宇宙誕生后出現(xiàn)了第一批和第一顆恒星，它們的“閃亮登場”也許比科學家原先預計的時間更早，最近的天文觀測成果顯示，第一顆恒星出現(xiàn)在宇宙大爆炸或宇宙誕生之后的2.5億年。在宇宙的極早期階段，復雜的氧原子結(jié)構(gòu)還沒有形成，而第一代恒星出現(xiàn)在氧原子的結(jié)構(gòu)形成之前，宇宙中的氧元素是通過恒星內(nèi)部核聚變的機制產(chǎn)生的，當早期的恒星進入了死亡周期，氧原子以恒星爆發(fā)方式釋放到周圍的太空。天文學家使用了位于智利的ALMA射電望遠鏡，在一個早期星系中找到了電離態(tài)的氧原子，可以將星系MACS1149-JD1出現(xiàn)的時間追溯到宇宙大爆炸之后的5億年，這一觀測結(jié)果證實了第一代恒星比之前認定的時間更早。

倫敦大學學院的天文團隊找到了恒星更早出現(xiàn)的證據(jù)，為了尋找在宇宙大爆炸之后最早恒星出現(xiàn)的線索，天文團隊使用了哈勃太空望遠鏡收集的星系MACS1149-JD1的紅外線觀測數(shù)據(jù)，使用了斯皮策太空望遠鏡測量星系亮度的數(shù)據(jù)，經(jīng)過了模擬和計算，他們得出的結(jié)論是宇宙在誕生后的2.5億年出現(xiàn)了第一批恒星。長期以來，科學家對最早恒星出現(xiàn)的時間感到困惑，在什么時間產(chǎn)生了宇宙的“第一縷曙光”或宇宙的“第一次黎明”？當?shù)谝活w、第一代星系發(fā)出輝映太空的閃耀時，浩瀚宇宙不再籠罩在極度漆黑的“夜幕”之中，天文團隊在觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上確定了第一代恒星形成的時間。

在倫敦大學學院的天文團隊進行“大物理”觀測的同時，美國航天航空局的科學家展開了“小物理”實驗，他們在太空創(chuàng)造了一個最冷實驗室，實施了一項量子物理學的實驗?？茖W家將冷原子實驗室發(fā)送到國際空間站，避免了在地面實驗室觀測量子行為時遇到的困難，通過移動特別形態(tài)的量子云團或“波色·愛因斯坦凝聚體”，應用激光技術(shù)將溫度降低到了接近絕對零度，科學家放大了原子的量子力學效應。但波色·愛因斯坦凝聚態(tài)通常只能保持幾分之一秒的時間，而地球引力不可避免地干擾了量子態(tài)的形成。

美國航天航空局的科學家設(shè)想了奇特的解決方案，在太空尋找最冷的實驗地點。一個冷原子實驗室或一個實驗盒被安放到了國際空間站，實驗項目的初衷在于充分利用太空微重力和太空極低溫度的條件，理想狀態(tài)的冷原子凝聚態(tài)能夠保持更長的時間。通過激光和電磁場技術(shù)降低了原子的運動，這些被冷凍的原子幾乎處于靜止狀態(tài)，在波色·愛因斯坦凝聚態(tài)形成之后，物態(tài)的量子力學特性占據(jù)了主導地位，而經(jīng)典物理學的規(guī)律失去了作用，原子行為表現(xiàn)出了波動性，原子的粒子性退居其次。

在國際空間站的微重力艙體中，用于實驗的原子表現(xiàn)了量子的波動性，持續(xù)保持的時間大約為5到10秒，這是很短間隔的時間窗口，但已足夠引起科學家研究的興趣。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，他們對量子行為有了更深的感受和理解，這些研究成果有助于研制未來的量子計算機。在太空實驗室進行的實驗還能幫助科學家發(fā)現(xiàn)其它的科學線索，其中包括尋找“無孔不入”的宇宙暗能量，它們在太空中廣泛分布，在太空環(huán)境進行的量子實驗將會帶來意想不到的成果。

（編譯：2018-5-22）