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奇点以前是不断量子波动的真空海,宇宙相当于海中不断生成的小气泡。我们的宇宙只是无数小气泡中的一个。
《时间简史》中这段是说无中生有吧。
暴涨的思想还能解释为何宇宙存在这么多物质。在我们能观察到的宇宙里大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿(1后面跟80个0)个粒子。它们从何而来?答案是,在量子理论中,粒子可以从粒子/反粒子对的形式由能量中创生出来。但这只不过引起了能量从何而来的问题。答案是,宇宙的总能量刚好是零。宇宙的物质是由正能量构成的;然而,所有物质都由引力互相吸引。两块互相靠近的物质比两块分得很开的物质具有更少的能量,因为你必须消耗能量去克服把它们拉在一起的引力而将其分开。这样,在一定意义上,引力场具有负能量。在空间上大体一致的宇宙的情形中,人们可以证明,这个负的引力能刚好抵消了物质所代表的正能量,所以宇宙的总能量为零。
零的两倍仍为零。这样宇宙可以同时将其正的物质能和负的引力能加倍,而不破坏其能量的守恒。在宇宙的正常膨胀时,这并636f7079e799bee5baa6331没有发生。这时当宇宙变大时,物质能量密度下降。然而,这种情形确实发生于暴涨时期。因为宇宙膨胀时,过冷态的能量密度保持不变:当宇宙体积加倍时,正物质能和负引力能都加倍,总能量保持为零。在暴涨相,宇宙的尺度增大了一个非常大的倍数。这样,可用以制造粒子的总能量变得非常大。正如固斯所说的:“都说没有免费午餐这件事,但是宇宙是最彻底的免费午餐。”
本来宇宙是个能量体,大爆炸能量转换为物质,所以无中生有
哈勃空间望远镜曾经在1995年、1998年和2003年分别对着天空中不同位置、看起来空无一物的区域连续曝光十几天甚至数十天,最后得到了HDF、HDFS和HUDF三张照片,发现即使在远达133.5亿光年外的宇宙,仍然有难以计数的星系,这使得我们不由得思考一个问题,如此多的物质是从哪里来的,真的是无中生有?
哈勃常数和宇宙膨胀
布鲁诺直觉告诉他宇宙是无限的,但他还没找到理由与证据之前,就因宣传哥白尼的日心说被教廷烧死在罗马鲜花广场。牛顿发现了万有引力是制约宇宙天体之后,认为宇宙是无限的!因为无限的宇宙在任意点上受到其它方向上引力的牵制而相互抵消,得以停留在原地,尽管牛顿的理由是错误的,但结果却歪打正着。
1826年德国天文学家奥伯斯认为,如果宇宙有限且是永久存在的,那么无数多的星光到达地球会让夜空会亮如白昼。因此奥伯斯认为宇宙必定有一个时间开端。
奥伯斯佯谬
1922年苏联宇宙学家弗里德曼通过假设宇宙物质的均匀性,通过广义相对论推导宇宙模型是膨胀的,1928年勒梅特得到了同样的结果。
1929年哈勃通过十多年的观测发现遥远的星系正在快速离去,并且哈勃已经测算出7a64e59b9ee7ad94333了这些星系离去的速度大约为550千米/秒·百万秒差距(现代天文测定速度为67.15千米/秒·百万秒差距)。尽管哈勃以当时的技术测量有些误差,但并不影响宇宙正在膨胀这个结论的正确性。但哈勃拒绝就此事做过多的联想。
二战后勒梅特提出了宇宙大爆炸论,而乔治·伽莫夫(计算出伽莫夫因子的那个大神)根据这个大爆炸理论提出了太初合成理论,而拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼则从理论上预言了宇宙微波背景辐射的存在,并且测算出大约为5K
1964年美国科学家家彭齐亚斯和威尔逊无意中发现了宇宙微波背景辐射,经过测量为3.5K,1965年又修正为3K,我们熟知的3K背景辐射就是这么来的!
宇宙大爆炸和奇点
勒梅特提出的宇宙大爆炸观点正在被一个个观测所证实,无论是宇宙膨胀还是太初合成理论(宇宙物质以氢元素为主)以及宇宙微波背景辐射等,目标都指向宇宙在很久远的过去曾经发生过一次开辟天地的大爆炸!宇宙中的一切物质都在这个时期诞生!
