wú)線電則在宇宙中暢通無(wú)阻。(NICOLE RAGER FULLER / NATIONAL SCIENCE FOUNDATION)
接下來發(fā)生的事就是讓足夠多的恒星產(chǎn)生的豐富的紫外光子充溢宇宙。如果它們能電離足夠多的充斥于星系間介質(zhì)的中性物質(zhì)，它們就能在任意方向?yàn)樾枪鈷咔宓缆范屍錈o(wú)阻穿行。
最初的恒星對(duì)此有微弱的影響，但是最早的恒星壽命很短暫。在我們宇宙的最初的幾億年里形成的所有恒星幾乎都無(wú)法使宇宙中的多少物質(zhì)保持中性。但是，當(dāng)星團(tuán)合并在一起形成第一個(gè)星系時(shí)，這種情況開始改變。
圖解：CR7星系的簡(jiǎn)圖，CR7星系是首批觀測(cè)到的被歸入第三星系群的星系：第三星系群是宇宙中最早形成的一批恒星。詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡將會(huì)揭開這個(gè)星系以及和它類似星系的真正圖景，并且即使尚未完成電離作用，也將能夠?qū)@些星系進(jìn)行測(cè)量。(ESO/M. KORNMESSER)
當(dāng)大量的氣體團(tuán)、恒星以及其他物質(zhì)聚集在一起后，觸發(fā)了恒星形成的一次大爆發(fā)，這些恒星前所未有地照亮了宇宙。隨著時(shí)間的流逝，大量的現(xiàn)象同時(shí)發(fā)生：
聚集大量物質(zhì)的區(qū)域吸引著甚至是早期的恒星和星系群靠近它們，那些之前沒有恒星形成的區(qū)域也開始形成恒星，并且那些形成早期星系的區(qū)域也開始吸引其他年輕的星系，所有這一切都有助于增加宇宙中恒星的形成比率。
如果我們繪出這個(gè)時(shí)間段宇宙的圖景，我們會(huì)看到在宇宙存在的最初幾十億年里恒星的形成保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的速率。在一些有利的區(qū)域，我們可以觀察到在大多數(shù)區(qū)域再電離之前有足夠多的物質(zhì)在足夠早的時(shí)間發(fā)生了電離；在其他區(qū)域，可能要花費(fèi)20-30億年的時(shí)間才能讓中性物質(zhì)消散。
如果你去描繪大爆炸至今宇宙中中性物質(zhì)的圖景，你將會(huì)發(fā)現(xiàn)在中性物質(zhì)聚集的時(shí)候其電離化就已經(jīng)發(fā)生了，并且你將會(huì)發(fā)現(xiàn)這些電離物質(zhì)中的大部分花費(fèi)了數(shù)億年的時(shí)間消失了。這個(gè)過程并不均衡，總是優(yōu)先地從宇宙中物質(zhì)最密集的地方開始發(fā)生。
圖解：宇宙歷史的原理示意圖，重點(diǎn)是電離。在恒星和星系產(chǎn)生前，宇宙中充溢阻擋光的中性原子。在宇宙產(chǎn)生5.5億年之前，大部分的宇宙仍然處于未電離狀態(tài)的時(shí)候，一些區(qū)域達(dá)到全電離狀態(tài)要早于另一些區(qū)域。再電離的主要初始輻射波產(chǎn)生于宇宙誕生后2.5億年左右，然而一些幸運(yùn)的恒星可能在大爆炸后5000萬(wàn)到1億年就形成了。運(yùn)用如詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡這類合適的工具，我們將能夠發(fā)現(xiàn)最早期的星系。(S. G. DJORGOVSKI ET AL., CALTECH DIGITAL MEDIA CENTER)
平均說來，從宇宙大爆炸起到電離化和對(duì)星光透明花費(fèi)了5.5億年的時(shí)光。我們從對(duì)極端遙遠(yuǎn)的類星體的觀察中看到了這一點(diǎn)，類星體持續(xù)顯示著只有中性的中間物質(zhì)才能引起的吸收特征。但是宇宙中各個(gè)地方的再電離不是同時(shí)發(fā)生的，不同地方和不同方向上達(dá)到完全電離的時(shí)間各不相同。宇宙并不均勻，恒星、星系和在其中形成的物質(zhì)團(tuán)塊也是不均勻的。
宇宙誕生后大約38萬(wàn)年時(shí)開始對(duì)大爆炸遺留下來的光透明，從那以后宇宙開始對(duì)長(zhǎng)波光保持透明。但是直到宇宙誕生后5億年才對(duì)星光完全透明，并且一些地方對(duì)光透明地早而另一些地方晚。
為了使觀測(cè)不受這些局限，我們需要一個(gè)可以探測(cè)輻射波長(zhǎng)越來越長(zhǎng)的天文望遠(yuǎn)鏡。如果一切順利的話，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在這個(gè)時(shí)代最終將會(huì)如它的使命所在那樣打開我們面向宇宙的視野，那兒將會(huì)對(duì)宇宙大爆炸的輝光而不是星光透明。當(dāng)它向宇宙睜開它的眼睛時(shí)，我們將會(huì)了解宇宙是如何從我們知之甚少的黑暗時(shí)代中逐漸成長(zhǎng)的。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3. medium- Ethan Siegel- Odyssey
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參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.原文來自：https://medium.com/starts-with-a-bang/when-did-the-universe-become-transparent-to-light-baa1f8983388
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