極簡宇宙史
以今天文章為開端
坐觀君將分享一個極簡史系列
從宇宙到地球
從地球到地表
從地表到人類
從人類到中國
今天先來領略宇宙
作者：
Zenith
來源：「環球地理志」（ID：
Earth-Sci
）「盤古開天闢地」
天地混沌如雞子
盤古生其中
萬八千歲、天地開闢
陽清為天、陰濁為地
盤古在其中
一日九變
神於天、聖於地
▼
◤圍繞北落師門的圓盤狀宇宙塵埃雲
注釋：「盤古開天闢地」引自三國時代徐整《三五歷記》。
關於宇宙的起源與演化
古代先哲們
早已對此深深思索
▼
◤19世紀法國木刻插圖
而近代先哲
從提出假設
到創立理論
▼
◤宇宙大爆炸理論
進而觀測星宿
全新定義了宇宙
▼
◤平行宇宙想像圖
萬物皆空、獨有奇點
萬物之初
沒有宇宙
沒有時間
沒有空間
▼
只存在一個神奇的點
奇點
(singularity)異常高溫
異常高壓
密度奇大
在造物主眼裡
它或許就是一顆「炮竹」
▼
◤類星體3C-273宿主星系的可見光照片
一、第一秒鐘
0
秒
（距今
137.99±0.21
億年）
宇宙大爆炸
調皮的造物主
引燃了這顆「炮竹」
發生了宇宙大爆炸
▼
注釋：本文按照宇宙演化的時間先後順序闡述。
時間開始產生
空間開始膨脹
密度和溫度隨之下降
於是產生了宇宙
▼
◤宇宙
大爆炸模式
@NASA注釋：現在的宇宙的溫度大約為3K（既零下270攝氏度），下文為了便於理解，把開爾文溫度（K）,直接換成攝氏溫度（度）。
10-46-10-36
秒
大一統時期
宇宙處於無窮小時期
宇宙溫度冷卻至
1032度
(10
後面
32個
0)重力開始分離出來
支撐宇宙運作
▼
◤宇宙重力模式圖
10-36-10-32
秒
宇宙暴脹
一瞬間
宇宙
從原子的大小
暴脹
至柚子的大小
同時產生引力波和密度波
▼
基本粒子
（夸克、膠子、電子）
形成炙熱的電離氣體
（原始湯）
▼
◤鷹星雲「創生之柱」@NASA
宇宙溫度冷卻至
1028度
光以光子遊走在電離氣體中
▼
◤光子模型圖
10-12-10-6
秒
夸克時期
電磁力開始出現
夸克粒子開始激情擁抱
暗物質（微中子）開始形成
宇宙溫度降至
1015度
▼
◤
鉛原子碰撞模式圖
@ALICE10-6-1
秒
強子時期
夸克
-強子轉換髮生
形成複合粒子強子和重子
重子由三個夸克組成
常見的重子是質子和中子
宇宙溫度降至
109度
相當於太陽核心溫度的
70倍
▼
◤
重子
模型注釋：太陽核心溫度為15000000度。
二、光子時期
10
秒
光子時期開始
宇宙由輻射的光子主導
普通的粒子與光子藕合
電子和正電子相關湮滅
暗物質粒子構建暗物質暈
電子和質子阻礙光子的發射
宇宙變成超級炙熱的煙霧
▼
◤珊瑚星雲@NASA
3
分鐘
核聚變
質子和中子形成最初的原子核
開始爆發核聚變
生成鋰、氘和氦元素
▼
注釋：
1948年，美籍俄裔物理學家伽莫夫與其學生阿爾菲首次提出早期宇宙發生核反應的猜想。
20
分鐘
核聚變暫停
開始形成最初的物質
包含
75%的氫和
25%的氦
自由電子開始散射光
▼
◤天鵝星雲大型氫氣泡
7
萬年
物質主導宇宙
由氫和氦組成的分子雲
開始引起重力坍縮
▼
◤
薔薇星雲含
8%氦氣
注釋：在恆星形成過程中，當分子雲的熱壓力不足以抵抗引力時，會在引力的作用下發生塌縮，這一現象稱為金斯不穩定性。
三、黑暗時期
37
萬年
混沌初開
宇宙經歷
37萬年的冷卻
溫度下降至
3000度
宇宙充滿分子雲
