从宇宙诞生的第一秒开始,各种截然不同的力量就出现了,包括引力( 一种将万物拉拢聚合的力量)与电磁力( 一种促使异性电荷相吸,同性电荷相斥的力量)。组成物质的基本粒子夸克此时也出现了。然而诞生初始的宇宙变化剧烈,大部分粒子一出现就消失,转化成宇宙中的纯能量。
在人类历史以外,还存在一个更大的范畴,即地球史甚至整个宇宙的历史。本章“ 前传”正是希望在这个更大的范畴之内,讲述人类过去的历史—这也正是“ 大历史”研究的范畴。正如我们需要用世界历史,来帮助我们理解特定区域的历史一样,我们也需要一个更大的背景,来帮助我们看清人类历史在地球史乃至宇宙史中的位置。如果我们要进行超越人类自身历史的思考,我们就需要“ 大历史”。
20世纪中叶以前,大多数天文学家认为宇宙没有历史,它始终存在着。但我们有理由对此假设持怀疑态度。20 世纪20 年代,美国天文学家埃德温·哈勃( Edwin Hubble )找出证据,发现大多数遥远的星系一直在离我们远去。这些证据表明宇宙可能一直在膨胀。如果宇宙在膨胀,则证明它过去一定小得多,而且在遥远过去的某一个时间点,它可能被压缩在一个极其微小的空间内—甚至比一个原子还要小。
大约38 万年后,宇宙开始经历另一个“ 阶段变化”。此时的宇宙温度继续下降,使得带正电的质子能够捕获带负电的电子,形成最早的原子。原子呈电中性,于是突然之间,物质不再与电磁辐射相互作用。在今天所谓的宇宙背景辐射中,我们仍可以探测到宇宙在这个历史节点上释放的能量。宇宙背景辐射可以对老式电视机产生静电干扰,它的存在是上述故事真实可靠的最有力证据之一。
当宇宙刚刚出现时,它极其微小,很可能比一个原子都小。然而,在其内部蕴含着组成宇宙所需的所有物质和能量。此时的宇宙温度极高,( 几乎无法用数字衡量!)以至于物质、能量、粒子、空间和时间全都混杂在一起。随后,在巨大能量的作用下,宇宙发生急剧膨胀,其速度可能比光速还要快。在暴胀过程中,宇宙逐渐冷却。正如蒸汽最终会凝结成水一样,宇宙在冷却过程中,也会经历一系列不同的“ 阶段变化”。
下一秒,宇宙暴胀的速度慢了下来。此时的宇宙已经出现了我们今天熟知的各种物质,包括质子和电子( 组成原子的基本成分)以及至少四种基本形式的能量。这时的宇宙仍比太阳中心还要炽热,充斥着“ 等离子体”,这是一种由能量和带电粒子组成的杂乱的混合。
大多数物质都由自由移动的氢原子和氦原子组成。氢原子由一个质子和一个电子组成,而氦原子由两个质子和两个电子组成。历经千百万年,早期宇宙就是由这种氢原子和氦原子构成的大片星云组成的。那时的宇宙没有星体,唯一将其点亮的是穿行其中的巨大能量。