宇宙之谜
宇宙、宇宙的奥秘，自古以来就吸引着人们，许多学者为探索宇宙奥秘的科学真理付出了毕生的心血甚至生命。那么，宇宙是如何诞生和发展的，它的未来又会如何呢？
宇宙的诞生
宇宙是怎样诞生的？又是怎样变成现在这个样子的？这些问题一直困扰着人们。
我们的祖先曾经用许多美丽的神话来解释一些他们当时无法解释的自然现象。关于宇宙的起源，有这样一个传说：起初天地没有分开，就像一个大鸡蛋。在这个鸡蛋里睡着开天辟地的鼻祖——盘古。盘古在鸡蛋里睡了一万八千年，并不断长大。有一次盘古伸腿，蛋壳碰痛了他的脚趾，他疼醒了，发现自己被蛋壳包住着，十分生气，便找来神斧，对准一个薄弱的地方奋力砍去，他又砍又撑，使尽全身力气，终于使蛋壳破裂。随着蛋壳崩裂的巨响，轻的东西向上飘，变成了天；重的东西向下沉，变成了地。盘古开天辟地位居天地之间的盘古一天长高一丈。这样又过了一万八千年，盘古终于精疲力竭，像山崩一样地倒塌了下来，他的肢体化成了山岳，肌肉变成了良田，血液化成了江河，齿骨变成了矿物，皮毛变成了草木……
神话终究是神话。在现实当中，科学家们为了揭开宇宙形成之谜，进行了大量的研究，提出了种种假说。现在，天文学家有个非常好的猜测。他们发现：宇宙间的星系都在远离我们而去。这能说明什么呢？我们可以想像一个被不断吹胀的气球，气球上有许多蚂蚁，其中的每一个蚂蚁都会发现其他蚂蚁离它越来越远。这里，宇宙就像气球，而星系则像蚂蚁，所以，“宇宙在膨胀”就是我们的结论。既然物质都在往外飞，天文学家通过研究猜测：宇宙先前很可能是一团比蚂蚁还要小许多的原始物质，它有着极高的温度和密度。有一天，突然一声巨响，发生了开天辟地的大爆炸，原始物质粉碎并四面飞散，从此开始了宇宙膨胀。当然，这样的爆炸大得超出人类的想像，做个不很准确的类比，假若宇宙大爆炸像一枚原子弹爆炸，那真正的一枚原子弹爆炸还远远比不上点燃一只鞭炮。
宇宙大爆炸
研究表明，宇宙的年龄大约为150亿年，也就是说，这次宇宙大爆炸过了150亿年，才演化成今天宇宙的样子。别以为这些想法离奇，这可是当今公认的最好的一个宇宙形成的理论，这一理论把宇宙的演化分为以下几个阶段：第一阶段：基本粒子形成阶段（宇宙的极早期）。在大爆炸发生后的第一秒内，宇宙就进入了基本粒子阶段，这时宇宙处于一种极高温、高密的状态，温度高达100亿摄氏度，在宇宙里没有任何化学元素，只有各种基本粒子形态的物质存在，如：中子、质子、电子、光子等。宇宙在这个阶段的时间特别短，还不到一秒钟就完成了！
第二阶段：辐射阶段（元素起源阶段）。从大爆炸后的第一秒到第三分钟，宇宙就进入了辐射阶段，这时宇宙的温度降到10亿度左右，宇宙各处都充满了辐射，在以辐射为主的阶段后期，实物（质子、中子、电子等粒子）已开始发生了很大的变化。当温度进一步下降时（时间约为三分钟），中子开始失去自由存在的条件，开始与质子合成重氢（氘）、氦等元素，于是就形成了几种不同的化学元素，元素合成结束后，氦的含量按质量计算约占25%～30%，氘占1%，其余大部分都是氢。由于氦十分稳定，所以这些氦能够一直保留到今天。这一阶段足足持续了将近一万年！
第三阶段：实物阶段。约在大爆炸后一万年，随着宇宙的膨胀，温度下降到几千摄氏度，实物密度大于辐射密度，辐射退居次要位置。辐射减退后，宇宙间主要是气状物质，由于这种实物物质不再受辐射的影响，当发生某种非均匀扰动时，有些气状物质在引力的作用下凝聚成气体云。气体云再进一步收缩就产生了各种各样的星系，成为我们今天所看到的宇宙。在无数恒星的演化中产生了太阳和太阳系。
浩瀚的宇宙
150亿年来，宇宙在不断膨胀，温度在逐渐降低，与此同时，产生和繁衍了生物。
如果像按比例尺画地图那样，将这150亿年的宇宙进化历程浓缩在一年里，我们就会得到一个极为直观有趣的“宇宙日历”：1月1日，大爆炸，宇宙诞生。
5月1日，浩瀚的银河系诞生。
9月9日，太阳系问世。
9月14日，地球形成。
9月24日，地球上出现了原始生命。
11月12日，绿色植物破土而出。
12月26日，更高级的哺乳动物出现。
12月31日22时30分，原始人类站在地球上。
12月31日23时46分，北京猿人使用了火。
12月31日23时59分，中国历史延续到春秋时期。
12月31日24时。全球进入了迄今仍在继续的现代化社会……
由此可见，人类历史只是宇宙岁月中极其短暂的一瞬。
目前，已经有不少观测依据可以证明宇宙大爆炸理论的正确性。大爆炸宇宙论，标志着人类用科学的思辨推开了通向宇宙的门扉，成为人类文明史上的重要里程碑。但是，有关这一理论，还有许多悬而未决的问题，有待人们去进一步探索。
宇宙可能的结局
