引子

五百年前，东说念主类还为地球是不是天地的中心争论束缚。通过对火星轨说念的不雅测，尤其启动使用狠恶的千里镜后，太阳是咱们天地中心的事实，终于尘埃落定。千里镜也像魔镜一样，掀开东说念主类的视线，直直伸向几近无尽的天穹。

01 解析的天地

爱因斯坦最为东说念主知确固然是他的相对论。相对论中有个巨省略念，便是能量和物资的调养。其时核物理尚未出现，离第一颗原枪弹爆炸还有40年，他就先把原枪弹的中枢物理放在那，等以后的东说念主类使用。

▲爱因斯坦画像 (图片起头于千图网）

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他的理呈报，能量E和物资静止时的质料m，可透过公式E=mc2彼此调养(c 为光的速率 )。一小块东西要是完全依这个公式鼎新成能量，将巨大无比，是核能的起头。进程当代粒子加快器中实考确认，光能量也可称光子能量，和物禀赋量间的彼此调养，实在有如阳光大路，流畅无阻。

爱因斯坦看得很明晰，物资和能量既然这样容易彼此调养，那能量（即光子）也应像物资一样，受万有引力限度。飞在天上的东西最终会往地下掉，光当然也该朝有重力场的场所逶迤吧?

星光向太阳场所逶迤的风物，在1919年日全食时，扎塌实实地被东说念主类测量到了。爱因斯坦的预言被确认，通宵之间使他成为东说念主类有史以来最为东说念主知的科学家。

这个物理践诺，惊天地，泣鬼神!自此，光子与重力都飞，能量共物资一色。

但到当今东说念主们还常问，天地以强势的“大爆炸”拉开序幕时，就只须那么一团“热气”，看不到以后遍布天地的物资材料，像星星、月亮、峻岭、大海什么的，它们从哪来的呢?

问得好!

天地“大爆炸”上台时，全身披挂的便是那团电磁波能量的“热气”爆炸后延迟，一延迟就启动冷却、降温。在不同温度，进程能量调养特定质料的公式，启动将光能量滚动为物资，制造出好多各样粒子和反粒子如质子和反质子，电子和反电子( 正子)等。重的粒子如中子，在温度约11亿度时，由能量调养成安详物资。轻的如电子等，会在较低的温度安详出现，皆按爱因斯坦给咱们的物理定律现身和就业。

▲天地星云

天地大爆炸时的那团“热气”，莫得爱因斯坦的能量和物资彼此调养的表面，东说念主类就无法知说念天地中物资如何出现。爱因斯坦老早将表面摆在那等了好几十年，才被东说念主类用在天地发祥上。

爱因斯坦的光子能量，除了能由“热气”变成粒子外，还有另一个感天动地的特质，便是，光子在天地中跑的速率恒定不变。

在爱因斯坦之前，19世纪的东说念主类，以为光的传播需要介质或载体。水波要在水中才略传播，那么光也得需要介质，即以太(ether)，才略传播才是。光在以太中传播的速率，应和以太自己的速率关连。换言之，只须以太这类介质存在，光在以太中传播的速率就可快可慢。

于是东说念主类启动贫苦地在天地中寻找以太，但终末确实发现天地中莫得以太这玩意儿。以太不存在，给了爱因斯坦灵感，就条目光在天地中传播速率恒定。( 作家注: 光速恒定，对测量光速的坐标轴有一定的条目，下文再究诘。)

速率一般以距离除以技术来规划。当今光速不变，那对距离和技术的条目就要消弱。于是，爱因斯坦的相对论中，技术和空间都可伸缩，以达到光速恒定不变的条目。

牛顿力学中，空间是空间，技术是技术，两者之间莫得遭殃互动，只管我方，以齐备分离景况，亘古独就地流动。当今爱因斯坦条目光速恒定，技术空间都能伸缩，他更进一步把技术的一维空间和空间的三维空间缝织在一都。技术与空间搀和，你中有我，我中有你，时空伸缩有序，太神奇了！

爱因斯坦一下子，又把东说念主类带上了个更魁岸的天地平台。

爱因斯坦的天地名义看来和牛顿的一样，因万有引力都得向收缩塌陷的场所歪斜。爱因斯坦的相对论再伟大，如故不得不秉承牛顿静止天地的魔咒，只好铆足了劲，让高速相对运转的天体蹙迫刹车，以期产牛静止宁宙的风物。于是，浅显清秀的广义相对论公式，就硬被加上了一条无关的反重力场的“天地常数”( cosmological constant) 尾巴。

到了谈情说爱的年龄，每个单身的人，都有把握爱情的权利。

这几天国内生鲜水产的直播间里，接连不断地涌入了大量的恶评：

爱因斯坦的天地，是一个四维空间的时空几何结构，其中含有一般三维空间曲率宗旨。在每个规划中，曲率数值可预设: 延迟(马形)宇曲率为负值，收缩(球形)天地曲率为正巧，不胀不缩(笔直)天地曲率为零。爱因斯坦的相对论公式看起来浅显，但实为一个4 x 4=16个公式同期设立的张量联立方程式(作家注:其中6个重迭，实得10个清静方程式 )，要代代行家勤勉表面解读，期骗于稀奇案例，才略一窥天廷庙堂的奥秘。

