任何物理问题的答案最终都要回归宇宙本身可是，如果答案不复存在，我们该怎么办
在人类能想到的所有关于宇宙的问题中，也许最宏大的问题是:宇宙最初是从哪里来的。
这不是一个简单的问题，因为要了解一个东西从哪里来，首先要知道它到底是什么同样，为了从一组特定的初始条件计算出一个物理系统的结果，我们必须充分理解物理定律
只有从这些初始条件出发，我们才能确定事物演化的可能方式，了解它们是如何变成今天的样子的，并找出哪些预测与我们生活的宇宙是一致的。
北美奇形怪状的岩石上的银河
可是，这种思维方式的不可思议之处在于，无论我们在过去还是未来的任何时候提出这个问题，用科学的方法解决它，我们总是会得到同样的宇宙故事。
今天，人类对宇宙起源的追溯已经到了不可思议的程度，甚至确定了行星，恒星，元素，原子等事物的起源我们发现了很多关于大爆炸的证据，甚至是大爆炸之前的信息
尽管有这些认识，但仍有许多与宇宙相关的宏大未知之谜等待我们去解开这就是我们今天的处境
今天，当我们看地球之外的宇宙时，一幅辉煌而又相当全面的画面就会浮现出来我们居住的星球和宇宙中的其他星球一样，都是由原子构成的
由密度最大，最重的原子组成的固体中心被气态大气覆盖着较轻的一层漂浮在较重的一层之上，形成类似洋葱的结构，迄今为止人类已经充分研究过的每一颗行星，矮行星和卫星都是如此
行星既可以在星系中自由漂浮，也可以围绕恒星运行恒星的核心一直在进行核聚变反应，将较轻的元素融合成较重的元素当一颗恒星的燃料耗尽时，它的核心就会坍缩并升温
如果温度足够高，密度足够大，反应链中的下一组元素会继续融合，否则，恒星就会变成恒星碎片在某些情况下，这些残骸是温和的，但在另一些情况下，它们会产生激烈的反应
宇宙是整个宇宙中最大的结构，大部分由暗物质组成。
在更大的尺度上，恒星组合成一个更大的集合，即星系，星系聚集成星系团，即星系团和星系团，甚至更大的超星系团。
它们一起形成了所谓的宇宙星系沿大尺度纤维状结构排列，在纤维的连接节点聚集成超星系团，同时，这个结构被巨大而空旷的空间mdash所包围，mdash叫Rdquomdashmdash分开。
这就是今天宇宙的样子如果我们想知道宇宙是如何变成这样的，我们必须将物理定律应用到宇宙中，遵循我们所知道的物理系统的演化规律
我们知道引力是如何工作的，我们有支配引力的广义相对论，所以只要有质量或能量，就有引力现象，
我们知道电磁力是如何工作的，当物体带电时，无论是运动的还是静止的，或者是以电磁波的形式存在，都会涉及电磁力的作用。
我们知道核力是如何工作的，包括夸克和胶子如何结合形成质子和中子，质子和中子如何结合形成原子核，不稳定原子核如何发生放射性衰变，
我们知道如何在一开始使用的任何物理系统上进行时间演化操作。
简单来说，如果你给物理学家提供一组描述你的系统的初始条件，他们可以写出控制系统演化的方程，告诉你mdashmdash达到自然界固有的不确定性和不确定性的极限，mdash未来任何时候系统的结果会是什么。
那么，这些都是从哪里来的呢。
先说地球地球充满了复杂性和多样性，甚至是智慧生命，还有大气和海洋，还有地壳，地幔，外核，内核等分层的内部结构
简单来说，地球是由原子组成的，但在更复杂的层面上，地球是由组成元素周期表的一整套原子组成的，主要是铁，氧，硅，镁，硫，镍，钙，铝。
这很有趣，因为这些元素大多是重元素，而不是最轻的氢和氦可是，当我们观察宇宙时，我们会发现氢和氦无处不在
