宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

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资讯发布 发表于 2020-11-22 20:57:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

人们常说,你不大概白手套白狼,你不大概无中生有,这些话实用于生活中的大多数情况,也是我们所知的真理。但是并不实用于我们的物理宇宙。

我这里说的不但仅是宇宙中的一小部门,而是整个我们所能认知到的宇宙。现在看一下你周围的一切,不管是你办公桌上的摆设物品,大概是地球上的生命古迹,还是数十亿光年之外的宇宙中所能看到的一切,我们每个人都很好奇,这一切泉源于那里?宇宙真的是无中生有吗?要解答这个问题,我们起主要了解“无”的科学界说!

在科学中什么是“无”

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

几个世纪以来我们试图用科学的方法来答复这个问题。为了了解这一切的泉源,我们起主要给“无”下一个科学的界说。现在我们知道,在宇宙中布满了物质、辐射和能量,如果我们把以上这三种东西都排除在外,创造一个完美的、严寒的、孤立的真空,你认为真空中还剩下什么?是真正的“无”吗?在我们的意识里,这是肯定的!
宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

根据广义相对论,我们知道质量或能量的存在,就会扭曲宇宙的时空布局,也就是说,如果我们想真正达到物质虚无的状态,我们的宇宙就什么都没有。

从理论上讲,理想的情况就是真实的虚无:没有辐射,没有能量,没有空间曲率。我们可以想象一个完全空无一物的空间,我们周围的时空没有曲率,而是完全平坦的。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

这种“无”在我们宏观世界中是真正意义上的无,而我们目前的科学理论认为整个宇宙就是从这种虚无中诞生的。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

如果我们将宇宙中的所有物质、能量和曲率移除,就只剩下一个空的时空。在大标准上(这里的“大”意味着比质子等亚原子粒子大)时空确实看起来像我们上文中提到的平面网格。但是如果我们开始观察更小的标准,这幅空的时空图景就不成立了。

在最小的物理标准上(普朗克标准)时空根本不是平的。空无一物的空间本身会振动和弯曲,在任何给定的时间内,看似空无一物的空间中其包罗的能量存在根本的不确定性。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

在非常小的标准上,量子真空通过在非常短的时间内自发地产生成对的粒子和反粒子来体现出量子层面的基本不确定性。这不但是理论上猜测,也是实验性的究竟。

我们可以人为地制造一个真空室,虽然这个真空室不是很完美,但足以探测到真空中自发产生的粒子-反粒子对的物理效应。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

在一个真空室内里放两个平行的不带电的金属板,如果没有真空量子涨落,板块之间的力由万有引力决定。但是如果我们把两块板靠的足够近,就会发现真空颠簸会导致板块相互吸引!这种吸引力在本质上纯粹是量子涨落引起的,1948年以来我们已经探测到了这种效应,而且是绝对可靠的实验证据,这就是虚无的物理本质。现在,我们把真空量子涨落和时空膨胀团结起来!

一个布满量子涨落的真空和空间膨胀的团结会发生什么

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?
我们都知道宇宙在早期经历了暴涨阶段,宇宙空间出现出指数膨胀,如果宇宙膨胀得足够快,真空量子涨落产生的捏造粒子对大概会陷入膨胀的时空中,也就是说产生的捏造粒子对还没来得及泯没,就会被空间的暴涨分隔开来,不会再次泯没,而是延伸到“空”时空中!

如果宇宙的早期存在于亚稳态或假真空状态,那么只要保持这种状态,量子涨落就在宇宙的各个标准上被拉伸。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

但宇宙暴涨这种状态不会永远连续下去;宇宙最终会处在一种更加稳固的状态。当这种情况发生时,也就是宇宙暴涨竣事的时间,宇宙会从亚稳态向更稳固的状态变化的过程中自发地产生物质和能量,这个过程被称为宇宙再加热。

曾经延伸到整个宇宙的量子涨落,就变成了物质/能量最初比平均密度略高或略低的地域。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

随着宇宙年事的增长,在万有引力的作用下,在数百万以致数十亿年的时间里,密度更大的地域不停增长,形成了今天充斥着我们的宇宙的恒星、星系和星团。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

当宇宙发展到今天的时间,我们就看了到现在所处宇宙的容貌。我们从无到有,这一切都来自于只包罗量子真空能量的空时空,是“虚无”的真空创造了今天的宇宙,创造了数十亿个星系、恒星,以及我们所知道的一切。

我们所知道的一切正是来自虚无的真空

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

最令人惊讶的是我们现在看到的宇宙仍旧在膨胀,而且空间中还包罗了少量的真空能量。

宇宙的一切物质最初是怎么产生的?

这说明宇宙暴涨停止时,有一部门真空能量被锁定在了真空中,真空仍旧有一个非零的基本能量。这种时空的基本布局,最终会随着恒星燃烧、殒命、星系分离、所有不稳固的粒子的衰变,会让宇宙在遥远的将来再次进入一个严寒、平坦、空虚、膨胀的虚无状态。

因此整个宇宙来自于一种虚无的状态,而我们的宇宙最终也会返回到另外一种稍微差别的虚无状态。一切都从这个虚空中来,我们本身就是虚无。


来源:https://www.toutiao.com/a6750162255674867971/
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