《最九年級分鐘》經典語錄

宇宙誕生之前，沒有時間，沒有空間，也沒有物質和能量。大約150億年前，在這四大皆空的“無”中，一個體積無限小的點*了。時空從這一刻開始，物質和能量也由此產生，這就是宇宙創生的大*。 

有些宇宙學家看到了某種希望。或許，大地將發生一種宇宙“反*”，重新開始膨脹。在《埃達》中，諸神和巨人在世界毀滅時經過最後一場激戰後，地球被水火摧毀，但水退後，托爾的兒子們又拿著他們父親的錘子，從地獄中走了出來，整個世界重又開始了。但如果宇宙真的會重新膨脹，那它的膨脹也會再次緩慢並停下來，然後開始另一輪的收縮，並在另一次的宇宙毀滅中結束，然後又發生反*，迴圈往復，永無休止。

兩個光子要在直接碰撞中產生一個電子和一個正電子，那每個光子的能量就必須大於一個電子或一個正電子質量中的“靜止能量”mc^2。這一能量是51.1003萬電子伏。為了找到使光子有相當大的機會獲得這一能量的閾值溫度，我們將這一能量除以玻爾茲曼常數(每開氏度0.00008617電子伏)，得出的閾值溫度為60億開氏度(6×10^9°K)。在任何更高的溫度上，電子和正電子都會在光子的相互碰撞中自由地創造出來，因此它們的存在數量極大。

類似的觀點適用於各種型別的粒子。對自然界中每種型別的粒子來說，都有一個相對應的“反粒子”，它們的質量和自旋完全相同，而電荷卻相反，這是現代物理學的一個基本規則。唯一的例外是某些純中*粒子，如光子本身，可以認為，它們自己就是自己的反粒子。粒子和反粒子的關係是互反的：正電子是電子的反粒子，而電子又是正電子的反粒子。給它們有足夠的能量，在一對光子的碰撞中創造出任何型別的粒子-反粒子對都永遠是可能的。

我將簡單談一談宇宙的未來。它可能會永遠膨脹下去，變得越來越冷，越來越空曠，越來越缺乏生機。它也有可能再次收縮，將星系、恆星、原子和原子核分解，使之重新變成它們的組分。那樣一來，在預測最後三分鐘的事態發展時，我們在理解最九年級分鐘時所面臨的所有問題又將重新出現。

在最九年級分鐘結束時，宇宙的組成主要是光、中微子和反中微子。仍有少量的核物質，由73%的*和27%的氦組成。此外，還有從電子—正電子湮滅時代遺留下來的少量電子，數量與核物質相同。這些物質繼續迅速分離，溫度變得越來越低，密度變得越來越小。幾十萬年之後，溫度降到足夠低。在這樣的溫度條件下，電子能夠與核相結合，形成*原子和氦原子。由此產生的氣體在地心引力作用下開始形成氣團，並最終凝聚形成當今宇宙的星系和恆星。然而，恆星在形成時期所包含的成分正是在最九年級分鐘裡所產生的那些成分。

這的確是一個非凡的結論。為了瞭解它的意義，讓我們想一想過去溫度高於10萬億度(10^13°K)，即中子和光子的閾值溫度的一個時期。當時，宇宙中有著大量的核粒子和反粒子，其數量與光子不相上下。但重子數是核粒子數和反粒子數之間的差。如果這一差數比光子數小10億倍，從而也比核粒子總數小約10億倍，那麼核粒子數就會僅僅比反粒子數多10億分之一。按照這一看法，當宇宙冷卻到核粒子的閾值溫度以下時，反粒子與相應的粒子全都湮滅了，殘留下的是稍稍多出反粒子的那部分粒子，這部分粒子最終變成了我們所知道的世界。

但即使我們的研究成果中沒有令人寬慰的東西，那研究本身也至少稱得上是某種寬慰。人們並不滿足於神和巨人的傳說，也不願將全部精力放在日常瑣事上；他們還製造瞭望遠鏡和衛星以及加速器，整日坐在辦公桌旁分析所收集的資料。旨在理解宇宙的努力，是使人類生活多少減少一些喜劇**，增加某些悲劇**的少數事情之一

我們看到，要在光子的碰撞中產生m質量的物質粒子，光子的特徵能量就必須至少與靜止粒子的能量mc^2相等。由於光子的特徵能量是溫度乘以玻爾茲曼常數，因此輻*的溫度必須至少為靜止能量mc^2除以玻爾茲曼常數。也就說，對每種型別的物質粒子來說，在這類粒子能夠從輻*能量中創造出來之前，都有一個用靜止能量mc^2除以玻爾茲曼常數確定的“閾值溫度”，必須達到。

我們可以一格一格地觀看宇宙膨脹、冷卻和形成的過程。我們還將力圖對一個仍籠罩在神祕中的時代——最初百分之一秒及其之前——作一番小小的探索。 我們對這個標準模型真的有把握嗎？會不會有新的發現將它*並用其他宇宙起源學說取代當今的標準模型，甚至是復興恆穩態學說？或許會。我不能否認我在描述最九年級分鐘時有一種虛構感，好像我們真的知道我們在談論什麼似的.

關於宇宙的起源，*島巨匠斯諾里·斯托裡森在1220年編纂的斯堪的納維亞神話集《新埃達》裡寫道：“最初是一無所有的。既沒有地，也沒有天，只有一個裂口，也沒有草原。而在這混沌虛無的北方和南方，則是*雪的區域尼夫爾翰和火的區域木斯皮爾翰。木斯皮爾翰的火融化了尼夫爾翰的*，在融化的水中產生了巨人伊默，伊默吃什麼呢？好像還有一頭牛阿豪姆拉，那牛又吃什麼？哦，好像還有一些鹽，故事就這樣一直繼續下去。