
宇宙时间线:宇宙的 12 个时代,从大爆炸到星际文明
把 138 亿年分成 12 个时代:原初宇宙、粒子时代、第一代恒星、太阳系、生命、文明。每个时代的起点、宇宙日历日期和关键事件。
宇宙大约有 138 亿岁,可以粗分成 12 个时代:原初宇宙、粒子时代、核与原子、第一代恒星、星系与元素、太阳系、化学起源、原始生命、复杂生命、人类起源、文明,以及还没发生的星际文明。前三个时代加起来只占头 38 万年,太阳系到 48 亿年前才出现,人类的历史挤在最后的 600 万年里。把 138 亿年压成一年(宇宙日历),人类文明只占除夕夜最后 30 秒。
下面先给总表,再逐个时代说发生了什么。
12 个时代总表
宇宙日历把 138 亿年压缩成 1 年,1 月 1 日 0:00 是大爆炸,12 月 31 日 24:00 是今天。换算很简单:日历日期 = 一年 × (1 − 多少年前 ÷ 138 亿)。表里的日期都按 138 亿年算(Planck 卫星 2018 年给出的宇宙年龄是 137.87 ± 0.20 亿年)。
| 时代 | 开始于多久以前 | 宇宙日历日期 | 关键事件 |
|---|---|---|---|
| 原初宇宙 | 约 138 亿年(大爆炸) | 1 月 1 日 0:00 | 暴胀,空间膨胀 10²⁶ 倍 |
| 粒子时代 | 大爆炸后 10⁻¹² 秒起 | 1 月 1 日 0:00 | 夸克凝成质子和中子 |
| 核与原子 | 大爆炸后 3 分钟起 | 1 月 1 日 0:00~1 月 4 日 | 合成氦,38 万年后出现宇宙微波背景 |
| 第一代恒星 | 约 136.5 亿年 | 1 月 4 日 | 第一颗恒星、第一次超新星、类星体 |
| 星系与元素 | 约 128 亿年 | 1 月 27 日 | 星系长大,碳、氧、铁、金被造出来 |
| 太阳系 | 约 48 亿年 | 8 月 27 日 | 太阳点火,地球和月球形成 |
| 化学起源 | 约 40 亿年 | 9 月 17 日 | 氨基酸、核苷酸、RNA 世界 |
| 原始生命 | 约 38 亿年 | 9 月 22 日 | 最后共同祖先,光合作用,大氧化事件 |
| 复杂生命 | 约 6.4 亿年 | 12 月 15 日 | 多细胞,寒武纪大爆发,恐龙,哺乳动物 |
| 人类起源 | 约 600 万年 | 12 月 31 日 20:11 | 直立行走,石器,火,智人 |
| 文明 | 约 1.2 万年 | 12 月 31 日 23:59:32 | 农业,文字,工业革命,计算机 |
| 星际文明 | 还没发生 | 年末之后 | 目前只有游戏里的设想 |
想自己换算任何一个年份,可以用宇宙日历计算器。
1. 原初宇宙:大爆炸后的第一瞬间
原初宇宙覆盖大爆炸后 10⁻³² 秒左右的最早阶段:普朗克时期、引力分离、大统一时期、暴胀和再加热。暴胀期间空间膨胀了约 10²⁶ 倍,之后暴胀场衰变,真空能量变成粒子和辐射,一个炽热的宇宙才真正开始。
越接近起点,越靠理论推算而不是直接观测。暴胀是目前最被接受的框架,但还没有被决定性地证实。
2. 粒子时代:夸克、质子和中子
粒子时代从大约 10⁻¹² 秒开始,到大爆炸后几十秒结束。夸克在高温汤里自由游动,约 10⁻⁶ 秒时被禁闭成质子和中子,1 秒左右中微子脱耦,约 10 秒时电子和正电子大批湮灭。
物质能留下来,是因为每 10 亿对正反粒子里多出了 1 个物质粒子。为什么多出来,目前没有定论。
3. 核与原子:最轻的元素和第一缕光
