大爆炸发生之前的时刻可揭示宇宙的演化
纵然宇宙大爆炸理论获得了广泛的认可，并可以通过科学家们的许多实际观测结果进行证实，但并没有改变宇宙长达数十亿年的某些演化谜团。事实上，在我们现有的宇宙演化过程中，一直存在一个没有填补的空白。我们都知道，宇宙之所以可以发展到现在这样，是始于早期宇宙的迅速膨胀。
但是，宇宙从大爆炸之前的时刻到大量星系形成，在此之前，即便是物理学家也无法确定这两个周期是如何连接起来的。就本质而言，大爆炸其实就是宇宙处于炎热而密集状态的那段时期，并不是真正意义上的一次巨大爆炸。
简而言之，宇宙大爆炸其实并不是在一个空间点发生的一次事件，而是在一个时刻所经历的演化。空间从一开始的一无所有，到大约138亿年形成宇宙，我们并不清楚这样的转变是被什么所左右，更不知道这样的变化是不是在一个特定的事件发生。那么，科学家们如何通过大爆炸发生之前的时刻，来揭示已困扰我们数十年的宇宙发展谜团？
宇宙的两个演化周期之间存有空白
在宇宙演化的第一个时期，它只花了不到一万亿分之一秒的时间，便实现了大小从一个无限小的点，到接近80亿倍大小的巨大转变。而宇宙大爆炸，则是在这个快速膨胀时期之后发生，相对而言，大爆炸时期的扩张虽然充满了暴力、但却相对更加循序渐进。
那些由电子、中子和质子这样的基本粒子所构成的火球，在经历了膨胀和冷却之后，最终导致了我们现在可以观测到的原子、恒星，乃至整个星系形成。在一定程度上，大爆炸理论的确是宇宙膨胀最好的描述方式，同时也更好地解释了现在的宇宙是如何演化而来。
众所周知，从20世纪以来，随着宇宙膨胀和宇宙微波背景的发现，不仅证实了宇宙大爆炸理论的可信度，更让人类对宇宙的认知有了更深入的了解。与此同时，暗能量理论也因为膨胀速度的加快而产生。虽然，我们对早期宇宙中的许多信息并不了解，但却可以通过对宇宙演化的模拟来寻求答案。
当然，正如一开始提到的那样，在之前的很长一段时间里，我们都难以回答宇宙演化过程中的两个完全不同的时期，到底是通过怎样的方式连接起来的。终于，科学家们实现了宇宙这两个特殊时期的模拟，而那个被称为“再加热”的时期，便是我们寻找已久、连接宇宙快速膨胀和大爆炸之间的空白部分。
如何科学地再现早期宇宙中的真实环境
科学家们表示，如果要对真实的早期宇宙进行研究。那么，我们必须满足的基本条件，便是在极高的温度环境中进行粒子实验。因为，从初始宇宙膨胀的低温时期，再到炎热的宇宙时期，两者之间的转变应该也会存有关键线索，从而证明是哪些粒子，在这种具有极高能量的环境中存在。
在物理学领域，一直存在一个未解的难题，那就是宇宙在快速膨胀期间存在的极端能量，受到了重力的哪些影响。尽管，广义相对论表示物质在受到引力的影响后，都会表现出相同的方式，并且，恒定的引力强度与粒子的能量之间并无关联。但是，量子力学本身就是一个比较奇特的世界。
所以，有不少科学家都认为，物质对重力的反应会在极高的能量环境中，表现出一些不同的特征。在研究时使用到的模型中，重力和粒子之间发生相互作用的程度，在科学家们对其进行调整之后被运用到了该模型的创建。就在这个研究过程中，科学家们发现了地心引力和能量传递效率之间的关系。
比如，当模型中的地心引力强度越大的时候，空间中能量的传递效率也会更高。而大爆炸期间可以发现的许多热物质，便是因为这个过程而产生。目前，科学家们还需要寻找更多证据，从而让这个模型可以在现实宇宙中站稳脚跟。事实上，宇宙存在的许多秘密，就像是被宇宙用非常复杂的方式进行了编码。
只有当我们构建好了最匹配的解码设备，才能更靠近真实的宇宙。科学家家模拟和预测宇宙的过程，其实也是从中提取重要信息的方式。在此之后，研究人员需要做的事，便是找到那个特殊的印记，那个只会在加热期宇宙中某个地方遗留的痕迹。
宇宙两个不同的扩张时期被连接起来
简而言之，正是初始宇宙膨胀后的再加热时期，为之后到来的宇宙大爆炸时期准备了基础条件。也就是说，好比是将大爆炸置于这个特殊的时期中。而宇宙空间中的所有物质，都因为这个特殊的过渡时期，而以更简单的形式在这个巨大的背景下表现了出来。
宇宙中的所有物质开始散开的时候，便是当处于快速膨胀的宇宙，在一瞬间开始发生旋转之时。宇宙此时的寒冷和空旷，并不具备点燃大爆炸事件的自然条件。而当宇宙处于再加热期间的时候就不一样了，因为，此时空间会存在一种能量，它能推动宇宙的膨胀、并同时分解成无数颗粒。
在后来的宇宙演化中，在此过程中产生的粒子起到了重要作用。这些粒子在产生后就因为反弹而与彼此发生撞击，此时宇宙空间中的能量和动能，就是通过它们进行传递。简而言之，正是宇宙的热化和再加热过程，才满足了宇宙大爆炸被引发的初始条件。适当的条件能够让能量更有效地进行分配，而加热宇宙的所有粒子便产生于这个再加热的过程。
不同于以往计算的局限性，在此次研究过程中，科学家们完成的是迄今为止最详细、最大规模的模拟，更便于对大规模的宇宙演化进行统计和推论。在如此大容量的模拟实验中，可以更好地再现宇宙演变过程中许多小规模事件的性质，更能追踪宇宙过去的138亿年中，这成千上万的星系是如何同时发展到现在的样子。
作者：石兰（抄袭必究）