像濃霧一樣
黑暗時期開始
光子無法穿透
不斷被散射
釋放成為宇宙微波背景
▼
◤全天空宇宙微波背景輻射圖
1000
萬年
宇宙開始生成重元素
奠定複雜物質組成的元素基礎
▼
2-3
億年
恆星初生
宇宙終於閃現一絲亮光
第一顆恆星產生
後續恆星開始閃耀登場
這些恆星缺乏金屬元素
▼
注釋：天文學家將銀河系中恆星根據年齡分成兩個星族：星族
I和星族
II，將銀河系形成之前的恆星命名為星族
III.生命周期相當短暫
猶如暗夜中的煙花
隨著電離作用加劇
光子被質子和電子散射
宇宙再度變得不透明
▼
◤HD 140283照片
注釋：
HD 140283是一顆位於天秤座的貧金屬次巨星（星族
III），距離地球約
190.1光年。最近的研究顯示該恆星相當古老，並且形成於大爆炸之後不久（普朗克衛星觀測資料測定宇宙年齡為
137.98±
0.37億年），是目前已知的宇宙中最古老的恆星。該恆星因此有了別稱「瑪土撒拉星」（
Methuselah star）。
3
億年
第一個大尺度的天體
原星系和類星體開始形成
隨著早期恆星的「燃燒」
產生了碳、氧、硅、鐵等元素
▼
◤
麒麟座紅巨星
注釋：（
1）原星系是指正在形成星系的氣體雲。（
2）類星體又稱為似星體或類星射電源，是一類離地球最遠、能量最高的活動星系核。類星體與脈衝星、微波背景輻射和星際有機分子一度被稱為
20世紀
60年代天文學「四大發現」。
4.2
億年
類星體
MACS0647-JD形成
這是目前距離地球最遠星系
距離地球約
133億光年
▼
◤
類星體
MACS0647-JD照片注釋：類星體
MACS0647-JD人類迄今觀測到的離地球最遙遠星系的可能候選者，它的寬度大約只有
600光年，為銀河系的
1/250。
四、宇宙復興
6
億年
可見光開始主導宇宙
黑暗時期結束
銀河系初具規模
▼
◤歐洲南方天文台拍攝的360度全景的
銀河系圖
注釋：依據歐洲南天天文台研究報告，使用巨型望遠鏡的紫外線視覺矩陣光譜儀進行的研究，首度在球狀星團
NGC 6397的兩顆恆星內發現鈹元素，進而估計銀河系年齡約為
136億歲（
1.36×
1010年），幾乎與宇宙一樣老。
同一時刻
銀河系最古老的恆星誕生
▼
◤HE 1523-0901想像圖
注釋：
HE 1523-0901是一顆位於天秤座的紅巨星，它在銀河系內，距離地球大約
7500光年。它被認為是一顆第二星族星（或貧金屬星）。它的質量為太陽的
0.8倍。通過歐洲南方天文台的甚大望遠鏡測量出為
132億年，而宇宙年齡大約為
137億年。這顆恆星也是人們首次透過量度元素鈾、釷等衰變，而推算其年齡。
6.3
億年
早期宇宙演化出星族
III在其形成幾百萬年後
其核心坍塌收縮成黑洞
黑洞有時候噴射兩束亮光
生成最古老的伽瑪射線暴
▼
◤GRB 090423想像圖
橫穿宇宙
131億年後
被美國雨燕衛星觀測到
▼
◤雨燕衛星想像圖
注釋：
GRB 090423是一個伽瑪射線暴，在
2009年
4月
23日世界標準時
07:55:19，美國的雨燕衛星探測到了一次遙遠的伽瑪射線暴發，這次事件距離地球
131億光年，發生在宇宙大爆炸之後約
6.3億年的宇宙的誕生初期，證實巨型恆星的誕生（和死亡）在非常早期的宇宙確實發生過。
7.2
億年
形成球狀星團
銀河系中星系開始增多
▼
在萬有引力的作用下
星系間開始相互吸引融合
同時產生大量的恆星
球狀星團開始形成
▼
◤NGC 6723 照片-哈勃望遠鏡
