宇宙最初的「奇點」有多大?與目前最小的粒子夸克相比,誰更小

2020-12-05 宇宙新思維

這是個網上問答題,今天我們來回答一下:

奇點沒大小(因為大小是個空間概念,奇點是沒有時間和空間的),而夸克再小還是有大小,兩者之間不能比較。如果非要比較,咱們從體積和質量兩方面做一比較。

一,體積上的比較

夸克

夸克是組成質子中子的基本粒子,是物質構成的最小粒子,它的體積應該比電子還小。但實際上到目前為止並沒有直接證據證明夸克存在,只有間接證據證明它的存在,因為它不可能單獨分離存在。不管怎麼說,它是強子的組成成份,這一點沒錯,是成份就有體積大小,無論能不能單獨存在。宇宙大爆炸的「奇點」是一個密度無限大、時空曲率無限大(體積無限小)和熵值無限趨向於0的點。

體積無限小意味著比任意小(體積)的物質都要小。量子力學上認為比普朗克長度(1.6x10^-35米)都「小」,而人們通常認為沒有比普朗克長度還小的長度。所以可以認為奇點沒有體積長度。非要說有,可以看作0,因此從體積上說,奇點小於夸克。

二,質量上的比較

質子的質量主要來自於夸克間的「膠子」

夸克的質量是質子的1/470,一個質子的質量為1.67x10^-27千克。夸克則為3.55x10^-30千克。咱們再來看看奇點的質量,根據宇宙大爆炸理論,全宇宙誕生於奇點,所以全宇宙的質量都是來自於奇點,換句話說,全宇宙的質量就是奇點的質量,那全宇宙的質量是多少呢?下面我們簡單地計算一宇宙的可見物質的總質量:科學家目前觀測到的星系有1250億個,

星系

而據哈勃太空望遠鏡最新觀測,我們可觀測宇宙大約有2萬億個星系(此前估計有1.5萬億個星系),有的星系有幾十億顆恆星,有的星系多達4000億顆,每個星系平均有2000億顆恆星,我們的太陽剛好是一顆中等的恆星,我們以太陽的質量1.99x10^30千克作為平均值求得宇宙可見物質總質量M=1.99x10^30x2000億X20000億=7.96x10^53千克。這只是宇宙的可見物質,奇點的質量比這還大,因為還有暗物質和暗能量沒有算上,這數量級已經很可觀了,比一個夸克高了83個數量級,由此可見,夸克的質量遠遠小於奇點的質量。

實際上想想可笑,宇宙中一個夸克的質量當然要小於宇宙的總質量了,根本沒必要進行上述計算。不過再想想覺得還是有必要的,因為大小殊途同歸,大到極點歸於無,小到極點即為大,小和大是互相轉化的。大到極點的奇點,到底有沒有質量?這一點誰也不敢確定。所以大小要在一個範圍內進行討論才有意義,這個範圍就是誕生後的宇宙,宇宙誕生之前的東西,比如說奇點,根本沒有和宇宙內任何東西比較的意義。

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