长大后你还好奇宇宙吗？合上最后一页，就像在课堂上放了暑假：让勾股定理回到勾股定理，让牛顿定律回到牛顿定律，知识背后不再背着考试的尾巴，不再背着成绩和排名表带来的的恐惧。

　　于是，可以在无关生存之处，纯粹一把，体味宇宙的悠远、定律的简洁、论证的真诚......集权威与简明于一身的《万物起源：从宇宙大爆炸到文明的兴起》，带给我们就是这样的体验。

　　《万物起源：从宇宙大爆炸到文明的兴起》来自耶鲁大学的一门本科研讨班课程，由本书作者大卫·贝尔科维奇教授。这本书聚合了大量新进科研成果，就像放映一场电影般，从时间的起点开始，播放从宇宙到行星，从到海洋，从生命到人类的历程，漫长而神秘。

　　那种接触到新知识的体验是无与伦比的，就像第一次接触一门外语，从你嘴里吐出那陌生而神奇的发音，或者收到第一个相机，骑上第一辆自行车NG体育官方入口，一个新的世界都能够在你的面前徐徐展开——

　　《万物起源：从宇宙大爆炸到文明的兴起》总共八章，分别是宇宙与星系、恒星与元素、太阳系与行星、与地球内部、海洋与大气层、气候与宜居性、生命、人类与文明。我们选取其中最神秘的第一章，讲述未有星球之前，那个充斥着大爆炸、宇宙暴胀、巨型星云、暗物质的神秘之所。

　　要讲述宇宙的历史，也许最好的办法是逆流而上，按正好相反的时间顺序来讲述。无论以宗教还是科学的名义，我们对宇宙初创时刻的痴迷，都来自我们对自身何以至此的好奇。

　　如果从当前出发，倒带7000年抵达人类有记载的历史之初，我们会发现尚有700万年的人类演化史横亘在前。要是这就让你气馁了的线亿年的生命演化史，以及再早十几亿年的太阳系及我们地球的诞生。从这儿再往前90亿年，我们才抵达已知时间的起点。

　　如果将宇宙的历史压缩成一天的24小时，就像一部超级冗长的先锋电影那样倒序播放，那人类文明史将如白驹过隙，只有0.04秒的时长，连演职员表都还来不及闪现。最早的动物出现在大约1小时后，这尚可容忍 ；但要再过7个小时，才能看到太阳系和地球的诞生，至于抵达宇宙的起点则还有漫漫16个小时。

　　从大爆炸初始状态开始的一连串事件，掌控着物质的性质及宇宙的结构。简单说来，在大爆炸之后紧跟着的几微秒（1微秒即百万之一秒）到1分钟之内，发生了很多事情。

　　在我们展开细节之前，可以回想一下最初的宇宙是如此的致密和炽热，只是一个极小的有巨大纯能量的球体，而随着它膨胀和冷却，各种形态的物质、能量乃至自然作用力都从中凝结而出，这一过程可大致想象为水蒸气的冷却，先从气态变成液态水，再从水变成固态冰。每一步都有新形态的物质生成（气态、液态或固态），这就是相变。

　　只是这些发生在宇宙诞生最初几个瞬间的变化要远比相变奇异，而我们对作为起点的最初状态也还谈不上有充分的认识。

　　一般认为，在大爆炸开始的第一个瞬间，温度非常之高，因而压力也非常之高，因此宇宙也就仅容纳了唯一一种形式的极高能量，存身于无法想象的极小体积内，远远小于一个原子甚至亚原子粒子。

　　这一状态延续了最早的 10–43 秒。这段时间被称为普朗克时期，以公认的量子力学之父、20世纪德国物理学家马克斯·普朗克命名。

　　在这段时期，自然界的基本作用力也仅有一种形式。具体来说，作用力涉及粒子交换，比如厨房磁力贴就是通过交换名为光子的粒子吸附在你的冰箱上，而光子就是传递电磁力的光粒子。

