绪论

五百年前，东谈主类还为地球是不是天地的中心争论不息。通过对火星轨谈的不雅测，尤其驱动使用是非的千里镜后，太阳是咱们天地中心的事实，终于尘埃落定。千里镜也像魔镜一样，灵通东谈主类的视线，直直伸向几近无尽的天穹。

01 征战的天地

爱因斯坦最为东谈主知确虽然是他的相对论。相对论中有个要紧见地，即是能量和物资的调节。那时核物理尚未出现，离第一颗原枪弹爆炸还有40年，他就先把原枪弹的中枢物理放在那，等以后的东谈主类使用。

▲爱因斯坦画像 (图片开端于千图网）

他的理文告，能量E和物资静止时的质料m，可透过公式E=mc2相互调节(c 为光的速率 )。一小块东西要是完全依这个公式迁移成能量，将巨大无比，是核能的开端。经过当代粒子加快器中实考说明，光能量也可称光子能量，和物天禀量间的相互调节，着实有如阳光正途，开通无阻。

爱因斯坦看得很廓清，物资和能量既然这样容易相互调节，那能量（即光子）也应像物资一样，受万有引力限制。飞在天上的东西最终会往地下掉，光当然也该朝有重力场的主见鬈曲吧?

星光向太阳主见鬈曲的景象，在1919年日全食时，扎塌实实地被东谈主类测量到了。爱因斯坦的预言被说明，整宿之间使他成为东谈主类有史以来最为东谈主知的科学家。

这个物理施行，惊天地，泣鬼神!自此，光子与重力王人飞，能量共物资一色。

但到当今东谈主们还常问，天地以强势的“大爆炸”拉开序幕时，就只消那么一团“热气”，看不到以后遍布天地的物资材料，像星星、月亮、峻岭、大海什么的，它们从哪来的呢?

问得好!

天地“大爆炸”上台时，全身披挂的即是那团电磁波能量的“热气”爆炸后扩展，一扩展就驱动冷却、降温。在不同温度，经过能量调节特定质料的公式，驱动将光能量迁移为物资，制造出好多种种粒子和反粒子如质子和反质子，电子和反电子( 正子)等。重的粒子如中子，在温度约11亿度时，由能量调节成厚什物资。轻的如电子等，会在较低的温度厚实出现，皆按爱因斯坦给咱们的物理定律现身和奇迹。

▲天地星云

天地大爆炸时的那团“热气”，莫得爱因斯坦的能量和物资相互调节的表面，东谈主类就无法知谈天地中物资奈何出现。爱因斯坦老早将表面摆在那等了好几十年，才被东谈主类用在天地发源上。

爱因斯坦的光子能量，除了能由“热气”变成粒子外，还有另一个水乳交融的特质，即是，光子在天地中跑的速率恒定不变。

在爱因斯坦之前，19世纪的东谈主类，合计光的传播需要介质或载体。水波要在水中才气传播，那么光也得需要介质，即以太(ether)，才气传播才是。光在以太中传播的速率，应和以太自己的速率相关。换言之，只消以太这类介质存在，光在以太中传播的速率就可快可慢。

于是东谈主类驱动防止地在天地中寻找以太，但临了果真发现天地中莫得以太这玩意儿。以太不存在，给了爱因斯坦灵感，就条目光在天地中传播速率恒定。( 作家注: 光速恒定，对测量光速的坐标轴有一定的条目，下文再盘问。)

速率一般以距离除以期间来计较。当今光速不变，那对距离和期间的条目就要减弱。于是，爱因斯坦的相对论中，期间和空间都可伸缩，以达到光速恒定不变的条目。

牛顿力学中，空间是空间，期间是期间，两者之间莫得累赘互动，只管我方，以王人备分离气象，亘古独赶紧流动。当今爱因斯坦条目光速恒定，期间空间都能伸缩，他更进一步把期间的一维空间和空间的三维空间缝织在沿途。期间与空间羼杂，你中有我，我中有你，时空伸缩有序，太神奇了！

爱因斯坦一下子，又把东谈主类带上了个更重大的天地平台。

爱因斯坦的天地名义看来和牛顿的一样，因万有引力都得向收缩塌陷的主见歪斜。爱因斯坦的相对论再伟大，照旧不得不剿袭牛顿静止天地的魔咒，只好铆足了劲，让高速相对运转的天体要紧刹车，以期产牛静止宁宙的景象。于是，直率美艳的广义相对论公式，就硬被加上了一条无关的反重力场的“天地常数”( cosmological constant) 尾巴。

爱因斯坦的天地，是一个四维空间的时空几何结构，其中含有一般三维空间曲率见地。在每个计较中，曲率数值可预设: 扩展(马形)宇曲率为负值，收缩(球形)天地曲率为刚巧，不胀不缩(获胜)天地曲率为零。爱因斯坦的相对论公式看起来直率，但实为一个4 x 4=16个公式同期树立的张量联立方程式(作家注:其中6个访佛，实得10个寥寂方程式 )，要代代大师勉力表面解读，诓骗于稀奇案例，才气一窥天廷庙堂的奥秘。

比如“黑”亦然广义相对论公式的稀奇案例。史瓦兹西产德( KarSchwarzschild，1873-1916)以爱因斯坦相对论导出黑洞数学表面但爱因斯坦本东谈主并不罗致这类玄机天体存在的说法。又如，重力场在旋转天体隔邻，几何时事就会像水流涌进浴缸排水口一样，产生重力场涡流景象。大师们花了好大的力气，才从相对论中挖掘出这块瑰宝。而NASA要经过42年研发，耗资7亿7千万好意思元，在2004年才将“重力探伤器 （BGravity Probe B)奉上绕极太阳同步轨谈，印证了爱因斯坦所说，旋转重力场会产生眇小惯性陀螺主见的变化。