比如“黑”亦然广义相对论公式的稀奇案例。史瓦兹西产德( KarSchwarzschild，1873-1916)以爱因斯坦相对论导出黑洞数学表面但爱因斯坦本东说念主并不禁受这类玄妙天体存在的说法。又如，重力场在旋转天体隔邻，几何体式就会像水流涌进浴缸排水口一样，产生重力场涡流风物。行家们花了好大的力气，才从相对论中挖掘出这块瑰宝。而NASA要经过42年研发，耗资7亿7千万好意思元，在2004年才将“重力探伤器 （BGravity Probe B)奉上绕极太阳同步轨说念，印证了爱因斯坦所说，旋转重力场会产生狭窄惯性陀螺场所的变化。

爱因斯坦的相对论，以所有这个词天地为践诺室，场所浪潮壮阔，并不是盏省油的灯。用践诺来考证相对论，动辄需耗资几十亿好意思元，费时数十载在目下金融海啸和国债泛滥的期间，经费和东说念主力起头并不充裕，时常捉襟见时，只得咬紧牙关前行。

爱因斯坦的天地究竟是胀如故缩，就连他本东说念主也看不明晰，只细目天地中的天体是动态的。但在1915年前后，爱因斯坦仰望星空，看到的还是牛顿静止天地的紧箍咒，魔法依旧高悬。

其实，爱因斯坦相对论呈现出来的天地，和牛顿的齐备静止的天地在宗旨上是不同的。牛顿的天体，得无缺地、坚固地安排在一个无尽大和无尽久的天地中。而爱因斯坦的天地，是一个在动态下平均值为静止的宇亩。这好比纽约第42街期间广场上的东说念主潮，东说念主来东说念主往，相继比肩，迁徙不啻，各向策划地前行。但仔细不雅察，往北走的和往南走的东说念主一样多，往东的也和往西的同数，何况寰宇行走的速率差未几。要是把所有行东说念主的速率正负加起来平均一下，可能离零速率不远，这便是爱因斯坦思要达到的一个在动态下静止的天地。

爱因斯坦和牛顿获得一样论断: 别跟天斗，一动不如一静，如故严慎为妙。

稍许不同的是，牛顿遭逢难题时求援天主援手，而爱因斯坦比拟牛决定独力新生，在他的表面中，加上了一条反重力场的天地常数尾巴，企图以东说念主类发明的物理定律来均衡天地，自求多福。

02 对天地大爆炸的认识

以当今“暴胀”表面的认识，138亿年前，天地发祥时有个大爆炸事件。爆炸前的天地超小，光能浮松横渡，所有这个词天地之光亲密斗殴、搀和搅动，酿成超均匀景况。爆炸启动后的10-35至10-32秒间，天地以奇高无比的“伪真空”( false vacuum )量子飘荡能量，以最初光速1亿亿亿倍的速率，一下子把天地“暴胀”了至少近1亿亿亿倍。

▲天地延迟

暴胀速率太快，超均匀的光波莫得技术调整，依然以超均匀景况存在。暴胀后，天地半径暴增，像一个被延迟成几近无尽大的气球一样，在有限的领域内，气球名义就像一个平面，见不到逶迤度。故“暴胀”表面能合认识释咱们天地中呈现的电磁微波超均匀和天地笔直的风物。

暴胀后的天地，充满了高能量的光子、电子、中微子、质子、中子以及它们的反粒子等，在极高温下，酿成原始邋遢的等离子体，光子和电子质子之间这推不停，产生了声波飘荡。天地连续延迟、连续降温，转瞬37.6万年曩昔了。比及天地的温度降到3000K，电子速率够慢了，就被质子逮个正着，中性氢原子出现了，等离子体跟着就没电了，光子推不到质子和电子，声波飘荡就如丘而止。光子莫得电子和质子挡路，在终末一忽儿那，就以电磁微波记载下天地37.6万年时的天外形象，然后伴随延迟的天地同步起舞，138亿年后，被贝尔践诺室的大耳朵听到。

而不带电的中性材料，在大爆炸后天地留住的量子升沉的胎记指示下启动朝物资多的场所凝华。2亿年后，重力场终于激励了氢转氨的核变，发出了第一说念光，星星出现了，星系不久后跟进。天地又连续延迟了136亿年，展现出当下和煦笔直的星空，灿艳秀气，供你我抚玩歌颂。

浅显地说，咱们的天地，便是这样发祥的。

1965年天地电磁微波被发现后，狄基就地判断微波属于黑体辐射，并从东说念主类能在天地活得好好的事实估计，天地应有和煦笔直的几何特质。斯穆特认定天地目下盛大星系凝华，包括东说念主类人命容身地地球，微波中应含悲天悯东说念主的不均匀的原始胎记。黑体辐射和不均匀部分的侦测，只可到天上去作念。

第一代天地微波测量卫星确认了黑体辐射，并测量到天地的不均匀部分。数年后，进程大地对超新星的不雅测，发现了玄妙的暗能量。再快马加鞭，从南极洲气球践诺，测量出天地一直是在一个平面上延迟，和煦笔直的天地终于在20世纪末定案。21世纪初放射的第二、第三代天地微波卫星以节节登攀的差别率，更精准地测量了天地的笔直度，并掀开和咱们天地外的天地疏导的管说念。

咱们的天地，在震慑的超均匀中，含有悯恤的不均匀内涵，使脆弱的东说念主类人命有容身之地。而不均匀的分拨图形，刚好提供了笔直几何特质表示出天地和煦的一面。

恰是，天地中有深邃的韵律和和煦的东说念主性。

超均匀、不均匀和笔直，都应是天地在发祥时极高能量大爆炸的作为下，留住的原始胎记。这些胎记，捎带着天地发祥的奥秘。

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2023.08.02

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