Мир состоит из внутриатомных частиц
Согласно современным физикам, мир состоит из нескольких типов объектов, известных под общим названием субатомных частиц. (Эти частицы можно также рассматривать, как проявления чего-то ещё более фундаментального, известного под названием квантовых полей.) Существует, возможно, целых 1089 одинаковых копий некоторых из этих частиц в существующей вселенной. Формы материи, знакомые нам, и живой и неживой, на земле и в небе, все составлены из различных комбинаций только трёх типов субатомных частиц – протонов, нейтронов и электронов. Десятки других типов частиц могут быть получены на мгновение в лаборатории; тем не менее, как полагают, они существовали в больших количествах в ранней Вселенной.
Все субатомные частицы определяются несколькими качествами, которыми они могут обладать, такими как масса, спин и электрический заряд. Две частицы принадлежат к одному и тому же типу, если все эти качества совпадают (согласуются, соответствуют). В противном случае полагают, что это различные частицы. Частицы одного и того же типа, насколько мы знаем, действительно идентичны по этим свойствам массы, спина и заряда, а не просто очень похожи. Если бы все фотоны, частицы, из которых состоит свет, не были бы одинаковыми, то лазеры не работали бы.
Субатомные частицы с лёгкостью (без труда) превращаются друг в друга при столкновении. Кинетическая энергия движения частиц света может быть преобразована в энергию, связанную с массой (энергия покоя) тяжёлых частиц. Во многих случаях даже изолированные частицы могут преобразовываться самопроизвольно в другие, если последние имеют мéньшую массу. Во всех таких преобразованиях только несколько свойств, таких как полный электрический заряд, остаются неизменными. Субатомные частицы не действуют как постоянные строительные блоки, представлявшиеся некоторым греческим философам. За последние несколько лет физики поняли, что даже те субатомные частицы, которые существуют, совершенно изменились за всё время жизни Вселенной. Кажется, что развитие имеет место на всех уровнях материи, а не только на более сложных уровнях живых организмов. Движущая сила позади этого развития – это расширение Вселенной, которое, изменяя окружающую среду, в которой обнаруживаются частицы, изменяет сами эти частицы. Всего 20 лет назад идея о том, что свойства субатомных частиц могли бы зависеть от их окружения, рассматривалась бы как ересь. Тем не менее, сейчас существует значительная теоретическая поддержка этого заключения.
В условиях, при которых физики обычно наблюдают субатомные частицы, их определяющие свойства, как полагают, не изменяются, придавая этим свойствам иллюзию устойчивости. Как бы то ни было, при огромных температурах и плотностях, которые преобладали на ранних стадиях вселенной, свойства вроде массы у некоторых частиц сильно отличались бы от тех, что сейчас. Эта ситуация связана по своему характеру (природе) с изменчивостью жидкости, такой как вода. При довольно широком диапазоне температур вода остается жидкостью, и ее свойства не изменяются заметно, какой бы ни была температур в пределах этого диапазона. Но если вода подвергнута намного более низким температурам, или нагрета выше ста ° Цельсия, то её свойства резко меняются. Жидкость становится твёрдым телом (лёд) или газом (водный пар). Этот тип изменения, в котором свойства вещества радикально изменяются в результате малого изменения условий его окружающей среды, физики называют "фазовым превращением".
Считается, что предполагаемое изменение в свойствах субатомных частиц при очень высоких температурах также является фазовым превращением, изменением, которое затрагивает (касается) свойства пространства, так же как и частиц в нём. Другими словами, частицы реагируют не непосредственно на изменение температуры, но на некоторое изменение в пространстве, среде, в которой они оказываются.
Легко вскипятить или заморозить воду, но очень трудно воспроизвести в лаборатории экстремальные условия, представленные при рождении Вселенной. Несмотря на это, физики стали уверенными в теории о том, что атомные частицы и само пространство прошли через важные фазовые превращения в течение и после Большого взрыва. Полагают, что стремительное охлаждение, последовавшее за первоначальным взрывом, породило (произвело) несколько фазовых превращений. После невероятно короткого промежутка времени (возможно, микросекунды), субатомный материал молодой Вселенной стал устойчивым, объединяясь в частицы, которые составляют вещество сегодня.