第五节 宇宙的最初起源

　　标准宇宙模型所阐述的以星系为单元的宇宙的起源和演化情况，已经得到众多观测事实的支持。该模型虽然在理论和观测的结合方面尚未达到十分完善的地步，但它作为进一步阐述宇宙的最初起源的基本前提则是没有什么异议的。这里值得注意的是，如果把宇宙年龄小于ls时的混沌体称之为“道”，则该混沌体经过中微子脱耦（“气之始也”）、轻核合成（“质之始也”）和光子脱耦（“形之始也”）等几个阶段而变成一个赤热火球，就是“道生一”了。后来，随着原始火球的不断膨胀和冷却，才得以相继地产生出众多的星系、恒星、行星以及包括我们人类在内的天下万物等，则也同老子表达的朴素宇宙生成观是一脉相承的。不过，这个可以称道的道（“道可道”），并不是具有普遍意义的道（“非常道”），还有进一步追究的余地。

　　当往回追溯更早时期的情况时，宇宙空间的尺度会越来越小，温度也会越来越高。其中1015K的温度是现代技术水平的一个重要标志。因为现代地面实验室内粒子加速器能够达到的最高能量——100GeV（100×109eV）就相当于这个温度。低于这个温度时的情况，可以通过实验直接检验；而高于这个温度时的情况，则目前只有理论预言，并且只能间接检验有关理论在低能情况时的推论。具体可以分为以下几种情况。

　　（1）当宇宙年龄为10-11s 时所达到的1015K的温度，是弱作用力与电磁力实现统一的临界温度。这里弱作用力的载体是W粒子和Z粒子，电磁力的载体则是光子。弱电统一理论认为，当温度远远超过1015K时，这两种力会合而为一种力，因为那时W粒子、Z粒子和光子的行为方式很相似；而当温度低于1015K时，会出现自发对称破缺的情况，W粒子和Z粒子获得了大的质量，使弱作用力具有非常短程的性质，制约着放射性现象，这就显然与光子不同了。1983年在欧洲核子研究中心（CERN）正式发现的W粒子和Z粒子就是对上述理论的很好证明。

　　（2）当宇宙年龄为10-35s时所达到的温度1028K，是强作用力与弱作用力和电磁力实现大统一的临界温度。这里强作用力的载体是胶子，它能将有关的夸克束缚在一起而分别形成质子和中子。大统一理论认为，在高于1028K的温度上，这三种力都具有同样的强度，可以看成是一个单独的力的不同方面。由于不可能在实验室里获得如此高的温度，所以只好在较低温度下，检验该理论的推论。在宇宙极早期的高温下，理论认为夸克和反夸克以及电子和反电子等都是对称的，即正反粒子应当一样多。可是，在现代宇宙中，一般只存在由夸克构成的质子和中子以及电子等正粒子；很难存在由反夸克构成的反质子和反中子以及反电子等反粒子，后者只能在进行高能碰撞的特殊情况下偶尔产生出来。一种定性的解释是：物理定律不存在T（时间）对称，即随着时间的推移，宇宙因膨胀而降温，反电子更容易变成夸克，而电子则难以变成反夸克。结果导致没有被湮灭的夸克和电子留存下来，正是它们才构成了我们今天所看到的物质和人类自身。
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