弁言

五百年前，东说念主类还为地球是不是天地的中心争论连接。通过对火星轨说念的不雅测，尤其驱动使用厉害的千里镜后，太阳是咱们天地中心的事实，终于尘埃落定。千里镜也像魔镜一样，大开东说念主类的视线，直直伸向几近无尽的天穹。

01 畅通的天地

爱因斯坦最为东说念主知确虽然是他的相对论。相对论中有个庞大致念，等于能量和物资的调遣。那时核物理尚未出现，离第一颗原枪弹爆炸还有40年，他就先把原枪弹的中枢物理放在那，等以后的东说念主类使用。

▲爱因斯坦画像 (图片起原于千图网）

他的清爽说，能量E和物资静止时的质地m，可透过公式E=mc2彼此调遣(c 为光的速率 )。一小块东西要是完全依这个公式鼎新成能量，将巨大无比，是核能的起原。历程当代粒子加快器中实考证据，光能量也可称光子能量，和物天禀量间的彼此调遣，着实有如阳光通衢，流畅无阻。

爱因斯坦看得很明晰，物资和能量既然这样容易彼此调遣，那能量（即光子）也应像物资一样，受万有引力适度。飞在天上的东西最终会往地下掉，光当然也该朝有重力场的标的抨击吧?

星光向太阳标的抨击的骄贵，在1919年日全食时，扎塌实实地被东说念主类测量到了。爱因斯坦的预言被证据，整宿之间使他成为东说念主类有史以来最为东说念主知的科学家。

皇冠体育hg86a

这个物理现实，惊天地，泣鬼神!自此，光子与重力都飞，能量共物资一色。

但到当前东说念主们还常问，天地以强势的“大爆炸”拉开序幕时，就惟有那么一团“热气”，看不到以后遍布天地的物资材料，像星星、月亮、峻岭、大海什么的，它们从哪来的呢?

问得好!

天地“大爆炸”上台时，全身披挂的等于那团电磁波能量的“热气”爆炸后推广，一推广就驱动冷却、降温。在不同温度，历程能量调遣特定质地的公式，驱动将光能量升沉为物资，制造出好多种种粒子和反粒子如质子和反质子，电子和反电子( 正子)等。重的粒子如中子，在温度约11亿度时，由能量调遣成踏什物资。轻的如电子等，会在较低的温度踏实出现，皆按爱因斯坦给咱们的物理定律现身和干事。

▲天地星云

天地大爆炸时的那团“热气”，莫得爱因斯坦的能量和物资彼此调遣的表面，东说念主类就无法知说念天地中物资奈何出现。爱因斯坦老早将表面摆在那等了好几十年，才被东说念主类用在天地发祥上。

爱因斯坦的光子能量，除了能由“热气”变成粒子外，还有另一个游刃有余的特质，等于，光子在天地中跑的速率恒定不变。

在爱因斯坦之前，19世纪的东说念主类，以为光的传播需要介质或载体。水波要在水中才能传播，那么光也得需要介质，即以太(ether)，才能传播才是。光在以太中传播的速率，应和以太自己的速率干系。换言之，只须以太这类介质存在，光在以太中传播的速率就可快可慢。

于是东说念主类驱动不毛地在天地中寻找以太，但终末竟然发现天地中莫得以太这玩意儿。以太不存在，给了爱因斯坦灵感，就条款光在天地中传播速率恒定。( 作家注: 光速恒定，对测量光速的坐标轴有一定的条款，下文再洽商。)

速率一般以距离除以时期来计较。当前光速不变，那对距离和时期的条款就要收缩。于是，爱因斯坦的相对论中，时期和空间都可伸缩，以达到光速恒定不变的条款。

牛顿力学中，空间是空间，时期是时期，两者之间莫得牵扯互动，只管我方，以十足分离现象，亘古独迅速流动。当前爱因斯坦条款光速恒定，时期空间都能伸缩，他更进一步把时期的一维空间和空间的三维空间缝织在一说念。时期与空间夹杂，你中有我，我中有你，时空伸缩有序，太神奇了！

爱因斯坦一下子，又把东说念主类带上了个更普遍的天地平台。

爱因斯坦的天地名义看来和牛顿的一样，因万有引力都得向收缩塌陷的标的歪斜。爱因斯坦的相对论再伟大，如故不得不袭取牛顿静止天地的魔咒，只好铆足了劲，让高速相对运转的天体庞大刹车，以期产牛静止宁宙的骄贵。于是，肤浅象征的广义相对论公式，就硬被加上了一条无关的反重力场的“天地常数”( cosmological constant) 尾巴。

爱因斯坦的天地，是一个四维空间的时空几何结构，其中含有一般三维空间曲率认识。在每个计较中，曲率数值可预设: 推广(马形)宇曲率为负值，收缩(球形)天地曲率为恰好，不胀不缩(笔直)天地曲率为零。爱因斯坦的相对论公式看起来肤浅，但实为一个4 x 4=16个公式同期诞生的张量联立方程式(作家注:其中6个相通，实得10个孤苦方程式 )，要代代巨匠起劲表面解读，愚弄于零星案例，才能一窥天廷庙堂的奥秘。

比如“黑”亦然广义相对论公式的零星案例。史瓦兹西产德( KarSchwarzschild，1873-1916)以爱因斯坦相对论导出黑洞数学表面但爱因斯坦本东说念主并不遴选这类玄妙天体存在的说法。又如，重力场在旋转天体隔壁，几何样式就会像水流涌进浴缸排水口一样，产生重力场涡流骄贵。巨匠们花了好大的力气，才从相对论中挖掘出这块瑰宝。而NASA要经过42年研发，耗资7亿7千万好意思元，在2004年才将“重力探伤器 （BGravity Probe B)奉上绕极太阳同步轨说念，印证了爱因斯坦所说，旋转重力场会产生细小惯性陀螺标的的变化。