　　对普朗克时期的宇宙自身究竟是什么状态，我们还所知甚少。而关于宇宙究竟如何抵达这个原点，此前又是什么样子，我们同样不甚了了。无论如何，在普朗克时期结束时，被牢牢束缚的小小宇宙并不稳定，而大爆炸就这样开始了。

　　宇宙接下来的 10–35 秒真可以算作大爆炸中的“爆炸”期，这段极短的时间发生了极速膨胀，因而叫暴胀时期。

　　暴胀使宇宙的体积增加了许多许多个数量级（大约1070倍），虽说在尺寸上只是变成了几米的大小，还不怎么大，但膨胀的速度可是光速的许多倍。

　　膨胀被认为是由能量的释放所驱动，这能量仅有一种形式，储存在单一的作用力场中，喷薄而出的能量则成为接下来已知宇宙的物质和能量的来源。

　　暴胀时期之后，释放的能量扩散，密度降低到了一个恰好的程度，从中凝结出了物质。能量可以转换成物质，根据的是爱因斯坦少数几个人们耳熟能详的方程之一：E=mc2，其中E代表能量，m是转换而成的物质质量，c则代表光速。最早出现的物质主要以亚—亚原子尺度粒子夸克的形态呈现为夸克汤 ，这是构建质子和中子的基础材料，而质子和中子又一起构建了原子核。

　　物质和所谓反物质（比如电子的反物质是正电子，与电子质量相同而所带电荷相反）以几乎相等的数量存在。物质与反物质一旦接触就会一起湮灭，只能共存极短暂的时间。湮灭会释放出更多能量，但也会留下“少”量的常规物质，其数量略微丰富些，因而存留至今。被认为是宇宙质量最主要存在形式的暗物质，也很可能是在此期间产生的。

　　这段时期的最后阶段则涉及夸克的结合，那时候温度已经足够低到夸克终于能彼此结合产生质子和中子了，但对中子与质子结合为原子核的过程来说还是过高，更不必说生成完整的原子了。由于质子和中子一般被叫作强子，10-5 秒期间的这一最后阶段就称为强子时期。

　　在这 10-5 秒过后，温度仍然很高，光子也仍具有充足的能量，因此可以将能量转变为物质，并继续生成轻子。但在1秒之后，环境冷却，轻子不再生成。这期间生成的轻子数量，差不多就是存留至今的量（除了那些后来由核反应生成的轻子），因此 10-5 秒到1秒这段时间就称为轻子时期。

　　但自由中子本身并不稳定，倾向于衰变成1个电子和1个质子。于是到 100秒时，剩下的中子就不算多了，在每16个强子中，只有2个是中子，另外14个全是质子。在这16个强子中，2个中子将与2个质子相结合，组成1个氦原子核，剩下的12个质子，则每个都形成1个氢原子核。

　　在接下来的10万年中，宇宙温度仍然太高，原子核无法俘获电子形成完整的原子。物质和光子能量的密度也仍然太大，于是彼此卡住，动弹不得。这就是说，物质太致密，光无法穿透 ；能量也太高，物质无法凝结起来，原子核和电子只能保持分散。

　　到大约10万年时，物质和光子的密度都降低到了光能从中逃逸的地步。到大约38万年时，温度则降到允许原子核与电子结合形成原子，这就开启了我们基本上至今仍身处其中的物质时期。

　　这一最后的结合也释放了大量的能量，残留下的就是暗淡的宇宙微波背景辐射。最后的核结合及能量释放也携带了在暴胀时期之后各向均一、略有涨落的夸克汤的迹象，因此宇宙微波背景辐射的这种有轻微涨落的均一性模式，如今被认为是宇宙第一个指纹剧烈扩张的一丝反映。

　　辐射时期的光逃逸一空，以及原子结合的能量井喷后，宇宙在接下来的 3亿年里陷入了黑暗，这就是黑暗时期。简而言之，宇宙温度降得太低，而物质也稀释得太厉害，再也没有什么东西能发光了。

　　在黑暗时期末期，氢氦混合气体中轻微的密度涨落导致了指向高密度区域的引力，也就使这个区域能吸引更多物质。更多的物质又进一步使密度涨落更大，又吸引更多物质，如此往复，就形成了第一批巨型星云形式的引力束缚结构。在这些气态的星云中，那些最大的第一代恒星诞生了。

