一般天文學/大爆炸後的前三分鐘

大爆炸後的前三分鐘是一個值得寫一整本書的時間段（事實上，已經有這樣的書出版了）。它很重要，因為正是在這段非常短的時間內，宇宙中今天所有存在的氫和大部分氦才得以形成。它們是宇宙中最豐富的兩種元素，也是第一個星系和恆星形成的基本物質。

在大爆炸的最初時刻，宇宙形成於一個快速膨脹的能量球，溫度極高（數萬億度）。它開始膨脹後，就開始冷卻，隨著冷卻，一部分能量以物理學家稱之為“對稱性破缺”的形式“凍結”出來。這類似於水結冰，只是在這個案例中，是純粹的能量凝固成物質。條件適合大約 75% 的“凍結”能量成為質子（氫原子核），其餘的能量則形成了質子和中子的組合，即氦原子核。這個過程只持續了大約 3 分鐘，之後宇宙膨脹並冷卻到不再可能進行這個過程的程度。

因此，在大爆炸開始後的僅僅 3 分鐘後，宇宙就由氫和氦原子核以及大量的剩餘能量組成。

這段決定性的 3 分鐘時間段內包含許多非常短的時間段，包括普朗克時期、大統一時期、電弱時期、粒子時期和核合成時期。然而，重要的是要知道，正是在這段非常短的時間內，當今宇宙的主要建築模組形成了——並一直持續到今天。

最後，可能需要說明的一點是，我們日常生活中周圍的大多數東西都是由氫和氦以外的物質組成的，儘管顯然普通水中含有大量的氫，而且質子（氫原子核）是所有物質的一部分。但更重的元素，如碳、氧、矽、鐵等從何而來呢？它們不是在大爆炸中形成的，那麼它們是從哪裡來的呢？

在大爆炸後的前 3 分鐘，幾百萬年內沒有形成任何新的元素，所以宇宙完全由氫、氦和能量組成。然而，最終，氫和氦雲在重力的作用下聚集並收縮成恆星。在這些恆星的核心，核聚變開始發生，氫聚變為更多的氦，氦聚變為碳，以及其他各種元素，一直到鐵。對於較小的恆星來說，這就是最終的結果。然而，一些最大的恆星經歷了巨大的超新星爆炸。在超新星中，條件適合形成更重的元素，一直到鈾。

這是一個令人深思的想法：你身體中的每一個原子都可以追溯（至少理論上）到大爆炸，你呼吸的氮和氧，你身體組成的碳都來自一些古老的恆星。而你身體中含量微乎其微的更重元素，是在超新星的烈焰熔爐中形成的！難怪已故的卡爾·薩根喜歡說我們都是“星塵”。