宇宙的“三分钟热度”

引言：

30多万年前，当最早的人类成员第一次抬头仰望星空时，对宇宙的好奇与探索便永远种在了我们心底。至此，人类探索宇宙的脚步从未停止，对未知领域的探索欲望也愈演愈烈。众所周知，宇宙是从大爆炸中诞生的，一切物质、星系、生命都在其中孕育。但是，宇宙具体是什么样子？它的“配方”是怎么组成的？但凡你真正想过这些问题，必定会想要了解得更加透彻。那么《最初三分钟》这本书无疑就是你的首选。

【最初三分钟】

《最初三分钟》这本书最早出版于1977年，是史蒂文·温伯格关于宇宙起源早期状态的经典代表作品，被评为“改变世界的25本科普书”之一。而就在那之前的十几年里，人类对宇宙的认识发生了一次巨大的飞跃。一种新的理论，也就是今天我们熟知的“大爆炸理论”登上舞台，成为公认的关于宇宙起源的科学解释。本书其实就是对这个新兴理论进行的一次全面总结，它的内容大致可以分成两部分：其一是对大爆炸理论发展的历史回顾，其二是对宇宙诞生之后三分钟内所发生故事的电影般的描绘。

【诗人科学家】

本书的作者是美国物理学家史蒂芬·温伯格，1979年诺贝尔物理学奖得主，曾获得美国国家科学奖章、“刘易斯·托马斯奖”等多项荣誉。史蒂芬·温伯格在物理界的学术地位可比我们熟知的霍金要高得多，在某种程度上可以说他是霍金的追随对象。这一切其实都要归功于他在1973年建立了“弱电统一理论”模型，得出了存在希格斯粒子的重要结论。

【3分46秒】

3分46秒，听一首歌，从前奏到尾音所需要的时间；发一会儿呆，从跑神到回神所消耗的时间；泡一壶茶，可能还不够开水冷却所需的时间。但在这本书中，温伯格体现出了他深厚的功力，通过理论计算，他就像放电影那样，准确地给我们描绘了宇宙诞生之后3分46秒这段时间里发生的一切。所以这本书严格来说，叫做《最初的3分46秒》更为恰当。但我们暂不纠结于此，因为更令人好奇的应当属3分46秒这个数字到底有什么重要意义？别心急，接下来，就让我们跟随温伯格的脚步，一起去了解一下在最初的3分46秒里到底发生了什么神奇的故事。

【宇宙的构成】

宇宙是由什么构成的？在经典物理学看来，世界上主要存在着两种“东西”，一种叫做物质，一种叫做能量。后来爱因斯坦提出了相对论，让我们了解到物质和能量其实是一回事，它们之间可以相互转化，比方说原子弹爆炸，就是一小部分质量转化成能量的结果。

今天宇宙里大部分能量都以“物质”的形态存在，而物质的质量主要集中在原子的原子核当中，原子核又主要由质子和中子组成，从而得出结论，绝大多数物质都由质子和中子这两种粒子组成。科学家通过观测知道，质子和中子的比例大概是7:1，也就是说，每七个质子对应着一个中子。如果把我们的宇宙比作一锅汤，那么，质子和中子就是这锅汤里面最基本的两种配方，它们构成了这锅汤的主体。而这7∶1的调配，在很大程度上决定了宇宙这锅汤的“味道”。

【宇宙“配方”的固定】

在宇宙诞生的极早期，它局限在一个非常小的空间里面，大爆炸过后，随着宇宙的膨胀，它的温度也随之不断降低。所以这就引发了一个微妙的改变：其中质子和中子的比例逐渐发生变化。到了大爆炸之后大约14秒，宇宙温度已经从1000亿度下降到30亿度，而质子和中子的比例也已经相应地变成了83:17，差不多是5:1。当温度降到30亿度的时候，我们的质子和中子基本上就不再因为电子的撞击而互相转化。但中子仍旧通过beta衰变自发的变成质子，如果想要保住剩下的中子从而形成7：1的平衡比例，我们必须期待宇宙降到一个特定的温度。

那么，这个温度是多少呢？温伯格告诉我们，大约是9亿度。也就是说，我们必须耐心地等到宇宙的温度降低到9亿度，这时候才会出现稳定的原子核。而什么时候宇宙的温度会降到9亿度？温伯格通过计算，同样给出了答案。你肯定猜到了，这就是我们反复提到的那个神奇数字：3分46秒。

所以，在这个决定命运的3分46秒，宇宙里剩下的中子全部被结合到了原子核里面，因为它们在原子核里不会衰变，所以这些中子就得以长久保留。从这一刻开始，宇宙里质子和中子的比例不再发生大的变化，换句话说，我们宇宙的“配方”也就从此固定了下来。在接下来的138亿年里，宇宙会以这些物质为基础，进一步演化，最终形成今天的样子。从满天繁星到日月光芒，从山川河流到帝王将相，我们今天看到的一切，知道的一切，基本上都是由这些粒子组成的。可以说，整个世界的命运，基本上都在这关键的时刻被决定。

结尾：

史蒂芬·温伯格在这本书中，给我们演绎出了一部令人酣畅淋漓的“宇宙创世”电影。我们不仅能够领略到宇宙的壮美，自然的神奇，更不禁感慨人类智慧的伟大。你看，就算是看上去如此宏大、如此遥不可及的宇宙，仍然是可以通过科学方法去理解和预测。凭借科学的力量，我们居然能够在138亿年之后，能够在银河系边缘一颗不起眼的小行星上，光用纸和笔就得以窥探宇宙创始之初的面貌，还有什么能比这更加不可思议呢？

而作为诗人科学家的史蒂芬·温伯格在《最初三分钟》的结尾处写道：“我写到这些话时，正好在从旧金山至波士顿的回家途中飞越俄明上空，大地在下面看起来柔软而舒适，浮云处处，公路纵横，夕阳西下，积雪泛红，很难理解这只不过是一个充满敌意的宇宙中的一小部分，更无法想象现在的宇宙是从一个难以言传的陌生的早期状态演化而来，而又面临着无限冰冷的，或者是炽热难耐的末日。宇宙愈可理解，也就愈索然无味。”

的确，《最初三分钟》最早出版于1977年。而今天，我们对宇宙的本质和起源又有了更加深入地认识。宇宙中，普通物质其实只是一小部分，除此之外，还存在着数不胜数神秘的暗物质和暗能量，等待着我们去探索研究。也正是因为对未知领域的好奇与期待，不断地推着人类向前行进。“宇宙愈可理解，也就愈索然无味。”这句话无可厚非，但我们还是要记住：千万不要低估科学的力量，说不定在将来的某一天，所有预言的理论都会被一一证明！