1 秒内。大爆炸后的 1 秒钟时宇宙的平均温度大约为1010 K。当温度继续降低,到大约 180 秒(即 3 分钟)时,质子和中子开始结合成比较重的原子核,首先是形成氦核。这时宇宙的平均温度大约为 109 K 。此后,宇宙仍继续膨胀,温度也继续降低,到380000 年时,一步步地出现了各种原子、分子。这时温度降到了大约 6000 K。从大的范围来说,已经开始形成星体,并出现星云系。在温度降到 3000 K 时,光子退耦合,不再和别的粒子相互作用,独立在宇宙中传播。这些光子的分布反映了当时的宇宙温度。但由于这些光子是在 138亿年以前从红移为 1100 处发来的,由于多普勒效应,现在显现为温度 T = 3000 / 1101 = 2.725K 的宇宙微波背景辐射。109 年时宇宙的平均温度降低到大约为 –255ºC,并逐步演化到现在的世界;从 109 年到 1.20×1010 年,地球上出现分子形式的生命。现在宇宙的温度可以从微波背景辐射的温度得到,即绝对温度( 2.725±0.001) K 。
2. 大爆炸与现今的宇宙
1948 年,美籍苏联物理学家伽莫夫( G. Gamow)提出热大爆炸宇宙学说,从理论上预言,起源于大爆炸的辐射冷却到现在仍有约 25K 的黑体辐射谱。 1964年,美国天体物理学家狄克等人作了少许的修正,并预言,这种背景辐射至今仍约有 10K 以下的温度。1964~1965 年,美国贝尔实验室物理学家彭齐亚斯( A.Penzias)和威尔逊( R. Wilson)发现,在太空中总有一些各向同性的不能消除的微波噪声,称为微波背景辐射。微波背景辐射相当于一定温度的热辐射,反映了宇宙演化的温度进程。微波背景辐射的发现和确立是对大爆炸宇宙论的重要支持和印证,对现代宇宙学的发展有重要的影响。彭齐亚斯和威尔逊两人由于这项重大发现获 1978 年诺贝尔物理奖。总结起来,对今日宇宙的认识,可得到这样的一些知识:
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