宇宙從何而來?為什麼自然法則會產生一個對生命如此好客的宇宙?

2020-12-06 科技領航人

沒有人知道第一個空間、時間和物質是如何產生。科學家們正在努力解決更深層次的問題。如果沒有開始,那麼自然法則從何而來?宇宙為何"知道"演化?為什麼自然法則會產生一個對生命如此好客的宇宙?這些問題十分困難,科學家們正試圖用大膽的新想法和新的實驗來檢驗這些想法。

膨脹宇宙演化歷史

理解宇宙是如何開始的,需要發展一個空間、時間和物質相關的的理論。在物理學中,理論不是猜測或假設。這是一個數學模型,讓我們如何預測世界。例如,愛因斯坦的引力理論,準確地描述了在我們周圍的大規模世界中物質對引力的反應。我們關於微小的亞原子領域的最佳理論,稱為量子理論,在微小的距離尺度上對物質的行為做出了非常準確的預測。但是這兩種理論並不完整,無法對宇宙密度極高和極小的最初時刻做出準確的預測。

物理學中一些最優秀的人正在研究一種新的空間、時間和物質理論,稱為"弦理論",它可以幫助我們更好地理解宇宙的起源。弦理論基於尚未測試的新思想。例如,該理論假設自然界中的基本粒子不是點狀粒子,而是形狀像弦。這個理論要求——並預測——空間比我們活動的三個維度更重要。根據這個理論的一個版本,構成我們世界的粒子和力僅限於我們看到的三個維度——除了引力,引力可以"洩漏"到額外的維度中。

多宇宙

弦理論為宇宙的起源帶來了一些奇怪的新情況。在一個場景中,當我們自己的宇宙與由這些額外維度構成的"平行宇宙"碰撞時,大爆炸可能被觸發。像這樣的情景完全是推測出來的,因為弦理論仍在發展中,並且還沒有經過檢驗,但它們刺激了天文學家尋找新的證據形式。

平行宇宙

宇宙的新窗口:引力波。

最有希望的線索,我們的宇宙起源可能是在大爆炸本身運動過程中啟動的微小引力波。美國當地時間2月11日上午10點30分,加州理工學院、麻省理工學院以及LIGO科學合作組織的科學家在華盛頓特區國家媒體中心宣布:人類首次直接探測到了引力波!美國宇航局為了更精確的捕獲它們,並在未來幾年內發射雷射幹涉空間天線(Laser Interferometer Space Antenna,LISA)。LISA技術將非常精確,它將測量與月球的距離的等效值,小於單個原子的寬度。LISA將與已經投入使用的地面LIGO探測器互補。

雷射幹涉空間天線(Laser Interferomet

引力波非常重要,因為它們是唯一已知從大爆炸的瞬間可以到達我們沒有扭曲的信息形式。早期宇宙的不同模型對這些引力波的大小和模式做出了不同的預測。希望引力波將有助於駁斥或支持早期宇宙的一些理論。這是興盛新領域——一個有關宇宙的新窗口。

我們的宇宙是獨一無二的嗎?

也許弦理論預測和膨脹宇宙模型最令人不安和影響深遠的預測是,我們生活的宇宙可能不是獨一無二的。膨脹宇宙模型預測,大爆炸在空間的其他領域不斷發生——弦理論表明,這些其他小宇宙可能與我們不同,甚至自然規律和空間維度的數量也可能不同。

這個概念——整個宇宙可能看起來不像我們生活的部分——可能有助於解釋關於我們自己的宇宙的令人費解的謎團:為什麼自然常數和規律是一樣的,而不是不同?例如,為什麼光速是宇宙最快的速度?為什麼電子比它們在原子中運行的質子輕得多?我們所知道的是,如果這些基本定律和常數與所觀察到的稍有不同,那麼我們所知道的生命就不會存在。(例如,原子的穩定性會降低,或者恆星和行星不會形成)。

