大一統時期和普朗克时期

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大一統時期和普朗克时期之间的区别

大一統時期 vs. 普朗克时期

大一統時期是在物理宇宙學中的大一統理論所描述的性質，這個時期是宇宙演化的早期，跟隨普朗克時期之後，大約開始於在大爆炸後的10-43秒，當時在宇宙中的溫度是大一統理論的特徵溫度。如果大一統能量是1015 GeV，這相當於1027 K以上的溫度。在這一段時期，四種基本力中的三種－電磁力、強作用力 和弱作用力－是合而為一的電子核子力。重力在普朗克時期結束時從電子核子力中分離出來。在大一統時期，物理的特徵，像是質量、電荷、味和色荷都沒有意義。 大一統時期大約在大爆炸之後的10−36秒，此時發生了幾個關鍵的事件。強作用力從其它的基本力中分離出來，溫度下降至X及Y玻色子可以生成的臨界值下，剩餘的X及Y玻色子開始衰變。有可能這衰變過程的某些部分違反重子數守恆，並引起物質少量的超越反物質的事件（請參閱 重子產生過程）。這種相變也被認為觸發了宇宙暴脹的過程，並且主導了宇宙演化的暴脹時期。. 普朗克時期（Planck epoch, Planck era）是物理宇宙學中以馬克斯·普朗克為名的時期，是宇宙歷史中最早的時間階段，從0至大約10−43秒（大約是一個普朗克時間的間隔）。也可以說是時間最早的時刻，普朗克時間也許是最短的時間間隔單位，而且普朗克時期也僅僅持續了如此短暫的瞬間。人們相信，由于那時的宇宙規模極其微小，因此重力的量子效應支配著物理相互作用。在大約137.9億年以前的這個普朗克時期裏，萬有引力相信與其它的基本力一樣強大，並且所有的力可能都統一在一起。超高熱、超高密度，普朗克時期宇宙的狀態是不穩定的。隨著宇宙開始膨脹和冷却，通過一個所謂对称性破缺的過程，我們所熟悉的各種基本力開始顯現出來。 現代宇宙學目前認為，普朗克時期可能開創了一個大一統時期，然後对称性破缺迅速導致宇宙暴胀，亦即暴脹時期，其間，宇宙的規模在極短時間內急劇擴張。。.

基本相互作用

基本相互作用（fundamental interaction），為物质间最基本的相互作用，常稱為自然界四力或宇宙基本力。迄今为止观察到的所有关于物质的物理现象，在物理學中都可借助这四种基本相互作用的机--得到描述和解释。 大统一理论認為：強相互作用、弱相互作用和电磁相互作用可以統一成一種相互作用，目前统一弱相互作用和電磁相互作用的电弱统一理论已經獲得實驗證實。.

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大爆炸

--又稱大--靂（Big Bang），是描述宇宙的源起與演化的宇宙學模型，这一模型得到了当今科学研究和觀測最廣泛且最精確的支持。宇宙学家通常所指的大爆炸观点为：宇宙是在过去有限的时间之前，由一个密度极大且温度极高的太初状态演变而来的。根据2015年普朗克卫星所得到的最佳观测结果，宇宙大爆炸距今137.99 ± 0.21亿年，并经过不断的到达今天的状态。 大爆炸这一模型的框架基于爱因斯坦的广义相对论，又在场方程的求解上作出了一定的简化（例如宇宙學原理假设空间的和各向同性）。1922年，苏联物理学家亚历山大·弗里德曼用广义相对论描述了流体，从而给出了这一模型的场方程。1929年，美国物理学家埃德温·哈勃通过观测发现，从地球到达遥远星系的距离正比于这些星系的红移，从而推导出宇宙膨胀的观点。1927年时勒梅特通过求解弗里德曼方程已经在理论上提出了同样的观点，这个解后来被称作弗里德曼－勒梅特－罗伯逊－沃尔克度规。哈勃的观测表明，所有遥远的星系和星系团在视線速度上都在远离我们这一观察点，并且距离越远退行视速度越大 。如果当前星系和星团间彼此的距离在不断增大，则说明它们在过去曾经距离很近。从这一观点物理学家进一步推测：在过去宇宙曾经处于一个密度极高且温度极高的状态，大型粒子加速器在类似条件下所进行的实验结果则有力地支持了这一理论。然而，由于当前技术原因，粒子加速器所能达到的高能范围还十分有限，因而到目前为止，还没有证据能够直接或间接描述膨胀初始的极短时间内的宇宙状态。从而，大爆炸理论还无法对宇宙的初始状态作出任何描述和解释，事实上它所能描述并解释的是宇宙在初始状态之后的演化图景。当前所观测到的宇宙中氢元素的丰度，和理论所预言的宇宙早期快速膨胀并冷却过程中，最初的几分钟内通过核反应所形成的这些元素的理论丰度值非常接近，定性并定量描述宇宙早期形成的氢元素丰度的理论被称作太初核合成。 大爆炸一词首先是由英国天文学家弗雷德·霍伊尔所采用的。霍伊尔是与大爆炸对立的宇宙学模型——穩態學說的倡导者，他在1949年3月BBC的一次广播节目中将勒梅特等人的理论称作“这个大爆炸的观点”。虽然有很多通俗轶事记录霍伊尔这样讲是出于讽刺，但霍伊尔本人明确否认了这一点，他声称这只是为了着重说明这两个模型的显著不同之处。霍伊尔后来为恒星核合成的研究做出了重要贡献，这是恒星内部通过核反应利用氢元素制造出某些重元素的途径。1964年发现的宇宙微波背景辐射是支持大爆炸确实发生的重要证据，特别是当测得其频谱从而绘制出它的黑体辐射曲线之后，大多数科学家都开始相信大爆炸理论了。.

