宇宙大爆炸的八个阶段

在大爆炸理论中，天体物理学家推测大爆炸后的宇宙大约经历了以下八个阶段。

第一阶段：根据大爆炸理论，科学家们推算出，大爆炸一瞬时（10-43秒）的温度极高，大于1032开，可以用公式T＝1.5×1010/来近似估计（T为温度，开；t为时间，秒），此时的温度，任何物质都不可能承受，科学家们无法描述当时的宇宙状态，这一段时间的秘密很可能需要物质与引力的统一理论来揭示（如今也正等待着欧洲巨型强子对撞机（LHC）试验的发现）。

第二阶段：大爆炸后的10-43秒到10-33秒，温度在1032开到1028开，此时，能量产生了物质，宇宙中充满了各种可能出现的粒子，主要的有夸克、电子、中微子、光子、胶子和X粒子等，随后由于温度的迅速降低，X粒子便衰变成夸克。整个宇宙就如我国古代哲学家庄子所描写的那样：只有浑然一体、弥漫无际的气体。

第三阶段：大爆炸后的10-33秒到10-6秒，温度在1028开到1014开，此时夸克的温度迅速冷却，各种粒子的平均能量约为10亿电子伏特。

第四阶段：大爆炸后的10-6秒到10-3秒，当能量下降到10亿电子伏特以下时，夸克和反夸克相互碰在一起就会大量湮灭，产生两个光子或一个电子及正电子对（后者产生于两个光子的碰撞），另外，两个胶子也会产生两个光子。由于夸克的大量湮灭，此后参与“自杀”的反夸克已难以找到。当这些剩余的夸克之间的距离小到一定的程度时，三个夸克就形成一个质子或一个中子，宇宙开始进入了质子时期。

第五阶段：大爆炸后的10-3秒到100秒，此时宇宙继续冷却到10亿开左右。许多中子开始衰变成光子、电子和中微子，结果中子就少于质子。同时这一阶段还发生了电子和正电子的湮灭，产生出光子，仅有少量的电子幸存下来，等待着原子的合成。

第六阶段：100秒至30分钟。大约在3分钟后，宇宙的温度降至9亿开，此时便有了一个质子和一个中子碰撞的机会，形成了氘，过剩的能量以光子的形式辐射出去：

p（质子）＋n（中子→—）2H（氘）＋γ（光子）

氘粒子、质子不断相互碰撞，最终也就组成了氦核4H：

p＋2→—H3H＋γ3H＋3→—H4H＋2p

在很短的时间内，全部中子都参与了氦核的合成，由于衰变后的中子数远少于质子数，多余的质子就生成了氢核，最终氢核占77%，氦核占23%，其比例约为3∶1，这与现代天文学测量的结果相一致。在当时的温度条件下，它们还无法结合电子。

第七阶段：30分钟到100万年，宇宙再继续冷却，原子形成。大约在30万年后，宇宙进入了原子时代。此时氢核和氦核都捕捉到了电子而形成了氢原子和氦原子（因此可以说氢原子和氦原子的年龄是与宇宙的年龄相差无几的）。由于原子不带电，光子也便开始独立生存。宇宙在膨胀中不断冷却，这一冷却持续了将近137亿年，最终冷却到了如今的2.7开。

第八阶段：100万年至137亿年前后，宇宙进一步进化，形成了星系、恒星、行星和生命。

上述的大爆炸理论如今已经成为各种宇宙学说中最有影响的一种，它的成功之处主要在于它能解释科学家以下的一些观察：

第一，根据大爆炸理论，恒星的年龄应该小于200亿年，已有的观察事实表明，确实没有发现年龄超过200亿年的天体。

第二，大爆炸理论成功地解释了宇宙是在膨胀着的这一事实。

第三，科学家已证明了不同的天体都含有大量的氦元素，多数是在30%左右，这从核反应的机制上是无法解释的。大爆炸理论证明了最初的宇宙温度极高，因而才有可能产生大量的氦。

第四，根据宇宙的膨胀速度和氦的丰度，科学家可以计算出宇宙的每个时期的温度，因而预言了大爆炸的遗迹——宇宙空间的背景辐射，而观察到的2.7开的背景辐射与其非常吻合。

2003年2月，一个国际天文学家小组借助美国宇航局的微波背景辐射探测器获得了“婴儿期”宇宙迄今最精细的照片，该照片显示了大爆炸后38万年时的情景。根据该照片计算的结果显示，宇宙的年龄约为137亿年，这一结果近似的误差率仅为1%。据计算，在宇宙的构成上，原子占4%，暗物质占23%，剩下的73%全部是暗能量。另外，科学家还宣布：宇宙是“平坦”的，并将永远膨胀下去。

正是由于这些研究结果为大爆炸理论提供了更准确、更有力的支持，美国普林斯顿高等研究院的巴卡尔（J.Bahcall）认为，在哲学意义上，它们标志着宇宙学研究已由不确定进入了确定阶段。