生日那天的宇宙(突然奇想：在宇宙诞生前的是什么样子的)

对几十亿光年以外遥远宇宙中星系的超深视图。

你可能会认为宇宙是无限的，老实说，它可能真的是无限的，但我们认为我们永远也不会确定。由于大爆炸——宇宙有生日，或者我们只能回到有限的时间——以及光速是有限的，我们只能看到有限的宇宙。到今天为止，可观测的宇宙，有138亿年历史，从我们这里向四面八方延伸了461亿光年。那么，138亿年前，它到底有多大？让我们看看我们看到的宇宙，找出答案。

赫拉克勒斯星系团展示了几亿光年之外的大量星系。

当我们望向遥远的星系时，就我们的望远镜所能看到的，有些东西很容易测量，包括//p1.toutiaoimg.com/large/tos-cn-i-0022/64075d199f574b7199b244c86b8301e0" web_uri="tos-cn-i-0022/64075d199f574b7199b244c86b8301e0" img_width="711" img_height="399" fold="0" onerror="javascript//p1.toutiaoimg.com/large/tos-cn-i-0022/b6c45ce085f346e6bf8134f0ac793ed3" web_uri="tos-cn-i-0022/b6c45ce085f346e6bf8134f0ac793ed3" img_width="711" img_height="788" fold="0" onerror="javascript

0.01%— Radiation(光子)

0.1%— Neutrinos(质量很大，但比电子轻约100万倍)

4.9%— Normal物质，包括行星、恒星、星系、气体、尘埃、等离子体和黑洞

27%— Dark物质，一种引力相互作用的物质，但不同于标准模型中的所有粒子

68%导致宇宙加速膨胀的— Dark能量

你可以利用这些信息来回溯宇宙过去的任何一点，找出当时不同的能量密度组合，以及在这一过程中的任何一点它有多大。因为它们的说明性很强，我将把它们绘制成对数刻度，让你看一看。

如你所见，暗能量在今天可能很重要，但这是最近的发展。在宇宙历史的前90亿年的大部分时间里，物质——以正常物质和暗物质的组合形式——是宇宙的主要组成部分。但是在最初的几千年里，辐射(以光子和中微子的形式)甚至比物质更重要！ 我提出这些是因为这些不同的成分，辐射，物质和暗能量，都以不同的方式影响宇宙的膨胀。尽管我们知道今天宇宙在任何方向都是461亿光年，但我们需要知道过去每个时代的确切组合，以计算在任何给定时间它有多大。看起来是这样的。

这里有一些有趣的里程碑，可以追溯到过去，你可能会感激: 银河系的直径是10万光年；在大约3岁时，可观察到的宇宙以此为半径。 当宇宙一岁时，它比现在热得多，密度也大得多。宇宙的平均温度超过200万开尔文。 当宇宙只有一秒钟大的时候，它太热而无法形成稳定的原子核；质子和中子在热等离子体的海洋中。此外，整个可观测宇宙的半径，如果我们今天围绕太阳画的话，将只包含七个最近的恒星系统，最远的罗斯154。 宇宙曾经只是地球到太阳的半径，发生在宇宙大约一万亿分之一(10-12岁)的第二个旧版本。当时宇宙的膨胀速度是1029乘以今天的价格。 如果我们愿意的话，我们可以追溯到更远的地方，当然，追溯到通货膨胀第一次结束的时候，也就是引发大爆炸的时候。我们喜欢推断我们的宇宙回到奇点，但通货膨胀完全消除了这种需求。取而代之的是一段不确定长度的指数膨胀期，它结束于一个热的、密集的膨胀状态，我们称之为我们所知宇宙的开始。我们与通货膨胀的最后一小部分联系在一起，大约在10-30和10-35岁价值几秒钟。每当那个时候，通货膨胀结束，大爆炸开始，我们就需要知道宇宙的大小。

同样，这是可观察的宇宙；真正的“宇宙的大小”肯定比我们所能看到的要大得多，但是我们不知道有多大。从斯隆数字天空巡天和普朗克卫星来看，我们的最佳极限告诉我们，如果宇宙确实自身弯曲并闭合，我们能看到的部分与“未弯曲”的部分是如此难以区分，以至于它至少是可观察部分半径的250倍。 事实上，它甚至可能是无限的，因为宇宙在通货膨胀早期所做的一切对我们来说都是未知的，除了通货膨胀历史上的最后几分之一秒之外，一切都被我们从通货膨胀本身的本质中所观察到的东西抹去了。但是如果我们谈论的是可观察的宇宙，并且我们知道我们只能在最后10年之间的某个时间进入-30和10-35岁大爆炸发生前几秒钟的膨胀，那么我们知道可观测的宇宙在17厘米(对于10-35岁第二版本)和168米(对于10-30第二个版本)在我们称之为大爆炸的热致密状态开始时的尺寸。

最小的答案——17厘米——大约是足球大小！宇宙不可能比这小得多，因为宇宙微波背景的限制(波动很小)排除了这种可能性。很有可能整个宇宙比那个大得多，但是我们永远不知道有多大，因为我们所能观察到的只是实际宇宙真实大小的下限。 宇宙第一次诞生时有多大？如果最好的通货膨胀模型是正确的，介于人头大小和摩天大楼林立的城市街区之间。只要给它时间——在我们的例子中是138亿年——你就会得到我们今天看到的整个宇宙。