　　第一代恒星应当仅由氢与氦组成，它们的亮相标志着黑暗时代的结束，时间在大爆炸之后3亿年。那些最大的第一代恒星诞生而又复归死亡，创造出更重的物质，其他较小的恒星则由巨大星云的驱动而形成，并因引力束缚而集结，从而有了第一批真正的星系，这一过程在大爆炸之后的10亿—30亿年达到鼎盛。

　　尽管总体而言宇宙中的星系在膨胀中彼此远离，但它们并非完全自由地飘荡，其中一些会因为彼此的引力束缚而形成星系团。

　　星系团在引力下形成纤维状结构。这些纤维组成的网是宇宙中最大的结构，纤维之间则是空洞 。这样的结构充斥着宇宙。

　　我们自己的星系—银河系，就是由仙女座星系的引力束缚着（在遥远的将来它们甚至会相撞），而它们也都是室女座星系团中的大型星系，后者又是更大的拉尼亚凯亚超星系团的一部分。不过在大爆炸之后10亿年的第一批星系形成之后，可能又花了10亿到20亿年才形成这些星系团和纤维状结构。

　　在太阳系这样的系统中，坍缩星云的中心通常拥有更多质量，对一个太阳系来说这就是恒星。而在星系中，中心拥有过多质量，因而会形成超大质量的黑洞，它的质量和密度是如此之大，甚至连靠太近的光都无法逃出它的引力。

　　某些方面的证据表明，已观测到的星系质量只是星系总质量的一小部分，尚有大量看不见的质量存在于星系中，人们恰如其分地称之为暗物质。

　　近年来，天文学家不得不得出结论，宇宙中的物质有相当大的一部分都是暗物质，而最早星系的组成也被认为其中的暗物质成分要多于氢和氦。

　　既然从大爆炸以来宇宙就一直在向外膨胀，自然就会有这样一个关于未来的问题：膨胀是会在引力的作用下慢下来，但凭着充足的初始爆炸能量仍能一直持续，还是说它总有一天会精疲力竭，在引力的作用下宇宙将向内坍缩回到中心？

　　最近的发现表明这两种设想都大错特错，宇宙的膨胀正在加速。在这之前，引力被认为是仅有的长程力，并且在质量的吸引下会造成宇宙膨胀的减速（或可能的坍缩）。

　　加速膨胀的结论实在出人意料，因而为另一种迄今为止尚未探测到的作用力提供了证据。这种作用力产生于一种名为“暗能量”的能量场，最终提供了使宇宙膨胀得更快的推动力。

　　暗能量是一种超长程的作用力，只在跨越超星系团的尺度上发挥作用，也只有当宇宙膨胀到足够大时才变得重要。暗物质和暗能量仅仅在星系和星系团的尺度上才可知晓，这不是我们人类能感觉、能确实体验或是凭直觉能形成概念的尺度。

　　重力基本是我们能时时切身感知并在起床、爬楼梯、倒咖啡等等日常中驾驭的唯一作用力。但是如果我们跟小虫子或微生物一样大小，我们的生活就将更多被电磁力支配，比如因电磁力而产生的静电效应，比如水的表面张力。我们将发现重力不再那么重要甚至几乎注意不到了，蚂蚁爬墙几乎不会被重力阻滞，从高楼上掉下也不会受重力影响。与此类似，对于感知暗物质和暗能量而言，我们降到了小虫子的尺度。

　　有了语言、历史和科学，我们在这个星球上（或者就我们目前所知的，在全宇宙中）第一次能对未来提出颇有见地的猜想—不是近在眼前的未来，而是更为遥远的时间。因此，我们有能力也有潜力去先发制人而非亡羊补牢，或者更糟地等到为时已晚。

　　用不了很久，就在这一代或是下一代人，我们就会看到，我们到底能不能挺身而出，能不能运用我们所有的知识，为未来人类的生存而奋斗。