傳統上,物理學家們一直在尋求一些合乎邏輯的解釋,來解釋宇宙為什麼是現在這個樣子。但是,多個宇宙的可能性增加了自然只是玩骰子的可能性:有些宇宙有合適的生命條件,而另一些——絕大多數——則沒有。

大自然充滿了驚喜,與大自然的對話還有很長的路要走。每一代人,我們觀察到的宇宙似乎變得越來越大,越來越精彩。就在幾百年前,我們在夜空中看到的星星似乎是我們宇宙的極限。然後伽利略的望遠鏡打開了構成我們銀河系恆星的恆星的全景。

僅在一個世紀前,人類還沒有發現數十億個星系,這些星系離我們星系非常遙遠。今天,我們可以看到,只要大自然目前允許回到大爆炸的時刻,我們的想法和獨創性正在召喚一個比我們想像中更大、更多樣化的宇宙。難怪不奇怪這是一次偉大的探索嗎?

相關焦點

  • 宇宙從何而來?人類是如何探索這個終極奧秘的?
    宇宙從何而來?這是我們宇宙的終極奧秘。終極的奧秘激發新想法和新實驗。沒有人知道第一個空間、時間和物質是如何產生的。科學家們正在努力解決更深層次的問題。自然法則從何而來?宇宙如何「知道」演化運行?為什麼自然法則產生了一個生命如此熱情的宇宙?
  • 構成宇宙大爆炸的物質從何而來?
    然而,「膨脹宇宙」等模型產生了許多不同的觀點。這個模型假設,就在大爆炸之前,宇宙中充滿了一種不穩定的能量形式,而我們對它的性質一無所知。在某一時刻,這種能量被轉化為基本粒子,我們今天所觀察到的所有物質都是從這些基本粒子中產生的。這個點就是我們所說的大爆炸或奇點。這個模型的結果是,我們看到,如果一個很小的空間包含這種形式的能量,這個空間就會迅速膨脹,產生同樣的能量。
  • 宇宙的平衡自然法則
    什麼是宇宙的平衡自然法則?150億年前宇宙誕生,奠定了地球產生的物質基礎。地球作為一個行星起源於46億年前。
  • 宇宙中的物質從何而來?為何大爆炸之後,宇宙中會形成各類元素?
    大爆炸發生數百萬年之後,恆星和星系開始出現,真正意義上的恆星在133億年前的時間裡出現,亮度幾乎是現有恆星的數億倍,伴隨著核聚變反應,越來越多的元素出現,當重元素產生,第一批行星也隨之而來,一直到46億年之前,太陽出現了,地球也被孕育出來,太陽系開始逐漸穩定,一直到41-35億年之前,第一個生命在地球上誕生。
  • 宇宙誕生之前是什麼?「奇點」從何而來?宇宙之外是什麼?
    多種證據和理論推測表明,宇宙很可能來自於138億年前一次包含我們現在這個宇宙所有能量(包括轉化成物質的能量)的奇點能量子。許多人產生了一系列的疑問,諸如宇宙為何要有這次神秘的大膨脹哪?這個奇點所蘊含的巨大能量又是從何而來哪?宇宙之外是什麼?宇宙誕生前是什麼?
  • 宇宙從何而來?人類又從何而來?佛教的看法大不同
    宇宙從何而來?我們人類又從何而來?這兩個問題實在是太大了,至今尚無絕對的定論。不同的人與團體,從不同的出發點,各自有自己的論述。佛教對此也有自己鮮明的觀點。佛教徒都是無神論者,所以佛教不相信有創世神,也不相信我們的世界與人類,我們的宇宙是由神創造的,而宇宙的存在,生命的存在,是確定無疑,不可否認的。佛教認為,空性才是眾生永恆不變的真理。
  • 宇宙若擁有生命,那麼人類存在的意義是什麼?他又有何目的?
