原初宇宙：大爆炸後最初一瞬間發生了什麼
從普朗克時期到電弱對稱破缺，宇宙最初的一瞬間經歷了暴脹和再加熱。這一頁按時間順序梳理每個階段和背後的研究。
宇宙最初的一瞬間，先後經歷了引力分離、大統一時期、暴脹、再加熱和電弱對稱破缺。其中最關鍵的一步是暴脹：空間膨脹了 10²⁶ 倍，隨後暴脹子場衰變，真空能轉化為粒子與輻射，一個熾熱的宇宙才算真正開始。
越靠近起點，人類越依賴理論推演而不是直接觀測。所以這一頁講的有些是已經被觀測證實的事，有些仍是理論框架，讀的時候可以留意這個區別。
最初的七個階段
- 10⁻⁴³ 秒 · 普朗克時期：時間與空間開始有意義。在這之前，“先後”和“遠近”這樣的詞都還談不上。
- 10⁻⁴³ 秒 · 引力分離：引力從統一力中脫離，成為一種獨立的相互作用。
- 10⁻³⁶ 秒 · 大統一時期：強力、弱力、電磁力仍是一體，像同一種顏料還沒被分進三個小瓶。
- 10⁻³⁶ 秒 · 宇宙暴脹：空間膨脹 10²⁶ 倍。被拉大的是空間本身，而不是空間裡的東西飛向四面八方。
- 10⁻³² 秒 · 暴脹結束：暴脹子場衰變。
- 10⁻³² 秒 · 再加熱：真空能轉化為粒子與輻射。暴脹把宇宙拉得很大也很冷，再加熱把儲存的能量釋放出來，成了後來一切物質和光的來源。
- 10⁻¹² 秒 · 電弱對稱破缺：希格斯場賦予粒子質量，不同的粒子從這裡開始有了各自的“分量”。
膨脹的宇宙：從理論到觀測
宇宙在膨脹，最先是理論推出來的，而且是三篇論文接力完成的。弗裡德曼從廣義相對論推出宇宙可以膨脹或收縮，比觀測證據早了七年（Friedmann，《Zeitschrift für Physik》1922）。勒梅特獨立提出宇宙在膨脹，後來又設想宇宙起源於一個“原始原子”，這是大爆炸理論的雛形（Lemaître，《Annales de la Société Scientifique de Bruxelles》1927）。觀測證據隨後到來：星系離我們越遠，退行得越快，宇宙不是靜止的（Hubble，《PNAS》1929）。這篇論文的題目，直譯就是“河外星雲的距離與視向速度之間的關係”。弗裡德曼那篇談的是空間的曲率，勒梅特那篇談的是一個質量恆定、半徑不斷增長的均勻宇宙，三篇題目放在一起，正好是“理論先行、觀測跟進”的順序。
暴脹：為什麼宇宙這麼平、這麼均勻
古斯提出早期宇宙經歷過指數級膨脹，一舉解釋了宇宙為何如此平坦、各處溫度為何幾乎一樣（Guth，《Physical Review D》1981）。古斯那篇論文的題目點明瞭它要解決的兩個難題，一個叫視界問題，一個叫平坦性問題。前者問的是為什麼相隔遙遠的區域溫度幾乎一樣，後者問的是為什麼宇宙看上去如此平坦。不過最初的模型還有缺陷，林德修正了暴脹“如何優雅地結束”的問題，讓暴脹理論真正可行（Linde，《Physics Letters B》1982）。
今天的宇宙還在加速膨脹
“標準燭光”的意思是亮度已知的光源，好比一排瓦數相同的燈泡，看起來越暗，就越遠。研究者用遙遠的超新星當這樣的燈泡，發現宇宙膨脹在加速，暗能量從此登場，這項工作獲 2011 年諾貝爾獎（Riess 等，《The Astronomical Journal》1998）。另一支團隊獨立得出同樣結論：宇宙中有一種推動加速膨脹的能量（Perlmutter 等，《The Astrophysical Journal》1999）。普朗克衛星給出了迄今最精確的宇宙引數：年齡約 138 億年，普通物質只佔約 5%（Planck Collaboration，《Astronomy & Astrophysics》2020）。
質量從哪裡來
希格斯提出一種充滿空間的場，讓粒子獲得質量，並預言了一種新粒子（Higgs，《Physical Review Letters》1964）。大型強子對撞機在約 125 GeV 處發現了新粒子，等了 48 年的預言終於被證實（ATLAS Collaboration，《Physics Letters B》2012）。這正好對上電弱對稱破缺那一步：希格斯場賦予粒子質量。
遊戲裡怎麼體現
