頗具矛盾意味的是,大爆炸時產(chǎn)生的原始光線的解放,同時也宣告了宇宙黑暗時代的到來——一個新的光線不再產(chǎn)生的時代。由于在黑暗時代中沒有新光源(那時恒星還沒形成),因此我們在數(shù)百萬年間失去了宇宙的圖像和信息。在黑暗中,引力繼續(xù)施加著它不可阻擋的影響。隨著每個小塊兒的引力將越來越多的物質(zhì)匯聚在它身邊,物質(zhì)分布中的這些不均勻區(qū)域也變得越來越大。
黑暗時代隨著第一批恒星的出現(xiàn)而結(jié)束。我們并不知道第一顆恒星誕生的準(zhǔn)確時刻,僅粗略知道大約是在大爆炸之后的幾百萬年間。氫氣云在它們自身的重壓下坍塌,導(dǎo)致氣體中心的溫度和壓力增加,進(jìn)而引發(fā)了點(diǎn)亮恒星和宇宙的熱核反應(yīng)。大型恒星的產(chǎn)生過程非常迅速和猛烈,而它們的終結(jié)過程更是如此。在短暫地存活了一會兒之后,它們就會發(fā)生爆炸,并釋放出大量的能量和粒子。伴隨著這一過程產(chǎn)生的還有重元素,其中包括我們賴以生存的鐵元素。
在接下來的130億年間,由恒星組成的小型星系開始形成,并在合并和吞噬的過程中慢慢變大,隨后和其他數(shù)以百計(jì)甚至數(shù)以千計(jì)的星系組合在一起形成星系團(tuán)。當(dāng)這些星系中的新生恒星不斷燃燒時,在它們形成過程中所遺留下的盤狀殘骸(debris disk)則有可能合并成為行星,包括大型氣體行星、小型冰行星和富含礦物質(zhì)的巖石行星。作為我們所屬的恒星,太陽大約于50億年前首次放出光芒,地球和太陽系中的其他成員,則由環(huán)繞太陽的盤狀氣體和塵埃形成。
時至今日,我們的宇宙已經(jīng)經(jīng)過了約137億年的演化,它包含超過1 000億個星系,每個星系中又包含數(shù)百億顆恒星。宇宙間的溫度幾乎降低為零。作為一個宇宙溫度計(jì),微波背景輻射最初能達(dá)到3 000攝氏度以上,而現(xiàn)在僅有絕對零度之上2.73度(低于-270℃),并且還將變得更冷。這部宇宙發(fā)展演化的歷史,已經(jīng)得到了來自三方面的關(guān)鍵證據(jù)的支持。在這里,我們簡要列出觀測的結(jié)果,而對這些證據(jù)的深入分析將留到后面的章節(jié)。