注釋：
NGC 6723是一個位於人馬座的球狀星團。球狀星團是外觀呈球形，在軌道上繞著星系核心運行，很像衛星的恆星集團。球狀星團因為被重力緊緊束縛，使得恆星高度的向中心集中，因此外觀呈球形。
7.5
億年
生成巨大星系
一個比銀河系大
5倍
質量超過
100倍的星系形成
▼
◤GN-108036影像-斯皮策望遠鏡（上）
哈勃望遠鏡（下）
18
億年
銀河系形成
M13
星團
距離太陽
2.7萬光年
半徑不到
150光年
聚集近
100萬顆恆星
數量眾多的恆星
引起天文學家和科幻作家的興趣
探究是否存在智慧生命的可能
▼
◤
梅西爾
13照片-哈勃望遠鏡注釋：梅西爾
13（
M13），也稱為
NGC 6205，有時就直接稱為武仙座球狀星團或
"仙座星團，是位於武仙座，科學家在
1974年朝
M13星團方向發送一條無線電信息。
五、大局已定
20
億年
宇宙已形成上千萬個星系
奠定了現今宇宙的格架
▼
◤
哈勃超深空域合成圖
注釋：哈勃超深空域合成圖，是哈勃望遠鏡多台相機於
2003-2012年拍攝的大量圖像合成而得，共包含
1萬個星系，此圖像顯示的空間範圍極小，相當於從
20米開外看一張郵票，空間太大、人類太小。
30
億年
宇宙大爆炸的證據
宇宙非常接近現今的狀態
空間中漂浮著無數星系
星系中充滿著星系雲
部分光線被星系雲吸收
激發星系雲的中
CO分子
在宇宙中留下永久的印記
科學家估算光線被吸收時間
估算
CO分子處於那種激髮狀態
進而估算宇宙當時的溫度
比現今宇宙溫度的高三倍
這是宇宙大爆炸的力證
▼
◤
NGC 6357發射星雲
38
億年
恆星高峰
宇宙星系頻繁碰撞
生成巨量恆星
釋放出所有天然元素
▼
◤ NGC 1569星雲正在形成恆星
注釋：超大質量的恆星會在
10億年內消亡，消亡時刻向宇宙空間拋射大量富含各種元素的氣體。
50
億年
星系盤
宇宙星系融合碰撞
形成一個半徑
20萬光年
質量約
1萬億倍太陽質量
形成向內收縮的圓盤狀天體
外圍是星系的旋臂結構
▼
◤
梅西耶
74星系旋臂結構影像
◤
哈勃望遠鏡拍攝到不同側面的
旋臂結構影像
注釋：幾乎在同一時刻，銀河系和其他星系都經歷相似的演化過程，形成星系盤。
62
億年
肉眼可見的爆發
宇宙每天有
100萬顆恆星
坍陷收縮、噴射出強光
每天噴射出
1000束強光
其中僅有
1束強光抵達地球
天文學家每天可觀察到
1-2束
其中一顆巨大恆星核心坍陷
噴射出一道強光射向地球
▼
◤GRB 080319B想像圖
歷經
75億年抵達地球
人們用肉眼亦可觀察到
這次射線暴也是人類有史以來
觀測到宇宙最明亮天體的紀錄
▼
◤GRB 080319B影像
注釋：
GRB 080319B是一個曾於牧夫座發生的伽瑪射線暴，於
2008年
3月
19日（
06:12 UTC）為雨燕衛星所偵測到。它值得注意的地方，在於刷新了人類肉眼可見最遠天體的紀錄，其視星等最亮達
5.8等，肉眼理論可見時間維持了約半分鐘。
86
億年
星系碰撞
兩個相鄰的星系
由於引力場的作用
相關吸引融合在一起
發生星系碰撞
生成巨量恆星
形成仙女座大星雲
▼
◤
觸鬚星系
碰撞示意圖
90
億年
神秘的暗能量
隨著宇宙能量的消耗
宇宙暴脹速度放緩
神秘的暗能量大展拳腳
成為當時宇宙的主要構成
誘發宇宙膨脹再次加速
▼
◤仙女座星系
◤黑洞扭曲時空合成圖@Daily Overvie
92.3
億年
太陽系誕生