爱因斯坦的相对论，以通盘天地为现实室，场所波浪壮阔，并不是盏省油的灯。用现实来考证相对论，动辄需耗资几十亿好意思元，费时数十载在当前金融海啸和国债泛滥的时间，经费和东说念主力起原并不充裕，时常捉襟见时，只得咬紧牙关前行。

爱因斯坦的天地究竟是胀如故缩，就连他本东说念主也看不明晰，只笃定天地中的天体是动态的。但在1915年前后，爱因斯坦仰望星空，看到的还是牛顿静止天地的紧箍咒，魔法依旧高悬。

其实，爱因斯坦相对论呈现出来的天地，和牛顿的十足静止的天地在认识上是不同的。牛顿的天体，得完竣地、坚固地安排在一个无尽大和无尽久的天地中。而爱因斯坦的天地，是一个在动态下平均值为静止的宇亩。这好比纽约第42街时间广场上的东说念主潮，东说念主来东说念主往，相继比肩，迁徙不啻，各向主张地前行。但仔细不雅察，往北走的和往南走的东说念主一样多，往东的也和往西的同数，而且人人行走的速率差未几。要是把所有行东说念主的速率正负加起来平均一下，可能离零速率不远，这等于爱因斯坦念念要达到的一个在动态下静止的天地。

爱因斯坦和牛顿赢得相通论断: 别跟天斗，一动不如一静，如故严慎为妙。

稍稍不同的是，牛顿碰到难题时乞助天主救济，而爱因斯坦相比牛决定独力新生，在他的表面中，加上了一条反重力场的天地常数尾巴，企图以东说念主类发明的物理定律来均衡天地，自求多福。

02 对天地大爆炸的判辨

以当前“暴胀”表面的判辨，138亿年前，天地发祥时有个大爆炸事件。爆炸前的天地超小，光能温存横渡，通盘天地之光亲密构兵、夹杂搅动，造成超均匀现象。爆炸驱动后的10-35至10-32秒间，天地以奇高无比的“伪真空”( false vacuum )量子回荡能量，以跳跃光速1亿亿亿倍的速率，一下子把天地“暴胀”了至少近1亿亿亿倍。

▲天地推广

暴胀速率太快，超均匀的光波没无意期调理，依然以超均匀现象存在。暴胀后，天地半径暴增，像一个被推广成几近无尽大的气球一样，在有限的限度内，气球名义就像一个平面，见不到抨击度。故“暴胀”表面能合判辨释咱们天地中呈现的电磁微波超均匀和天地笔直的骄贵。

暴胀后的天地，充满了高能量的光子、电子、中微子、质子、中子以及它们的反粒子等，在极高温下，造成原始邋遢的等离子体，光子和电子质子之间这推不停，产生了声波回荡。天地陆续推广、陆续降温，转瞬37.6万年往常了。比及天地的温度降到3000K，电子速率够慢了，就被质子逮个正着，中性氢原子出现了，等离子体跟着就没电了，光子推不到质子和电子，声波回荡就戛但是止。光子莫得电子和质子挡路，在终末已而那，就以电磁微波纪录下天地37.6万年时的太空形象，然后随从推广的天地同步起舞，138亿年后，被贝尔现实室的大耳朵听到。

而不带电的中性材料，在大爆炸后天地留住的量子升沉的胎记指令下驱动朝物资多的地点凝华。2亿年后，重力场终于激励了氢转氨的核变，发出了第一说念光，星星出现了，星系不久后跟进。天地又陆续推广了136亿年，展现出当下慈祥笔直的星空，妍丽秀雅，供你我赏玩歌咏。

肤浅地说，咱们的天地，等于这样发祥的。

1965年天地电磁微波被发现后，狄基就地判断微波属于黑体辐射，并从东说念主类能在天地活得好好的事实猜测，天地应有慈祥笔直的几何特质。斯穆特认定天地当前繁密星系凝华，包括东说念主类生命藏身地地球，微波中应含悲天悯东说念主的不均匀的原始胎记。黑体辐射和不均匀部分的侦测，只可到天上去作念。

第一代天地微波测量卫星证据了黑体辐射，并测量到天地的不均匀部分。数年后，历程大地对超新星的不雅测，发现了玄妙的暗能量。再快马加鞭，从南极洲气球现实，测量出天地一直是在一个平面上推广，慈祥笔直的天地终于在20世纪末定案。21世纪初辐照的第二、第三代天地微波卫星以节节登攀的分裂率，更精准地测量了天地的笔直度，并大开和咱们天地外的天地相通的管说念。

咱们的天地，在震慑的超均匀中，含有体贴的不均匀内涵，使脆弱的东说念主类生命有藏身之地。而不均匀的分派图形，刚好提供了笔直几何特质透露出天地慈祥的一面。

恰是，天地中有巧妙的韵律和慈祥的东说念主性。

超均匀、不均匀和笔直，都应是天地在发祥时极高能量大爆炸的四肢下，留住的原始胎记。这些胎记，捎带着天地发祥的奥秘。

众所周知，ASML是一家掌握光刻机量产技术的企业，生产的EUV光刻机是制造高端芯片的必要设备，然而在美国的芯片规则实施之后，不EUV光刻机的只有出货受限，导致中国大陆客户至今无法获得EUV光刻机。

更多请看好书推选

2023.08.02

公众号｜大好意思科学

往期精彩/ wonderful