    宇宙是不是一個巨大的生命體?倘若是,倘若這一切都成立,那麼人類存在的意義是什麼?同時,宇宙這樣一個巨大的生命體,他的存在,又有何目的?雖然這個問題有些鑽牛角尖,恐怕我們人類窮其一生都無法得出一個正確的結論,但是偶有所感,小編也深刻的感受到這個世界是多麼的無情,人類之所以產生,由不得我們,這是宇宙,這是自然法則所決定的,當造物主要讓人類誕生出來,於是就出來了,而死亡,也由不得我們人類,即使是那些可能存在的超級文明,他們發明了長生不老的神藥,能夠保證人類永生不死,但是在宇宙毀滅的浩劫之下,超級文明的努力,恐怕也只能是付諸東流
  • 宇宙中的各種元素到底從何而來,又是怎麼產生的呢?
    宇宙中的萬物,都是由各種元素通過無比精巧的組合而構成的,那麼,宇宙中的各種元素到底從何而來,又是怎麼產生的呢?今天我們就來講一下,宇宙中各元素的前世今生。宇宙中所有的元素都是由質子、中子以及電子等基本粒子構成,其中原子核內質子的數量決定了元素的種類,例如原子核內只有一個質子,它就是氫,有兩個質子,它就是氦,其他更重的元素以此類推,具體可參見元素周期表。
  • 如此巨大的宇宙從何而來?和宇宙之外的世界相比,它可能很小
    可是在我們看來無比廣闊的太陽系只是銀河系中的一個小點,位於銀河系獵戶座旋臂之上,像太陽這樣的恆星,銀河系有多達1000億顆以上,而銀河系的直徑更是達到了16萬光年。巨大的宇宙從何而來?直徑達16萬光年的龐大星系,在宇宙中不過是一葉扁舟,像銀河系這樣的星系,保守估計宇宙中至少有上萬億個。怎樣的空間才能夠容納下如此眾多的星系?宇宙有多大?
  • 宇宙由奇點爆炸而來,那奇點又從何而來?我們又從何而來?
    物質從中子質子,電子、光子開始,經過宇宙的不斷膨脹。溫度降低,原子和分子開始出現,這些基本的物質構成開始形成原始的氣體星雲,宇宙從此開始了自己的漫長演化史。這就是我們已知的宇宙起源,然而推斷出宇宙起源於奇點,已經是人類目前所能推斷的極限。而目前困擾著人類的是另一個問題。物質起源之謎,宇宙來源於奇點的爆炸,我們誕生於奇點。那麼奇點究竟是從何而來?
  • 宇宙三大法則
    宇宙由什麼構成?三樣東西構成宇宙,即物質、空間、時間。有人會說,還有精神。是的,但精神是人頭腦思維活動的結果,只有在高級動物產生,頭腦有了意識以後才會出現精神的東西。精神不是固有的,而是物質運動所產生的特有存在形式。空間和時間可以度量運動中的物質,亦可檢驗人的精神。 在沒有生命的世界裡,一切都是無機體。
  • 奇點爆炸產生宇宙,奇點為什麼會爆炸?奇點中的物質又是哪來的?
    當我們看到一個果實,我們會追問它的由來,於是我們發現了種子,了解了植物生長的奧秘。我們看到自己,又會追問自身的出處,於是開始研究生命的進化歷程,最終我們弄清了所有生命形式都起源於一個單細胞生命,而繼續追根溯源,我們又發現單細胞生命是由複雜化合物通過某種特定的方式組合而成的,而複雜化合物又是由簡單化合物生成的,就這樣不斷向前追溯,我們不僅了解了自身的出處,也弄清了所有生命的由來。
  • 既然宇宙是通過奇點爆炸而來的,那奇點爆炸的原材料又從何而來?