銀河系中心
2.7萬光年處
某個星際雲在這裡漂浮著
突然受到超新星爆炸的影響
這個星際雲向內部坍陷
形成一個原始球狀體
進一步收縮成原恆星
核心溫度升高至發生核聚變
原始太陽誕生了
▼
◤國際空間站划過太陽@NASA
星際雲外圍的塵埃顆粒
由於引力場的作用
開始形成八大行星和衛星
▼
◤太陽系八大行星
92.5
億年
小行星帶
由於巨行星木星的影響
火星和木星之間
原始星塵碰撞劇烈
未能形成新的行星
形成小行星帶
▼
◤
司琴星影像@Rosetta
注釋：司琴星（
Lutetia）為小行星
21，是一顆大型的主帶小行星，有著不尋常的光譜類型，測量得到的直徑大約是
100公里（長軸為
130公里）。羅塞塔號曾在
2010年
7月飛掠過這顆小行星，所以它曾是太空船近距離觀察過最大的小行星，直到黎明號接近灶神星之前。而它的名字
Lutetia源自拉丁文，即為現在的法國首都巴黎的古地名。
92.9
億年
「新月初生」
一顆火星大小的行星
撞擊地球、形成月球
▼
◤月球形成模式圖
◤96萬公里俯瞰地球與月球合成圖
93
億年
土星環
▼
受引力場的作用
一顆向土星移動的衛星解體
衛星中的冰塊碎裂成無數塊
圍繞土星形成土星環
▼
◤土星和土衛六影像
@Cassini
◤土星環影像
@Cassini94
億年
奧爾特雲
太陽系外圍的小天體
在巨行星和附近恆星的吸引下
▼
◤小行星帶和奧爾特雲示意圖
散布在
5個天文單位外
形成
奧爾特雲
▼
◤螺旋星雲影像
注釋：天文單位（
Astronomical Unit），是一個長度的單位，指的是太陽到地球的平均距離。奧爾特雲是一個彗星庫，擁有超過
1萬億顆彗星。
98
億年
行星大轟炸
太陽系四顆巨行星形成後
（木星
/土星
/天王星
/海王星）
由於引力的作用發生遷移
木星向內側小幅度遷移
土星
/天王星
/海王星
向外側大幅度遷移
太陽系外圍的部分小天體
進入到太陽系內側
劇烈撞擊類地行星及月球
（水星
/金星
/地球
/火星）
留下了巨大的隕石坑
▼
◤水星表面隕石坑影像圖
◤水星北極隕石坑影像圖
◤火星影像@NASA
◤月球影像@NASA
◤ 月球地勢圖-可見眾多隕石坑
99
億年
海衛
一
海王星形成後
向太陽系外圍運移
途中捕獲一顆矮行星
稱為海王星的衛星
史稱「海衛一」
▼
◤ 海衛一（左）、海王星（右）
太陽（右上）
◤ 海衛一影像
注釋：海衛一是環繞海王星運行的衛星中最大的一顆，它也是太陽系中最冷的天體之一，具有複雜的地質歷史和一個相對來說比較年輕的表面。
1846年
10月
10日威廉·拉塞爾（
William Lassell）發現了海衛一（這是海王星被發現後第
17天）。拉塞爾以為他還發現了海王星的一個環。
100
億年
奧林帕斯山
火星開始爆發火山溢流
持續超過
30億年
形成最高的山脈
奧林帕斯山
海拔超過
21000米
當屬太陽系第一高峰
距今
1.4億年前再次噴發
▼
◤
奧林帕斯山
注釋：奧林帕斯山（
Olympus Mons）是火星上的盾狀火山，亦為太陽系中已知最高的山，高於火星基準面
21229米。地面望遠鏡中的奧林帕斯山是一明亮的亮點，被
19世紀後期天文學家命名為奧林帕斯山之雪（
Nix Olympica）。
115
億年
宇宙深處形成一個星系團
質量約為幾千億倍太陽質量
分布著眾多暗物質（藍色區域）
將其背後的星系扭曲成拱形
▼
◤Abell 1689影像
注釋：阿貝爾
