宇宙大爆炸刚开始之时是什么样的？

经由过程不雅察我们今天的宇宙，我们不仅看到了各类各样的恒星和星系，我们还看到了一种奇异的关系：遥远的星系离我们越远，它远离我们的速度越快。这意味着宇宙空间正在膨胀，跟着时候推移，所有的星系和星系团之间的距离越来越远。在曩昔，宇宙更热，更致密，宇宙中的一切联系更慎密。

若是我们尽可能地将时候往回推，我们会达到第一个星系形当作之前的某个时候；达到第一颗恒星燃烧之前；达到中性原子或原子核，甚至不变物质存在之前。在最早的时刻，那时宇宙炽热、密集、平均地布满物质，阿谁时刻也被称为“宇宙年夜爆炸”。下面来领会它最初若何起头的。

有些人可能会问，“年夜爆炸不是时候和空间的降生吗？”是的，这是最初的构思。此刻的宇宙有必然的巨细和春秋，若是往回倒退，最终会来到一个奇点，即空间和时候的降生。

只是，有年夜量的证据表白我们的宇宙有一个非奇异的发源。我们从来没有达到过那种极端高温，存在一个限制。相反，对宇宙最好的描述是，在年夜爆炸之前有一个暴胀期间，而年夜爆炸是在暴胀竣事时所发生的后果。让我们来看看这是什么样子。

在暴胀时代，宇宙是完全空的。没有粒子，没有物质，没有光子，只有空荡空间自己。这个空荡空间里有年夜量的能量，跟着时候推移，能量的切确量会有轻细的波动。这些波动被扩展到更年夜的规模，而新的小规模的波动又在这之上发生。

只要暴胀继续下去，这种环境就会持续下去。可是，暴胀将会随机地竣事，且不会同时呈现在所有的处所。事实上，若是我们糊口在一个暴胀中的宇宙中，我们可能会发现四周一个区域的暴胀竣事，而我们和它之间的空间呈指数增加。在一个短暂刹时，在阿谁区域消逝之前，我们会看到年夜爆炸起头时的环境。

在一个最初相对较小的区域中，它也许没有一个足球年夜，但也许会更年夜，其空间固有的能量转化为物质和辐射。转换过程相对较快，年夜约需要10^-33秒摆布，但不是瞬时的。跟着空间中的能量被转化为粒子、反粒子、光子等等，温度起头敏捷上升。

因为转化的能量极其之年夜，所有事物的活动速度都将接近光速。它们都将表示为辐射，非论粒子是有质量仍是无质量都一样。这种转换过程被称为再加热，暗示当暴胀竣事时，被称为“热年夜爆炸”的阶段起头了。

在暴胀的宇宙中，空间指数式扩张，跟着时候推移，更远的区域加快消逝。但当暴胀竣事，宇宙从头升温，热年夜爆炸起头时，随时候推移，更遥远区域远离的速度减慢。从整体角度来看，暴胀竣事的宇宙部门，膨胀速度下降了，而四周正在暴胀的区域速度并没下降。

从概率的角度来看，若是我们处于正在暴胀的任何区域，我们极有可能会多次看到四周地域的暴胀竣事。这些暴胀竣事的处所将很快布满物质、反物质和辐射，并且比那些仍在暴胀的区域的膨胀速度要慢得多。这些区域将膨胀远离那些仍呈指数暴胀的区域，这意味着它们将很快从视野中消逝。在尺度的暴胀环境下，因为膨胀速度的转变，发生分歧热年夜爆炸的两个宇宙几乎不会发生碰撞或彼此感化。

最后，我们将要糊口的区域获得了宇宙级幸运，暴胀竣事了。空间自己固有的能量被转化当作一个炽热，密集，几乎平均的粒子海洋。独一的不完美，以及独一违反一致性的误差，合适暴胀时代存在（并在宇宙间延长）的量子涨落。正涨落对应于最初的超密度区域，而负涨落则对应最初的低密度区域。

我们现在无法不雅察到宇宙初度履历热年夜爆炸时的密度波动。我们无法获得那么早的视觉特征，我们接触到的第一个来自于那之后的38万年，在它们履历了无数次的彼此感化之后。即便如许，我们也可以揣度出最初的密度波动是什么，并发现与宇宙暴胀很是一致的工具。宇宙最初的温度波动，即宇宙微波布景，使我们确认了宇宙年夜爆炸是若何起头的。

我们或许可以不雅察到来自暴胀竣事和热年夜爆炸起头遗留下来的原初引力波。暴胀发生的引力波以光速标的目的各个偏向移动，但与视觉特征分歧的是，任何彼此感化都无法减缓它们的速度。它们从各个偏向持续达到，穿过我们的身体和我们的探测器。若是想要领会我们的宇宙是若何起头的，我们所需要做的就是找到一种直接或间接探测这些引力波的方式。固然很多设法和尝试触目皆是，但到今朝为止还没有一个当作功探测到。