科学家基于大爆炸宇宙学原理,运用共动座标宇宙论的时间参数模型,推导出了宇宙是如何应运而生并随着时间演化发展的,进而推断出宇宙的过去和未来。
天文学家认为,宇宙演化进程主要包括前期宇宙、早期宇宙、结构形成三个阶段,以及暴胀时代、原始汤时代、等离子态时代、黑暗时代、恒星时代、 暗能量时代六个时代,乃至相应的若干时期。
大爆炸宇宙模型理论认为,宇宙是 138 亿年前起源于一个奇点,这个奇点在机缘巧合下突然爆炸了,这个爆炸我们可以理解为急速膨胀开来,由此形成了我们今天的宇宙。
从这次奇点大爆炸开始,宇宙经历了暴涨和快速膨胀阶段,如今依然在以超过光速若干倍的速度膨胀,已经成为今天无边无际的浩渺宇宙时空,其中包含着一个半径约 465 亿光年的可观测宇宙。
张双南教授认为,所谓超光速膨胀,并不是所有的地点都在超光速膨胀, 而是指整个宇宙叠加的膨胀超光速。在距离地球约 465 亿光年可观测宇宙的最 远边际处,星系离开我们的速度是超光速的。
科学家将宇宙的形成演化过程概括为辐射期、物质期和暗能量期三个重要时期。宇宙初期由于经历奇点大爆炸,空间充斥着大量的微波背景辐射,辐射密度要高于物质密度,此时宇宙处于辐射主导阶段,也叫宇宙演化的“辐射期”。该时期宇宙中的原初扰动和引力波于是开始形成。
然后随着空间不断膨胀,由于微波背景辐射密度快速下降,当超过某一临 界点后,此时微波背景辐射密度开始低于物质密度,此时宇宙开始进入其演化的“物质期”。
在过了极其漫长的演化之后,原子开始逐渐形成,该时期被科学家称为 “退耦期”。此时,宇宙温度随空间膨胀下降到 3000K。由于暗能量的密度自始至终几乎是不变的,所以随着空间进一步膨胀,物质密度会逐渐低于暗能量的密度。此时宇宙演化进入了由暗能量主导的“暗能量期”。