一、宇宙的元素構(gòu)成

1、牛頓萬有引力定律震撼了人類的想象力

在引力定律被發(fā)現(xiàn)以前，人們認(rèn)為，地球的運(yùn)行有地上的規(guī)律，而天上有天上的法則。而牛頓定律宣稱，他的理論可以解釋宇宙，而且真的解釋和預(yù)測了宇宙的運(yùn)行。

2、光譜與元素的關(guān)系

19世紀(jì)，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，每個化學(xué)元素的光譜都有自己的唯一特征。隨便給一堆氣體，用光一照，看看吸收光譜，就能精準(zhǔn)的判斷這里面都有什么元素。

由此太陽光一看，除了氦，其他元素地球上全有。而元素周期表上為所有元素都預(yù)留了位置，哪怕地球上不存在，也可以制造出來。

再分析遠(yuǎn)處發(fā)光星星的光譜，結(jié)果也是一樣的。再遠(yuǎn)的星光也還是一樣。

這意味著，走遍宇宙，你開采不到我們已知范圍之外的元素。這個物理定律宇宙通用。

二、宇宙的起源

目前的觀測和計算結(jié)果，宇宙起源于137億年前的一次大爆炸。

我們已知的物理定律只能從宇宙起源10-43秒之后開始起作用，這個時間稱為普朗克時間。物理學(xué)有四種力的作用：引力、強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用。

在普朗克時間之前，四種力是統(tǒng)一在一起的，描述這樣的狀態(tài)需要把廣義相對論和量子力學(xué)統(tǒng)一起來才能做到。用霍金在時間簡史里的話說：廣義相對論完美的解釋了宏觀宇宙，而量子力學(xué)解釋了微觀世界，但這兩種理論不可能同時都對。傳說中的統(tǒng)一場論是物理學(xué)王冠上的明珠。

從10的-43次方秒開始，引力脫離出來開始單獨(dú)起作用。那時候的宇宙是一個10的-35次方米的一個小點，溫度無比高。

從10的-35次方秒開始，強(qiáng)相互作用和弱相互作用就相互分開。更晚一點，弱相互作用和電磁相互作用分開。

從萬億分之一秒開始，宇宙有了粒子。宇宙像是一鍋夸克輕子粥。這鍋粥的主要活動是正反物質(zhì)的產(chǎn)生和湮滅。

出于還不能解釋的原因，每10億對夸克和反夸克湮滅，會留下一個正夸克作為幸存者，我們今天的世界，是由這些幸運(yùn)者所組成。宇宙間只有正物質(zhì)沒有反物質(zhì)。

后面的大家都知道了，90億年前，出現(xiàn)了恒星太陽，46億年前有了行星地球。

三、認(rèn)知的禮物—宇宙微波背景輻射

大爆炸創(chuàng)造了宇宙，還給留下了一個認(rèn)知禮物—宇宙微波背景輻射。從38萬歲開始，原子出現(xiàn)。在原子出現(xiàn)之前，光子隨時會被電子碰撞，走不遠(yuǎn)。光子隨著大爆炸后的宇宙膨脹，能量越來越低，到今天能量已經(jīng)降低了1000倍，變成微波，遍布整個宇宙。這就是宇宙微波背景輻射。

1948年，美國物理學(xué)家使用三個理論，預(yù)測了宇宙微波背景輻射的存在。這三個理論是：

1、廣義相對論

2、1929年哈勃發(fā)現(xiàn)宇宙正在膨脹

3、美國曼哈頓計劃一系列原子物理實驗

根據(jù)這三個理論，推算出宇宙微波背景輻射的溫度應(yīng)該是5K.

1964年，貝爾實驗室的兩個工程師測到了這個輻射，現(xiàn)在最精確的結(jié)果是2.72K。

更幸運(yùn)的是，宇宙中遍布一種叫做氰的氣體分子，受到微波輻射會被激發(fā)。從激發(fā)的情況，可以判斷輻射在各處的溫度有什么差異。

借助衛(wèi)星觀測，可以精確的繪制出整個宇宙的微波背景輻射地圖。

宇宙微波背景輻射帶來了宇宙在38萬年時的信息。根據(jù)這一點，可以推測宇宙現(xiàn)在的物質(zhì)分布及未來的演變。

有了這個輻射地圖，你有任何模型或理論都可以計算后來驗證，不符合就只能淘汰，宇宙學(xué)成了精確的科學(xué)。

有了這個輻射，宇宙最冷的地方，至少也有2.72K的溫度。在科羅拉多大學(xué)物理系，物理學(xué)家制造了比微波背景輻射還低的溫度。