    引言:關於宇宙是如何誕生的這個問題,科學家早在上個世紀就提出了一個不可思議的模型,一個奇點的爆炸誕生了一個宇宙。雖然沒有充足的證據證明這一理論,但這絲毫不影響它成為了主流理論。既然宇宙是通過奇點爆炸發展而來的,那麼爆炸原材料又從何而來呢?
  • 論宇宙法則——道
    就現在的信息,人類已經捕獲了數量可觀的外星飛船和外星人,這是由於所有宇宙文明都要遵循宇宙法則,外星高等文明也不例外,在考察地球的時候,也會遇到一些特殊情況而被困或者出現意外而機毀「人」亡。為什麼我如此肯定外星文明和外星人的存在,因為就目前人類對外星飛船UFO和外星人相貌的具體描述和非正式證據,這些不是任何人都能憑空想像出來的。
  • 人體小宇宙與自然大宇宙
    所謂的生命科學僅僅探索到人體基因層次,基因是如何構成的?人體又是如何產生出生命基因的?生命的本質是什麼?人類的思維是什麼?從何而來?這些問題都是未知之謎。據日本腦科學家在上個世紀80年代研究發現,人類大腦細胞的活化運用不足人類大腦細胞的5%,就是說,還有95%左右的大腦細胞終生處在休眠狀態。為什麼大腦細胞終生處在休眠狀態?如何激發95%左右的大腦細胞?
  • 黑洞,時間,宇宙從何而來?|內有福利
    許多宇宙現象都能影響生命的存在,但有些影響會更明顯一些,黑洞就是其中之一。宇宙中還沒有其他天體可以如此高效地把物質轉化成能量,也沒有別的天體能像黑洞這樣,使物質以接近光速的速率運行數萬光年。另外,黑洞還能誘捕附近的物質,任何東西都無法倖免。它們是宇宙中具有終極競爭力的食客,會像一個「吃貨」一樣狼吞虎咽地進食,全然不顧細嚼慢咽。
  • 宇宙法則、生命藍圖、業力、吸引力法則、自由意志的相互關係
    希望能了解整個生命運作的奧秘,讓我們更能遊戲人生,過的更自由、心想事成,這解決了我心中所有的疑問,但是宇宙的奧秘畢竟不是我們人所能通透了解的,整個法的運作奧妙無比,我所理解的當然不是真理,但這個分享或許能解決大家心頭的一些疑問,靠我們更"靠近"真理一小步。想了很久關於我們生命是怎麼開始運作的,為什麼常常法則間感覺會有牴觸呢?
  • 宇宙最初的能量從何而來?
    其實這類問題往上延伸就是:宇宙是如何誕生的?這是一個終極之謎,但我們可以根據現有科學知識對這個終極之謎進行解讀。能量的本質是什麼?能量和質量就像一個東西的兩面性,兩者可以相互轉換。說白了能量就是質量,質量就是能量。而通常情況下,我們所說的物質指的是具有質量的物質,這也說明了其實能量也是一種物質。宇宙最初的能量是從何而來的呢?
  • 何路家書:一個人就是一個宇宙
    縱然知道精子和卵子結合可以孕育一個生命,可是更深層的東西依然沒辦法弄清楚,更沒辦法弄清楚人的性別是怎麼來的。其實答案就在一個人的生命裡,儘管生命本身並不知道。一個人就是一個宇宙,宇宙間有的東西,都在一個人的生命裡,一個人生命裡沒有的東西,宇宙間也不會有。一個人能夠想到的,或者想不到的,都在宇宙間。
  • 宇宙從何而來?一個小小的奇點,真的能炸出一個宇宙?
    自從人類開始有意識想要去了解我們所處的世界的時候,小到一顆原子,大到整個宇宙,我們發現人類在解決問題的同時,又會有新的問題出現,人類在找到一個答案的時候,又出現更多的謎語等待我們去解決,似乎探索未知是一條無止境的路。我們從未有一刻不想知道宇宙的起源是什麼,它從哪裡來,最後往何處?