作者:黃爾文 公元2022年9月22日 (PS:以下内容参考了《起源:万物大历史》以及许多网络上的资料) 关于宇宙起源的假说¹,有很多不同的版本,比如"神创论":在西方基督教的宇宙起源假说当中,宇宙由神明"上帝"所创造;而在中国古代神话当中,关于宇宙起源假说又有《盘古开天辟地》、《女娲造人》等故事…… 但是这些假说都找不到科学证据作为支撑,目前唯一能够找到科学证据作为支撑的宇宙起源假说版本,就是"奇点大爆炸"假说。 要了解"奇点大爆炸"的宇宙起源假说,大家可以阅读《起源:万物大历史》一书(作者:大卫·克里斯蒂安),当然也可以在互联网上搜索"大爆炸宇宙论"查阅相关资料进行了解。 《起源:万物大历史》 在我看来,这些假说依然还是"假说",不代表着确切的真相,我们只是试图使用这样的"理论工具"去解释宇宙、去解决问题,包括头脑当中的问题,以及现实面临的客观问题。 我们确实难以得知在我们诞生以前的、没有任何语文记载的极其远古时期的事情真相是怎样的,我们只能用逻辑和经验去推演、去猜测,希望找到合理的解释版本。 尽管"奇点大爆炸"的宇宙起源论,是目前最为完善,也是融贯了最多科学证据的假说(其它的宇宙起源学说甚至没有任何证据) ,但在我看来,这依然不能代表确切的真相,这只是一种"理论工具",而人类需要这样的"理论工具"来解决问题,包括头脑当中的问题,以及现实面临的客观问题。 在我看来,各种宇宙起源假说,似乎只能解释宇宙如何诞生,却无法解释一切万物如何诞生,因为在宇宙诞生之前,似乎早有一些东西存在着: 正如"神创论"的宇宙起源假说当中,虽然认为宇宙是由神明所创造的,但如果继续往前追问,却无法解释谁创造了神明,如果说混沌²中诞生了神明,那么混沌又是由谁创造而诞生的呢?混沌似乎本身就存在,或者说:总有一些东西本身就存在着…… 那么在我看来,"奇点大爆炸"的宇宙起源假说,同样无法解释在"奇点"诞生之前,那些"运作规则"和"能量"从何而来…… "能量"和"运作规则"似乎在宇宙(奇点)诞生之前,在混沌当中一直都存在着。 现在我们已经知道了"物质"和"能量"是同一种东西,"物质"是高度压缩的能量的一种存在形式,所以,对物质进行"解压缩"将会获得巨大能量,"氢弹爆炸"就是这种"物质解压缩"的过程。 氢弹爆炸 那么宇宙中的"物质"从何而来?当然是从"能量"当中来,而"能量"和"能量的运作规则",在宇宙诞生之前就一直有存在。 在许多神话故事的宇宙起源假说当中,在宇宙诞生之前,一切处在混沌状态,而在"奇点大爆炸"的宇宙起源假说当中,这个宇宙诞生之前的混沌状态,可能是一种"量子³真空"状态。 量子理论⁴认为,在这个"量子真空⁵"里,充满了巨大能量,这些能量以"量子泡沫⁶"的形式随机涨落,这种涨落就是不断地出现"虚粒子⁷"。 这些"虚粒子"是以"正负电荷⁸"形式成对出现的,在极短的时间出现又湮灭。 "虚粒子"的出现其实就是"无中生有",这并不违反能量守恒定律(能量运行规则之一) ,只要"虚粒子"消失的速度足够快,大自然一点也不反对。"虚粒子"通过"赊借"能量衍生出来,然后瞬间消失把能量归还,只要这个过程足够快,就可以一直上演! "虚粒子对"如果表现得都是非常对称和完美,就都会湮灭,永远不会有物质留存下来。 但是微观世界在总的对称状态下,存在着破缺,会偶尔出现不对称的状态,"奇点"就是在这样一种"虚粒子"不断衍生的过程中出,在偶然出现的不对称状态下诞生的。 现在科学家们已经在实验室里用"粒子加速器"做过实验,观测到了在真空条件下从"虚无"中诞生的粒子。因为物质和能量是相互转换的,在这个没有物质的真空环境(量子真空) 中是有能量的,只要有能量就可以转换成物质,这就是爱因斯坦的贡献——E=mc²,就把物质和能量的转换的道理说明白了。 而"奇点"就是这样从"量子真空"中诞生。 "奇点"是一个极奇小的点,比原子还要小得多,它的温度、密度、压强极奇高,蕴含的能量极奇大,它突然发生了爆炸,原本的"奇点"随着爆炸而极速膨胀,这是"空间"的膨胀,故事自"奇点爆炸"这一刻起,"时间"开始计算,往后这些"时间"和"空间"当中的一切,被我们称之为"宇宙"——"奇点大爆炸"从而诞生了"宇宙"。 