2.2　不安分的宇宙

宇宙闪现之后，并不像看上去那么静止。宇宙中的一切都在不断变化，以使其更加稳定。图2.1显示了大爆炸后宇宙演化的时间线。

图2.1　大爆炸后宇宙演化的时间线（维基百科提供）

科学家认为，在大爆炸后的最初时刻，宇宙极其炽热和密集，能量巨大。夸克和电子是构成物质的基石。这些基本粒子在能量海洋中自由漫游。但夸克和电子作为等离子的存在只是短暂的，因为它们被创造的同时也迅速地被湮灭。随着宇宙冷却，大爆炸后大约万分之一秒后，夸克凝聚成质子和核子。几分钟内，这些粒子粘在一起形成原子核，首先形成的原子主要是氢和氦。今天宇宙中存在73%氢和25%氦丰度来自这个时期的前几分钟。

今天宇宙中存在的比氦大2%的原子核是在数十万年后产生的。电子粘在原子核上以形成完整的原子。由于重力，这些原子聚集在巨大的气体云中，星系由恒星的引力集合形成，这是一种能将任何有质量的物体拉向彼此的力，例如导致苹果从树上掉下来。

地球和太阳等大型物体由于引力和电磁力在运动。除运动外，宇宙一直在稳步膨胀——不断增加嵌入太空中的星系之间的距离。我们可以用发生在一块葡萄干面包上的变化来解释宇宙的膨胀：随着面包的膨胀，虽然面包里的葡萄干彼此远离，但它们仍然卡在面包中。

1912—1922年，美国天文学家维斯托·斯里弗（Vesto Slipher）观测了41个星系的光谱，发现其中36个星系的光谱发生红移，他认为这种现象意味着这些星系正在远离地球[4]。1929年，美国天文学家哈勃的观测表明，星系正以与其距离成正比的速度远离地球，这在传统上被称为“哈勃定律”。为纪念哈勃的贡献，1990年，美国国家航空航天局（NASA）将发明的空间望远镜命名为“哈勃空间望远镜”。此外，小行星2069、月球上的哈勃环形山均以他的名字来命名。2018年，国际天文学联合会（IAU）投票建议将“哈勃定律”修改为“哈勃-勒梅特定律”，以表彰哈勃和比利时天文学家乔治·勒梅特对现代宇宙学发展的贡献。

在量子世界中研究的原子和亚原子级别的小粒子也由于弱核力和强核力而运动。小颗粒不仅会移动，而且与我们日常生活中看到的移动相比，它们的移动也很奇怪。量子既可以表现得像粒子一样位于一个地方，又可以像波浪一样，分布在整个空间或同时分布在几个不同的地方。量子另一个最奇怪的地方是纠缠状态：比如我们观察一个粒子时，另一个距离很远的粒子会立即改变它的特性，就好像这两者通过一个神秘的通信通道相连。