奇点的来历
现代宇宙物理学的几乎所有研究都基于大爆炸理论,因为与它相关的证据实在是太充分了,但宇宙从哪里开始爆炸,最初的宇宙是一个什么样的状态当时没有触及到这一点!
1965年罗杰·彭罗斯提出了黑洞中心的时空奇点论,霍金受到启发,他将奇点论用到了整个宇宙方向。1968年霍金与乔治·艾利斯认为宇宙背景辐射的存在证实宇宙的确曾经发生过大爆炸,并且认为宇宙有一个初始的奇点,时间和空间以及物质都是从这初始的起点演化而来!
但有一个有趣的事实是在奇点处一切物理定律都失效,这对现在宇宙诞生论是一个不小的挑战,不过关于宇宙大爆炸的最初始说法,已经有多个不会产生奇点的说法,比如弦理论中的膜彼此碰撞等,有兴趣的朋友可以了解下!
质能等价方程
前文我们只交代了宇宙的起源,但物质的来源仍然没有说清楚,毕竟从一个奇点诞生物质这种神奇的事情无法用一句话说清楚,但很幸运,爱因斯坦在发表狭义相对论时有一篇补充论文《物体的惯性和它蕴含的能量有关吗?》中给出了质能等价的方程,爱因斯坦认为质量就是能量,能量就是质量,这只是事物的一体两面,不同状态下表现方式而已!
2011年6月,美国布鲁克海汶国家实验室中的相对论重离子对撞机(RHIC)将两束金原子核加速到接近光速碰撞,在对撞机的STAR探测器上探测到了“夸克胶子等离子体”,也就是物质和能量的之间的相变温度!这个温度大约是2万亿摄氏度!
简单的理解这就是物质-能量之间临界点,再往上就是能量的世界了,所以质量与能量只是在不同状态下表现而已,当宇宙从“奇点”暴胀成宇宙时,致密的能量随着膨胀,温度下降,从能量状态转变为质量,夸克胶子结合成为质子和中子,继续冷却,质子以及质子与中子聚变构成了氢、氦与锂等原子核,但它们要到宇宙膨胀到38万年后才会捕获电子形成原子!
宇宙的物质不是物种生有,它只是从能量变成了质量,只要条件合适它可以重新变为能量,而两者是等价的,也就是说即使跨度为整个宇宙,依然是质能守恒的!
到20世纪,出现了两种“宇宙模型”比较有影响。一是稳态理论,一是大爆炸理论。其中最有影响的一种学说是大爆炸理论。与其它宇宙模型相比,它能说明较多的观测事实。
它的主要观点是认为我们的宇宙曾有一段从热到冷的演化历程。在这个时期里,宇宙体系并不是静止的,而是在不断7a686964616fe58685e5aeb9336地膨胀,使物质密度从密到稀地演化。这一从热到冷、从密到稀的过程如同一次规模巨大的爆发。
根据大爆炸宇宙学的观点,大爆炸的整个过程是:在宇宙的早期,温度极高,在100亿度以上。物质密度也相当大,整个宇宙体系达到平衡。宇宙间只有中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质。
但是因为整个体系在不断膨胀,结果温度很快下降。当温度降到10亿度左右时,中子开始失去自由存在的条件,它要么发生衰变,要么与质子结合成重氢、氦等元素;化学元素就是从这一时期开始形成的。
温度进一步下降到100万度后,早期形成化学元素的过程结束(见元素合成理论)。宇宙间的物质主要是质子、电子、光子和一些比较轻的原子核。
当温度降到几千度时,辐射减退,宇宙间主要是气态物质,气体逐渐凝聚成气云,再进一步形成各种各样的恒星体系,成为我们今天看到的宇宙。
扩展资料:
宇宙是万物的总称,是时间和空间的统一。宇宙是物质世界,不依赖于人的意志而客观存在,并处于不断运动和发展中,在时间上没有开始没有结束,在空间上没有边界没有尽头。
宇宙是多样又统一的;多样在物质表现状态的多样性;统一在于其物质性。宇宙是由空间、时间、物质和能量,所构成的统一体。
宇宙另一种解释:它只是人类视觉和触觉下的产物,更根本的是种思维世界,它不是物质世界,只依赖人的意志而客观存在,它没有时间和空间,没有任何真理能证明它的存在。
参考资料:百度百科-宇宙起源
人民网-揭开宇宙诞生的谜题