核与原子时代从大爆炸后 3 分钟开始。这时约 25% 的质量变成了氦,还有少量氘和锂。1948 年阿尔弗、贝特和伽莫夫(Alpher, Bethe & Gamow)在《物理评论》上算出了这个过程,就是有名的「αβγ 论文」。
大约 38 万年后,电子被原子核俘获,宇宙变得透明,那时放出的光就是宇宙微波背景。1965 年贝尔实验室的彭齐亚斯和威尔逊(Penzias & Wilson)为了消除天线噪声,意外发现了它,两人获 1978 年诺贝尔物理学奖。1990 年 COBE 卫星测出它几乎是完美的黑体谱,1992 年又发现十万分之一的温度起伏,这些起伏后来长成了星系。
这个时代在日历上只占 1 月 1 日到 1 月 4 日。38 万年的复合期,在日历上才 14 分钟(0:14)。之后进入黑暗时代:没有恒星,只有中性氢在慢慢冷却。
4. 第一代恒星:黑暗时代结束
大爆炸后约 1.5 亿年,第一代恒星点亮,日历上是 1 月 4 日前后。它们靠引力把气体聚进暗物质晕里形成,质量可能有几百倍太阳。星光让周围的中性氢重新电离,第一批超新星把重元素抛进太空,巨星核心塌缩出第一批黑洞,约 7 亿年时出现类星体。
具体年份还有不确定性。2024 年,詹姆斯·韦伯望远镜观测到红移 14.32 的星系 JADES-GS-z14-0(Carniani 等人,《自然》2024),对应大爆炸后约 2.9 亿年,说明星系比旧模型预想的更早形成。
5. 星系与元素:恒星炼出重元素
从大爆炸后 10 亿年起,星系与元素时代开始,对应约 128 亿年前,日历 1 月 27 日。星系靠碰撞并合长大,银河系是一个棒旋星系。
恒星是元素的锻造炉:三个氦核聚成碳,碳燃烧给出氧,聚变在铁这里停下,金、铂、铀要靠中子星并合来造。想看每种元素从哪来,可以翻元素锻造炉专题。
6. 太阳系:我们这个角落
太阳系在大爆炸后约 90 亿年开始成形,也就是约 48 亿年前,日历 8 月 27 日。太阳系最老的固体颗粒年龄约 45.67 亿年(Connelly 等人,《科学》2012),那时太阳点燃,日历上是 9 月 2 日。木星很快长成,原始地球是一团熔融岩石,约 45 亿年前一颗叫忒伊亚(Theia)的天体撞上地球,碎片聚成月球。约 41 亿年前的晚期重轰炸带来水,40 亿年前地表冷却,下了几百万年的雨,形成原始海洋。
7. 化学起源:生命的原料
约 40 亿年前到 38 亿年前,化学起源时代把生命的原料一步步凑齐:氨基酸、核苷酸、脂质膜、RNA 世界、自我复制分子,最后是原始细胞。1953 年米勒(Stanley Miller)用放电实验在模拟的早期地球环境里造出了氨基酸,这是这一领域的起点实验。
生命怎么开始,目前还是开放问题,每一步都只是研究者提出的候选解释。日历上,这一段发生在 9 月 17 日前后。
8. 原始生命:细菌统治的 30 亿年
原始生命时代从约 38 亿年前开始,日历 9 月 22 日。所有现存生命的最后共同祖先 LUCA 约在 37 亿年前,约 35 亿年前出现细菌和古菌,微生物垫留下了叠层石化石。
约 30 亿年前蓝细菌开始进行产氧光合作用,约 24 亿年前的大氧化事件让大气里有了氧气,很多厌氧生物灭绝,这件事在日历上是 10 月 29 日。约 20 亿年前线粒体由内共生产生,约 18 亿年前出现有细胞核的真核细胞。
这个时代很长,从 9 月下旬一直拖到 12 月,生命在这段时间里基本是单细胞。
9. 复杂生命:从多细胞到恐龙
