用1小时，带你回到宇宙诞生的第1秒钟

At the Edge of Time

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Dan Hooper / 2019 / Princeton University Press

Editor'sNote:

在4月23日进行的“普林斯顿共读会” 线上直播活动中，来自科学松鼠会的 Sheldon 李剑龙给大家带来了一场内容翔实的科普讲座。我们整理了这场直播的精选内容分享给大家。

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《时光之刃》与《时间简史》

At the Edge of Time这本书的书名直译过来就是“时间的边缘”，其实指的就是宇宙大爆炸。但是提到“时间”，我们很容易想起著名科学家霍金撰写的名作《时间简史》。这两本书在内容上有何不同？Dan Hooper的新作最大特点在哪里？

简单来说，《时间简史》的内容量更加巨大，不仅包括了关于时间的问题以及宇宙学的问题，还包括了黑洞、虫洞、大统一理论等问题，比较难读。而《时光之刃》则主要关注宇宙起源，并用地球上的大型对撞机产生的各种各样的物理现象，帮助大家研究宇宙早期的物理现象。

两部作品的另一个不同之处在于，《时光之刃》囊括了最新的物理学发现中和宇宙学相关的内容，比如暗物质物理学。这一主题的研究在过去20年中有了较大进展，相关内容与霍金写书的年代已经有了较大差别。

另外关于大爆炸的第1秒钟，我们通常了解宇宙是由138亿一年前一场大爆炸产生的，但是对于科学家来说，只有大爆炸发生38万年之后的事情，才是可以通过天文学观测去看到的。大爆炸发生最初的时间里，特别是第一秒钟里究竟发生了什么，仍有诸多未解之谜，而这也是本书作者所探讨的内容。

宇宙学研究≈审计员查账？

提到“科学家如何研究宇宙”这个问题，可能很多人脑海中会浮现这样一个画面：夜深人静的时候，一个科学家跑到悬崖边一个没人的地方，对着星星一顿猛看，之后就突然悟出来宇宙是怎么回事了。

这个“脑补”其实并不准确，因为在宇宙学科学家中，能直接参与观测的人只是少数。绝大部分宇宙学家是像下图那样去“查账”来进行研究的，只不过他们是在电脑前面“查账”，而不是真的有一个账本摆在桌子上。

为什么要了解宇宙诞生的第1秒钟？

今天讲座的标题叫“宇宙诞生第1秒钟的未解之谜”。我们已经知道大爆炸之后的38万年内发生了什么无法被直接观测到，但是宇宙诞生的第1秒中和宇宙诞生后的38万年中间差了很多时间，为什么后面的时间里没有未解之谜？因为物理学家从大爆炸38万年之前往前研究的时候，很多事情都已经研究得比较清楚了，而越到最初开头的时候我们所了街道的却越模糊。

书中关于宇宙诞生的第1秒钟内发生了什么重要的事有哪些重点论述？

1：正反物质不对称是如何发生的？

2：通过物理学标准模型能够描述的物质只占宇宙总能量的5%，还有69%是一种叫做“暗能量”的东西，这又是什么？

3：暗物质和普通物质的比例相比要多得多得多。暗物质究竟是什么东西？它有什么性质？它和普通物质之间的相互作用是怎样的？为什么宇宙的诞生第1秒是跟暗物质有关系的？

以上图片来自At the Edge of Time书中插图，其他图片来自讲者PPT

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PUP 内容速递：

Dan Hooper 将读者带入非凡的宇宙学世界，描述了科学家们正在探寻的许多问题，这些非凡又奇妙的问题关乎这个世界的起源和本质。

Hooper 研究了我们如何使用大型强子对撞机和其他实验来重现“大爆炸”的环境，并检验关于宇宙为何包含如此多的物质和如此少的反物质的那些新理论。我们可能会发现暗物质是如何在宇宙诞生初期形成的。这个世界，是宇宙膨胀的结果，我们也可能借助新的望远镜，去揭开宇宙膨胀的面纱。

大爆炸之后的最初时刻有许多谜团，At the Edge of Time 试图去解开这些谜团，展现一个对宇宙及其起源的清晰易懂的研究。