《最初三分钟》读书笔记
2021-02-19 15:12:35 24 举报AI智能生成
《最初三分钟》读书笔记
作者其他创作
大纲/内容
作者：史蒂文 温伯格（Steven Weinberg）
物理学家，建立“弱电统一理论”模型
物理学家，建立“弱电统一理论”模型
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经典物理学认为，世界上主要存在两种东西：一种叫物质，另一种叫能量。
E=mc^2告诉我们，物质和能量其实是一回事。
E=mc^2告诉我们，物质和能量其实是一回事。
宇宙里绝大多数物质都是有质子和中子组成。比例是7:1
中子β衰变
中子不稳定，如果中子没有被吸纳到原子核中，而是独立存在的话，它会自动放出一个电子，从而衰变成质子。
前提： 中子处于自由状态
为什么是7:1
源于宇宙诞生的最初3分46秒
最重要的因素：温度
在大爆炸之后的0.01秒，宇宙的温度可能高达1000亿度
质子与中子1:1
原子核不能稳定存在
因为在极高温之下，宇宙里充满了各种高能粒子，即便质子和中子偶然集合成原子核，也会马上遭到冲击，重新分裂成碎片。
质子和中子不断转化
宇宙半径没膨胀一倍，温度下降到原来的一半
温度越低，意味着宇宙里粒子携带的平均能量在不断减少
因为能力不足，有些电子只能让中子变成质子，而不能反过来。
这样一来，导致更多的中子向质子转化。于是质子的比例增加。
这样一来，导致更多的中子向质子转化。于是质子的比例增加。
大约14秒，温度降低到30亿度，质子和中子的比例已经相应的变成了83:17，差不多5:1
此时，宇宙里的电子和正电子对开始大规模地互相湮灭，而不再重新产生
很短时间里，宇宙中的电子减少了99%以上。
从此以后，质子和中子基本上就不再因为电子的撞击而相互转化。
很短时间里，宇宙中的电子减少了99%以上。
从此以后，质子和中子基本上就不再因为电子的撞击而相互转化。
此时，中子处在自由形态下，会发生Beta衰变（平均15分钟）
大约温度到9亿度的时候，才会出现稳定的原子核。发生在3分46秒。
中子结合成原子核后，不再处于自由形态，则不会发生Beta衰变。
3分46秒
宇宙温度降低到9亿度
质子和中子可以初步形成一个稳定的原子核
氦原子核稳定形成
此时，宇宙里剩下的中子全部被结合到了原子核中，所以中子得以长久保留。从此，宇宙里质子和中子的比例不再发生大的变化。
此时的比例为7:1
此时的比例为7:1
意义
对大爆炸理论的支持
理论上证明了，观察到的宇宙中的质子和中子的比例7:1， 也就是氢和氦的比值3:1.
回答了“元素丰度”
即使宇宙里元素的相对含量。
关键在于，这证明了宇宙必然包括大约75%的氢和25%氦，而这完美地符合观测。
证明：大爆炸理论并不是空谈，而是一种实实在在，可以进行精确预测和检测的科学理论。
给我们的启示
不管宇宙看上去多么宏大，多么遥不可及，她仍然是可以通过科学方法去理解和预测的。只要从几个简单的假设出发，我们就可以通过物理理论，非常详细地计算出宇宙诞生的全部经过。
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