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大历史，小世界：从大爆炸到你 第2章 临界点1：宇宙大爆炸（138.2亿年前）
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物质——也就是所有的物体——都是从哪儿来的呢？宇宙中的万物都有其开端，科学家称这一开端为宇宙大爆炸。
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每个文化背景下的人都会经常问这个问题，而答案也通常是有关创造世界的故事。这种答案叫作“创世神话”或“起源故事”。
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从逻辑上说，关于万物从何而来的解答，有两个可能的答案：万事万物或自有其开端，或根本没有开端——就一直在那里，永远在那里。
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20世纪时，科学家认为这两种答案或称之为假说，都有可能。随着证据的积累，他们排除掉一种假说。貌似宇宙中的万物确实都有其开端，科学家称这一开端为宇宙大爆炸。
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大爆炸理论的故事
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20世纪早期，科学家认为人类周围的宇宙是静止的、固定的。宇宙不会移动，也不会改变。他们不知道宇宙有多大，还以为银河系是宇宙中唯一的星系。
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随后，20年代后期，天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble，1889—1953）有了令人意想不到的发现。他借助位于加利福尼亚洛杉矶附近的一架全新的大型望远镜，以及多位天文学家手中的数据，探测到宇宙中还有许多星系。除了距离银河系较近的星系，其他的都在逐渐远离彼此。星系间的距离远两倍，远离彼此的速度也是快两倍。
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这一发现在科学界迅速传播开来。比利时一位名为乔治·勒梅特（Georges Lemaiiiiitre，1894—1966）的天文学家，同时也是一位天主教神父，根据这一新发现，做出了符合逻辑的推论：假如宇宙随着时间推移，越来越膨胀，那么之前宇宙的体积就会相对小些。实际上，如果我们穿越时光隧道回到过去，最终会回到“奇点”，万事万物都压缩在这个奇点内。
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这个想法太奇怪了，甚至包括哈勃在内的科学家都不愿意接受。他们不得不放弃对恒星的研究，转而去寻找最微小的粒子。俄国出生的美国科学家乔治·伽莫夫（George Gamov，1904—1968）想到，如果宇宙起源于一个奇点，那么最初宇宙的温度就会极高，任何原子都无法形成。那时它应该是一团气态糊状物，由在极高能量中运动的微小亚原子粒子组成。没有光线能够穿过这些糊状物。
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如果宇宙一开始温度极高，那么就一定会随着自身的膨胀逐渐冷却下来。而且一定会有这样一个时刻，宇宙冷却到一定程度，亚原子粒子可以形成原子。伽莫夫和同事意识到，如果确有此事，就会突然爆发出一束光，那时，光开始能够穿越空间，不会与带电的亚原子粒子纠缠在一起。他们预测，空间中应该还有这些光的残留。
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大约20年之后，物理学家开始探索如何寻找这束光的残留。难以置信的是，两位射电天文学家在1964年偶然间发现了它。
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阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）和罗伯特·W. 威尔逊（Robert W. Wilson）在新泽西的霍姆德尔尝试使用一台大型微波天线，而这个微波天线此前是用于卫星通信的。二人想把所有的背景信号全部屏蔽掉，但是他们总能接收到从四面八方传来的能量造成的嗡嗡声或嘶嘶声，就是无法屏蔽掉。他们试了所有办法，甚至还把天线上的鸽粪清理掉了，但仍然不起作用。
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彭齐亚斯和威尔逊联系了约50千米外普林斯顿大学的物理学教授罗伯特·迪克（Robert Dicke，1916—1997）。迪克立即意识到，他们找到了他自己的团队刚刚开始寻找的东西——根据伽莫夫的宇宙大爆炸理论预测出来的那一束古老的光。“我们被人占了先机，”他挂掉电话的时候说道。历经130亿年的宇宙膨胀，那束光已经被拉伸，变成了波长很长、低频率的微波辐射，虽然人类看不到，但可以通过地球上的天线探测到，而太空中的卫星探测的效果会更好，因为地球大气层把大部分信号都屏蔽掉了。
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多数科学家都认为这一证据足以支持“宇宙大爆炸”的构想，使之从“假说”上升为“理论”。世界上的主流科学家，大部分都已接受大爆炸理论，认为大爆炸理论是对现有证据的最好诠释。
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大爆炸理论表明，宇宙诞生于138.2亿年前（此数字或有几百万年的出入）。爆炸前的那一刻，宇宙中所有能观察到的事物都集中于一点，那个点甚至比原子还要小，但温度极高，高到无法想象。
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但是对于那些能量来源何处，或者说大爆炸之前到底存在着什么，科学家一无所知。科学家说，我们所知的时间就开始于大爆炸那一刻。
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大爆炸之后，宇宙立即开始膨胀、冷却。它至今依然在膨胀、冷却。对于科学家而言，宇宙似乎会继续膨胀、冷却下去，直到所有能量消散，所剩无几，只留下亚原子粒子云分散在无边的空间之中。科学家甚至预测这些粒子最终也会蒸发掉。
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将上述内容作为一个不可思议的起源故事，如何？的确不可思议，但它与人类迄今为止所做的观察都能吻合起来。在讲述宇宙最初一些年里的故事前，我们需要先了解几个基本概念的含义。
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五个基本词
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在天文学和物理学中，给基本词和概念下个定义，简直难于上青天。之所以会这样，大概是因为没有比这些更基础的词和概念能够用来下定义了。科学家必须既要使用旧词，也要发明新词，并同时对新发明的词进行定义。
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举几个例子来说：能量、物质、质量、光和时空。如今这些词的含义是什么？
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“能量”（energy）和“物质”（matter）可追溯到2500年前的希腊哲学家。今天，“物质”是指“占据空间、具有质量的物理实体”。“能量”是指“施加力量的能力”，指能够移动和塑造物体的力。
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能量和物质看似是不同的东西，但两者是可以相互转换的。在极热的条件下，比如核弹内部或恒星内部，物质可以转化成能量。阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）为此提出了著名的公式：E=mc2，其中E代表能量，m代表物质，c代表光速（光是宇宙中速度最快的东西）。由于光速这一数字很大，所以这个公式意味着一丁点儿物质就能够转化为非常多的能量。或者反过来说：形成一丁点儿物质需要耗费大量能量。
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艾萨克·牛顿（Issac Newton）在17世纪引入了“质量”这一术语。质量是衡量某物体内物质多少的量，现在是通过计算组成物质的原子内部的原子核中所含的质子和中子的数量得出。质量不是重量，重量是质量对引力的反应。比如说，在地球和月球上，你的质量是一样的，但重量则不相同，因为月球上的引力要比地球上的引力小很多。“质量”就是科学家用来描述世界的词汇之一。
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