1689是位於室女座的一個星系團，它是已知最大的星系團之一，並且有著重力透鏡的效應，扭曲了在它背後星系的影像。它與地球的距離大約是
22億光年。
133
億年
北斗七星
銀河系距銀心
2.7萬光年處
眾多恆星快速生成
留下一串彼此吸引的疏散星團
▼
5
億年後
這些恆星距地球不到
100光年
在天空勾勒出引人注目的星座
「北斗七星」
▼
135
億年
雙黑洞
宇宙中兩大星系碰撞融合
生成的引力控制了兩個黑洞
兩個黑洞開始跳起「雙人舞」
相互圍繞呈螺旋狀運動
同時產生大量引力波
▼
◤
阿貝爾
400星系團合成圖像
注釋：阿貝爾（
Abell）
400星系團的合成圖像。粉色部分為射電輻射，是兩個黑洞相互糾纏生成的輻射；藍色部分為高溫氣團的
X射線。
136
億年
小行星撞擊
小行星帶
（位於火星和木星之間）
兩顆較大個體相互碰撞
形成巴普提斯蒂娜族行星
▼
◤小行星帶
注釋：在
2007年
9月，美國科羅拉多州美國西南研究院的研究人員通過電腦模擬計算結果，小行星
298可能是一顆在
1億
6千萬年前因與較小天體碰撞而被摧毀的母小行星
(直徑
170km)的最大殘骸，此次事件也造成了巴普提斯蒂娜族
(Baptistina family)的行星誕生。這次事件所產生的碎片之一也被暗示說最終撞擊了地球，而導致了在
6千
5百萬年前滅掉恐龍的白堊紀
-第三紀滅絕事件。
137
億年
第谷環形山
碰撞形成的碎片之一
在
1.09億年前
撞擊月球
▼
形成第谷環形山
（直徑
85公里）
▼
◤第谷環形山
在
6500萬年前
另一碎片撞擊墨西哥灣
形成希克蘇魯伯隕石坑
（直徑
180公里）
造成地球恐龍的滅絕
▼
138
億年
數個超新星連續爆炸
在星際雲中生成超級氣泡
氣泡中粒子被加速
其中一些粒子抵達地球
▼
◤NGC602圖像
注釋：
NGC 602是水蛇座（小麥哲倫星雲）的一個彌散星雲，那裡存在能加速粒子的激波。
1000
萬年前
哈雷彗星
一個小型冰封天體
在海王星外圍軌道運轉
受內側巨行星的影響
被拉入一個傾斜的軌道
▼
◤
哈雷彗星運轉軌道模式圖
@NASA變成彗星接近地球
是為「
哈雷彗星
」▼
◤
哈雷彗星@NASA/
19860308注釋：哈雷彗星（
1P/Halley）是著名的短周期彗星，每隔
75-76年就能從地球上看見，英國天文學家愛德蒙·哈雷最先使用開普勒第三定律估算出他的周期，遂命名為「哈雷彗星」，其下一次回歸將在
2061年。
700
萬年前
黑洞吞噬恆星
雙星系統中
一顆較大的恆星坍縮成黑洞
黑洞開始捕獲伴星的物質
形成一個
X射線源
命名為「天鵝座
X-1」
▼
◤
黑洞吞噬恆星效果圖
16.8
萬年前
激波
大麥哲倫星系中一顆恆星
（
Sanduleak-69°
202）
內核坍縮形成緻密中子核心
中子核膨脹產生巨大激波
橫掃光環內的所有物質
1987
年
2月
24日抵達地球
▼
◤SN 1987A
注釋：
SN 1987A是
1987年
2月
24日在大麥哲倫雲內發現的一次超新星爆發，肉眼可見，位於蜘蛛星雲的外圍，距離地球大約
16.8萬光年。由於是在
1987年發現的第一顆超新星，因此被命名為「
1987A」。這是現代的天文學家在近距離觀測到一顆超新星的第一次機會。
8000
年前
超新星爆炸
是人類歷史記錄中
最明亮的超新星爆炸事件
地球上人們普遍觀測到
公元
1006年
5月
1日
抵達地球
▼
◤SN 1006
殘骸