约 6.4 亿年前多细胞生物出现,复杂生命时代开始,日历 12 月 15 日。约 5.4 亿年前(日历 12 月 17 日)的寒武纪大爆发里,眼睛、外壳和捕食者都有了。约 4.7 亿年前植物上岸,3.7 亿年前四足动物出现。
约 2.5 亿年前的二叠纪大灭绝,让大约 96% 的海洋物种消失,日历上是 12 月 25 日。约 6600 万年前小行星撞击结束了恐龙时代(Alvarez 等人,《科学》1980),日历上是 12 月 30 日。每次大灭绝的细节可以看五次大灭绝专题。
10. 人类起源:最后几个小时
约 600 万年前直立行走开始,人类起源时代在日历上是 12 月 31 日 20:11 左右。约 330 万年前出现石器(Harmand 等人,《自然》2015,肯尼亚 Lomekwi 遗址),约 100 万年前开始用火。约 30 万年前出现现代智人,依据是摩洛哥 Jebel Irhoud 的化石(Hublin 等人,《自然》2017),日历 23:48。约 7 万年前走出非洲,约 4 万年前有了洞穴壁画。人类演化的细节每年都在更新,具体族群可以看古人类专题。
11. 文明:除夕夜最后 30 秒
约 1.2 万年前农业革命开始,文明时代在日历上是 12 月 31 日 23:59:32。文字约 5200 年前出现(23:59:48),青铜时代、铁器时代、造纸和印刷依次来到,1600 年前后是科学革命,1760 年前后是工业革命,1946 年是计算机。
1969 年阿波罗 11 号登月,是人类第一次踏上另一个天体。1977 年,卡尔·萨根在《伊甸园的飞龙》里提出宇宙日历,按他的算法,登月是除夕夜最后一秒内的事。
12. 星际文明:还没发生的时代
星际文明是这 12 个时代里唯一还没发生的。真实发生过的只有两件:1969 年登月,以及旅行者 1 号在 2012 年进入星际空间(Stone 等人,《科学》2013)。火星基地、星际飞行、戴森球之类,目前都只是设想。
在游戏里走一遍这条时间线
《宇宙纪元》是一款硬科幻放置游戏,时代顺序和上面的 12 个时代一致。在游戏里,你从奇点开始,一路点到星际文明,每个时代解锁不同的资源。游戏里的设定和真实科学是分开标注的,比如星际文明那一段,全部标为游戏设定。整棵知识树在宇宙知识树里。
常见问题
宇宙时间线一共分几个时代?
没有统一标准。本文按《宇宙纪元》百科的划分,分成 12 个:原初宇宙、粒子时代、核与原子、第一代恒星、星系与元素、太阳系、化学起源、原始生命、复杂生命、人类起源、文明、星际文明。其中最后一个还没发生。
粒子时代发生在什么时候?
大约在大爆炸后 10⁻¹² 秒到几十秒之间,夸克被禁闭成质子和中子,电子和正电子大量湮灭。在宇宙日历上,它连 1 月 1 日的 0:00 都没走完。
宇宙日历上,人类什么时候出现?
按 138 亿年算,约 600 万年前的人类祖先出现在 12 月 31 日 20:11 左右,现代智人(约 30 万年前)在 23:48,农业和文明在最后 30 秒。
138 亿年是怎么算出来的?
主要依据宇宙微波背景的测量。Planck 卫星 2018 年的结果是 137.87 ± 0.20 亿年,通常取整成 138 亿年。
太阳系出现在宇宙日历的哪一天?
太阳系形成约在 8 月 27 日前后,太阳点燃约在 9 月 2 日,地球上最早的生命约在 9 月下旬。萨根 1977 年用的宇宙年龄更大,所以他的日期和这里不完全一致。
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