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宇宙

宇宙（Universe）是所有時間、空間與其包含的內容物所構成的統一體；它包含了行星、恆星、星系、星系際空間、次原子粒子以及所有的物質與能量，宇指空間，宙指時間。目前人類可觀測到的宇宙，其距離大約為；而整個宇宙的大小可能為無限大，但未有定論。物理理論的發展與對宇宙的觀察，引領著人類進行宇宙構成與演化的推論。 根據歷史記載，人類曾經提出宇宙學、天體演化學與，解釋人們對於宇宙的觀察。最早的理論為地心說，由古希臘哲學家與印度哲學家所提出。數世紀以來，逐漸精確的天文觀察，引領尼古拉斯·哥白尼提出以太陽系為主的日心說，以及經約翰內斯·克卜勒改良的橢圓軌道模型；最終艾薩克·牛頓的重力定律解釋了前述的理論。後來觀察方法逐漸改良，引領人類意識到太陽系位於數十億恆星所形成的星系，稱為銀河系；隨後更發現，銀河系只是眾多星系之一。在最大尺度範圍上，人們假定星系的分布，且各星系在各個方向之間的距離皆相同，這代表著宇宙既沒有邊緣，也沒有所謂的中心。透過星系分布與譜線的觀察，產生了許多現代物理宇宙學的理論。20世紀前期，人們發現到星系具有系統性的紅移現象，表明宇宙正在；藉由宇宙微波背景輻射的觀察，表明宇宙具有起源。最後，1990年代後期的觀察，發現宇宙的膨脹速率正在加快，顯示有可能存在一股未知的巨大能量促使宇宙加速膨脹，稱做暗能量。而宇宙的大多數質量則以一種未知的形式存在著，稱做暗物質。 大爆炸理論是當前描述宇宙發展的宇宙學模型。目前主流模型，推測宇宙年齡為。大爆炸產生了空間與時間，充滿了定量的物質與能量；當宇宙開始膨脹時，物質與能量的密度也開始降低。在初期膨脹過後，宇宙開始大幅冷卻，引發第一波次原子粒子的組成，稍後則合成為簡單的原子。這些原始元素所組成的巨大星雲，藉由重力結合起來形成恆星。 目前有各種假說正競相描述著宇宙的終極命運。物理學家與哲學家仍不確定在大爆炸前是否存在任何事物；許多人拒絕推測與懷疑大爆炸之前的狀態是否可偵測。目前也存在各種多重宇宙的說法，其中部分科學家認為可能存在著與現今宇宙相似的眾多宇宙，而現今的宇宙只是其中之一。.

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引力

重力（Gravitation或Gravity），是指具有质量的物体之间相互吸引的作用，也是物体重量的来源。 引力与电磁力、弱相互作用力及强相互作用力一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中，引力是最弱的一种，但同时也是一种长程有效作用力。在现代物理学中，引力一般由广义相对论来精确描述，认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。 在地球上，地球对地面附近物体的万有引力赋予了物体的重量，并使物体落向地面。在宇宙中，引力让物质聚集而形成天体，同时也让天体之间相互吸引，形成按照轨道运转的天体系统。此外，月球以及太陽对地球上海水的引力，形成了地球上的潮汐。.

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暴脹時期

暴脹時期是物理宇宙學在早期的宇宙演化中，在暴脹理論中的一段時期，宇宙經歷了快速膨脹的一段時期。快速的膨脹使早期的宇宙在線性尺度上至少膨脹了1026 (並且可能是更大的尺度)，並且使它的體積至少增加了1078。 膨脹被認為是由相變引起的，從大爆炸之後大約10-36秒的大一統時期結束之後開始。在理論上認為這一個時期是標量場的轉換階段，被稱為暴脹場。當這個場確定整個宇宙進入最低能階狀態，它產生了一個導致時空迅速膨脹的斥力。這個膨脹解釋了當前宇宙的許多特性，若沒有暴脹時期則很難解釋。 暴脹時期的結束時間並不很確定，但人們認為是在大爆炸之後的10-33和 10-32秒之間。空間快速擴張的意義是大一統時期產生的基本粒子很均勻的散布在整個宇宙的空間。但是在暴脹時期結束時釋放出的巨大暴脹場位能重新填充了宇宙，混合了熱的夸克、反夸克和膠子。.

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