第1章 看看宇宙大爆炸(2/18)

个比方，水蒸气的温度下降到100°c的时候会发生相变，凝结成水，水的温度下降到0°c的时候，也会发生相变，冻成冰。四种力也是如此，随着宇宙温度的下降发生了三次相变，最终导致四种力分离。那什么是相变呢？相变的本质是对称破缺。

    你可以简单这么理解，宇宙最开始高度对称，之后发生了三次对称破缺，每减少一部分对称性，就会分离出一种力。人类目前可以在粒子对撞机上验证最后一次对称破缺，只要温度超过10的15次方摄氏度，电磁力和弱力就会完完全全地统一在一起，无法区分。但是前两次的对称破缺由于粒子对撞机的能量不足，现在还无法通过实验验证。

    除了这三种对称破缺，很多高能理论，例如弦论、量子引力等，都认为在极高的能量下，洛伦兹对称性会被破坏，狭义相对论不再成立。

    一个完全对称的宇宙会是什么样子的？我们都知道，能量从真空里面激发出一个正粒子的同时，也一定会激发出一个反粒子，因为正反粒子相遇后会湮灭成光子，所以如果宇宙完全对称，就会全部变成光子。因此人类无法在完全对称的宇宙里面存活。

    幸运的是，宇宙在10的负11次方秒的时候发生了cp对称破缺，导致正物质比反物质多了10亿分之1，最终形成了现在的正物质宇宙。宇宙在10的负12次方秒的时候还发生了希格斯场的对称破缺，这次对称破缺赋予了w、z玻色子质量。宇宙在10的-6次方秒的时候发生了手征对称破缺。手征对称破缺是质子和中子质量的主要来源，因为人的质量主要来源于质子和中子，所以人的质量也主要与手征对称破缺密切相关。

    宇宙大爆炸后至少发生了7种对称破缺，也就是说宇宙最开始的时候高度对称，之后在一次次的对称破缺中，宇宙的对称性不断降低，最终形成了我们这个世界。

    三、粒子诞生及宇宙大爆炸后的演化

    我们再来看看粒子是如何诞生的。我们都知道，温度越高的物体发出的光波长越短，单个光子的能量就越大，当光子的能量足够大的时候，就能在真空里面无中生有的激发出粒子。具体来说，宇宙的温度和能激发出的粒子质量由这个公式决定：公式里的k是波尔兹曼常数，t是宇宙的临界温度，是粒子质
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