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第九章 世界演化学 329

时，虚时空发生超统一相变，实时空形成，粒子产生，时间和空间可以测量，引力
作用首先分化出来，强弱电三种力仍不可区分，夸克和轻子可以相互转化。温度是

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10 K。
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③大统一时相（10 s ＜ t ＜ 10 s）。宇宙的温度继续下降，时间继续膨胀，强、
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弱、电三种力是一种统一的力。当 t=10 s 时，温度降至 10 K，发生大统一真空相
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变。相变过程中释放的巨大能量使时空以指数规律急剧地暴涨，直到 10 s 最后完
成大统一相变。相变后，夸克与轻子相互独立，大统一时代结束。在这一时期产生
的重子数略多于反重子数，因而今天的物质世界是以正物质为主的世界。
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④夸克 - 轻子时相（10 s ＜ t ＜ 10 s）。这段时期弱、电两种力不可区分。
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直到 t=10 s，温度降至 10 K 时，发生电弱统一相变，中间玻色子基本消失，电磁
力与弱力成为两种力。
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⑤强子 - 轻子时相（10 s ＜ t ＜ 1s）。t=10 s，温度降至 10 K，夸克被禁闭，
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凝聚成重子和介子；t=10 s，温度降至 10 K 时，宇宙进入轻子及其反粒子占主要
地位的时代，重子中主要只剩下质子和中子。这时的主要特征是粒子间的反应产生
了大量的光子和中微子。
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⑥辐射和核合成时相（1s ＜ t ＜ 2×10 年）。当 t=1s 时，温度降为 10 K，中
子开始衰变为质子，正负电子不断湮灭转化为光子。这时，光子数大大超过具有静
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质量的粒子 10 ∶ 1），宇宙以光子辐射为主，进入辐射时代。t=4s 时，中子不再
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衰变为质子，中子数与质子数之比为 1 ∶ 7。t=3min 后，温度降到 10 K 以下，氦
等轻核形成（t=30min），根据质子、中子比可估算出氦核的质量约为宇宙总质量

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的 1/4（氦丰度）。t=2×10 年时，温度降至 4000K，物质密度与辐射密度基本相等，
自由电子开始被原子核俘获，形成稳定的原子。宇宙变得透明，进入以物质为主的

原子时代。这个 4000K 的黑体辐射不断冷却，至今就是观测到 3K 宇宙背景辐射。
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⑦星系时代（2×10 年＜ t ＜ 10 年）。在这个阶段，宇宙内的实物粒子从等
离子气体演化为气状物质。随着宇宙进一步膨胀和温度下降，气状物质被拉开，形
成原始星系，并进而形成星系团，然后再从中分化出星系。
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⑧恒星时代（t ＞ 5×10 年）。T=5×10 年时，星系进一步凝聚成亿万颗恒星。
恒星的演化动力主要源于引力作用和轻核的骤变所产生的巨大能量。在星系、恒星
和行星的形成过程中，在星体中温度合适的条件下，重元素和各种分子相继形成。