如果说我们不了解宇宙的最早时刻，那就太轻描淡写了。事实上，大爆炸后的第一秒不仅是整个宇宙有史以来最极端的条件，而且是最多事的。在第一次心跳中发生的更多事情——其后果跨越宇宙——比此后的任何时期都多。
虽然所有的故事都需要一个开始，但大爆炸的开始是一个复杂的开始，这是因为当我们谈论宇宙的开始时，我们讨论的是一切的开始。与流行的概念相反，大爆炸并不是发生在宇宙某处的爆炸。这是宇宙本身的爆炸。大爆炸同时发生在任何地方，从仙女座星系的位置到你现在坐的房间。
物理力的诞生因为大爆炸是一切的开始，它也是时间本身的开始，至少我们目前所理解的是这样。谈论“大爆炸之前”或大爆炸的“开始”可能是不可能的，因为为了让这些概念有意义，你需要首先设定一个时间结构。我们对物理学的理解使我们非常深入地了解了宇宙的早期历史，直到大爆炸的第一秒，但在此之前，我们的理解就崩溃了。在宇宙存在的最初时刻，宇宙被压缩成一个如此小的体积，以至于我们对空间和时间的正常概念不再适用。我们所有的理论都崩溃得如此之多，以至于我们无法自信地说出发生了什么，更不用说那些最早的时刻“之前”发生了。
虽然我们并不完全了解大爆炸的第一秒是如何展开的，或者之前发生了什么，但我们确实知道所发生的事情的大致形状。我们相信，最初，自然界的四种基本力——重力、电磁力、强核和弱核——曾一度合并为一个统一的力。我们怀疑这一点，因为我们可以将电磁力和弱核力与粒子对撞机中可用的能量合并在一起。我们也有理论计算，告诉我们如何在更高的能量下折叠强大的核力（到目前为止，这是目前技术无法实现的）。至于重力，我们相信——或者更确切地说，希望——它也与其他力融合在一起。
但唯一一次可能发生这种情况——宇宙唯一一次有足够的能量将所有的力量融合在一起——是在第一秒的漩涡中。从那以后，一切都在走下坡路。至于当这些力量一个接一个地彼此分离时，这意味着什么，这是一个百万瓦的问题。
第一阶段的相变导致了大量的泡沫当每个力分裂时，它触发了所谓的相变。相变主宰着我们的生活。我们将水转化为蒸汽，为我们的电动涡轮机提供动力。我们冷凝氟利昂来调节家中的空气。我们喜欢出现在附近公园草地上的晨露。每当物质从一种状态变为另一种状态时，它就会经历相变，这些相变具有储存和释放大量能量的能力，并完全重塑它们周围的组成物质。
相变可以采用两种方式之一。它们可以平稳而安静地进行，就像冰块轻轻融化成一滩液态水一样。几十年来，宇宙学家一直认为早期宇宙的转变同样温和。仍然是变革性的，导致了物质和物理学的新安排，但相对简单。这种信念的动机比其他任何事情都更经济：在我们用来描述早期宇宙的朦胧数学中，这种温和的相变更容易建模，因此这是一个很容易做出的假设。
但还有另一种相变。一个更暴力的。当你加热一锅水来做今晚的意大利面晚餐时，水不会顺利地变成蒸汽。取而代之的是，气泡出现，起初很小，然后增长并合并。水蒸气袋被困在液体中，在试图逃逸时被迫相互碰撞。如果你把热量开得足够长，最终所有的水都会过渡到新的蒸汽现实，并且不会安静或平稳地这样做。
事实证明，这些更剧烈的相变，即具有大量气泡的相变，在早期宇宙中可能比我们最初想象的更重要。
当自然力量彼此分裂时，它们可能是混乱的、动荡的、愤怒的。这可能不是整个宇宙顺利过渡到新的物理学安排的问题。可能有泡沫。很多。