遊戲裡，原初宇宙時代從“大爆炸後 0 秒起”，資源是能量。生成器依次叫量子漲落、暴脹子場、真空衰變和再加熱，名字對應上面講到的幾個關鍵概念。
真實依據
普朗克時期（10⁻⁴³ 秒）：時間與空間開始有意義
引力分離（10⁻⁴³ 秒）：引力從統一力中脫離
大統一時期（10⁻³⁶ 秒）：強力、弱力、電磁力仍是一體
宇宙暴脹（10⁻³⁶ 秒）：空間膨脹 10²⁶ 倍
暴脹結束（10⁻³² 秒）：暴脹子場衰變
再加熱（10⁻³² 秒）：真空能轉化為粒子與輻射
電弱對稱破缺（10⁻¹² 秒）：希格斯場賦予粒子質量
相關研究
這些研究和本頁主題相關，但不是本頁內容的直接證明。
宇宙在膨脹：哈勃發現星系離我們越遠，退行得越快。宇宙不是靜止的，它在膨脹。
出處：Hubble, PNAS 1929, "A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae"
弗裡德曼宇宙：弗裡德曼從廣義相對論推出宇宙可以膨脹或收縮，比觀測證據早了七年。
出處：Friedmann, Zeitschrift für Physik 1922, "Über die Krümmung des Raumes"
原始原子：勒梅特獨立提出宇宙在膨脹，後來又設想宇宙起源於一個“原始原子”，這是大爆炸理論的雛形。
出處：Lemaître, Annales de la Société Scientifique de Bruxelles 1927, "Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant"
暴脹宇宙：古斯提出早期宇宙經歷過指數級膨脹，一舉解釋了宇宙為何如此平坦、各處溫度為何幾乎一樣。
出處：Guth, Physical Review D 1981, "Inflationary universe: A possible solution to the horizon and flatness problems"
新暴脹：林德修正了暴脹模型中“如何優雅地結束”的問題，讓暴脹理論真正可行。
出處：Linde, Physics Letters B 1982, "A new inflationary universe scenario"
加速膨脹：用遙遠的超新星當“標準燭光”，發現宇宙膨脹在加速。暗能量從此登場，獲 2011 年諾貝爾獎。
出處：Riess et al., The Astronomical Journal 1998, "Observational evidence from supernovae for an accelerating universe and a cosmological constant"
42 顆超新星：另一支團隊獨立得出同樣結論：宇宙中有一種推動加速膨脹的能量。
出處：Perlmutter et al., The Astrophysical Journal 1999, "Measurements of Omega and Lambda from 42 high-redshift supernovae"
宇宙的配方：普朗克衛星給出迄今最精確的宇宙引數：年齡約 138 億年，普通物質只佔約 5%。
出處：Planck Collaboration, Astronomy & Astrophysics 2020, "Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters"
質量從何而來：希格斯提出一種充滿空間的場，讓粒子獲得質量，並預言了一種新粒子。
出處：Higgs, Physical Review Letters 1964, "Broken symmetries and the masses of gauge bosons"
找到希格斯粒子：大型強子對撞機在約 125 GeV 處發現新粒子，等了 48 年的預言終於被證實。
出處：ATLAS Collaboration, Physics Letters B 2012, "Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC"