关于宇宙大爆炸后的第一秒,我们有哪些已知信息和未知信息(2)

2024-06-16 来源:飞速影视
以暗物质为例。我们虽不知道暗物质由何物构成,但知道它占宇宙物质总质量的80%以上。对于普通物质在宇宙中的起源过程,我们已经有了一套站得住脚的说法;但对于暗物质是何时、以及如何出现的,我们却毫无头绪。它们是在宇宙诞生的最初几秒钟里出现的吗?它们干涉了第一批元素的形成过程吗?我们都不得而知。

关于宇宙大爆炸后的第一秒,我们有哪些已知信息和未知信息


图为以宇宙大爆炸和宇宙暴胀理论为基础的宇宙时间线
然后还有宇宙暴胀的问题。我们不知道是何物为其提供了能量来源,也不清楚这起事件为何刚好持续了这么长时间,更不明白是什么最终让它停了下来。也许宇宙暴胀的时间比我们之前假定的要久,可能持续了整整一秒钟、而不是我们之前以为的“瞬息之间”。
此外还有梗在每位宇宙学家心头的一根刺——物质-反物质不平衡。我们从实验中观察到,物质与反物质之间有着完美的平衡关系,宇宙中通过反应形成的每一个物质粒子,都拥有一个对应的反物质粒子。但纵观宇宙,我们只能看到一堆又一堆的物质,却看不到一丁点儿反物质。因此在宇宙刚刚诞生的几秒钟里,一定发生了一件大事,打破了这种平衡。但至于背后推手是谁、确切机制如何,我们还无法确定。
不仅如此,早期宇宙中也许还形成了大量小型黑洞。现代宇宙(即过去130亿年以来的宇宙)中的黑洞全部由大型恒星死亡时形成,只有这种情境下的物质密度才能达到促成黑洞形成的关键阈值。但在早期宇宙中,某些位置点或许也达到了足够的密度,从而跳过了整个恒星形成过程、直接激发了黑洞的诞生。不过,这些都还只是假设而已。
更进一步
虽然我们的宇宙大爆炸理论得到了大量观测数据的支持,但宇宙仍有许多未解之谜,满足着一代又一代宇宙学家的好奇心。幸好,我们在试图了解宇宙之初的这起重大事件时,还不至于一无所知。
例如,就算我们无法直接观察到刚形成几秒钟时的宇宙状态,但我们可以在强大的粒子对撞机中重现这些情景。虽不完美,但至少可以让我们对这类环境中的物理机制有一定了解。
我们还可以寻找宇宙最初几秒钟留存下来的线索。当时发生的事件一定会在后续宇宙中留下印记。假如当时暗物质的量有所不同、或是宇宙暴胀的时间有所延长,都会对氢和氦的形成产生重大影响,而这两种元素是我们如今可以进行测量的。
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