概念解释 ① 假说 :指按照预先设定,对某种现象进行的解释,即根据已知的科学事实和科学原理,对所研究的自然现象及其规律性提出的推测和说明,而且数据经过详细的分类、归纳与分析,得到一个暂时性但是可以被接受的解释。 ② 混沌 :在许多神话中世界(宇宙)都始源于混沌,起初天地连在一起,即处于混沌状态,直至创世神将他们分开。 ③ 量子 (quantum):又叫" 能量子 ",是现代物理学的重要概念;即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是"量子化"的,并把最小单位称为"量子"。"量子化现象"主要表现在 微观物理世界 ,描写 微观物理世界 的 物理理论 是" 量子力学 "。通俗地说,"量子"是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。 ④ 量子理论 :又叫" 量子力学 "或" 量子物理学 "; 量子理论 揭示了 微观物质世界 的基本规律,为 原子物理学 、 固体物理学 、 核物理学 和 粒子物理学 奠定了理论基础。它能很好地解释 原子结构 、 原子光谱的规律性 、 化学元素的性质 、 光的吸收与辐射 等。 ⑤ 量子真空 :自然现象,宇宙从 量子真空 中诞生。一般意义上的" 真空 "指 没有任何实物粒子存在的空间 ,但 什么都没有的空间 是不存在的。假设你把一个空间的气体都赶跑,会发现还是不时有基本粒子在真空中出现又消失,无中生有。物理上的" 真空 "实际上是一片不停波动的 能量之海 。当能量达到波峰,能量转化为一对对正反基本粒子,当能量达到波谷,一对对正反基本粒子又相互湮灭,转化为能量。 在当代 量子物理学 中," 量子真空 "被定义为:其方程既遵守 波动力学 也遵守 狭义相对论 的系统的最低能量状态。 ⑥ 量子泡沫 :是惠勒 (John Wheeler) 于1955年根据 量子力学 提出的概念 。 量子泡沫 是极小尺度 (普朗克长度量级) 下 量子振荡 的定性描述。在这么小的时间空间尺度下, 不确定性关系 使 粒子 和 能量 瞬间产生,然后消失。 这样在 微小世界 的 能量起伏 ,就是 量子涨落 。 ⑦ 虚粒子 (virtual particle): 量子力学 术语,是指在 量子力学 中确实存在并具有可测量效应的粒子,曾被人们认为是一种永远不能直接检测到的粒子。 根据 量子力学 的 不确定性原理 ,宇宙中的 能量 于短暂时间内在固定的总数值左右起伏,起伏越大则时间越短,从这种 能量起伏 产生的 粒子 就是 虚粒子 。当能量恢复时, 虚粒子 湮灭。 虚粒子 是构成 虚物质 的 微粒子 ,和 实物粒子 有非常密切的关系,分布在 实物粒子 的周围,与 实物粒子 具有类似的性质。 虚粒子 不是为了研究问题方便而人为地引入的概念,而是一种客观存在。 虚粒子 可以用来描述承载 力 的 粒子 ,包括 引力子 (承载 引力 )、 胶子 (承载 强力 )、 光子 (承载 电磁力 )、和 玻色子 (承载 弱力 )。 ⑧ 电荷 (electric charge):物理学术语,为 物体 或 构成物体的质点 (有质量但不存在体积或形状的点) 所带的具有 正电 或 负电 的 粒子 , 带正电的粒子 叫 正电荷 (表示符号为"+") , 带负电的粒子 叫 负电荷 (表示符号为"﹣") 。也是某些 基本粒子 (如电子) 的属性,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 ⑨ 能量守恒定律 (Law of conservation of energy):是自然界普遍的基本定律之一, 适用于一切领域。 一般表述为:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。