事实上，这两种元素极其丰富，构成了宇宙中99%以上的原子，如果按数量计算，宇宙中只有不到1%的原子是比氢和氦更重的元素。
因此，为了制造一个像地球一样的行星mdashmdash由岩石，金属，冰和复杂分子组成mdashmdash需要有一些方法来制造这些更重的元素，然后将它们聚集到足够的数量来形成行星。
幸运的是，当我们观察宇宙时，我们可以看到所有这一切发生所必需的各种过程。
恒星内部会发生核聚变，较轻的元素会形成较重的元素。在恒星生命的末期，它们的命运会因质量的不同而不同:
变成红巨星，新的核反应过程出现，这种过程在它们的大部分生命中都不会发生，
产生强风，吹走恒星的大部分质量，
如果死在行星状星云，剩下的核心会收缩成白矮星，
可能以超新星的形式死亡，其核心坍塌，内爆的残余物要么成为中子星，要么成为黑洞，
这些残余物，无论是白矮星还是中子星，随后都会发生碰撞，引发失控的核聚变反应，从而产生更丰富的重元素。
这是由高角度分辨率圆盘结构项目测量的20个原行星圆盘它们都围绕着年轻的恒星
这解释了为什么在一些星团中，我们只能找到少数先前形成的恒星mdashmdash这与观察到的结果一致例如，银河系银晕外的星团中的重元素丰度相对较低
同样，在一些星群中，恒星形成更多代例如，在星系中心附近的星系平面中，重元素的丰度更高
此外，天文学家最近还直接拍摄到了新恒星周围形成的圆盘:原行星圆盘在圆盘内部，他们发现了大大小小的缝隙和肿块，以及年轻行星和新生行星存在的证据
经过几代恒星的诞生，存在和死亡，新一代恒星富含从以前的死亡恒星中回收的物质，从这些物质中产生了行星，包括具有生命成分的岩石行星。
纵观宇宙历史，有大量的星系可以与今天的银河系相媲美他们的质量一直在提高，他们的结构一直在演变
事实上，当我们进一步回顾宇宙的漫长历史时，我们会看到不仅大量的重元素在演化，星系本身也在演化。
在邻近的宇宙中，我们发现了巨大的螺旋星系和椭圆星系，它们密集地聚集在一起，恒星形成率低，质量大，气体含量相对较低一般来说，这些星系中红色恒星的比例要大于蓝色恒星
星系越远，其演化程度越低它们的质量更小，聚集程度更低恒星的形成在大约110亿年前达到顶峰，此后一直在下降它们富含气体，重元素丰度较低与现在的星系相比，蓝星的相对丰度要高于红星
此外，一个星系离得越远，它发出的光就会有系统地向更长的波长移动，这就是所谓的宇宙红移。
第二点，在广义相对论的框架下，会引导我们得出宇宙在膨胀的结论膨胀导致所有光线在穿越星系际空间时都表现出宇宙红移，因此物体越远，红移越大，看起来离我们越远和mdashmdash也许最重要的一点mdashmdash我们将在更长的时间之前看到它们的状态，因为光只能以有限的速度传播在狭义相对论中，光速是宇宙中所有物质运动和信息传播的速度上限
宇宙中最轻的元素形成于大爆炸的早期最初的质子和中子融合在一起，形成氢，氦，锂和铍的同位素
可是，一个明确的事实是，星系会伴随着时间的推移而成长和演化这给了我们一些深远的启示:如果我们能足够早地回头，我们可能会发现最早的恒星和星系群，在那个节点之前，宇宙中没有恒星或星系
一直在扩张，
持续冷却，
伴随着时间的推移，引力效应变得越来越小，笨拙的。
那么，我们可以得出结论，早期宇宙比现在更小，更密，更热，更均匀利用这个逻辑，我们可以用适当的物理原理来推断宇宙的初始情况
在暴胀过程中，时空本身在量子尺度上的波动被拉伸到整个宇宙，产生了密度和引力波的缺陷。
天文学家正是这样做的，并提出了一系列不同寻常的预测:
