宇宙中出现的第一种颜色是什么？

从诞生到现在，再到遥远的未来，宇宙在不同的时间是什么颜色？物理学告诉我们，宇宙诞生初期不存在我们今天所看到的可见光，而在可见光存在的时期，宇宙整体上先呈现温暖明亮的光芒，就像火焰或白炽灯；接下来，随着恒星的诞生，宇宙中有了更加缤纷的色彩；而随着时间的推移，最终所有的光都会变暗直至消失，一切重新没入黑暗。

这幅图片展示了宇宙从大爆炸（左）至今（右）的演化过程。图片来源：NASA

作者 Brian Koberlein,  Universe Today

翻译 郑逸娴

审校 李光昭 戚译引

宇宙沐浴在光的海洋中，从闪烁着蓝白光的年轻恒星到散发深红色光芒的氢气云，都在发出光芒。而在人眼可以看到的色彩外，还有 X 射线、伽马射线、强有力的无线电脉冲，以及微弱却恒久存在的宇宙微波背景。宇宙中充满了各种色彩，有可见的也有肉眼无法捕捉的，有古老的也有新生的。但在所有这些色彩之中，有一种，出现在其他所有颜色之前，也就是宇宙第一色彩。

宇宙始于 138 亿年前的大爆炸。宇宙伊始，密度和温度达到巅峰。大爆炸通常被想象成在黑暗中爆出的一束灿烂的光，但实际上并不准确。大爆炸并不是炸出一片新空间，它本身就是一个充满能量、不断扩张的空间。

最初，宇宙的温度太高以至于光无法存在。只有宇宙冷却后的刹那，光子才得以出现。大约 10 秒后，宇宙进入了光子时代。质子和中子已经冷却成氢和氦的原子核，原子核、电子以及光子构成的等离子体充满了空间。那个时候，宇宙的温度大约是 10 亿开尔文。

但即使有了光，依旧没有颜色的呈现。色彩是我们能看到的，或者至少是某种眼睛可以看见的存在。在光子时代，温度太高，光还不能够穿透高密度的等离子体。直到宇宙中的原子核与电子冷却到一定程度，能够结合为原子时，色彩才开始出现。这一过程用了 38 万年。

“普朗克”空间望远镜以及宇宙微波背景艺术构想图。图片来源：ESA and the Planck Collaboration – D. Ducros

直到那时，可以观测到的宇宙是直径为 8400 万光年，由氢和氦组成的透明宇宙云。所有在大爆炸中产生的光子终于可以在时空中自由穿梭，涌现出来。

这就是我们现在所看到的宇宙微波背景——当宇宙首次被观测到时发出的光。数十亿年来，这束光已经冷却到不足 3K。当它第一次出现时，宇宙要温暖很多，大约在 3000K。早期的宇宙充满了明亮温暖的光芒。 

我们明确了第一抹色彩的颜色。早期，宇宙整体的温度几乎是均匀的，它的光的波长分布特性被称为黑体。很多物体的颜色是由组成它们的材料类型决定的，但是黑体的颜色仅仅取决于温度。一个温度大约 3000K 的黑体会呈现出明亮的橙白光，类似于旧的 60 瓦灯泡的暖光。

黑体的颜色取决于它的温度。

黑体的颜色取决于它的温度。图片来源：Dariusz Kowalczyk，维基百科