科普 》 宇宙、地球和生命的进化：时间的1000个瞬间   》 第8节：三、物质形成(2)      林为民 Lin Weimin

　　在普朗克时期，空间刚刚开始形成，可观测宇宙的尺度甚至比原子核还要小得多，它的半径只有10-38厘米，但是这个比原子核还小的空间却包含了构成我们现今所看到的宇宙中的所有的物质。可以想象一下它有多重，它的密度高达每立方厘米1037吨，温度则高达1038℃。在这个小小的空间里，物质显然还没有开始被区分，所有的一切，包括构成你我身体的那些物质，都全部压缩在这个小小的体积之内。没有人能想象得出构成这个小火球的物质是什么。
　　这个火球在极短的时间内向外膨胀，所以我们就不难想象科学家为什么要称之为"大爆炸"。一个小小的、非常热的不知道是什么物质构成的球就是我们现在宇宙的婴儿时期。
　　今天的宇宙经过140亿年的不断膨胀、冷却，目前可观测的宇宙的范围已经达到150亿光年。全部物质的平均密度只有每立方厘米10-31克，就是说每立方米的空间只能分摊到一个氢原子，和最初相比，这是一个无法想象的差距。
　　那个微小的东西一旦开始膨胀，就必须遵守膨胀的规则。例如它膨胀采用的方式，膨胀的速度，就是我们所谓的规则。前文曾经说过，我们无法去回答这些规则是从哪里来的，但是我们至少可以来描述一下这些规则。这些简单的规则如此重要，我们就生活在这些简单规则构成的世界中，无法摆脱，并且永远遵守它们。
　　规则之一：力
　　在宇宙形成过程中，最重要和最先应该知道的概念是力。
　　我们之所以认识世界上的任何物体，是因为它和别的物体相互作用。由于力（相互作用）有许多不同的形式，所以这个世界看起来确实很复杂，有诸如弹簧、肌肉、风、膨胀气体、重力、物体接触、磁、电等所施加的力。
　　但实际上，规则永远是简单的，只要七个音符的简单排列就构成了无数美妙的音乐，宇宙规则同样简单。就我们所知，宇宙中只有四种力，在这四种力的操纵下，构成了我们这个千变万化的宇宙，而其余的力只不过是这四种基本力的不同表现形式罢了。
　　万有引力
　　重力是我们第一个体验到的力。当我们还是婴儿时，如果把支持我们的力拿开，重力拉我们向下时，我们就会哭起来。伟大的英国科学家牛顿远在300年前就对重力做了极圆满的描述。同其他三种力比较起来，重力是一种形式简单的力，它的主要特点是：两个物体之间的力正比于它们质量的乘积，而与它们之间的距离的平方成反比。首先我们得注意的是，此力永远是引力。就目前我们所知，还没有方法能产生重力的斥力。其次，物体之间的力的方向是沿连接两物体间的直线方向。这看起来是物体间有作用力存在的一个直截了当的方式，但它不是唯一的方式，如电磁力的取向可以与两作用物体间连线相垂直。此外，重力不随物体的速度或取向而变化，而其他力则不然。重力随距离的平方成反比变化，这一关系与其说与重力不如说与空间性质有关。这个公式只适用于球形物体或与其本身大小比起来离开较远的物体。



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【资料来源】内蒙古人民出版社
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