注釋：根據《宋史》卷
56和卷
461記載，這顆恆星在
1006年
5月
1日出現在氐宿西側（豺狼座西側，即半人馬座東邊
1度）的地方。爆炸時的視大小超過弦月，亮到在晚上可以照射出物體的影子。在埃及、伊拉克、日本、瑞士都有這顆「客星」的觀測紀錄，甚至北美洲可能也有。
7500
年前
銀河系船底座
▼
最大質量恆星之一
內核產生巨大的壓力
釋放出強烈的光線
預計在
1萬年後
它將爆炸成為一顆極超新星
▼
◤
海山
二注釋：海山二（
Eta Carinae）是位於船底座的一個恆星系統（赤經
10 h 45.1 m、赤緯
?59°41m），距離太陽大約
7,500至
8,000光年，在北緯
27°以北的地區難以看見，而在南緯
30°是一顆拱極星。這個系統至少有兩顆恆星，其中一顆是位於恆星生命早期階段，質量大約是太陽
150倍的高光度藍變星（
LBV）。
4500
年前
蟹狀星雲
恆星進入演化末期
內核坍縮引發強烈爆炸
衝擊周邊整個星幔
產生一種絲狀結構
人們於
19世紀觀測到
命名為「蟹狀星雲」
▼
◤ SN1054蟹狀星雲
注釋：天關客星（
SN 1054），是
1054年金牛座內爆發的一顆超新星，古代中國和阿拉伯的天文學家在史書中對這顆星留下了詳細的記錄。因該星星突然出現在天關星（金牛座）附近，故名天關客星。
公元
1990
年
人類發射哈勃太空望遠鏡
距離地面約
600公里的服役
其
2.4米的主鏡觀測深空
▼
◤哈勃望遠鏡
公元
1995年
首次發現系外行星
▼
◤開普勒186f想像圖
公元
2015
年
兩個巨型黑洞
在遙遠的宇宙合併
（
13億光年之外）
產生強烈的引力波
被科學家首次探測到
證實了愛因斯坦提出
廣義相對論關於黑洞的預言
▼
◤ 黑洞合併想像圖
注釋：
GW150914是由激光干涉引力波天文台（
LIGO）於
2015年
9月
14日探測到的引力波現象，是人類首次直接探測到的引力波。相關探測結果由
LIGO、處女座干涉儀（
VIRGO）研究團隊於
2016年
2月
11日共同宣布。這束產生於雙黑洞的引力波信號與廣義相對論中對雙黑洞旋近、併合以及併合後的黑洞會發生衰盪（
ringdown）的理論預測相符。
公元
2018年
1月
2日
旅行者
1號距離太陽
211
億公里
是距離地球最遠的人造物體
▼
◤
旅行者
1號
注釋：旅行者
1號（
Voyager 1）是美國國家航空航天局（
NASA）研製的一艘無人外太陽系太空探測器，重
825.5kg，於
1977年
9月
5日發射，截止到
2018年仍然正常運作，而到
2036年，連訊號傳輸的電力都將消耗殆盡。一旦電池耗盡，「旅行者
1號」將繼續向銀河系中心前進，再也不會向地球發回數據。
宇宙
著實讓人類覺得渺小
▼
◤太陽系在銀河系的位置
@NASA
而人類
總是心有多大
天地亦有多廣
▼
@NASA
我們
要做的是
念天地之悠悠
獨無畏而前行
主要參考文獻：
1.Wikipedia. Chronology Of The Universe.
2.
雅克
.保羅
.宇宙之美
.宇宙
坐觀君深感興趣並嚮往之
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比如：
震撼視頻┃如此渺小，又如此神奇。
把宇宙138億年壓縮到1年
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