根据膨胀宇宙的引力效应增长定律，宇宙只会发展出星系，星系团，宇宙网等结构。
有一个时期是恒星和星系最初形成的时期。在此之前，宇宙中只有原始气体，
在这个时期之前，宇宙的辐射会很强烈，温度会很高，不可能形成中性原子，所以第一次形成稳定的中性原子时应该会有一些征兆，
在更早的时候，宇宙会太热而无法形成稳定的原子核，所以当宇宙冷却到这个阈值以下时，应该会出现一组特定丰度的元素，这些元素是早期宇宙的聚变反应形成的。
所有这些预测都得到了观测结果的证实，但其他发现更令人印象深刻。
比如宇宙微波背景辐射，仅比绝对零度高2.725K，与科学家预期的大爆炸余辉一致。
天文学家还探测到了第一批原始气体云的证据，发现它们完全由氢，氦和少量锂组成。
甚至从宇宙大尺度结构中中微子和反中微子的温度亏损标志，以及宇宙的微波背景中，我们间接探测到了中微子和反中微子的预期背景残留。
根据观测到的宇宙事实，宇宙在其大尺度结构中一定是种子出生的基础上，这些种子它最初是由一系列高密度区和低密度区组成的。
那么，是什么造成了最初的高密度区和低密度区呢这就涉及到宇宙膨胀理论的高明之处这个理论不仅提供了产生这些宇宙结构的方法种子量子涨落机制还可以解释观测到的宇宙特征，并对这些量子涨落应该是什么样子做出新的预测
根据宇宙膨胀理论，在大爆炸期间，炽热，致密，基本均匀且迅速膨胀的宇宙中充满了物质和辐射在那之前，宇宙完全是空的
可是此时的宇宙并不是没有能量，而是在空间结构中蕴含着巨大的能量。
伴随着宇宙的膨胀，更多的空间被创造出来，保持能量密度不变于是，宇宙被赋予了处处相同的属性，被拉伸到了曲率极其平坦的程度mdashmdash宇宙中物质的密度非常接近扁平宇宙所需的临界密度另一方面，通常在微小尺度上遍布整个空间的量子涨落，被暴胀拉伸到巨大的宇宙尺度
暴胀理论从一个现有的状态出发，预言伴随着暴胀的继续，会出现一系列的宇宙，每个宇宙都与其他宇宙完全分离，并被一个更广阔的空间所分隔。
根据暴胀理论的预测，这些量子涨落造就了当今宇宙大尺度结构的种子，它应该具有以下特征:
在所有音阶上都有几乎相同的振幅，
产生于比宇宙视界更大的尺度上，
100%绝热，曲率等于0。
暴胀理论还预言，大爆炸残余辉光的性质可以指示大爆炸的最高温度，而这个温度远低于可能的最高温度mdashmdash普朗克温度。
根据标准的宇宙学模型，普朗克温度是温度的基本上限，在这个温度上，现代物理理论失效，但没有被广泛接受的量子引力理论来解释它换句话说，这是量子理论和引力结合的一个基本极限当温度达到普朗克温度时，量子引力效应就会介入
不幸的是，这是我们对宇宙的认识可以追溯到今天的最长时期由于暴胀的本质，它必然会抹去宇宙中任何在它发生之前就存在的信息
事实上，我们只能希望看到通货膨胀期的最后阶段mdashmdash大爆炸后大约10—32秒mdashmdash发生了什么，以前发生的任何事情在今天的宇宙中都是检测不到的。
虽然我们可以自信地推测哈勃体积从何而来，并解释宇宙中许多现象的起源，但类似的问题，包括空间，时间，能量或物理定律的最初起源，仍有待解答。
可以肯定的是，我们现在所知道的一切都是有限的有限数量的粒子，编码有限数量的信息，已经在可见宇宙中存在了有限的时间
但是为什么宇宙中充满了物质和反物质为什么会有暗物质和暗能量还有为什么会有固定值的物理常数
我们不能保证今天的宇宙会给我们足够的信息来找到所有这些问题的答案当然，路漫漫其修远兮，只要我们不放弃寻找，人类就会逐渐接近宇宙的真相
