本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
從古到今,人類一直有這樣一個夢想,什麼時候可以「無中生有」?在古代人類對世界的了解不夠充分,沒有相關的知識幫助他們理解周圍發生的一切,為了解釋未知,古人只能虛構出「神明」「神仙」等等來解釋一些無法理解的自然現象。
隨著科學的發展,人類對宇宙有了更加深入的了解後,卻發現自己仍然難以探索一些問題的真相,例如宇宙的誕生,在138億年前,真的發生了一場巨大的爆炸嗎?在這場爆炸之前,宇宙是否存在?畢竟宇宙的誕生距離現在已經過了太長時間,我們只能通過宇宙大爆炸後產生的一束光留下的微波去判斷和研究,那麼宇宙中的物質,真的是在大爆炸中「無中生有」嗎?
在我們的生活中,一切都離不開物質和能量,現代物理學告訴我們,我們生活的宇宙其實是由微觀的原子和量子組成,那麼這些微觀粒子是如何出現的?真的是在宇宙大爆炸的時候創造出了一切嗎?
現代人類科學雖然十分發達,但是想要憑空製造出物質仍然是完全不可能,甚至無法理解的。目前宇宙大爆炸是最被認可,也是相關證據最多的一個理論,在138億年前,一個密度質量溫度都幾乎無限大的奇點,在達到了某種極限後,發生了一場巨大的爆炸,創造出了我們的宇宙。
至於為什麼會出現這個奇點,至今也沒有絕對合理的解釋,在宇宙誕生之前,是一片虛無,不存在空間的概念,我們的時間軸也是從宇宙大爆炸的瞬間開始計算的,當然,從奇點的存在可以判斷,在宇宙大爆炸之前的時間並不是靜止的,只是人類很難理解當時空間的狀態。
有一種觀點認為,我們生活的三維宇宙是無數二維宇宙組合而成,無數的二維疊加形成了三維,就像是大量的線段堆積融合,形成了面的概念,科學家為了探索宇宙大爆炸後的瞬間發生了什麼,提出了宇宙的最短時間間隔「普朗克時間」,同時普朗克長度的誕生促使了量子力學的出現。
在宇宙大爆炸的瞬間,溫度是十分高的,遠遠超過我們的想像,科學家還沒有發現溫度的上限,不論多高的溫度,都不會對宇宙空間本身產生影響,而物質質量產生的引力,會對時空產生很大的影響,產生奇點因為質量無限大,也有無法想像的引力,引力的本質是物體擠壓時空產生的「時空彎曲」。
當奇點對時空的影響達到一定程度,爆炸是不可避免的,在宇宙大爆炸剛剛發生時,物質並沒有產生,隨著宇宙的暴漲,溫度開始逐漸降低,一些微觀粒子出現,直到宇宙大爆炸的30萬年後,宇宙慢慢冷卻,物質的主要組成部分中性原子也從等離子體中出現,這個時候宇宙才真正出現了物質的概念,也正是在這個時候,宇宙的第一束光有了出現的條件,留下了宇宙微波背景輻射。
因此,我們熟知的物質並不是憑空產生的,只是宇宙大爆炸提供了基本的條件,在漫長的時間中逐漸變化,才形成了今天的宇宙,就算到了現在,宇宙的變化仍然沒有停止,恆星死亡後產生黑洞,噴灑出大量的物質和宇宙塵埃,產生新的恆星,科學家認為我們的太陽就是一個二代恆星。
更加可怕的是,我們熟知的一切可見物質和能量,並不是宇宙的全部,如今有大量的證據證明,在宇宙中存在著不反射光的暗物質和暗能量,這些人類無法觀察的神秘物質才是宇宙的主要組成部分。
暗能量是推動宇宙膨脹的幕後黑手,如今的宇宙膨脹的速度可以超越光速,就是因為暗能量的推動,一些科學家認為,在未來人類想要超越光速探索整個宇宙或者是其他維度,必須可以利用暗能量作為能源。
人類眼中的宇宙對於宇宙本身來說,不足整體的百分之十,或許對於宇宙來說,人類肉眼可見的物質,只是大爆炸中產生的雜質,就像是對於整個太陽系來說,雖然存在八大行星和大量的矮行星,以及龐大的小行星帶,但是太陽本身佔據了太陽系總體質量的99%以上,我們眼中很重要的一切,對於更大的尺度來說,都是渺小的。
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