宇宙的演进2-相变

对宇宙起源的研究,尤其是对宇宙较早期的研究,会有一个时间分割点. 我们会以这个时间点为基准,把宇宙状态分开来讨论,这个时间点以前的宇宙和以后的宇宙.

为什么要这样讨论呢?

因为我们的宇宙在这个时间点以前和以后,他们的状态发生了变化,以至于在不同状态下遵循的物理规律都发生了变化,我们把它的这种变化称为相变. 这个时间点就是宇宙诞生后的10^-43s. 也就是宇宙温度降低到3000万亿度(3x10^15k)的时刻.

相变

对于早期宇宙的研究来说,正如莫斯科列别杰夫物理研究所的D.A.基尔日尼茨和A.D.林达在1972年所指出的,早期的宇宙展示了相变,即一种冻结,这种冻结发生在约3000万亿度(3×l0^15K)的临界温度。当温度低于临界温度时,当时的宇宙与现在的宇宙是一样的弱相互作用较弱,且距离较短。当温度高于临界温度时,弱相互作用和电磁相互作用之间的重要统一表现得非常明显,弱相互作用与电磁相互作用,遵循着同一种类型的平方反比律,且强度大致相同。


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在这里,用一杯冰水作类比是极具启发性的。当高于冰点时,液态水会表现出高度的均匀性在水杯内的一点发现水分子的可能性恰好与在其他任何一点发现水分子的可能性相同。然而,当水被冻结后,空间内各个点之间的这种对称会部分丧失冰会形成一个晶格,水分子位于某种固定的间隔位置,在其他位置发现水分子的可能性几乎为零。同样,当温度降至低于3 000万亿度以下时,宇宙被冻结,对称性丧失——与冰水不同,它丧失的不是空间上的均匀性,而是弱相互作用与电磁相互作用之间的对称性.

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