新陈代谢，有生必有死，这是自然界不可抗拒的客观规律。根据大爆炸理论，宇宙在空间和时间两个方面都是有起端的，即大爆炸瞬间。在这之前，无空间和时间概念可言，也就没有“之前”可言。尽管这一观念与人们日常生活中的感受格格不入，但根据大爆炸理论就是如此。如果承认了这一点，那么人们就会问，宇宙的终极在哪儿？什么时候发生？会是一种什么状态？这就是宇宙的结局问题。
大爆炸后的膨胀过程是一种引力和斥力之争，爆炸产生的动力是一种斥力，它使宇宙中的天体不断远离；天体间又存在万有引力，它会阻止天体远离，甚至力图使其互相靠近。引力的大小与天体的质量有关，因而大爆炸后宇宙的最终归宿是不断膨胀，还是最终会停止膨胀并反过来收缩变小，这完全取决于宇宙中物质密度的大小。
宇宙中的物质，理论上存在着某种临界密度。如果宇宙中物质的平均密度小于临界密度，宇宙就会一直膨胀下去，称为开宇宙；要是物质的平均密度大于临界密度，膨胀过程迟早会停下来，并随之出现收缩，称为闭宇宙。
那么，如何测定宇宙中物质的平均密度呢？这并不是一个简单的问题。由于宇宙中还存在着尚未观测到的所谓的暗物质，其数量可能远超过可见物质，这给平均密度的测定带来了很大的不确定因素。因此，宇宙的平均密度是否真的小于临界密度仍是一个有争议的问题。不过，就目前来看，开宇宙的可能性大一些。因而先来看一下开宇宙的情况。
随着恒星不断从星际气体中诞生，星际气体越来越少，直至无法再形成新的恒星。
1014年后，恒星全部失去光辉，宇宙变暗，星系核处黑洞不断变大。
1017～1018年后，只剩下黑洞和一些零星分布的死亡了的恒星。恒星中质子开始变得不稳定。
1024年后，质子开始衰变成光子和各种轻子。
1032年后，衰变过程结束，宇宙中只剩下光子、轻子和大黑洞。
10100年后，黑洞完全蒸发，可称为世界末日。
闭宇宙的结局又会怎样呢？闭宇宙中，膨胀过程结束时间的早晚取决于宇宙平均密度的大小。如果假设平均密度是临界密度的2倍，那么根据一种简单的理论模型，经过400亿～500亿年后，当宇宙半径扩大到目前的2倍左右时，引力开始占上风，膨胀即告停止，而接下来宇宙便开始收缩。
以后的情况差不多就像一部宇宙影片放映结束后再倒放一样，大爆炸后宇宙中所发生的一切重大变化将会反演。收缩几百亿年后，宇宙的平均密度又大致回到目前的状态，不过，原来星系远离地球的运动将代之以向地球接近的运动。再过几十亿年，宇宙背景辐射会上升到400K，并继续上升，于是，宇宙变得非常炽热而又稠密，收缩也越来越快。
在坍缩过程中，星系会彼此并合，恒星间碰撞频繁。一旦宇宙温度上升到4000K，电子就从原子中游离出来；温度达到几百万度时，所有中子和质子从原子核中挣脱出来。很快，宇宙进入大坍缩阶段，一切物质和辐射极其迅速地被吞进一个密度无限高、空间无限小的区域，回复到大爆炸发生时的状态。
人们也许会认为，开宇宙的结局比闭宇宙好一些，因为从理论上说，只要有星系及大黑洞存在，并且作旋转运动，技术高度发达的人类或地外文明总会有办法从那儿汲取能量并继续生存下去；而一旦发生大坍缩，似乎一切都在劫难逃。但人们毕竟还有几百亿年时间去思考这一问题，应该相信科学技术的进步和人类的发展能力，而完全不必去作毫无意义的杞人之忧。正如爱因斯坦在写给一个对世界的命运感到担忧的孩子的信中所说：“至于谈到世界末日的问题，我的意见是：等着瞧吧！”爱因斯坦宇宙是天地万物的总称，它既没有边际，也没有尽头，它有没有开始和终结，还有待于进一步探索。
质子、光子和轻子
宇宙间的各种物体，都是由各种不同的物质组成的。物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由带正电的质子和不带电的中子组成的原子核，以及围绕原子核运动的带负电的电子组成的，原子的质量几乎全部集中在原子核中。原子粒子是比原子核还小的物质单位，基本粒子包括电子、中子、质子、光子，以及在宇宙射线和高能原子核实验中发现的一系列粒子。已经发现的基本粒子有30多种，连同共振态共有300多种。每种基本粒子都有确定的质量、电荷、自旋、平均寿命等。粒子多数是不稳定的，在经历一定的平均寿命后转化为另一种基本粒子。基本粒子有的是中性的，有的带正电，有的带负电，电量大小与电子相同。一般按其质量大小及其他性质的差异，把基本粒子分为光子、轻子、介子、重子（包括核子、超子）四种类型。许多基本粒子都有对应的反粒子。基本粒子之间存在着强弱不同的相互作用，并且按一定的方式相互转化。基本粒子也有其内部结构，基本粒子内部结构究竟是什么情况，科学家正在进行研究，就目前人们认识的水平，粒子是物质的最小单位。