爱因斯坦的相对论，以通盘这个词天地为施行室，场合海潮壮阔，并不是盏省油的灯。用施行来考证相对论，动辄需耗资几十亿好意思元，费时数十载在刻下金融海啸和国债泛滥的时间，经费和东谈主力开端并不充裕，频频捉襟见时，只得咬紧牙关前行。

爱因斯坦的天地究竟是胀照旧缩，就连他本东谈主也看不廓清，只细目天地中的天体是动态的。但在1915年前后，爱因斯坦仰望星空，看到的也曾牛顿静止天地的紧箍咒，魔法依旧高悬。

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其实，爱因斯坦相对论呈现出来的天地，和牛顿的王人备静止的天地在见地上是不同的。牛顿的天体，得圆善地、坚固地安排在一个无尽大和无尽久的天地中。而爱因斯坦的天地，是一个在动态下平均值为静止的宇亩。这好比纽约第42街时间广场上的东谈主潮，东谈主来东谈主往，挥手如阴，出动不啻，各向主见解前行。但仔细不雅察，往北走的和往南走的东谈主一样多，往东的也和往西的同数，况兼各人行走的速率差未几。要是把通盘行东谈主的速率正负加起来平均一下，可能离零速率不远，这即是爱因斯坦念念要达到的一个在动态下静止的天地。

爱因斯坦和牛顿获取相通论断: 别跟天斗，一动不如一静，照旧严慎为妙。

稍许不同的是，牛顿遭受勤奋时乞助天主维持，而爱因斯坦比拟牛决定独力重生，在他的表面中，加上了一条反重力场的天地常数尾巴，企图以东谈主类发明的物理定律来均衡天地，自求多福。

02 对天地大爆炸的厚实

以当今“暴胀”表面的厚实，138亿年前，天地发源时有个大爆炸事件。爆炸前的天地超小，光能豪恣横渡，通盘这个词天地之光亲密战斗、羼杂搅动，酿成超均匀气象。爆炸驱动后的10-35至10-32秒间，天地以奇高无比的“伪真空”( false vacuum )量子回荡能量，以跳动光速1亿亿亿倍的速率，一下子把天地“暴胀”了至少近1亿亿亿倍。

▲天地扩展

暴胀速率太快，超均匀的光波莫得期间搭救，依然以超均匀气象存在。暴胀后，天地半径暴增，像一个被扩展成几近无尽大的气球一样，在有限的限制内，气球名义就像一个平面，见不到鬈曲度。故“暴胀”表面能合厚实释咱们天地中呈现的电磁微波超均匀和天地获胜的景象。

暴胀后的天地，充满了高能量的光子、电子、中微子、质子、中子以及它们的反粒子等，在极高温下，酿成原始隐晦的等离子体，光子和电子质子之间这推不停，产生了声波回荡。天地络续扩展、络续降温，转瞬37.6万年昔日了。比及天地的温度降到3000K，电子速率够慢了，就被质子逮个正着，中性氢原子出现了，等离子体跟着就没电了，光子推不到质子和电子，声波回荡就戛然则止。光子莫得电子和质子挡路，在临了须臾那，就以电磁微波记载下天地37.6万年时的天外形象，然后跟从扩展的天地同步起舞，138亿年后，被贝尔施行室的大耳朵听到。

而不带电的中性材料，在大爆炸后天地留住的量子升沉的胎记征战下驱动朝物资多的地点凝合。2亿年后，重力场终于激勉了氢转氨的核变，发出了第一谈光，星星出现了，星系不久后跟进。天地又络续扩展了136亿年，展现出当下情切获胜的星空，美艳瑰丽，供你我观赏传颂。

直率地说，咱们的天地，即是这样发源的。

1965年天地电磁微波被发现后，狄基当场判断微波属于黑体辐射，并从东谈主类能在天地活得好好的事实算计，天地应有情切获胜的几何特质。斯穆特认定天地刻下庞大星系凝合，包括东谈主类生命立足地地球，微波中应含悲天悯东谈主的不均匀的原始胎记。黑体辐射和不均匀部分的侦测，只可到天上去作念。

毕竟只有网飞起家的《怪奇物语》等少数重点剧集，才够格将主题元素融入片头的logo。

第一代天地微波测量卫星说明了黑体辐射，并测量到天地的不均匀部分。数年后，经过大地对超新星的不雅测，发现了玄机的暗能量。再快马加鞭，从南极洲气球施行，测量出天地一直是在一个平面上扩展，情切获胜的天地终于在20世纪末定案。21世纪初辐照的第二、第三代天地微波卫星以节节攀缘的永诀率，更精准地测量了天地的获胜度，并灵通和咱们天地外的天地相通的管谈。

咱们的天地，在震慑的超均匀中，含有体贴的不均匀内涵，使脆弱的东谈主类生命有立足之地。而不均匀的分拨图形，刚好提供了获胜几何特质露馅出天地情切的一面。

恰是，天地中有好意思妙的韵律情切良的东谈主性。

超均匀、不均匀和获胜，都应是天地在发源时极高能量大爆炸的看成下，留住的原始胎记。这些胎记，佩戴着天地发源的奥秘。

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2023.08.02

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