宇宙大爆炸之初发生了什么

伤我心太深

当大爆炸发生时，宇宙的诞生也只用了人类心跳十下那么久。它既是被称为光子的电磁能量的小爆发，也是光的原始粒子。

那时候宇宙还是电离氢和氦的滚烫混合物，是一片带正电的原子核和电子的沸腾海洋。这片海洋太热也太密集，以至于光子被不断散射或弹来弹去，总也跑不了太远。经过38万年的时间，光随着宇宙冷却而散射，直到最后离子和电子的速度足够缓慢，才形成了氢和氦。这些原子不怎么散射光子，所以光子终获自由——自由地踏上漫长的旅程。

虽然那时宇宙已经明显冷却下来，但是仍然像红矮星的表面一样滚烫。光子在宇宙的深红色辉光中穿行。宇宙扩张时会继续冷却，红光就消失了，很快宇宙变得黑暗。没有恒星发光，只有氢和氦的云团，光子就从愈加空旷的太空中飞驰而过。

这时重力开始影响氢和氦，逐渐将气体凝聚成星系大小的团块。但是在宇宙尺度下，重力的作用十分缓慢，形成星系需要很长时间。大约经过40亿年，新的光出现在首批诞生的恒星中心。光辐射出去的时候，恒星开始将氢和氦聚合成碳和氧这样的重元素，释放出巨大的能量。很快，无数恒星和星系开始照亮宇宙，有时恒星会消耗掉所有能量发生超新星爆发。在短暂的时间内，超新星会亮过整个星系，并把气体和尘埃抛回太空。

光子仍然以恒定的速度前进。它旅行了数十亿年，其间有些恒星发生超新星爆发，残余的气体和尘埃形成新的恒星，还有的形成行星、小行星和彗星。星系的形成变得普遍，它们的一部分行星恰好形成在宜居带，与恒星间的距离刚好允许液态水存在，不太冷也不太热。在这样的世界中，我们知道至少有一个，或许有上百万个都存在生命。

光子的旅行仍在继续，超过了130亿年。它穿过了一个跨度几十万光年的星系，星系的质量使光子稍微偏离了原来的路径，被称为引力透镜效应。光子方向的改变足以使它朝着另一个不太起眼的星系前进，一个跨度大约10万光年的条纹状螺旋星系。

当最初的人类行走在地球上，当文明兴衰起落，甚至在你出生的那一天，古老的光子都在旅行，年复一年，持续不断。当你在某天晚上抬头仰望夜空，它刚好砸在你的额头上，你却没有注意到，也不可能注意到。光子开始旅行时还很炽热明亮，但当它旅行了数十亿年，宇宙的持续扩张延伸了光子的波长，使它冷却并暗淡下来，所以人们既看不到也感觉不到它的存在。像这样的古老光子总是会击中我们，而我们从未发觉。

20世纪60年代，我们开始注意到了这些古老的光子。射电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔森发现宇宙辐射带有微弱的微波辉光——这些光子几乎从大爆炸开始就穿越宇宙，现在到达了我们的太阳系。这些辉光被称为宇宙微波背景。20世纪90年代，一颗被称为宇宙背景探测器的卫星观测到辉光温度的微小变化，这证实了宇宙起源于大爆炸，那一瞬间的能量足够大，创造出遥远过去的辉光。过去10年里，威尔金森各向异性探测器和普朗克卫星更为详细地观察了宇宙的背景，证实宇宙诞生于约138亿年前。

当你仰望夜空的时候，可能会看到经长途跋涉到达你身边的其他行星的光。你看到的星光可能旅行了几年、几十年， 甚至可能是上百年。而你看不到的是宇宙微波背景微弱的辉光，因为旅行时间太长，以至于宇宙自身的扩张使得光子超出了我们的可见范围。

但是当你敬畏地抬头看天，有些光子会击中你。来自宇宙最初瞬间的光穿越了浩瀚的太空，到达你的身边。从你的角度来看，光已经旅行了数十亿年，但对光子来讲却没有时间的概念。以光速来看，光子的旅程只是一眨眼的事情——从宇宙诞生到抵达你的身边。