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仍然是在“第一秒”内，随着空间膨胀和宇宙冷却，能量凝结成了第一批物质。最小的粒子是夸克、轻子及其他粒子。依然是在“第一秒”内，夸克形成了质子和中子。（参见下一部分）
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如果这些都还不够奇怪的话，那么在宇宙的第一秒之内，还发生了比这更为奇异的事情：就在最早的物质粒子在极度高温中快速旋转时，相同数量的反粒子出现了。这些反粒子与粒子一模一样，只是电荷相反。
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反粒子与粒子相撞，彼此湮灭。二者都变成电磁辐射，产生的光子则带着能量远去。就在第一秒之内，粒子与反粒子的数量几乎均等，但在大湮灭事件之后，剩下了一些粒子。据科学家估计，平均每10亿对撞的粒子和反粒子之中，会有一个粒子留存下来。那么为什么宇宙中的粒子会比反粒子多呢？这是物理学界尚未解开的谜团。然而也正是那些留存下来的粒子，后来构成了宇宙中的万物。
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另外，或许还存在一种物质，科学家称其为“暗物质”，因为它不会与光发生相互作用。天文学家认为暗物质是存在的，因为恒星和星系的运动方式无法用可见物质的引力解释。暗物质大概是在宇宙形成的第一秒内形成的，但无人可以确定这一点。据估计暗物质构成了宇宙质能总量的25%。而已知的物质，也就是普通的、原子或者重子构成的物质，占据了5%。
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接下来的20分钟
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大爆炸约3分钟后，温度已经冷却得足够了，质子和中子开始结合，形成原子核。此时尚没有原子，只是质子和中子结合在一起，还没有电子环绕在外。
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温度还是太高，质子和电子依然不能结合形成原子。原子是由质子和中子组成原子核，加上绕核运动的电子构成的。（了解更多细节请参考下一节。）此时，宇宙呈现一种气体的状态，叫作等离子态，这种状态持续了大约30万年。新生物质的粒子（质子、中子和电子），在不断碰撞爆发的能量中跃动，而这种能量是由带正电荷的质子、带负电荷的电子和光的相互作用产生的。在这一锅粥中，光子无法逃脱。它们与带电荷的粒子，尤其是电子交织在一起，无法自由移动。
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想象这样一幅画面：无论跃动的或是对撞的电子和质子何时吸引彼此结合成原子，辐射出来的光子都会与电子相撞，中止结合。而这种结合只有在所有粒子都失去更多的能量后才能持续，而粒子的确会失去更多能量，因为宇宙不断在冷却。
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等离子的状态如今在恒星的中心依然存在。恒星中心温度极高，像早期宇宙的条件一样，能够产生类似气体的状态，原子分裂成亚原子粒子。
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真是一锅粥啊！谁能从那种状态预测出138.2亿年之后的事情呢？
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最初的38万年
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等离子的状态存在了约30万年的时间。接下来的5万年左右，宇宙中会经历一个大变化。温度继续冷却，比我们今天的太阳表面温度还要低一点。整个宇宙的温度都是这样高。
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早期宇宙的时期
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上图表明了宇宙早期四个阶段的物理过程，这四个时间段分别为：0.00001秒之内，0.00001秒，1秒和30万年。波浪线代表光子。
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随着温度冷却，光子不断失去能量，亚原子粒子也不再振动得像之前那样疯狂。振动减弱，具有相反电荷的质子和电子就能结合在一起了。带正电荷的质子或者与中子结合的质子，吸引带负电荷的电子，形成了第一批原子。
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第一批原子是最简单的两种——氢和氦。氢原子由一个质子和一个电子组成，氦原子由两个质子和两个中子组成原子核，还有两个电子绕核运动。早期宇宙中的原子比例，以质量计，约75%为氢原子，25%为氦原子，还有相对稳定的锂的痕迹，锂由3个质子、3个中子和3个电子组成。（以数量计，氢原子大约占早期宇宙的90%。）
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原子的结构有点类似于太阳与其行星的关系——体积极小的电子绕着由质子和中子组成的巨大原子核转动。每一个原子都有相同数量的质子和电子，所以正负电荷相互抵消。质子的体积几乎是电子的2000多倍。中子没有电荷，质量比质子的质量稍微大些。中子与质子结合，形成原子核，质量达到整个原子的99.9%。中子通过强力相互吸引，也帮助质子结合起来，否则质子会相互排斥。所以，每个含有一个以上质子的原子，在其核内，都会有一些中子将其聚合在一起。
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还有一个令人吃惊的事实：像太阳系一样，原子内部绝大部分都是空的空间。比如在氢原子内部，如果其质子像篮球那么大，它周围的空间就堪比地球。而电子的大小，则只相当于樱桃核。电子绕着质子旋转，就相当于一颗樱桃核在地球大气层的边缘（距离地球表面约100千米）绕地球旋转一样。剩下的则是空空如也的空间。
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原子长什么样？
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原子的结构：一群电子绕原子核运动。原子核由质子和中子构成，质子和中子均由3个夸克构成。
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微小的电子，绕着原子核不断运动，成为“电子云”。电子的轨道称为“电子层”。最里面的层级仅能容纳两个电子。接下来的两层，每一层则能容纳8个电子。有时候，最外一层不足8个电子，这种原子就可能形成分子。（关于这一过程的细节请参见第4章。）我们无法精确描述电子的运动，因为电子的运动方式并不符合常规。它们的运动符合量子运动规律——电子会从一个相对稳定的轨道跃迁到另外一个轨道，但不大可能处于两个轨道之间。从这一点上讲，将原子与太阳和8大行星进行类比就不那么恰当。
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如果原子内部大部分都是空的，那么为何它们组成的物体是坚固的呢？这是因为力、键合力以及场，让万物各安其位，让物体显得坚固。
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