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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 [:1700895582]
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 5 热宇宙的物质形态 没有结构的宇宙
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在现在的宇宙结构产生之前，宇宙是一片由大片的微观粒子构成的均匀气体，温度高，越早温度越高，密度越大。
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什么叫电离
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在宇宙开始，物质以高密度充满宇宙，和光频繁地发生冲突。电子被锁定在原子中，是因为原子核的正电荷和电子的负电荷因电场力相互吸引。但是，当它与具有高能量的光碰撞时，电子就会脱离原子飞出。这是因为电子的运动因为光的碰撞获得能量变得更加剧烈，原子核电荷的力量不足以牵制电子，电子就脱离了原子。这种中性原子失去电子成为正离子的过程就叫作电离。
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中性原子处于基态，当它受到其他粒子的碰撞，获得一定能量时，将跃迁到较高能态。原子被激发，称为受激原子。当原子获得更大能量时，就可能有一个或多个电子脱离核的束缚成为自由电子，使原子成为带正电荷的正离子。当原子的所有电子都失去时，原子被完全离化。
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散乱地激烈运动的粒子
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中性的原子只有在3000K（开氏温度）左右的温度下，才能形成，当温度低于3000K时，电子与原子核就会结合成中性原子，大量的发光的电子就会消失。
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但是在宇宙形成的初期，温度高达10000K时，粒子四处飞逸，不停地发生碰撞，其运动能太大，导致中性的原子不能形成。也就是说，宇宙的初期不存在原子，原子核和电子散乱地激烈地运动着。
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再往前推，当温度高达10亿K时，粒子热碰撞使得原子核也发生瓦解。换句话说，原子核也是宇宙演化产生的。我们可以得出这样的结论，在宇宙初期，连原子核也不存在，质子、中子和电子散乱地激烈地运动着。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 宇宙早期的混乱状态
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宇宙开始时……
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宇宙的早期，温度极高，密度也相当大，整个宇宙体系中只有一些微小的粒子存在，就像是一锅沸腾的粒子汤。
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 [:1700895583]
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图解时间简史：人人都可以读懂的霍金 6 热平衡下的均匀温度 宇宙开始的状态
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在宇宙的早期，大片由微观粒子构成的均匀气体在热平衡下有着均匀的温度。这一统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。
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热平衡状态
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前一节我们说到，宇宙早期，原子、原子核都不存在，是许多散乱的粒子们激烈运动的世界。科学家们认为，这些粒子包括了质子、中子和电子，但是，质子和中子只占其中的十亿分之一，其主要成分是如电子、光子、中微子等轻粒子。
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这些粒子在高能量的世界中频繁地发生碰撞，能量低的粒子经过碰撞会得到能量。能量高的粒子通过碰撞把能量传给其他粒子。其结果就是所有的粒子的能量相同，这就是大爆炸理论中宇宙开始时的热平衡状态。
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宇宙温度