这不仅仅是类比。从字面意义上讲，这些泡沫是真正的泡沫。不是像肥皂膜那样包裹空气袋的气泡。但是，在沸腾的水中出现的相同类型的气泡——相同物质的口袋，只是在新的阶段以不同的方式排列。
在早期的宇宙中，相变的气泡将包含一种新的基础物理学排列。新力量。新粒子。新的交互。在他们的边界上，他们将与旧的（仍然统一的）物理学相遇。这些气泡会生长并融合在一起，最终为宇宙带来新的秩序和稳定。但是，这将是非常非常混乱的。
正是在这种混乱中，气泡有可能解决许多关于早期宇宙的谜题。
气泡可以解释暗物质以及为什么反物质稀缺例如，现代宇宙学中最大的悬而未决的问题之一是为什么物质比反物质多。反物质粒子与正常物质粒子具有所有相同的性质，只是电荷相反。已知物理学中的所有过程都会产生相同数量的物质和反物质粒子，这意味着我们的宇宙应该有50：50的均匀分裂。但事实并非如此。任何地方几乎没有反物质。
在极早期的宇宙中，一定有一些东西使天平向有利于物质的方向倾斜，而相变气泡的边缘是完美的选择。根据定义，气泡墙是失去平衡的区域。因此，如果你有一些奇特的过程，往往产生比反物质更多的正常物质，那么气泡壁就是这个过程可以疯狂的地方，而不需要任何东西来调和它。
最近，物理学家发现，碰撞的气泡壁可以导致真正巨大的能量释放。所谓的“泡泡加速器”（实验室中用于加速粒子进行基础研究的“回旋加速器”的发挥）是自然界自己的高能物理实验，创造了宇宙中从未见过的能量条件。一旦在气泡边缘加速，粒子就会相互碰撞并转化为许多物种，其中可能包括暗物质，这是一种神秘的尚未识别的粒子，构成了宇宙质量的大部分。
如果这还不够，碰撞的气泡可能已经产生了令人难以置信的密集能量袋，密度足以自发形成黑洞，而无需经历通常的大质量恒星死亡和坍缩路线。这些“原始”黑洞可能在接下来的数十亿年里一直存在，使它们也成为暗物质的潜在组成部分。
所有这些气泡都会在不到一秒钟的时间内来来去去，在奠定宇宙物理学基本基础的变革时期。这些气泡今天不会保留，就像当一锅水蒸发完后没有气泡一样。但是，除了重塑和重新绘制年轻宇宙的面貌之外，它们可能还留下了人工制品，这些人工制品是它们沸腾存在的线索。
关于第一秒发生的事情的线索第一个潜在的伪影以宇宙弦的形式出现，宇宙弦是时空本身的缺陷，当膨胀的变革物理学气泡相互碰撞时留下，留下永久性的疤痕，就像冰和钻石在过渡过程不平滑和均匀时形成缺陷一样。尽管宇宙弦尚未被发现，但天文学家正在有意识地在天空中寻找它们的证据，因为它们为我们宇宙的暴力过去提供了活生生的记忆。
第二个神器感觉比看到的要多。所有这些气泡的剧烈形成、膨胀和碰撞震动了时空本身，产生了引力波的喧闹嘈杂声。这些波浪继续在现代宇宙中回荡。当它们形成时，这些波浪的强度足以通过纯粹的引力将你撕成碎片;然而，在随后的亿万年里，它们已经减弱到几乎无法推动原子的地步。
值得庆幸的是，聪明的物理学家已经设计了极其精确的引力波天文台，目前正在调整以观察碰撞黑洞发出的波。未来的天基天文台，如恰如其分地命名的大爆炸天文台，将专门设计用于寻找宇宙早期留下的回声，包括碰撞气泡发出的引力波。
谁能想到，虽然时间的开始本身可能永远超出了我们的掌握范围，但之后发生的事情——尤其是在大爆炸后的第一个动荡的瞬间——可以用一锅沸腾的水的物理学来理解？
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