一般天文学/大爆炸后的前三分钟

大爆炸后的前三分钟是一个值得写一整本书的时间段（事实上，已经有这样的书出版了）。它很重要，因为正是在这段非常短的时间内，宇宙中今天所有存在的氢和大部分氦才得以形成。它们是宇宙中最丰富的两种元素，也是第一个星系和恒星形成的基本物质。

在大爆炸的最初时刻，宇宙形成于一个快速膨胀的能量球，温度极高（数万亿度）。它开始膨胀后，就开始冷却，随着冷却，一部分能量以物理学家称之为“对称性破缺”的形式“冻结”出来。这类似于水结冰，只是在这个案例中，是纯粹的能量凝固成物质。条件适合大约 75% 的“冻结”能量成为质子（氢原子核），其余的能量则形成了质子和中子的组合，即氦原子核。这个过程只持续了大约 3 分钟，之后宇宙膨胀并冷却到不再可能进行这个过程的程度。

因此，在大爆炸开始后的仅仅 3 分钟后，宇宙就由氢和氦原子核以及大量的剩余能量组成。

这段决定性的 3 分钟时间段内包含许多非常短的时间段，包括普朗克时期、大统一时期、电弱时期、粒子时期和核合成时期。然而，重要的是要知道，正是在这段非常短的时间内，当今宇宙的主要建筑模块形成了——并一直持续到今天。

最后，可能需要说明的一点是，我们日常生活中周围的大多数东西都是由氢和氦以外的物质组成的，尽管显然普通水中含有大量的氢，而且质子（氢原子核）是所有物质的一部分。但更重的元素，如碳、氧、硅、铁等从何而来呢？它们不是在大爆炸中形成的，那么它们是从哪里来的呢？

在大爆炸后的前 3 分钟，几百万年内没有形成任何新的元素，所以宇宙完全由氢、氦和能量组成。然而，最终，氢和氦云在重力的作用下聚集并收缩成恒星。在这些恒星的核心，核聚变开始发生，氢聚变为更多的氦，氦聚变为碳，以及其他各种元素，一直到铁。对于较小的恒星来说，这就是最终的结果。然而，一些最大的恒星经历了巨大的超新星爆炸。在超新星中，条件适合形成更重的元素，一直到铀。

这是一个令人深思的想法：你身体中的每一个原子都可以追溯（至少理论上）到大爆炸，你呼吸的氮和氧，你身体组成的碳都来自一些古老的恒星。而你身体中含量微乎其微的更重元素，是在超新星的烈焰熔炉中形成的！难怪已故的卡尔·萨根喜欢说我们都是“星尘”。