热大爆炸

把宇宙膨胀的影片倒着放，会发生一件很简单的事：随着宇宙收缩，里面的一切被挤得越来越近、越来越热。把同样的气体压进更小的体积里，它就会升温，就像打气筒压缩空气时会发热一样。把整个宇宙一直倒回足够久远，它就变成一锅均匀、炽热、致密的辐射与粒子之汤。这正是热大爆炸的核心思想：宇宙起始于一个极热、极致密的状态，从那以后便一直膨胀、冷却。

「热」字是这一模型的核心，也使它可以被检验。随着宇宙膨胀，它的温度以一种可预测的方式下降，而在每一个温度区间都有不同的物理过程主导。在最初的一秒里，它是一锅基本粒子组成的等离子体；在最初几分钟里，当它仍有数十亿度时，轻原子核由质子和中子锻造而成；约三十八万年后，当它冷却到几千度时，电子终于黏附到原子核上形成中性原子，宇宙变得透明，释放出一道闪光，我们今天仍以宇宙微波背景的形式探测到它。三大证据支柱支撑着这一图景：膨胀本身、最轻元素的丰度，以及那道残留的余晖。

热大爆炸并不是一个关于宇宙如何从无中生有的理论，也不是对空间中某一点发生爆炸的描述。它描述的是：宇宙一旦已经处于又热又密又在膨胀的状态后，它是什么样子，又如何从那里演化而来。最初的那一瞬间，那声「爆炸」本身，超出了标准模型所能描述的范围；那是普朗克时代与宇宙暴胀的领域。一个常见的误解把大爆炸想象成物质从一个中心爆点向外飞入早已存在的空旷空间。实际上，是空间本身在每一处同时又热又密，没有中心也没有边缘；一直在伸展的，是空间。