宇宙成為今天的樣子，這一切都取決於大爆炸的3分36秒，沒錯宇宙這138億年的歷史，都是在那一個瞬間決定的。

宇宙是由什麼構成？如果按照愛因斯坦的相對論E=mc²，品質和能量是能夠相互轉化的，也就是說宇宙當中的品質其實也一種能量，或者說是能量的另外一種形態。

這是不是和以前物理課當中所學不一樣呢？在以前的中學課本當中，認為我們的世界主要由物質組成的，物質的品質主要集中在原子核當中，原子核由質子與中子構成……

也就是說宇宙當中絕大部分的物質都是由質子和中子這兩種物質組成的，科學家們觀測發現，質子和中子的比例大概是7:1，也就是說7個質子對應一箇中子，為什麼會有這麼一個奇特的比例呢？

在自然界當中，中子是一個極其不穩定的物質，如果沒有被吸納到原子核當中，而是獨立存在的話，那麼它就會自動釋放出一個電子，從而衰變成為一個質子，這個過程也叫β衰變。那麼最初的這些中子是從哪兒來的呢？是宇宙最初的3分36秒時候產生的。

我們的宇宙最初是由一個非常高溫度，而且密度也非常高的物質膨脹生成的，溫度有多高呢？在宇宙最初膨脹的那0.01秒，溫度高達1000億℃，現在我們所能夠觀察到最高溫度-太陽，也只有6000℃，這最初的宇宙溫度超過太陽的16000萬倍，這是超越我們想象的溫度。

在這麼高的溫度下，原子核根本無法穩定存在，此時宇宙充滿了各種高能粒子，哪怕質子和中子偶爾能形成原子核，也立馬遭到衝擊，而被撕裂成碎片，所以此時的質子和中子都能夠形成“單身”的狀態。

在這1000億℃下，中子和質子也能夠互相轉化，質子能夠變成中子，中子也能夠變成質子。如果一個質子被有足夠能量的電子撞擊就會變成中子，反過來電子逃逸也會形成質子。在這最初的0.01秒，宇宙當中充滿了這種高能量的電子，它們能夠對所有的質子和中子形成不斷地衝擊，所以此時質子與中子的數量是各佔50%。

那麼質子和中子如何形成了我們現在7:1的狀態呢？隨著宇宙的膨脹，宇宙當中的溫度也會不斷降低，宇宙半徑每膨脹一倍，溫度也會隨之下降一半。溫度的降低也意味著宇宙當中粒子能量也在不斷降低，沒有足夠能量的電子衝擊質子，導致質子和中子相互轉換成了單向通道。也就是說隨著溫度降低，以前的雙向通道回去的路被堵死了。

大概宇宙大爆炸14秒鐘的時候，宇宙溫度由1000億℃下降到30億℃，質子和中子的比例大概是5:1，而且宇宙當中的電子和正電子開始大規模的互相消滅。在這很短時間裡，宇宙當中電子減少了99%以上，從此之後，質子與中子基本上不再相互轉化了。

由於中子是一個極不穩定的物質，就算沒有電子撞擊它，它依然會發生β衰變而變成質子，在這個單向通道中，大量的中子變成了質子，如果一直衰變下去，全部的中子都會消失，那麼中子如何穩定下來的呢？

如果質子和中子能形成原子核，也就是它們能成家，也就穩定下來了。最穩定的家庭結構是什麼樣子呢?也就是兩個質子加上兩個中子，這個“四人”組成的家庭最為穩定，也就是氦的原子核。如果想讓它們穩定，就必須讓溫度降下來。

而且宇宙的溫度必須在所有中子衰變成質子之前，讓質子和中子能夠組成家庭。如果全部是質子會有什麼效果呢？宇宙當中除了氫以外，沒有任何其他的化學元素了。

當宇宙來到3分46秒，宇宙溫度達到9億℃的時候，一個質子和一箇中子可以初步形成個穩定的原子核，最初的家庭形成之後，一個穩定的“四人”家庭也會馬上形成。也是在這3分46秒幸運的時刻，宇宙當中，中子還未全部衰變的時候，也就是宇宙當中大概剩下13%中子的時候，所有的中子都被結合到原子核當中。從這一時刻開始，宇宙當中質子與中子比例不再發生變化，宇宙當中質子與中子7:1的原因。

我們現在都知道宇宙是由氫和氦組成的，兩者的比例大概是3:1，為什麼會形成這樣的比例呢？還是因為在這3分46秒的時候，質子和中子形成了7:1的比例，當所有的中子都形成氦原子之後，剩下的質子只能形成氫原子了。

在宇宙大爆炸提出的早期，很多科學家提出了質疑，認為這是在玩數字配方的遊戲，因為你不可能回到宇宙誕生的那一刻，也不可能達到1000億℃，這是一項不可檢驗的理論。

同時大爆炸理論預言了著名的“宇宙背景輻射”，也就是在宇宙誕生38萬年之後，隨著溫度的進一步下降，剩下的電子會跟原子核相互結合，形成完整的原子。沒有了自由電子的阻礙，光可以第一次穿過透明的宇宙，從而在天空當中留下3000℃的輻射。在1964年，兩位物理學家無意當中發現了這種輻射，隨後獲得了諾貝爾物理學獎。

那麼宇宙大爆炸資料是如何測出來的呢？偉大科學家哈勃，估計很多人都聽說過他，人類第一臺太空望遠鏡就是以他的名字命名的。哈勃提出星系離地球的距離，和它相對於地球運動的速度之間的比例關係。

要測量星系離地球的距離，要通過特別的恆星，造父變星，這是一種不穩定的恆星，它會處於一種週期性地膨脹與收縮，它們的亮度也會隨之改變。1912年，美國哈佛大學天文臺的一位聾啞志願者萊維特，通過研究麥哲倫星雲中25顆造父變星的照片資料，獲得了一個宇宙級別的大發現，那就是：造父變星的閃爍週期和它的亮度有緊密的關聯性，而亮度又與觀測距離有緊密的關聯。

你看，問題一下就變得簡單了，當我們想知道一個星系離地球有多遠時，只需要找到這個星系中的一顆造父變星，觀察它的閃爍週期，我們就知道星系離我們的距離了。造父變星因此被稱為“宇宙燈塔”。哈勃正是使用這種方法，測出了許多星系離地球的距離。

大部分的星系離地球都是上百萬光年，如何測量它們遠離地球的速度呢？這還要提到“多普勒效應”。什麼是多普勒效應呢？如果你觀察青蛙在水中游泳，會有不同的波傳到岸邊，當青蛙離岸邊越近，那麼水波的間隔就會越短，也就是波長會變短。當物體在向著觀察者運動的同時發出一個波，觀察者感覺到的波長比實際的縮短了，並且速度越快，波長就越短；反過來，當物體離開觀察者運動時，觀察者會感覺波長變長了。

因為光也是一種波，測量星系速度的問題也就變得簡單了，我們只需要檢測遙遠星系的光譜，看看它們發出光波的波長，就知道它們的運動狀態和速度了。根據哈勃定律，不僅證明了宇宙正在膨脹，還說明了如果我們把時間倒退回去，不管處在任何地方，多遠的星系都會在同一時間回到同一個點，這就是宇宙大爆炸的直接證據。

宇宙成為今天的樣子，這一切都來自於大爆炸的3分46秒，也正是這短短的幾分鐘，為之後宇宙138億年的歷史打下基本底色，也決定了整個宇宙的終極命運。